桂西北喀斯特不同植被演替阶段土壤微生物群落多样性

采用经典统计与排序分析方法,研究了桂西北喀斯特不同植被演替阶段(原生林、次生林、灌丛、草地)土壤微生物群落多样性变化特征,并探讨了土壤微生物群落多样性与土壤养分、土壤微生物生物量和土壤微生物数量之间的关系。结果表明:(1)桂西北喀斯特植被演替对土壤养分有较大的影响,除了土壤容重和全磷含量以外,由草地到原生林的演替过程中,土壤养分均呈显著的变化趋势(p0.05)。随着演替的进行,土壤pH值和容重逐渐减小。土壤有机碳、全氮、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量随着演替而逐渐增加趋势,其大小依次变现为原生林次生林灌丛草地,其中不同演替阶段土壤有机碳全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量差异均显著(p0.05)。(2)土壤微生物量碳、氮、磷大小依次变现为原生林次生林灌丛草地,其中灌丛和次生林MBP含量差异不显著(p0.05)。MBC/MBN随着演替的进行呈逐渐减小趋势,MBC/MBP和MBN/MBP随着演替的进行呈逐渐增加趋势。(3)不同植被演替阶段土壤微生物数量及组成不同,其中以细菌数目最多,土壤微生物种群总数量、细菌和放线菌数目依次为原生林次生林灌丛草地。(4)不同演替阶段土壤微生物群落功能多样性指数存在一定差异,其中物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)和碳源利用丰富度指数(S)依次表现为原生林次生林灌丛草地(p0.05);而优势度指数(Ds)依次表现为原生林次生林灌丛草地,并且不同演替阶段优势度指数(Ds)差异不显著(p0.05)。(5)相关性分析表明土壤养分、土壤微生物量、土壤微生物数量均与土壤微生物群落多样性具有显著的相关性,其中,土壤微生物量对微生物群落多样性的贡献最大,而MBN,SOC和细菌数目是影响桂西北喀斯特不同植被演替阶段土壤微生物群落多样性分布的主要因子。     

不同林龄油松土壤微生物、酶活性和养分特征

对不同林龄油松林根际和非根际土壤养分、酶活性和微生物数量进行了研究。结果表明:(1)油松林的土壤pH处于偏弱酸性,根际和非根际土壤pH随着油松林龄的增长表现出先降低后增加趋势,在成熟林阶段达到最低,不同生长阶段油松根际土壤pH显著低于非根际土壤pH(p0.05)。(2)土壤中根际和非根际有机碳、全氮、有效磷和有效钾含量呈一致的变化趋势,随着油松林龄的增长表现出先增加后降低趋势,在成熟林阶段达到最大值,其中幼林、中林和成熟林根际有机碳、全氮、有效磷和有效钾含量显著高于非根际(p0.05),过熟林根际有机碳、全氮、有效钾和有效磷含量与非根际差异并不显著(p0.05)。(3)土壤中根际和非根际土壤酶活性(蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性)和微生物群落多样性(物种丰富度指数、均匀度指数、优势度指数、碳源利用指数)呈一致的变化趋势,随着油松林龄的增长表现出先增加后降低趋势,在成熟林阶段达到最大值,其中幼林、中林和成熟林根际土壤酶活性和微生物群落多样性显著高于非根际(p0.05),过熟林根际土壤酶活性和微生物群落多样性与非根际差异并不显著(p0.05)。(4)油松根际土壤微生物总数高于非根际,其中细菌数目所占比例最高,放线菌数目所占比例最低。(5)相关性分析表明,土壤pH与土壤微生物群落功能多样性各指标呈负相关,土壤有机碳和全氮、蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、细菌数目、微生物总数与土壤微生物群落功能多样性各指标呈显著的相关性。由此可知,土壤pH对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分、土壤酶活性和微生物数量对土壤微生物群落功能多样性起到正调节作用,其中土壤有机碳和全氮、蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、细菌数目和微生物总数是土壤微生物群落多样性的主要影响因子。     

