冻融循环对亚高山森林土壤微生物生物量及群落结构的影响

土壤冻融循环过程释放的碳和养分是维持亚高山森林冬季土壤微生物活性的重要保障。为了解冻融循环对土壤微生物群落的影响,以川西亚高山针叶林、阔叶林和针阔混交林土壤为对象,采用微缩实验研究了冻融循环(-5℃冻结12 h,5℃解冻12 h为一个冻融循环,共80次)对土壤微生物群落磷脂脂肪酸(PLFAs)含量和结构的短期影响。结果表明:土壤微生物群落对冻融循环响应随林型不同而存在差异。与5次冻融循环相比,3种林型的细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)的PLFAs含量在经80次冻融循环后均出现降低,混交林、针叶林和阔叶林细菌PLFAs含量分别降低71.9%、73.7%和74.6%,真菌PLFAs含量降低55.5%、75.4%和84.7%,G~+PLFAs含量降低77.1%、68.8%和73.7%,G~-PLFAs含量降低70.6%、78.1%和78.8%。冻融循环显著影响阔叶林的真菌/细菌比值,林型对真菌/细菌比值和G~+/G~-影响不显著。Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在混交林中随冻融循环次数增加而逐渐增加,在针叶林和阔叶林中则呈现降低趋势,且均受冻融循环显著影响。冗余分析(RDA)显示,冻融过程中土壤养分有效性与微生物生物量和群落结构显著相关。全球变暖导致冬季冻融循环格局变化可通过改变土壤养分有效性影响亚高山森林土壤微生物生物量和多样性。     

降水处理对南亚热带季风林土壤微生物群落结构的影响

全球变暖导致降水格局的变化,进而影响到土壤碳排放与土壤环境特征,土壤微生物群落结构是反映这一变化的有效早期响应指示。以南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)土壤为对象,探讨降水变化对不同土壤层土壤微生物群落的影响,试验设置3种降水变化处理(年降水量不变但降水次数增加、减少50%降水量、自然降水),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术提取土壤微生物含量。结果表明:(1)不同降水处理对同一土层土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量影响不显著(P0.05);(2)0~10 cm土层中,土壤微生物细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌、放线菌和丛枝菌根真菌的相对丰度值差异不明显,说明不同降水处理条件下,该层土壤微生物群落结构较为相似;(3)10~20 cm土层中,不同降水处理对细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)的相对丰度产生明显的影响(P0.05);(4)在所有试验处理中,土壤p H作为一个重要的影响因子,与土壤微生物总PLFAs量成极显著负相关关系(P0.01)。     

三江源区不同建植年限人工草地土壤微生物群落结构特征

近年来,对退化生态系统恢复的研究逐渐由地上向地下部分转移,地下部分特别是土壤微生物群落对土壤的恢复机理和过程已倍受关注.运用常规实验室分析法和磷脂脂肪酸法,研究三江源区不同建植年限人工草地土壤养分和微生物群落结构及其分布特征.结果显示:土壤总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、真菌PLFAs(F PLFAs)、细菌PLFAs(B PLFAs)、革兰氏阳性菌PLFAs(G+PLFAs)、革兰氏阴性菌PLFAs(G-PLFAs)含量与PLFA类型随建植年限的增加呈先降低后升高的变化趋势,随土层深度的增加而降低.土壤全量、速效养分含量均随建植年限的增加呈现同样的变化规律.主成分分析表明,在0-10 cm、10-20 cm土层中,4年和16年人工草地土壤微生物群落PLFA类型丰富多样,群落结构更加复杂稳定,而7年和9年的土壤微生物群落结构较为单一.相关分析表明,总PLFAs、B PLFAs、F PLFA s、G+PLFAs和G-PLFAs含量与土壤全量和速效养分含量(除速效氮、速效磷)均呈极显著或显著正相关(P<0.01;P<0.05).综上,在合理放牧条件下,人工草地的建植有利于土壤微生物生物量的提高和群落结构的改变.利用微生物PLFA含量和类型的多样性作为监测土壤环境的指标,能及时有效地判别土壤养分的变化情况,有利于及时管理人工草地.     

