川西亚高山、高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态特征

为深入了解川西亚高山/高山森林冬季生态学过程,于2008年11月─2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔岷江冷杉林（Abies faxoniana）土壤微生物生物量和酶活性动态。各海拔森林土壤在冬季维持着较高的微生物生物量含量和酶活性,并随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层和矿质土壤层冬季微生物生物量碳和氮含量及转化酶和尿酶活性均表现出受冻结初期土壤冻融循环影响显著降低,在冻结期变化不明显,在融化期急剧增加至融化后显著降低的趋势,且土壤有机层微生物生物量含量和酶活性在融化期具有一个明显的年高峰值。海拔变化显著影响了土壤酶活性,但对土壤微生物生物量不显著。土壤温度与土壤微生物生物量含量相关显著。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山/高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态。     

川西亚高山3种森林土壤碳氮磷及微生物生物量特征

以空间代替时间的方法,对川西亚高山天然针叶林、桦木次生林、人工云杉林有机层和矿质层土壤碳、氮、磷化学计量以及土壤微生物生物量和呼吸进行比较分析.结果表明,天然针叶林转化为次生林和人工林,土壤有机层碳、氮、磷,微生物生物量碳、氮含量及微生物呼吸均显著下降,其中微生物生物量碳依次为天然林(727.98 mg/kg)次生林(554.56 mg/kg)人工林(239.83 mg/kg),微生物生物量氮为天然林(72.56 mg/kg)次生林(50.42 mg/kg)人工林(20.78 mg/kg),而矿质层各测定变量在3个森林群落之间差异基本不显著.各森林群落有机层土壤碳、氮、磷,微生物生物量及呼吸均显著高于矿质层,而碳氮比和微生物生物量碳氮比在土壤层次之间差异不大.相关分析表明,土壤碳、氮、磷及化学计量比及微生物变量之间存在显著相关关系.综上所述,森林转换显著影响川西亚高山土壤碳、氮、磷化学计量及微生物生物量,且影响主要体现在土壤有机层.     

川西亚高山3种典型森林土壤碳矿化特征

为了解森林转化对土壤碳矿化过程的影响,采用室内培养法对川西亚高山3种典型森林(天然林、桦木次生林和云杉人工林)土壤碳矿化过程进行219 d的动态监测.结果表明,3种森林土壤碳矿化速率随培养时间增加而下降,矿化积累量随时间增加而增加,土壤有机层碳矿化速率和积累量均显著高于对应矿质土壤层;在土壤有机层,天然林和桦木次生林土壤碳矿化速率和积累量均显著高于云杉人工林,而在矿质土壤层3种森林无显著差异.培养结束时,3种森林有机层矿化积累量占总有机碳比值分别为11%、8%和11%,矿质土壤层分别为4%、6%和4%.森林群落、土壤层次和培养时间及三者交互作用对土壤碳矿化和积累量均有显著影响.土壤生物化学特性与土壤碳矿化率和积累量显著相关.单指数模型能很好地拟合土壤碳矿化特征.综上所述,森林转化对川西亚高山土壤碳矿化影响显著,主要表现在土壤有机层.     

川西植被恢复过程中的土壤微生物评价及与土壤因子的关系

较系统地评价了川西植被恢复过程中的土壤微生物以及土壤因子对土壤微生物恢复的制约作用。结果表明:在自然恢复的前50 a,40 a群落的微生物数量恢复最佳,40~50 a会逐渐减少,其中微生物的生理类群数量在30 a到达最好,而微生物数量(细菌、真菌和放线菌)在40 a达到最好;采用桦木、刺楸和杉木对微生物及其生理类群群落的恢复效果差,建议恢复川西中亚热带森林生态系统重新选用合适的豆科植物;人工抚育可显著地促进微生物生理类群数量;土壤中的速效K和阳离子交换量是促进土壤微生物和3种生理类群恢复的主要决定因子,而pH、有机质、全K必须通过速效K或阳离子交换量才能对土壤微生物和生理类群起到较大的作用,速效N对微生物及其生理类群没有明显的作用。     