岷江流域不同土地利用方式下的土壤微生物特征及其与土壤养分的关系

采用经典统计分析与排序分析,研究了2014—2018年岷江流域不同土地利用方式下(撂荒地、次生林、灌丛、果园和耕地)土壤微生物群落多样性变化特征,并探讨了其与土壤养分和土壤微生物数量之间的关系。结果表明:(1)土壤pH值变化范围为6.13～7.02,其大小依次表现为撂荒地次生林灌丛果园耕地,其中耕地和果园差异不显著(p0.05),耕地最高(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾、有效磷和有效钾大小依次表现为撂荒地次生林灌丛果园耕地,不同土地利用土壤有效磷和有效钾差异均显著(p0.05),而不同土地利用土壤全磷差异不显著(p0.05)。(2)土壤微生物以细菌数目最多,占到90%以上,土壤细菌、真菌、放线菌和微生物总数目大小依次表现为撂荒地次生林灌丛果园耕地。(3)根据培养第100小时的AWCD值计算土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)。土壤微生物多样性指数大小依次表现为撂荒地次生林灌丛果园耕地,不同土地利用均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)差异不显著(p0.05)。(4)相关性分析表明土壤养分、土壤微生物数量均与土壤微生物群落多样性具有显著的相关性(p0.05),其中,土壤微生物数量对微生物群落多样性的贡献最大(其相关系数绝对值最大)。(5)冗余分析表明土壤微生物群落多样性与土壤养分含量均呈正相关(除了pH);有机碳和全氮与丰富度指数相关性最大,由此可知,有机碳和全氮是影响该区土壤微生物群落多样性分布的主要因子。     

桂西北喀斯特山地草地土壤养分季节变化规律及其对植被多样性的响应

基于对不同季节喀斯特山地草地植被多样性和土壤生境的调查数据,采用Pearson相关系数法和主成分分析法研究土壤养分季节动态及其对植被的响应。结果表明:喀斯特山地草地植被多样性指数、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数基本表现为夏季和秋季高于春季和冬季。地下土壤养分与地上植被多样性各指数的季节变化趋势相一致,间接反映了喀斯特山地草地生态系统地上植被与地下养分之间的协同性关系,与地上植被多样性季节变化相比,地下土壤养分的季节性变化并没有表现出滞后性。Pearson相关性分析表明,土壤养分在一定程度上决定了植被丰富度、多样性指数和植被盖度,土壤全碳、全氮和有效养分起着主导性的影响作用,土壤养分等因子在夏季和秋季对植被多样性的影响(相关系数)高于冬季和春季。不同季节喀斯特山地草地土壤养分垂直方向均呈现出明显的"表聚性",土壤表层以下,土壤养分急剧降低,并且表层土壤养分显著高于下层(P0.05),局部有所波动,而不同季节土壤全磷含量在各土层间差异不显著(P0.05),由此可知,季节变化并没有改变其垂直分布规律。从变异系数来看,相同土层土壤有效养分变异系数高于土壤全量养分,表明土壤有效养分较土壤全量养分更为敏感。冗余分析的结果显示喀斯特山地草地植被丰富度指数、多样性指数、优势度指数和植被盖度之间均呈正相关,与土壤各养分之间均呈正相关,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数和植被盖度均逐渐增加。研究结果较好地显示了地下土壤养分对地上植被多样性的响应模式,即二者的变化存在一定的同步性,可以看作相互作用和协同影响的有机整体。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(N 60 kg/(hm2.a))、N2(N 120 kg/(hm2.a))和N3(N 240 kg/(hm2.a))等4个氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究了外加氮源对土壤酶活性及群落功能多样性的影响。相同氮沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数均随土层加深而降低。氮沉降对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中?低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。各土层中,低氮处理(N1)促进了微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数的增加,而中?高氮处理(N2、N3)则呈抑制作用。主成分分析表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理碳源利用类型存在差异。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶、过氧化物酶和β-葡糖苷酶活性;氮沉降增加改变了杉木人工林土壤微生物群落的功能多样性。     