增温和CO_2浓度加倍对川西亚高山针叶林土壤微生物群落结构的影响

土壤是陆地生态系统中最主要的碳库,土壤微生物是土壤的重要组成部分,其群落结构对全球变化十分敏感,研究气候变化背景下土壤微生物群落结构的变化对于预测陆地生态系统净碳平衡有着重要的作用.通过全自动微气候控制的"人工模拟气候实验系统"对川西亚高山针叶林土壤进行模拟增温(ET)、CO_2浓度加倍(EC)以及增温~+CO_2浓度加倍(ETC)处理,采用磷脂脂肪酸法(Phospholipid fatty acids,PLFAs)研究ET、EC及ETC对土壤中微生物群落结构的影响,结果表明:(1)与对照相比,ETC、EC、ET均使总磷脂脂肪酸含量显著降低,降低幅度分别为52.8%、47.8%、31.3%.(2)ETC、EC和ET均使细菌、真菌、革兰氏阴性菌(G-)的PLFAs含量显著降低(P0.01),ETC的降幅大于EC和ET;ETC、EC显著降低了革兰氏阳性菌(G~+)的PLFAs含量,但ET对G~+的PLFAs含量没有显著影响.(3)ETC使G~+/G~-比值显著升高,使真菌/细菌比值显著降低,但EC、ET对G~+/G~-、真菌/细菌比值没有显著影响;同时,ETC、EC、ET对放线菌和菌根真菌的PLFAs含量均没有显著影响.本研究表明,ETC、EC、ET处理均能使土壤微生物群落结构发生变化,并且ETC对土壤微生物群落结构的影响大于单独的ET或EC.     

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化.结果表明,放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量.不同退化演替阶段期间,高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10 cm土层明显较高,且随着退化程度的加剧,分布在0～40 cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低;不同退化演替阶段,高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏,不仅使得植物群落发生了逆向演替,而且土壤的肥力水平显著地下降,土壤向退化方向发展;高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失,氮素损失严重.随着退化演替过程的进行,高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低;相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系(P<0.05),说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标,而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.     

藏北高寒草地土壤磷脂脂肪酸指纹特征及其与土壤化学性质的关系

微生物是土壤的重要组成部分,反映了土壤的生物活性,同时也是土壤有机质和养分转化与循环的动力。高寒草地是藏北高原分布面积最大的生态系统类型,不仅是亚洲中部高寒环境中最为典型的自然生态系统之一,而且在世界高寒地区亦具有代表性。为了解藏北不同类型高寒草地土壤微生物群落结构特征,比较了藏北5种高寒草地(高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠)的土壤磷脂脂肪酸(PLFA)指纹特征,并进一步分析其与土壤有机碳、总氮等土壤化学性质的关系。藏北5种高寒草地土壤PLFA中16:0和18:1w9c含量高,土壤PLFA主要包括直链饱和脂肪酸、直链单不饱和脂肪酸、支链饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸,其中直链单不饱和脂肪酸(27.77%~36.66%)和支链饱和脂肪酸(30.15%~36.61%)占比较高,环丙烷脂肪酸(3.48%~10.16%)仅占较少部分。高寒草甸土壤总PLFA含量、细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌PLFA含量最高,其含量分别是其他4种草地类型土壤的2.00~6.45,2.01~8.88,1.82~3.52,1.61~5.37,2.01~9.17和2.06~10.94倍。大部分PLFA分子集中于高寒草甸、高寒草原和高寒草甸草原土壤中,另外两种高寒草地土壤仅含少量微生物;土壤微生物在5种类型草地中的样点基本分散,而在每种类型草地样点中基本集中,表明微生物群落结构在不同草地类型土壤中存在明显差异,而在同一类型草地土壤中相近。土壤总PLFA,细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌PLFA含量与土壤有机碳、总氮、铵态氮和硝态氮之间存在极显著相关性(P0.01),表明土壤碳、氮含量与土壤微生物间存在极为显著的相互刺激关系。该研究通过量化藏北不同类型高寒草地土壤的PLFA指纹特征,并分析其与土壤化学性质的关系,为进一步研究高寒草地生态系统土壤微生物群落结构特征提供理论依据。     