西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物及其活性研究

通过现场采样及室内培养分析,研究了西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物区系组成、主要生理类群及其活性。结果表明：矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,矿区污染土壤几种重金属质量分数比非矿区土壤有明显的增加。矿区土壤微生物区系组成和各生理类群发生了明显变化,土壤细菌、真菌、放线菌以及各生理类群数量均显著降低,且3大微生物以及各生理类群对矿区污染的敏感性大小分别表现为放线菌〉细菌〉真菌,硝化细菌〉氨化细菌〉纤维分解菌。矿区土壤酶活性较低,对照土壤的各种酶活性最高,而矿区土壤基础呼吸和代谢商则受到刺激明显提高,其中土壤脱氢酶的活性变化最大,作为矿区重金属污染的指标更灵敏。可见,土壤中微生物区系组成及参与物质转化的生理类群种类、数量及土壤酶活和微生物活性在一定程度上可反映该矿区污染生境的重金属污染特征及其生态功能的演变规律。     

雪被斑块对川西亚高山冷杉林冬季土壤活性氮库及氮矿化潜力的影响

于2012年11月中旬-2013年3月中旬,分3个关键雪被时期(雪被形成期、稳定期和融化期)采集川西亚高山冷杉林内不同厚度雪被处理(浅雪被、中度厚度雪被和厚雪被)的土样,测定土壤活性氮库、土壤硝化和氮矿化潜力以期了解高寒森林土壤氮素生态过程.结果表明:冬季土壤温度在一定程度上随着雪被厚度的增加而升高;冬季土壤活性氮库(铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮)存在明显的动态变化,各形态土壤氮库都以雪被融化期最高,而土壤氮硝化潜力(7.36-8.44 mg kg-1 d-1)和矿化潜力(7.22-8.23 mg kg-1 d-1)则以雪被融化期最小;硝态氮是冬季土壤无机氮库的主体,占无机氮总量的95%左右;雪被厚度对各土壤氮组分总体影响不大.亚高山森林土壤活性氮库及氮矿化随雪被进程发生显著变化,可见雪被覆盖可能改变亚高山森林冬季土壤活性氮库及土壤氮转化时间动态格局.     

返青前后草地早熟禾草坪根际微生物区系动态

根际是土壤-植物生态系统物质及能量交换的活跃界面,根际微生物不仅直接影响植物对水分、养分的吸收,而且也同时影响植物对不良环境的抵抗能力。利用选择性培养基对草地早熟禾(PoapratensisL.)返青前后根际与非根际的细菌、真菌以及放线菌类群进行分离测数,拟从根际及非根际土壤微生物区系动态变化方面来阐述草地早熟禾返青前后其根际微生态的变化规律。结果表明:(1)草地早熟禾草坪的返青后,根际及非根际细菌、真菌数量明显增加,但放线菌数量呈减少趋势;(2)无论返青前后或者根际以及非根际,细菌的数量都占整个土壤微生物量的绝大部分,细菌数量的变化代表了整个微生物类群数量的变化趋势,使得草地早熟禾返青后根际土壤由"真菌型"向"细菌型"转化;(3)返青前后,各微生物类群都表现出明显的根际效应。     

旱地不同膜覆盖种植模式对土壤微生物数量的影响

采用稀释平板法和最大或然数法,对旱地常规覆膜、全膜覆盖双垄沟播“一膜用一年”和全膜覆盖双垄沟播“一膜用两年”3种膜覆盖种植模式的土壤微生物数量进行研究.结果表明,3大类群微生物以细菌数量为最多,放线菌次之,真菌最少.除自生固氮菌外,全膜覆盖双垄沟播“一膜用两年”种植模式能够明显增加土壤碳氮磷生理类群微生物数量.不同生理类群土壤微生物数量基本呈现随土层深度的增加而减少的变化趋势.细菌、放线菌和其他生理类群(除自生固氮菌外)微生物数量之间均呈正相关关系.     

