不同形态氮添加对多年生高寒栽培草地土壤理化性质和微生物群落结构的影响

探究不同氮素形态对多年生高寒栽培草地土壤理化性质和微生物群落结构的影响,以期为制定多年生高寒栽培草地氮添加方案提供科学依据.于2022年6月,在青海省海南藏族自治州共和县巴卡台农牧场以建植4龄的青海草地早熟禾（Poa pratensis Qinghai）+青海中华羊茅（Festuca sinensis Qinghai）混播草地为研究对象,以不施肥为对照（CK）,设置3个不同形态氮素处理,分别为U:尿素（酰胺态氮）、A:硫酸铵（铵态氮）和N:硝酸钙（硝态氮）,各处理的氮素施用量均为67.5 kg·（hm²·a）^-1,对不同处理下土壤养分和微生物群落组成及多样性进行分析.结果表明,外源铵态氮输入显著提高了NH₄ ⁺-N含量、AP含量和EC,酰胺态氮输入显著提高了SOC含量和TN含量,硝态氮输入显著提高了NO₃ ^--N含量、AN含量和TC含量.外源氮输入改变了土壤细菌和真菌群落结构以及优势菌门和属的相对丰度,但对细菌和真菌群落的Alpha多样性没有显著影响.主坐标分析（PCoA）表明,不同形态氮添加对细菌群落的Beta多样性具有显著影响,而对真菌群落影响不显著.冗余分析（RDA）表明,氮添加主要通过土壤铵态氮来改变微生物群落组成和结构.综合而言,在青藏高原多年生栽培草地土壤修复过程中,应优先考虑铵态氮肥.     

生态恢复模式对若尔盖高寒沙化草地土壤微生物群落功能多样性的影响

若尔盖高原生态战略地位突出,在维持地区生物多样性、生态系统稳定等方面起到重要作用。研究不同生态恢复模式下土壤微生物群落功能多样性,有助于为在高寒草地以及全国其他类似地区实施退牧还草、退耕还林还草等生态环境重建工作提供科学依据。以若尔盖草地不同恢复模式下的土壤微生物群落为研究对象,采用Biolog微平板法对比研究了生态治理措施对沙化草地生态系统及其土壤微生物功能多样性的影响。结果表明：人工生态恢复模式提高了沙化草地土壤微生物的活性,其中灌草间作模式下的恢复样地与自然恢复样地在稳定时二者的平均颜色变化率差值达到0.761;灌草间作模式下草地土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数分别为3.290、0.960和10.408,均比草地建植模式下高,该模式能为土壤微生物群落提供更多的生态位;灌草间作恢复模式下草地土壤微生物群落利用各类碳源能力较其他恢复模式高,碳水化合物和氨基酸类是若尔盖草地土壤微生物群落利用最多的碳源;采用灌草间作模式的人工治理方式,同时结合增加草地土壤中碳水化合物、氨基酸类等碳源含量的生物措施,可以高效地治理若尔盖高寒沙化草地。     

高原高寒污水处理系统的微生物群落特征

为研究高原高寒污水处理系统活性污泥的微生物群落结构及多样性,以拉萨、云南、四川的3座高原污水厂作为实验组,同时以重庆2座非高原污水厂作为对照,采用PCR-DGGE技术对比分析了高原与非高原污水厂的微生物特性.研究表明:高原污水厂样品与非高原样品在聚类中展现出了较为疏远的关系,微生物群落区别明显.受强紫外线辐照的抑制,高原高寒污水处理系统微生物多样性的平均水平显著低于非高原污水厂,较低的微生物多样性是导致高原高寒地区污染物去除效果不佳的一项重要原因.群落构成方面,共鉴定出16个优势菌属,对应Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Verrucomicrobia4个门.组间差异分析结果发现,高原组中丰度显著偏高的菌属只有Prosthecobacter,该菌在污水厂内分布广泛,且能够适应高原低温的条件.对于大多数活性污泥微生物而言,高原强紫外线是不利的生存条件.因此,减少高原露天污水处理系统的紫外辐照,是提升污水处理效能的一个潜在措施.     