滨海湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素

连续3年(2015-2018年)研究了珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素。结果表明:土壤pH基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤微生物碳源利用(AWCD)总体上呈逐渐增加的趋势,在培养24～72 h内AWCD快速增长,72 h后增长缓慢,192 h后急剧增长;相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,局部有所波动。碳水化合物和羧酸类碳源是滨海湿地不同植物群落土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。主成分分析结果表明,具有较高相关性的碳源有18种,其中羧酸类化合物有5种,多聚化合物有3种,碳水化合物有6种,芳香化合物1种,氨基酸2种,胺类化合物1种,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源。相关性分析显示,土壤养分和pH与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分对土壤微生物群落功能多样性贡献为正,是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物碳源利用的影响

微生物群落碳代谢功能多样性对土壤管理具有重要指示作用,以福建省宁化县紫色土水土侵蚀区油茶人工林不同坡位土壤为研究对象,采用Biolog技术对天然有机物料有机肥(T1)、有机无机复合肥(T2)、禽畜粪便有机(T3)共3种有机肥处理以及不施肥处理(CK)下的土壤微生物碳源利用能力进行了研究。研究结果显示:T1、T2、T3处理下不同坡位土壤的吸光值平均颜色变化率(AWCD)相比于施肥前都有所增加,而CK处理土壤AWCD值无显著变化,不同处理下土壤AWCD值提高的大小顺序表现为T2T1T3CK;Shannon多样性指数、Simpson优势度指数以及McIntosh优势度指数大小顺序均表现为T2T1T3CK;相同处理下不同坡位土壤AWCD值、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数以及McIntosh均匀度指数大小顺序总体呈现下坡中坡上坡;Shannon指数与土壤容重和自然含水率呈极显著或显著负相关,与pH值、全碳和全氮含量呈极显著或显著正相关;McIntosh指数与土壤容重、自然含水率、pH值、全碳和全氮含量呈极显著或显著正相关;氨基酸类是各处理后土壤微生物利用的主要碳源类型,主成分分析表明T1、T2、T3处理下土壤微生物对6类碳源利用能力相比于对照具有较大差异,T1和T3处理对于6类碳源的利用具有相似性,T2处理与T3处理之间对于6类碳源利用差异主要在于碳水化合物类碳源。综上,有机无机复合肥的施入更有利于紫色土丘陵区油茶人工林土壤微生物碳源利用能力的提高,以上结论可为制定紫色土丘陵区合理施肥制度的设置、农业优化管理措施提供依据。     

不同植被群落下喀斯特土壤养分及生物化学性质特征

为了探讨植被群落对喀斯特土壤养分和生物化学性质的影响,对贵州茂兰国家级自然保护区不同植被群落下土壤养分、基础呼吸、微生物量碳及酶活性进行比较研究。结果表明:不同植被群落之间土壤养分含量差异显著,土壤总有机碳、全氮、全磷、碱解氮和有效磷表现为裸露地<草丛<灌丛≤乔林;土壤基础呼吸表现为裸露地<灌丛<乔林<草丛,诱导微生物量碳为裸露地<灌丛<草丛=乔林,而熏蒸微生物量碳为裸露地<草丛<灌丛<乔林;不同植被群落下土壤蔗糖酶活性高于裸露地,但不同植被群落间差异不显著,土壤脲酶活性有着裸露地<草丛=灌丛<乔林的趋势,而土壤碱性磷酸酶活性表现为裸露地<灌丛<乔林<草丛;土壤呼吸商和诱导微生物量与熏蒸微生物量比值均表现为乔林=灌丛<草丛=裸露地。结果分析表明,不同植被群落下喀斯特土壤养分水平及其凋落物差异影响着土壤微生物群落结构及活性,而土壤微生物执行着土壤营养元素生物化学过程,其群落结构和活性又影响着土壤养分水平及养分有效性。     

单施和配施有机物料对沙化土壤微生物群落功能多样性的短期影响

为探讨施用有机物料对宁夏沙化土壤的改良效果,以当地易得的杨树枝条、玉米秸秆、牛粪为原料在2015年4~10月期间进行桶栽试验,采用Biolog技术研究了有机物料单施和配施对宁夏沙化土壤微生物群落功能多样性的短期影响。结果显示:(1)施用有机物料使土壤微生物利用碳源总量增加,微生物代谢活性增强。其利用比例较高的碳源类型为氨基酸类、胺类和碳水化合物类。(2)单施有机物料比配施有机物料对微生物代谢的促进作用强;单施杨树枝条粉碎物的土壤微生物平均颜色变化率在所有处理中最大,而且微生物各种多样性指数也有明显提高。(3)对各类碳源的利用强度与土壤易氧化有机碳、全氮含量和碳氮比之间表现出了密切的关系,微生物多样性指数则与土壤易氧化有机碳和无机氮存在紧密联系。本研究表明,土壤施入杨树枝条粉碎物后微生物代谢活性增强、土壤质量提高,对土壤改良有积极作用。     