连作茶树根际土壤酸度对土壤微生物的影响

为了解连作茶树根部土壤酸化对微生物生物量及区系的影响,以不同种植年限黄金桂茶树根际土壤为研究对象,分析茶树根际土壤p H值对土壤微生物量、微生物数量和微生物类群的影响以及土壤微生物对土壤酸度响应的敏感性趋势.结果显示,茶树根际土壤的微生物生物量碳、微生物呼吸强度、微生物生物量氮及细菌、放线菌、氨化细菌、亚硝酸细菌、反硝化细菌、好气性自生固氮菌、好气性纤维素分解菌的数量随着茶树树龄的增加呈现下降趋势,且与茶树根际土壤p H值呈现极显著正相关(P0.01),而真菌、嫌气性纤维素分解菌、硫化细菌的数量呈现上升趋势,且与茶树根际土壤p H值呈现极显著正相关(P0.01).敏感性分析结果显示,不同微生物指标响应茶树根际土壤p H值变化的趋势为微生物呼吸强度(8.721 8)细菌(8.428 7)微生物量碳(7.955 2)硫化细菌(7.726 8)放线菌(5.780 0)真菌(4.740 8)嫌气性纤维素分解菌(4.065 0)氨化细菌(3.760 6)好气性自生固氮菌(2.368 3)反硝化细菌(2.340 6)微生物量氮(2.324 2)亚硝酸细菌(2.219 8)好气性纤维素分解菌(1.772 0).综上表明,茶树根际土壤酸化显著影响了土壤微生物数量变化,不同的微生物指标响应土壤酸度的敏感性存在一定差异.(图3表3参32)     

甘南亚高寒草甸不同坡向土壤微生物群落分布特征

为了探究坡向变化对土壤微生物群落分布的影响,采用稀释涂布平板法和最大可能数(MPN)法测定了亚高寒草甸3年间(2014年、2015年和2016年)不同坡向土壤微生物类群及2016年微生物功能群的分布特征,并分析了微生物类群及功能群分布与植物生物量、土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明,不同坡向土壤微生物群落分布差异显著(P0.05),由阳坡向阴坡变化时,土壤微生物类群总数整体呈上升趋势。同一坡向土壤细菌数量所占比例最大,放线菌次之,真菌最小;2016年微生物总数较2014年与2015年分别下降了61.75%和68.23%。土壤微生物功能群总数随阳坡向阴坡变化呈现先增加后减少的趋势,氨化细菌数量显著高于固氮菌与硝化细菌数量(P0.05)。相关分析表明,亚高寒草甸坡向梯度上土壤微生物群落分布是多种环境因子共同作用的结果,其中,土壤含水量、全磷和土壤p H值是影响土壤微生物类群分布的主导因子,固氮菌、硝化细菌数量与有机碳含量相关性达到显著水平。综合分析表明,阴坡土壤环境明显优于阳坡,更适宜土壤微生物进行生命活动。     

川西亚高山/高山森林凋落物分解过程中土壤动物群落结构及其多样性动态

为进一步了解土壤动物对高寒森林凋落物分解的影响,于2011年11月至2012年10月在凋落物分解的不同时期即冻结前期、冻结期、融化期、生长季节初期、生长季节中期以及生长季节末期,采用凋落物分解袋法,研究了川西亚高山/高山森林代表性物种康定柳(Salix paraplesia)、方枝柏(Sabina saltuaria)、红桦(Betula albosinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落物中土壤动物的群落结构及其多样性动态.结果显示:(1)共捕获土壤动物7 082只,隶属2门9纲15目57科(类),不同物种凋落物中土壤动物捕获量差异显著,依次为岷江冷杉(36.01%)红桦(29.19%)康定柳(19.59%)方枝柏(15.21%).(2)冻融季节土壤动物捕获量显著小于生长季节,但仍占到总捕获量的17.69%.(3)凋落物分解的不同时期,土壤动物优势类群差异显著,但主要以弹尾目和甲螨亚目为主.(4)土壤动物功能类群以菌食性(64.17%)最多,其次是捕食性(23.89%),植食性(8.94%)次之,腐食性(3.00%)最少.(5)土壤动物多样性受温、湿度影响显著,其Shannon-Wiener多样性指数与水热条件变化趋于一致.这些结果表明凋落物质量及水热条件综合作用于川西亚高山/高山森林凋落物分解过程中土壤动物群落结构及其多样性.     