太岳山不同林龄人工油松林土壤微生物特征

油松（Pinus tabuliformis Carr.）具有保土保肥和改善水土流失的作用,是黄土高原地区植被恢复中广泛使用的树种.为了探究土壤微生物多样性和群落结构对人工油松林演替的响应及其环境因子驱动机制,以太岳山脉潘家山10、20和30 a人工油松林土壤为研究对象,基于野外采样、室内理化分析和高通量测序等手段,分析不同林龄表层和亚表层土壤微生物群落结构、多样性及其与土壤理化性质之间的关系.结果表明：(1)30 a的人工油松林演替显著改变了土壤养分状况. SOM、TN、NH4+-N、NO3--N、AP和AK均随演替的进行显著升高;TP和TK含量随演替年限逐渐降低.(2)不同林龄油松林土壤真菌的优势门为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门,细菌的优势门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.(3)油松林土壤微生物中细菌占绝对优势,真菌和细菌拷贝数随林龄增加均显著增加,30 a油松林土壤真菌拷贝数和细菌拷贝数分别是10 a油松林的6.61倍和2.55倍.(4)随着林龄增加,土壤真菌多样性显著下降.属水平上,子囊菌门中青霉菌属相对丰度大幅下降,达21.07%,担子菌门中红菇属相对丰度...     

培养条件下双酚A对稻田土壤微生物群落特征的影响

双酚A(bisphenol A,BPA)作为人工合成的典型环境激素分布极为广泛,然而不同浓度和土壤通气条件下BPA对土壤微生物群落(细菌、真菌)特征的影响鲜见报道.本文采用荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR)技术、聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)相结合的方法研究不同BPA浓度(0、0.25、0.50、1.00、2.00 mg·kg-1)和土壤通气条件(有氧和厌氧)对稻田土壤微生物群落特征的影响。结果表明,土壤通气条件一致情况下(有氧条件或者厌氧条件下),不同BPA浓度添加下微生物丰度指数差异显著,而微生物均匀度指数、香农维纳多样性指数及丰富度指数差异不显著;BPA浓度为0.50 mg·kg-1时,微生物基因丰度在厌氧条件下达到最大值,而在有氧条件下微生物基因丰度却达到最小值;双因素方差分析表明:BPA浓度、土壤通气条件及其交互作用对细菌基因丰度影响差异显著,而只有土壤通气条件对真菌基因丰度影响差异显著.结果表明相对于微生物多样性指数,丰度指数能更加灵敏地指示土壤微生物多样性的变化,BPA浓度为0.50 mg·kg-1时是影响土壤微生物基因丰度变化的一个临界值,相对于真菌基因丰度指数而言,细菌基因丰度指数对BPA添加浓度及土壤通气条件响应更加灵敏.     

再生水灌溉对草坪土壤微生物群落的影响

为探讨再生水替代自来水进行草坪灌溉的可行性,采集了北京市市政再生水草坪灌区及自来水对照区根际、根系层和非根系层土壤样品,通过可培养微生物在不同培养基上数量的变化,研究再生水对草坪根部不同空间微生物种群密度的影响;对根际层LB培养基10-4稀释度平板上分离的细菌单菌落提取基因组DNA,扩增16SrDNA片段并用限制性内切酶HinfⅠ对PCR产物进行扩增rDNA限制性分析(ARDRA),并采用综合多样性指数(H′),丰富度指数(R₂)和均匀性指数(E1)等指标评价再生水灌溉对根际微生物多样性的影响.结果表明,与对照相比,再生水草坪灌溉有利于草坪草根际微生物数量的增加,尤其是有利于芽孢杆菌的增加,但对根系及非根系层微生物无显著影响.再生水灌溉使得微生物群落结构及多样性发生相应变化.这种变化体现为优势类群及亚优势类群多度增加,对再生水敏感的非优势类群失去原有的地位,另外一部分偶见类群出现或消失,群落多样性最终增加.     