模拟增温和中度放牧对青藏高原东部高寒草甸生态系统净碳交换及组分的影响

青藏高原高寒生态系统碳循环对气候变暖和放牧等的响应依然存在很大不确定性.采用开顶式温室模拟增温,采用刈割和牲畜粪便归还相结合的方法模拟中度放牧,研究气候变暖和中等强度放牧对青藏高原东部高寒草甸生态系统碳交换、生态系统光合、生态系统呼吸与土壤呼吸的影响.结果显示:模拟气候变暖和中度放牧显著改变青藏高原东部高寒草甸生态系统净碳交换及其组分,并且生态系统碳循环的响应随时间呈现不同的变化.增温显著提高净生态系统碳交换和生态系统光合,增加生态系统净碳固定;中度放牧降低生态系统呼吸和土壤呼吸,而对生态系统净碳交换、生态系统光合的影响存在明显季节动态变化,即在处理初期(8月上旬)明显降低,而后逐渐上升,在生长季后期、末期(9月中下旬-10月份)显著高于对照;增温和中度放牧未表现明显的交互作用,增温+放牧处理增加了季节性平均净生态系统碳交换和生态系统光合,但没有显著影响季节平均生态系统呼吸.增温和中度放牧的交互作用对碳交换的影响存在时间尺度上的变化.本研究表明,在未来气候变暖和中等强度放牧的背景下,青藏高原东部高寒草甸碳汇功能有可能增强.     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

土壤微生物是森林生态系统中重要的分解者,参与生物圈的物质循环和能量流动,对温度变化响应较为敏感。以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,基于野外增温实验平台,采集0-10 cm和10-20 cm土层的土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法并结合土壤理化性质的监测,探究气温上升对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)增温处理使0-10 cm和10-20 cm土层月均温分别显著上升1.24℃和1.17℃,土层湿度变化不显著;(2)增温显著增加了土壤硝氮含量,但对其他理化性质作用不明显;(3)增温组土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(C/N)以及微生物总磷脂脂肪酸含量与对照组差异不显著;(4)增温显著改变了土壤微生物群落结构,使细菌相对丰度、细菌真菌之比(B/F)以及革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌之比(G~+/G~-)显著增加,降低了真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度;(5)进一步分析表明,土壤硝态氮和有机碳是影响土壤微生物群落结构变异的主要因子,两者共同解释了微生物群落结构60.5%的变异度。以上研究结果表明,尽管增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物生物量作用不明显,但可通过对土壤硝氮和土壤有机碳含量的影响引起土壤微生物群落结构及其相对丰度的改变,微生物群落结构和相对丰度的变化又将通过影响微生物对土壤碳氮的同化作用,最终影响土壤的碳氮过程。     

放牧对祁连山高寒金露梅灌丛草甸土壤微生物的影响

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合(藏系绵羊、牦牛)放牧的高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草地为对象,采用平板涂抹分离法和氯仿熏蒸法对不同放牧压力梯度下土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)和土壤微生物碳、微生物氮量进行研究,结果表明:不同放牧压力梯度下,金露梅灌丛和丛间草地土壤微生物以细菌占绝对优势,放线菌和真菌较少,垂直分布明显;随着放牧压力梯度的增加,金露梅灌丛和丛间草地,0～25 cm土层中的细菌、放线菌、真菌及微生物碳和微生物氮数量呈降低趋势,其降低程度与放牧压力梯度呈直线正相关.与无放牧金露梅灌丛相比0～25 cm土层的细菌、真菌、放线菌最大降幅分别为49.64%、37.76%和46.64%;金露梅灌丛土壤微生物碳量占土壤有机碳的比例变化为0.85%～0.43%,微生物氮占土壤全氮的0.90%～1.11%,微生物量对土壤营养库的贡献率较低;土壤微生物量和土壤有机质呈显著线形正相关;土壤细菌数量和土壤水分呈显著线形正相关.     