古尔班通古特沙漠生物结皮中土壤微生物垂直分布特征

对新疆古尔班通古特沙漠主要沙丘类型———沙垄的不同部位、不同类型生物结皮中土壤微生物数量变化特征进行研究,结果表明:(1)微生物总数从垄顶至垄间低地呈递增趋势,在沙垄不同部位0~20cm土层中的垂直分布有差异.(2)土壤微生物各类群数量垂直变化规律为:细菌数量在垄顶0~10cm土层中递减,到10~20cm有所回升;在迎风坡和背风坡的0~10cm土层中递增,到10~20cm有所下降;在垄间低地0~20cm土层中呈递增趋势.放线菌数量在各部位均随土层加深而递减.真菌数量在垄顶和迎风坡0~20cm土层中的垂直变化与细菌在垄顶的垂直变化一致,在垄间低地和背风坡,真菌数量均在2~5cm土层中出现峰值,然后随土层加深递减.(3)微生物类群的组成表现为:细菌数量>放线菌数量>真菌数量.在垄间低地细菌所占微生物总数比例相对垄顶有所增加,而放线菌和真菌相应减少.(4)土壤微生物的数量变化特征与生物结皮的类型、分布以及土壤有机质含量等因子有一定相关性.图5表1参34     

自然生态恢复过程中尾矿废弃地土壤微生物变化

尾矿废弃地是一种人为的裸地,其自然生态恢复过程表现为典型的生态系统原生演替过程.尾矿废弃地自然生态恢复过程为人们了解生态系统发展过程中土壤微生物群落的变化提供了一个良好的机遇.该研究以2处(即,铜陵杨山冲尾矿废弃地和铜官山新尾矿废弃地)不同时期弃置的、处于3个演替阶段(原生裸地阶段、隐花植物结皮阶段和草本维管植物群落阶段)的铜尾矿废弃地为研究对象,利用传统培养法(稀释平板法)和分子生物学法(净DNA含量法)相结合的手段对土壤微生物量和土壤微生物群落结构变化及其影响因素进行了调查.数据分析表明:随着尾矿废弃地上植物群落的形成和发展,尾矿废弃地水分含量增加、pH降低、土壤有机质和总氮质量分数提高;土壤微生物数量逐渐增加,维管植物群落下的尾矿废弃地中土壤微生物数量明显高于处于演替初期阶段的隐花植物结皮,高于裸地;不同演替阶段尾矿废弃地中土壤微生物群落结构表现为细菌(60.68﹪～97.45﹪)>放线菌(2.50﹪～39.13﹪)>真菌(0.05﹪～0.82﹪);相关分析发现,尾矿废弃地土壤微生物量变化与基质的含水量、总氮和有机质质量分数呈正相关,而与pH变化呈负相关.研究结果表明,在尾矿废弃地自然生态恢复过程中,伴随着植物群落形成、发展和基质理化性质的逐步改善,尾矿中土壤微生物也逐步恢复.     

土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物生态特征研究

为了探究土壤微生物对不同盐渍化程度土壤质量的响应,以土默川平原盐渍化土壤为研究对象,采用平板稀释法和氯仿熏蒸法分析了土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物区系、结构组成、微生物生物量碳及微生物熵的季节动态特征。结果表明:土默川平原土壤微生物总量较少,变化范围在2.89×105～38.77×106个g-1干土之间,其中细菌占绝对优势,占微生物总数的93.14%～99.53%。随着盐渍化程度的加重,土壤细菌、真菌和放线菌数量及微生物总数呈显著下降的趋势,其中细菌数量在轻度、中度、重度盐渍化程度下的比值为1∶0.83∶0.60,真菌为1∶0.70∶0.30,放线菌为1∶0.66∶0.56,微生物总数为1∶0.84∶0.61;除真菌外,不同盐渍化程度土壤细菌、放线菌及微生物总数呈极显著的季节性变化。土壤种群数量占微生物总数的比例大小为细菌>放线菌>真菌。不同盐渍化程度土壤微生物量碳和微生物熵表现为:轻度盐渍化>中度盐渍化>重度盐渍化;不同盐渍化程度土壤微生物生物量碳和微生物熵的季节动态呈单峰上凸式曲线变化,在8月份达最高值,其值为0.15 g kg-1、3.44%。因此,土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物区系特征差异显著,土壤盐分含量是影响该地区微生物生长的主要因素。     