嘉陵江流域不同土地利用类型土壤微生物功能多样性特征

基于2013—2015年对嘉陵江流域中游（四川段）不同土地利用类型（混交林、草甸、针叶林、阔叶林、灌丛和裸地）土壤生境的调查分析数据,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法（FAMEs）系统研究了土壤微生物多样性群落特征。不同土地利用类型土壤养分和有效养分基本表现为混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。不同土地利用类型土壤微生物群落代谢平均颜色变化率（AWCD）随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性依次是混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是不同土地利用类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数（H）、均匀度指数（E）、优势度指数（D_s）和碳源利用丰富度指数（S）总体趋势为混交林最高,针叶林和阔叶林次之,裸地最低,优势度指数在不同土地利用类型差异并不显著（p > 0.05）。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1,主成分2分别能解释变量方差的65.154%和81.047%,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤养分之间呈正相关,与pH值呈负相关,而土壤全碳和全氮含量对土壤微生物多样性贡献较大,这是造成土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。H,E和S与土壤养分各指标的相关系数绝对值均高于D_s,说明了土壤养分对土壤微生物群落优势度指数的影响作用较小。     

甘肃中部沿黄灌区马铃薯连作对土壤化学和生物学性质的影响

甘肃中部沿黄灌区是全国重要的加工型马铃薯和种薯生产基地,但集约化种植带来的连作障碍问题已严重影响到产业的健康发展。设置不同连作年限(0~5年)马铃薯种植处理,通过田间试验评估连作对土壤化学和生物学性质的影响,探讨马铃薯连作的土壤障碍因子。结果表明:土壤有机碳含量随连作年限延长逐渐降低,而碱解氮和速效钾含量以及电导率与之相反;连作显著增加土壤速效磷含量,但对全氮含量、碳氮比和p H无明显影响。长期连作(3~5年)较非连作(0年)土壤平均酶活性显著降低33.07%~61.78%,脲酶、蔗糖酶和脱氢酶活性亦随连作年限延长逐渐降低。长期连作降低土壤微生物生物量碳含量,土壤基础呼吸量和FDA水解活性与连作年限呈极显著负相关。Biolog ECO分析显示,长期连作显著降低土壤微生物总活性和功能多样性,Shannon多样性指数较非连作降低11.75%~13.65%。碳源利用图谱分析表明,连作明显改变土壤微生物群落结构,碳水化合物是区分不同连作年限土壤微生物群落结构差异的最敏感碳源类型;长期连作显著降低土壤微生物对碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类和胺类碳源的相对利用率,且土壤微生物对单一碳源的利用呈现集中化的趋势。线性逐步回归分析和通径分析表明,土壤微生物群落结构、微生物生物量碳、全氮和脱氢酶对块茎产量有显著影响,以微生物群落结构贡献最大,微生物生物量碳次之。土壤微生物因子变化可能是导致甘肃中部沿黄灌区马铃薯连作障碍发生的重要原因。     