不同林龄陈山红心杉土壤微生物群落结构特征

以不同年龄(5年、10年、20年和40年)陈山红心杉林为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析其土壤微生物群落结构与多样性.结果发现,陈山红心杉林土壤总PLFAs及各类群微生物PLFAs含量随年龄增加先下降后上升,真菌/细菌(F/B)变化不明显,G~+/G~-和SAT/MONO呈下降趋势,Cy/Pre及微生物群落多样性指标总体呈先升后降的趋势.林龄改变了土壤微生物群落结构,第一、二主成分贡献率分别为72.2%和25.0%,主要由不同林龄土壤理化性质引起.速效养分影响大于全量养分.Cy/Pre只在10年林龄大于0.5,反映环境胁迫可能导致了微生物PLFAs含量从10年林龄到20年下降,但这并未改变土壤生态系统的稳定程度.综上,不同林龄陈山红心杉林土壤微生物群落结构可反映土壤环境状况及养分可利用性,对陈山红心杉的丰产、高效、优质经营具有重要意义.(图4表3参39)     

增温对荒漠草原植物群落组成及物种多样性的影响

以短花针茅荒漠草原为研究对象,通过采用远红外线辐射器模拟增温的方法,探讨了增温对荒漠草原植物群落结构及生物量和物种多样性的影响。结果表明：由于远红外线辐射器的增温作用,在2012年整个生长季内,增温样地10、20、30 cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了0.39、0.38、0.31℃;各土层土壤含水量较对照平均减少0.76%、0.73%、0.60%。受温度升高及土壤含水量减少的影响,模拟增温6个生长季后,与对照样地相比,群落的高度整体增加,密度、盖度、频度表现为部分物种增加和部分物种减少的趋势,冷蒿（Artemisia frigida）等物种的重要值下降,阿氏旋花（Convolvulus ammanii）等物种的重要值上升,但是增温没有明显改变植物群落的组成。同时,增温处理使荒漠草原禾草的盖度减少,杂类草的盖度增加,半灌木和一两年生植物分盖度未发生明显变化;增温使地上地下生物量出现了不同程度的减少,在0~30 cm土壤深度地下生物量分配中,增温样地0~10 cm分配比例（81.23%）小于对照（86.07%）,10~20 cm分配比例（11.55%）大于对照（9.16%）;20~30 cm 分配比例（7.22%）大于对照（4.77%）,增温使得地下生物量分配格局向深层转移。增温后,增温样地植物Shnnon-Winener指数降低,Pielou均匀度指数升高,温度升高使荒漠草原植物群落的均匀度增加,但并没有提高草地植物的物种多样性。     

土壤变暖对土壤微生物活性的影响

讨论了土壤变暖对土壤微生物活性的影响及其后果。许多研究表明,土壤呼吸与土壤温度呈正相关关系。描述这种关系所用的模式有线性回归分析、Q10关系式、幂关系式、Arrhenius关系式及其它关系式,但这些模式通常都不能准确地估计呼吸率。尽管如此,几乎所有的研究都显示土壤温度强烈地影响土壤微生物活性及呼吸。在一定温度范围内,土壤变暖提高土壤微生物活性及呼吸率。解释这种现象的一种机制是微生物群体组成随温度升高而改变。文章最后指出,为了得出更加明确的结论及更加准确地预测全球变暖对土壤的影响,必须进行更深入地研究。     

土壤微生物呼吸热适应性与微生物群落及多样性对全球气候变化响应研究

土壤微生物呼吸热适应性被认为是决定陆地生态系统对全球变暖反馈作用的潜在重要机制,可能显著改变未来的气候变化趋势,然而,土壤微生物群落结构变化如何引起土壤微生物呼吸热适应性的研究目前尚存争议.该文针对气候变化对土壤微生物呼吸的影响研究,梳理了当前对土壤微生物呼吸的热适应性是否存在的争议和不同观点与结论,综述了气候变化对土...     