牛粪还田对土壤微生物群落特征的影响

畜禽粪便还田对土壤质量产生了深刻影响,而土壤微生物是反映土壤质量的敏感指标.基于稀释平板计数和高通量测序技术,研究了牛粪还田区土壤微生物群落特征及其影响因素.结果表明,与对照点相比,牛粪还田区土壤微生物群落β多样性发生了显著变化;牛粪还田增加了变形杆菌门(Proteobacteria)的相对丰度,而减少了放线菌门(Actinobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度;牛粪还田显著改变了土壤微生物群落中的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、PLTA13属、MSB-4B10属、盐单胞菌属(Halomonas)、CCD24属、Gaiella属、节杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和Entotheonellaceae属的相对丰度;影响牛粪还田区土壤微生物群落组成的重要因素是土壤含水量和放线菌数量;牛粪还田增加了假单胞菌属(Pseudomonas)、梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和链球菌属(Streptococcus)等病原菌的相对丰度,对土壤质量存在一定的生物污染风险.研究结果可为深入认识牛粪还田对土壤质量的...     

稻草还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了探讨稻草还田的微生物学过程与效应,借助平板涂抹法和BIOLOG检测法,比较研究了免耕条件下3种不同稻草还田量(33%、67%和100%,以稻草不还田土壤为对照)对晚稻田土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:①土壤细菌数量差异显著,以67%稻草还田处理为最高,稻草不还田处理最低,稻草还田提高了土壤细菌数量;②碳源平均颜色变化率(AWCD法)在培养早期各处理间的差异不大,但随着培养时间的延长,67%和100%稻草还田处理土壤微生物的AWCD值显著大于对照和33%稻草还田处理组;③土壤微生物代谢多样性指数(丰富度和多样性)在3种稻草还田量处理土壤中也表现出明显差异,67%和100%稻草还田处理的土壤中微生物功能多样性显著大于33%稻草还田处理和对照;④67%和100%稻草还田处理显著改善了土壤微生物的功能多样性.以67%稻草还田处理改善土壤微生物群落结构和功能的效果最为显著.     

黄河源区高寒沼泽湿地土壤微生物群落结构对不同退化的响应

为研究高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性的变化,应用MiSeq高通量测序技术,分析高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性以及相关的环境因子.结果 表明,高寒沼泽湿地退化改变了土壤微生物在OTUs水平上的物种组成,OTUs种类变化丘间较冻融丘明显,且土壤真菌OTUs种类变化显著;冻融丘和丘间细菌微生物多样性指...     

生草果园土壤微生物群落的碳源利用特征

传统的清耕果园土壤肥力持续下降,而果园生草作为一种新兴的果园管理模式,对改善果园土壤状况具有重要的作用.本试验利用Biolog微平板技术,对苹果园清耕、苹果∕白三叶间作、苹果∕小冠花间作、苹果/鸡脚草间作这4种管理模式下土壤微生物群落功能多样性进行了研究,探讨了果园不同生草条件下土壤微生物群落的碳源利用特征,为揭示生草果园土壤生态学过程的驱动机制提供参考.结果表明,不同处理的微生物群落功能多样性差异显著,总体趋势为白三叶小冠花鸡脚草清耕.相关性分析表明,4个处理土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)、Shannon指数、丰富度指数、Mc Intosh指数与土壤有机碳、全氮、微生物量碳呈极显著正相关,Shannon指数与p H呈显著正相关.主成分分析与碳代谢图谱分析表明:生草处理提高了土壤微生物对碳源的利用能力,其中豆科牧草白三叶与小冠花土壤微生物对糖类(N-乙酰-D-葡萄糖胺、D-甘露醇、β-甲基-D-葡萄糖苷)、氨基酸类(甘氨酰-L-谷氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸)、多聚物类(吐温40、肝糖)的利用代谢能力显著高于清耕处理.可见,生草处理与清耕处理土壤微生物群落形成了各自独特的群落结构与特点.     