模拟氮沉降对滨海湿地土壤微生物功能多样性的影响

为全面了解大气氮沉降条件下滨海湿地土壤微生物碳源利用特点,本研究在江苏盐城滨海湿地建立模拟氮沉降实验平台,设置N1(N,0 g/(hm~2·a),对照)、N2(N,3 g/(hm~2·a),低氮)和N3(N,6 g/(hm~2·a),高氮)3个处理,采用Biolog微平板法,分析了土壤微生物功能多样性在不同氮处理下的变化规律和特点。结果表明:不同氮沉降处理间土壤微生物功能多样性差异显著,AWCD值随培养时间延长而增加;Shannon和Mc Intosh多样性指数也随施氮增加呈现升高的趋势,且不同处理间多样性指数差异显著;物种多样性和功能多样性表现出相同的变化规律。土壤微生物对6大类碳源利用强度存在差异,各处理间土壤微生物对碳水化合物类碳源利用率最高,为优势碳源;主成分分析结果显示,不同处理间土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异,土壤微生物功能多样性的差异主要体现在对羧酸类、酚酸类和胺类碳源的利用上,其中胺类尤为突出;此外,对不同施氮处理土壤微生物群落功能多样性与土壤理化因子进行相关分析,结果显示全氮、铵态氮、全磷会对滨海湿地土壤微生物组成和功能活性产生重要影响。     

珠江三角洲滨海湿地土壤微生物群落多样性与养分的耦合关系

为了研究珠江三角洲滨海湿地土壤微生物群落多样性与养分的耦合关系,以2015—2018年珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地为对象,采用野外观测和室内分析相结合的方法研究了滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性和土壤养分含量。结果表明:土壤pH值基本表现为,互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤细菌数量占绝对优势,占微生物总数的70%左右。土壤微生物总数、真菌数目和放线菌数目均表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地差异均显著(p0.05)。土壤微生物量碳、氮、磷基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中微生物量碳、氮不同湿地差异均显著(p0.05);不同湿地微生物量磷差异均不显著(p0.05)。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。相关性分析显示,土壤养分和pH值与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH值和土壤养分是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。此外,土壤养分与微生物数量及微生物量关系密切,在生态保护和评估等研究过程中应充分考虑滨海湿地下的土壤微生物和养分的变化特征及耦合关系。     

退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法研究了退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量、群落功能多样性的影响。研究结果表明随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物数量增加,表现为乔木群落阶段灌木群落阶段草本群落阶段裸地阶段。土壤微生物群落代谢功能分析表明:植被恢复往往导致较高的平均颜色变化率、物种丰富度和功能多样性。乔木群落阶段的平均诱导底物利用率最高,明显地与其他3个恢复阶段不同。总之,植被恢复使得土壤微生物数量增加,碳源平均利用率增强。因此,创造了更好的土壤条件更有利于退化喀斯特植被的恢复。     

不同林龄马尾松人工林土壤微生物群落结构和功能多样性演变

土壤微生物在森林生态系统中起着至关重要的作用,研究人工林演变中土壤微生物群落结构特征,对评价人工林土壤质量动态变化和维持土壤微生态平衡具有重要意义。以亚热带地区马尾松人工林为研究对象,采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG技术研究不同林龄(13 a,25 a,38 a和58 a)对土壤微生物群落结构和代谢功能多样性的影响。结果表明:不同林龄土壤微生物类群均以细菌为主,其次为真菌和放线菌,最后为原生动物;土壤微生物总PLFAs量、真菌数量和真菌/细菌均表现为13 a最高,38 a最低;土壤细菌、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G–)和放线菌数量均25a最高。层次聚类和主成分分析(PCA)结果表明,林龄对土壤微生物群落结构产生显著影响,13 a和25 a林龄分别与38 a和58 a林龄的土壤微生物群落结构差异较大。冗余分析表明,有机碳、全氮和pH是土壤微生物群落结构的主要影响因素。不同林龄土壤平均颜色变化率(AWCD)和微生物功能多样性指数(香农指数、辛普森指数和McIntosh指数)总体表现为25 a13 a58 a38 a;不同林龄土壤微生物对碳源的利用存在差异,各林龄利用的主要碳源为氨基酸类、羧酸类和酚类,其中25a在各碳源中利用率最高。PLFA和BIOLOG综合分析可知,马尾松人工林种植25 a后,土壤微生物群落结构稳定性和功能代谢活性明显降低,加剧了土壤微生态失衡。     