长期配施秸秆对灰漠土质量的影响

利用国家灰漠土肥力与肥料效益长期定位试验,采用长期不施肥、常规施化肥和长期配施秸秆(玉米秸秆或小麦秸秆)等不同施肥措施相比较的方法,研究长期秸秆还田土壤养分的年际变化,以及对土壤动物、微生物、酶活性的影响。研究发现:⑴长期配施秸秆能提高土壤速效氮、磷、钾含量,平均分别提高15%、48%和22%;⑵配施秸秆对土壤昆虫群落呈正向作用且贡献最大,主要增加了大型、中小型农田土壤动物的个体总数和优势类群数量,尤其是疣跳科和等节跳科动物个体数量增加近10倍;⑶土壤养分与土壤细菌、固氮菌、氨化细菌、纤维分解菌和反硝化细菌呈正相关,秸秆还田激发土壤有益微生物的生长和类群数量,使土壤微生物类群数量比对照增加15%~44%;⑷土壤养分与土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性呈正相关,与过氧化氢酶呈负相关,秸秆还田增强土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性,特别是脲酶和蔗糖酶活性平均提高26.5%。结果表明,长期配施秸秆提高了土壤动物丰富性和微生物多样性,增加了土壤酶活性,同时生物类群和酶活性的增加也改变了土壤生态环境,加速了土壤熟化。     

海拔梯度模拟气候变暖对高山森林土壤微生物生物量碳氮磷的影响

土壤微生物生物量在陆地生态系统碳氮磷循环中起着重要作用,是森林生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分.以青藏高原东缘的川西高山森林土壤为研究对象,将暗针叶林土壤(3 900 m)沿海拔上移到高山林线(4 000 m),模拟气候变暖对土壤有机层和矿质土壤层微生物生物量的影响.结果表明,海拔上升导致土壤温度升高,但增温并未对雪被期高山森林土壤微生物生物量及其比值产生显著影响.方差分析表明,土壤层次对微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)影响都极显著(P0.01),对MBC/MBN、MBN/MBP影响显著(P0.05),雪被不同时期对MBN、MBP、MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP影响极显著(P0.01);相关分析表明,MBC、MBN、MBP与土壤温度和土壤湿度呈现显著正相关(P0.05);MBN、MBP与冻融次数之间呈现极显著正相关(P0.01);MBC/MBN、MBN/MBP、MBC/MBP与温度和雪被厚度呈现极显著正相关(P0.01).从长远来看,未来气候变暖对高山森林生态系统碳氮磷平衡的影响将取决于土壤微生物生物量和群落结构对这些环境因子的响应和反馈.     

长白山四种森林土壤呼吸的影响因素

2004年5-10月,研究了非生物因素(温度、土壤含水量)和生物因素(微生物量碳和植被类型)对长白山北坡四个垂直植被带阔叶红松(Pinus koraiensis)林、红松云冷杉(Picea jezoensis,Abies nephrolepis)林、岳桦(Betula ermani)云冷杉林和岳桦林的土壤呼吸的影响.结果表明:4种森林的土壤呼吸与土壤温度、大气温度之间都呈极显著(p<0.01)指数相关关系;土壤呼吸与土壤含水量没有明显的相关关系;土壤微生物最碳随季节变化有相似的变化规律,即单峰型曲线,峰值出现在8月份;土壤呼吸的月平均值和土壤微生物量碳之间都呈线性相关,但均未达刘显著水平;不同月份植被类型对土壤呼吸的影响没有明显的规律.     