藏猪扰动作用下的高寒草甸土壤退化特征及微生物群落结构变化

微生物作为土壤生态系统的重要组成部分,对环境干扰异常敏感,可以反映土壤的健康状况.人类活动导致高寒泥炭土壤面临退化风险,生产力下降、碳汇功能丧失,进而影响土壤微生物的群落结构及多样性.藏猪放牧是我国高海拔藏区一种特有的放牧方式,是导致高寒草甸土壤退化的重要干扰因素之一.应用16S rRNA高通量测序技术对比分析了藏猪放牧干扰和对照（无藏猪放牧）条件下的滇西北高寒草甸泥炭土壤微生物群落结构变化及其对干扰的响应特征.结果表明,藏猪放牧导致土壤微生物α多样性显著降低,且群落结构发生明显变化.高寒草甸泥炭土壤的主要优势菌为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）.与门水平相比,干扰前后土壤微生物在属水平上的差异更明显,其中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和薄层菌属（Hymenobacter）的相对丰度在干扰后的土壤中显著增加,而硝化螺菌属（Nitrospira）和红游动菌属（Rhodoplanes）则显著降低.Venn图分析进一步发现,干扰与对照土壤样品中分别有71和136个核心OTU.干扰条件下的土壤特有微生物主要包括伯克霍德氏菌（Burkholderiales）、假单胞菌（Pseudomonadales）、鞘脂单胞菌（Sphingomonadales）等,这些微生物主要聚集在目水平,可以作为干扰条件下的指示微生物.CCA排序表明,硝化螺菌属和红游动菌属的微生物对含水率、速效磷、有机质等土壤环境变量的响应较为敏感.该研究结果为揭示高寒草甸泥炭土壤退化与微生物群落结构及多样性之间的关系提供了理论借鉴.     

高寒草原退化过程中植被和土壤因子对微生物群落的交互影响

为了探明青藏高原高寒草原退化过程中植被和土壤因子对土壤微生物群落的调节作用,以青藏高原三江源区高寒草原为研究对象,分析了不同退化阶段（未退化、中度退化和重度退化）高寒草原植被及土壤因子的差异,利用高通量测序技术分析了不同退化阶段微生物群落特征,并借助冗余分析（RDA）和基于相似或相异度矩阵的多元回归（MRM）识别影响微生物（细菌和真菌）群落变化的关键环境因子. 结果表明,高寒草原退化显著改变了群落盖度、高度、生物量及禾本科重要值,降低了土壤有机质、全氮、全磷含量和粉粒含量,增加了土壤容重和砂粒含量. 退化并未改变细菌和真菌的组成,但改变了组成比例,导致了微生物丰富度（Chao1指数和Richness指数）的损失,但并未显著改变微生物多样性（Shannon指数）,随着退化的发生,植被特征、土壤理化性质与微生物多样性呈现出了一致的变化趋势. 结合网络拓扑变化特征（网络的节点数和聚类系数显著下降）发现,高寒草原退化导致了微生物的种间相互作用减弱,网络结构更加分散,微生物的分布趋向于均质化,但物种间的相互作用仍然以合作为主（网络正相关连接占比>90%）. 高寒草原退化过程中植被-土壤的耦合对土壤细菌群落的影响最大,而土壤理化性质对土壤真菌的群落影响最大. 具体而言,植被群落高度、生物量及土壤容重是调节土壤微生物的共性因子,植被辛普森指数、禾本科重要值、土壤全磷、全钾和粉粒含量是影响土壤细菌群落的特有因子;而土壤pH和全氮含量是影响土壤真菌群落的特有因子.     