黄土高原不同植被类型对土壤养分、酶活性及微生物的影响

[目的]研究黄土高原不同植被类型对土壤酶活性、土壤养分和土壤微生物的影响,为该地区植被建设提供参考。[方法]根据研究区特点,选择4种(草地、柠条、杨树、蒿地)植被类型,采用SPSS软件分析各样地之间和同一样地土壤剖面不同层次的土壤酶活性和养分差异显著性和相关性,采用Canoco对微生物与环境因子进行分析。[结果](1)不同植被类型下,随土层深度的增加土壤酶活性与土壤养分均呈降低趋势。蒿地中酶活性最高,草地pH值随土层深度的增加而增加,表土层有机碳含量最高。硝态氮和铵态氮含量分别在杨树、柠条地块最高。(2)土壤养分间存在显著或极显著性相关,而土壤酶活性间存在极显著性相关。土壤酶活性与土壤有机碳、硝态氮之间都存在显著和极显著性相关。(3)表层(0—10cm)土壤微生物在门水平上多样性高。真菌第Ⅰ簇菌属与土壤pH值、硝态氮、铵态氮呈正相关,与土壤酶活性呈负相关;第Ⅱ簇菌属与土壤酶活性呈正相关关系,而与硝态氮、铵态氮、有机碳、pH值呈负相关关系;第Ⅰ簇与第Ⅱ,Ⅲ簇真菌群落间呈负相关关系。细菌与酶活性和土壤养分存在正相关和负相关。[结论]不同植被类型影响土壤酶活性、养分及微生物多样性,在植被建设过程中,宜种植蒿草来改善土壤的生态环境。     

新疆艾比湖地区不同土地利用方式土壤养分、酶活性及微生物特性研究

新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值,通过对不同土地利用方式土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用方式土壤酶活性及微生物特性(土壤微生物量和微生物数量)。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用方式土壤机械组成不尽一致,黏粒含量占主导地位,粗砂粒含量相对较低,土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用方式对土壤养分具有较大影响,不同土地利用方式下土壤养分(有机碳、全氮、全磷)和有效养分(有效磷、有效氮、有效钾、有效锌、有效铁含量)均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,土壤全磷在不同土地利用方式下差异均不显著(p0.05);与耕地相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量(细菌、真菌和放线菌),土壤酶活性(土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性)均有明显的增加,大致表现为:林地草地耕地未利用地;相关性分析表明,土壤微生物量碳和氮、细菌、放线菌和真菌数量、蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均呈显著或者极显著的负相关(p0.05,p0.01);土壤有机质和全氮与蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶和细菌数量呈极显著正相关(p0.01),土壤有效养分与土壤微生物量碳、细菌数量和蔗糖酶活性呈显著或极显著正相关(p0.05,p0.01),说明土壤微生物量碳仍是有效养分的主要来源,其中土壤容重对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为负,土壤养分对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为正,这是造成不同土地利用方式土壤微生物量、微生物数量和酶活性差异的重要原因,其中有机质和全氮是土壤微生物量、微生物数量和酶活性的主要养分来源。     