The effect of imazethapyr on soil microbes in soybean fields in northeast China

Large quantities of herbicides are used on agricultural soils, but the effects of herbicides on the structure of the soil microbial community have not been well investigated. In this study, soil from three soybean fields was investigated. The herbicide imazethapyr was applied in one year to soil 1 and in two sequential years to soil 2. Control soil received no imazethapyr. Microbial biomass and community structure were characterised using chloroform fumigation–extraction and phospholipid fatty acid (PLFA) determination. The imazethapyr residue was 1.62 μ g·kg^?1 in soil 1 and 1.79 μ g·kg^?1 in soil 2. The microbial biomass carbon and total PLFAs for soil 2 were much higher than for the other soils. PLFA profiles showed that fatty acids for Gram-negative and Gram-positive bacteria, as well as total bacteria and total fungi in soil 2 were higher than in other samples. Principal component analysis of the PLFAs showed that the structure of the microbial community differed substantially among the three different soybean field soils. Application of the herbicide imazethapyr to soybean fields clearly changed the soil microbial biomass and shifted the structure of the microbial community.     

重金属污染降低水稻土微生物商并改变PLFA群落结构——苏南某地污染稻田的案例研究

重金属污染可能影响土壤中微生物生物量与活性及群落结构.但这种影响随土地利用和土壤类型、污染物类型而异.采集了江苏南部某市金属冶炼产业区周边重金属污染的稻田和未明显污染稻田的表土样品,分析了重金属复合污染下土壤微生物生物量以及PLFA群落结构的变化.结果表明,重金属污染下稻田土壤的微生物生物量碳、氮及微生物商比未明显污染的土壤显著降低(约20%);PLFA分析显示,重金属污染下土壤微生物群落结构发生了明显的变化,细菌和真菌PLFA的变化幅度达到30%以上,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的脂肪酸比值升高,而真菌/细菌的比例降低了约70%.这种改变可能进一步影响到土壤中C、N等养分的生物地球化学循环,这有待深入的研究.     

醌类图谱分析在环境微生物生态测定中的应用

近年来，随着人们对各种非培养微生物测定法的重视，醌类图谱分析作为微生物群体指标已在各种环境中得到了应用．首先是样品的分析测定技术得到了提高，如用硅胶柱代替薄层色谱．醌类图谱分析的特点是能够同时对应微生物生态评价的3个重要指标，即微生物群体结构、生物量及微生物多样性．在结合统计分析的基础上，在土壤、污泥及堆肥等不同环境样品及不同微生物反应过程中，已通过醌类图谱分析对这3个指标在微生物生态系中的变动进行了成功的评价．另外，对C-14同位素标记醌类图谱分析法及醌类图谱分析法在污染物降解中的应用等最新进展也进行了简介．图4表3参43     

Changes in microbial community characteristics and soil organic matter with nitrogen additions in two tropical forests

Microbial communities and their associated enzyme activities affect the amount and chemical quality of carbon (C) in soils. Increasing nitrogen (N) deposition, particularly in N-rich tropical forests, is likely to change the composition and behavior of microbial communities and feed back on ecosystem structure and function. This study presents a novel assessment of mechanistic links between microbial responses to N deposition and shifts in soil organic matter (SOM) quality and quantity. We used phospholipid fatty acid (PLFA) analysis and microbial enzyme assays in soils to assess microbial community responses to long-term N additions in two distinct tropical rain forests. We used soil density fractionation and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to measure related changes in SOM pool sizes and chemical quality. Microbial biomass increased in response to N fertilization in both tropical forests and corresponded to declines in pools of low-density SOM. The chemical quality of this soil C pool reflected ecosystem-specific changes in microbial community composition. In the lower-elevation forest, there was an increase in gram-negative bacteria PLFA biomass, and there were significant losses of labile C chemical groups (O-alkyls). In contrast, the upper-elevation tropical forest had an increase in fungal PLFAs with N additions and declines in C groups associated with increased soil C storage (alkyls). The dynamics of microbial enzymatic activities with N addition provided a functional link between changes in microbial community structure and SOM chemistry. Ecosystem-specific changes in microbial community composition are likely to have far-reaching effects on soil carbon storage and cycling. This study indicates that microbial communities in N-rich tropical forests can be sensitive to added N, but we can expect significant variability in how ecosystem structure and function respond to N deposition among tropical forest types.     