三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型与模拟研究

探讨三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型的建立方法并利用模型对土壤侵蚀进行模拟。通过构建NetLogo模型,模拟了研究区3年时限土壤侵蚀面积的变化,表现为随时间的延续侵蚀面积增大,模拟结果与实测结果间未达极显著差异（P〉0.01）。以研究区当前土壤侵蚀现状为初始状态,模拟单位草地面积上侵蚀比例达100%时经历的年限,则坡地中度退化、坡地重度退化、滩地中度退化、滩地重度退化样地经历的年限分别为27.10±0.23 a、13.83±0.40 a、32.03±0.29 a、25.70±0.30 a。     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

单次降水对高寒草地温室气体通量昼夜变化的影响研究

在全球变化背景下,青藏高原降水格局发生改变,并影响高寒草地温室气体排放.为了更好地认识降水变化与高寒草地温室气体排放的关系,在2015年7月24日,通过人工降水6.7 mm,研究了单次降水对高寒草地温室气体昼夜变化的影响.表明:(1)单次降水没有改变土壤温度,但显著增加了土壤湿度;(2)单次降水后24小时内,高寒草地CH4吸收量降低了2.46倍,CO2和N2 O排放量分别提高15.3%和98.9%;(3)单次降水弱化了高寒草地CH4和N2 O排放量与土壤温度的关系.     

西藏退化高寒草原土壤团聚体有机碳的变化特征

为进一步了解高寒草原土壤碳动态变化特点与变化过程,采用湿筛法对藏北高原未退化、轻度退化和严重退化高寒草原表层（0~10 cm）、亚表层（>10~20 cm）不同粒级w（SAOC）（SAOC为土壤团聚体有机碳）进行研究.结果表明,与未退化草地相比,不同程度退化草地w（SAOC）均呈下降趋势,但严重退化草地表层、亚表层中w（SAOC）、>0.25 mm粒级w（SAOC）、 < 0.25 mm粒级w（SAOC）降幅均显著低于轻度退化草地;不同程度退化草地表层、亚表层中>0.25、 < 0.25 mm粒级w（SAOC）在总体上趋于下降,且亚表层的降幅明显高于表层的降幅,但退化草地亚表层中w（SAOC）仍高于表层（未退化草地、轻度和严重退化草地亚表层较表层分别增加51.84%、31.34%、6.83%）,w（SAOC）的土层差异随草地退化加剧而大幅缩小;轻度、严重退化草地不同粒级w（SAOC）的土层分布特征仍与未退化草地一致,其表层、亚表层中>0.25 mm粒级w（SAOC）均明显较高;与未退化草地相同,退化草地表层、亚表层w（SAOC）贡献率亦均呈|2~0.25 mm| > | < 0.25~0.053 mm| > | > 2 mm| > | < 0.053 mm|粒级;退化草地环境对团聚体与w（SAOC）,以及w（SOC）（SOC为土壤有机碳）与w（SAOC）间的关系具有重要影响.研究显示,高原冷干环境下不同粒级SAOC及其变化受草地退化程度、土层深度等的深刻影响,需要从影响土壤有机碳形成与转化的土壤机制等方面进行深入研究.      

五道梁高寒草原土壤水分和植被盖度空间异质性的地统计分析

青藏高原高寒草原区,由于长期冻融和地下冰的存在形成了独特的生态水文结构,土壤水分是控制高寒草原生态过程的关键因子。利用地统计学对多年冻土区高寒草原土壤表层含水量和植被盖度的空间变异性进行研究,结果表明,高寒草原生态系统浅层剖面(0~50 cm)土壤水分和植被盖度均符合正态分布,土壤含水量沿垂直方向逐渐增大,介于19.43%~25.37%之间,变异系数介于23.77%~40.92%;植被盖度具有强变异性,变异系数为47.99%。0~50 cm土壤含水量具有高度的空间异质性,其中91.1%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在10~190 m的中尺度上;植被盖度在研究尺度上具有中等程度的空间自相关,植被盖度随机部分的空间变异性占总空间变异性的比例为34.2%,主要体现在10 m的尺度内。各向异性分析表明,土壤水分和植被盖度具有明显的各向异性,其空间格局有明显的差异。