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物与养分的耦合关系

采用空间代替时间序列的方法,对衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特征与养分的耦合关系进行研究。结果表明,1）不同恢复阶段土壤养分存在明显差异,从裸荒地阶段（Ⅰ）、草本阶段（Ⅱ）、灌木阶段（Ⅲ）到乔木阶段（Ⅳ）,土壤含水量、土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷显著增加（P<0.05）,全磷、pH 值逐渐减小（P>0.05）,全钾和速效钾的差异变化不大。2）不同恢复阶段微生物总数显著增加（P<0.05）,其中细菌数量显著增加（P<0.05）,真菌数量的大小顺序为草本阶段（Ⅱ）>裸荒地阶段（Ⅰ）>灌木阶段（Ⅲ）>乔木阶段（Ⅳ）（P<0.05）;放线菌数量的大小顺序为草本阶段（Ⅱ）>乔木阶段（Ⅳ）>裸荒地阶段（Ⅰ）>灌木阶段（Ⅲ）（P<0.05）。裸荒地阶段（Ⅰ）,细菌数量与放线菌数量呈显著正相关（P<0.05）,草本阶段（Ⅱ）,放线菌数量与真菌数量呈极显著正相关（P<0.01）,灌木阶段（Ⅲ）和乔木阶段（Ⅳ）,细菌数量、真菌数量和与放线菌数量之间呈极显著正相关关系（P<0.01）。3）相关分析表明,不同恢复阶段微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷之间的相关性性达显著或极显著水平（P<0.05或P<0.01）,土壤微生物量与土壤养分的关系密切（P<0.05或P<0.01）,而微生物数量与土壤养分的相关性较弱（P>0.05）。4）典型相关分析表明,不同恢复阶段土壤微生物属性和土壤养分的耦合关系不同。裸荒地阶段（Ⅰ）,土壤含水量、土壤有机质、全氮和全磷主要影响微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷（P<0.01）。草本阶段（Ⅱ）,土壤有机质、全磷和 pH 值起较大作用,主要影响微生物量碳、细菌、真菌（P<0.01）。灌木阶段（Ⅲ）,土壤有机质、全磷和pH主要影响微生物量碳、微生物量氮和真菌（P<0.01）。乔木阶段（Ⅳ）,全磷、碱解氮和pH值主要影响微生物量碳、微生物量氮和细菌（P<0.01）。研究结果对于构建衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复技术体系具有理论与实践意义。     

恩诺沙星对土壤细菌数量及微生物生物量碳的影响

为了评价兽药恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)对土壤微生物的影响,采用平板计数法和熏蒸浸提法研究了不同含量恩诺沙星(wENR)对土壤细菌数量和土壤微生物生物量碳(MBC)含量的影响.结果发现,添加药物组细菌数量和土壤微生物生物量碳含量均低于对照组,且药物含量越高,细菌数量和土壤微生物生物量碳含量越低;较低含量的恩诺沙星(wENR<0.1μg·g-1,细菌数量;wENR<1μg·g-1,MBC)对细菌数量和微生物生物量碳含量影响不显著(与对照组比较,p>0.05),而较高含量的恩诺沙星(wENR≥0.1μg·g-1,细菌数量;wENR≥1μg·g-1,MBC)则影响显著(与对照组比较,p<0.05).以上结果表明恩诺沙星残留可显著影响土壤细菌数量和微生物生物量碳含量,进而可能影响土壤特性和土壤的一些生态过程。     

甲基对硫磷长期污染对土壤微生物的生态效应

研究了有机磷农药甲基对硫磷长期污染对土壤微生物的影响,结果表明:污染土壤中细菌、放线菌、真菌数量变化不大,自生固氮菌和反硝化细菌数量减少,氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌数量有所增加;与对照土壤相比,污染土壤呼吸作用下降29.93%,而氨化作用和硝化作用则增强。1g对照土壤(以干土计)中微生物总DNA提取量为(13.01±1.91)μg,污染土壤中则为(12.23±1.36)μg。