Predicting Interactions among Fishing,Ocean Warming,and Ocean Acidification in a Marine System with Whole‐Ecosystem Models

An important challenge for conservation is a quantitative understanding of how multiple human stressors will interact to mitigate or exacerbate global environmental change at a community or ecosystem level. We explored the interaction effects of fishing, ocean warming, and ocean acidification over time on 60 functional groups of species in the southeastern Australian marine ecosystem. We tracked changes in relative biomass within a coupled dynamic whole‐ecosystem modeling framework that included the biophysical system, human effects, socioeconomics, and management evaluation. We estimated the individual, additive, and interactive effects on the ecosystem and for five community groups (top predators, fishes, benthic invertebrates, plankton, and primary producers). We calculated the size and direction of interaction effects with an additive null model and interpreted results as synergistic (amplified stress), additive (no additional stress), or antagonistic (reduced stress). Individually, only ocean acidification had a negative effect on total biomass. Fishing and ocean warming and ocean warming with ocean acidification had an additive effect on biomass. Adding fishing to ocean warming and ocean acidification significantly changed the direction and magnitude of the interaction effect to a synergistic response on biomass. The interaction effect depended on the response level examined (ecosystem vs. community). For communities, the size, direction, and type of interaction effect varied depending on the combination of stressors. Top predator and fish biomass had a synergistic response to the interaction of all three stressors, whereas biomass of benthic invertebrates responded antagonistically. With our approach, we were able to identify the regional effects of fishing on the size and direction of the interacting effects of ocean warming and ocean acidification. Predicción de Interacciones entre Pesca, Calentamiento de Océanos y Acidificación de Océanos en un Sistema Marino con Modelos de Ecosistemas Completos     

氮沉降增加对土壤微生物的影响

综述了国外氮沉降对土壤微生物的影响研究现状，主要从土壤微生物群落结构组成及功能等方面对氮沉降的响应进行了综述，并从微生物对底物的利用模式及碳分配状况，pH值的变化方面初步探讨了土壤微生物对过量氮沉降的响应机制。研究表明，过量氮沉降会给土壤微生物在以下几个方面带来负影响：首先，改变微生物群落结构组成，表现为土壤真菌细菌相关丰富度发生改变，真菌生物量的减少，真菌／细菌生物量比率的减少，土壤微生物量的减少，微生物群落结构发生改变；其次，改变微生物功能，表现为减少土壤呼吸率，土壤酶活性的降低，改变微生物对底物的利用模式等等。此外，文章还指出出未来该方面研究重点和方向。     

Plant-soil microorganism interactions: heritable relationship between plant genotype and associated soil microorganisms

Although soil microbial communities are known to play crucial roles in the cycling of nutrients in forest ecosystems and can vary by plant species, how microorganisms respond to the subtle gradients of plant genetic variation is just beginning to be appreciated. Using a model Populus system in a common garden with replicated clones of known genotypes, we evaluated microbial biomass and community composition as quantitative traits. Two main patterns emerged. (1) Plant genotype influenced microbial biomass nitrogen in soils under replicated genotypes of Populus angustifolia, F1, and backcross hybrids, but not P. fremontii. Genotype explained up to 78% of the variation in microbial biomass as indicated by broad-sense heritability estimates (i.e., clonal repeatability). A second estimate of microbial biomass (total phospholipid fatty acid) was more conservative and showed significant genotype effects in P. angustifolia and backcross hybrids. (2) Plant genotype significantly influenced microbial community composition, explaining up to 70% of the variation in community composition within P. angustifolia genotypes alone. These findings suggest that variation in above- and belowground traits of individual plant genotypes can alter soil microbial dynamics, and suggests that further investigations of the evolutionary implications of genetic feedbacks are warranted.