五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵对土壤化学和微生物学性质的影响

【目的】五爪金龙(Ipomoea cairica)、 南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)已入侵我国华南地区并造成严重危害。本文研究了五爪金龙入侵群落、 南美蟛蜞菊入侵群落与土著植物类芦(Neyraudia reynaudiana)群落内的土壤养分、 土壤微生物量、 土壤酶活性以及微生物群落代谢活性、 碳源利用特征与功能多样性的变化规律,探讨两种外来植物入侵对土壤生态系统的影响,为揭示其野外入侵机制提供科学依据。【方法】采用野外样方法于2010年1月在广州市东郊的火炉山森林公园设置五爪金龙入侵区、 南美蟛蜞菊入侵区和土著植物类芦区3类样地,测定土壤养分、 土壤酶活性、 土壤微生物量与微生物功能多样性。【结果】1)与土著植物区相比,五爪金龙入侵区土壤有机碳、 全氮、 全磷以及速效氮、 速效磷、 速效钾含量显著提高,增幅达到60.38%~230.01%; 南美蟛蜞菊入侵区土壤有机碳、 全氮、 速效氮、 速效磷含量亦显著提高,增幅达到50.54%~145.52%; 两种外来植物入侵区土壤C/N比显著降低,但对全钾含量的影响不明显。2)两种外来植物能够显著提高入侵地的土壤微生物量,其中五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的土壤微生物量碳(Cmic)、 氮(Nmic)、 磷(Pmic)含量分别比土著植物区增加105.00%~152.15%和61.51%~138.27%,但土壤微生物量在两个入侵区之间的差异不明显; 对于土壤微生物熵,南美蟛蜞菊入侵区的Cmic/Corg值显著高于土著植物区,但Nmic/Nt、 Pmic/Pt值3类样地之间差异不显著。3)两种外来植物入侵显著提高土壤脲酶、 蛋白酶、 蔗糖酶和纤维素酶的活性,其中南美蟛蜞菊入侵区的土壤脲酶、 蛋白酶和纤维素酶活性最高,分别比土著植物区增加70.35%、 21.51%和227.86%; 对于蔗糖酶活性,五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的增幅则分别达到322.58%和157.14%; 过氧化氢酶活性各处理间的差异较小,差异均不显著。4)两种外来植物入侵能够提高土壤微生物群落的代谢活性,平均孔颜色变化率(AWCD)在整个培育周期内均表现为五爪金龙入侵区＞南美蟛蜞菊入侵区＞土著植物区,其中72 h的AWCD值分别为1.18、 0.88和0.56,差异显著。与土著植物区相比,五爪金龙入侵区6种类型碳源的利用效率显著提高,其增幅高达75.00%~162.86%; 南美蟛蜞菊入侵区碳水化合物类、 羧酸类和聚合物类碳源的利用率亦显著提高,其增幅分别为87.72%、 41.18%和83.72%; 两种入侵植物对不同类型碳源的利用程度存在一定差异,五爪金龙对羧酸类、 胺类碳源的利用率显著高于南美蟛蜞菊。主成分分析显示,PC1与PC2能够解释不同入侵区土壤微生物群落碳源利用数据71.89%的总体变异,其中PC1主要受碳水化合物类、 氨基酸类与聚合物类碳源的影响,PC2则主要受碳水化合物类与羧酸类碳源的制约。两种外来植物入侵对土壤微生物群落的功能多样性产生重要影响,其中入侵地土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数(H)、 Mc Intosh指数(U)、 丰富度指数(S)和Simpson优势度指数(Ds)显著高于土著植物区,但两个入侵区之间的差异较小; 三个处理区的Pielou均匀度指数(E)差异不明显。【结论】五爪金龙、 南美蟛蜞菊两种外来植物能够改善入侵地的土壤营养环境,提高土壤肥力水平,形成对自身生长、 竞争有利的微环境,从而加快入侵扩散。     

不同林龄油松根际土壤微生物群落多样性及其影响因子

为了探究不同林龄油松根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤环境因子之间的关系,利用Illumina-MiSeq高通量测序技术对不同林龄油松根际与非根际土壤中细菌的16SrDNA基因V3—V4区片段和真菌18SrDNA基因V4区片段进行测序,为油松的人工培育林提供有益借鉴和参考。结果表明:(1)油松根际土壤pH值显著低于非根际(p0.05),根际土壤有机碳、全氮、有效氮和有效磷均显著高于非根际(p0.05),土壤中根际和非根际有机碳、全氮、有效磷和有效钾含量呈一致的变化趋势,随着油松林龄的增长表现出先增加后降低趋势,在成熟林阶段达到最大值。(2)土壤中根际土壤酶活性(蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性)显著高于非根际,随着油松林龄的增长表现出先增加后降低趋势,在成熟林阶段达到最大值,过熟林有所降低。(3)油松根际土壤细菌和真菌多样性指数均高于非根际,其中随着油松林龄的增长表现出先增加后降低趋势,丰富度指数、Shannon-Wiener指数、ACE、Chao 1指数均显著高于非根际(p0.05);而根际土壤细菌和真菌覆盖度、均匀度和Simpson指数指数与非根际差异并不显著(p0.05)。(4)主坐标分析(PCoA)分析表明,油松土壤根际和非根际细菌和真菌群落具有很好的相似性,并且根际和非根际细菌群落产生明显的分离效应。(5)冗余分析显示,土壤环境因子对油松土壤细菌和真菌多样性有显著影响。其中对土壤细菌和真菌多样性影响较大的有SOC和TN,而pH值对土壤细菌和真菌多样性影响为负。