土壤微生物对大气对流层臭氧浓度升高的响应

土壤微生物对大气对流层臭氧浓度升高的响应是全面评价臭氧浓度变化对陆地生态系统影响的关键。本文简要回顾了大气臭氧浓度升高对生态系统的影响概况,介绍了土壤微生物对人工控制微域环境臭氧浓度增高的响应研究进展,并提出了农田生态系统土壤微生物生物量与活性(包括硝化反硝化作用)、群落结构与功能(包括秸秆降解过程)、有益微生物(如菌根真菌)及其调控技术是今后大气臭氧污染研究领域的重要方向。     

城乡复合生态系统土壤微生物群落特征及功能差异

土壤微生物在陆地生态系统多个过程中发挥着重要作用,而城市化过程使得城市及其周边地区土地利用发生剧烈变化,形成了异质性环境梯度,直接或间接地影响了土壤微生物群落的组成和功能,进而影响了其承载的生态系统服务。本文综述了城乡复合生态系统不同景观单元土壤微生物群落的组成特征、主要影响因素及其功能差异,发现城市化对土地利用的改变驱动了土壤微生物群落的组成、结构和功能差异,土地利用、土壤污染物、植被覆盖、土壤性质等因素共同影响土壤微生物群落,并且在不同景观中影响土壤微生物的主导因素有所不同。进一步探讨了土壤微生物的生态服务功能,并分析了不同景观中土壤微生物功能存在的差异性。今后需进一步解析社会—经济—自然复合生态系统格局特征对土壤微生物的影响,揭示城乡复合生态系统不同功能区土壤微生物对土壤生态服务的产生和维持机制,明确变化环境下土壤微生物对土壤安全和人类健康的维持机制,以提升土壤生态服务功能、维护城乡土壤安全和人居环境健康。     

放牧对草地土壤微生物多样性影响研究进展

土壤微生物是草地生态系统重要组成部分,在草原生态系统中物质与能量循环中起着重要作用。土壤微生物多样性对环境变化很敏感,能较早指示生态系统功能变化。本文就放牧对草地植被、土壤理化性质和微生物多样性的影响及土壤微生物研究方法现状进行了总结,最后就对草地土壤微生物多样性研究进行了展望。     

生物质炭对土壤理化性状及氮素转化的研究进展

生物质炭因其具有的特殊理化性质施入到农田中能够改良土壤、提高土壤肥力及促进作物生长,已经成为农业减排和土壤微生态系统生物氮素地球化学循环领域的研究热点。生物质炭作为土壤的外来物质,直接或间接地参与到土壤氮素的周转过程中,进而对土壤中氮素的存在状态和供应能力等产生长远的影响。本文综述了土壤中施入生物质炭后,氮素循环的变化及响应机制,重点分析了生物质炭施入农田引起土壤理化性质变化后由土壤微生物驱动的固氮反应、氨化反应、硝化反应及反硝化反应等生物化学反应过程的响应及相关机理。在此基础上,对今后生物质炭的研究方向进行展望。     

生态系统生境改变对土壤微生物群落结构的影响

【目的】森林和农田生态系统的土壤有机碳和微生物群落结构存在显著差异,为了预测生态系统对不断变化的环境条件的瞬时响应,需明确土壤微生物群落结构对生境气候变化的响应。【方法】在我国北方地区同一纬度的森林和农田生态系统中设置土柱置换试验,对生物标识物磷脂脂肪酸和土壤因子进行分析,探究土柱置换两年后土壤微生物群落结构对生境改变的响应并明确影响微生物群落结构的主要土壤因子。【结果】(1)森林土壤置换到农田生境后,上层土壤微生物生物量显著降低（P <0.05）。其中总微生物生物量下降了28.2%,细菌生物量下降了27.9%,真菌生物量下降了44.1%,革兰氏阴性菌生物量下降了39.6%,革兰氏阳性菌生物量下降了18.8%,放线菌生物量下降了19.8%;置换的下层土壤中仅革兰氏阴性菌生物量显著降低（P <0.05）。(2)农田土壤置换到森林生境后,上层土壤各类群微生物生物量呈增加趋势,但差异不显著;而下层放线菌生物量和总微生物生物量显著下降（P <0.05）。(3)土壤微生物群落结构变化均与土壤因子显著相关,其中土壤含水率对微生物群落结构变化的贡献率可占到27.5%～50.9%。【...     

影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

土壤微生物在陆地生态系统中具有重要作用,是整个陆地生态系统物质循环、能量流动的推动者,与陆地生态系统地稳定性密切相关。本文就影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展作了综述,主要内容有:土壤理化性状对土壤微生物群落结构的影响;土壤微生物之间的相互作用,土壤动物多样性,植物多样性对土壤微生物群落结构的影响;不同的经营管理措施对土壤微生物群落结构的影响。并对今后的发展趋势作了探讨,提出深入研究土壤微生物群落结构与其在陆地生态系统中的功能关系,合理调控土壤微生物群落结构,维护整个陆地生态系统稳定的研究方向。     

不同气候条件下潮土微生物群落的变化

针对气候变化的背景研究农田土壤微生物对气候变化的响应机制是调控农田土壤养分循环的理论基础。本研究基于设置在3个气候带(冷温带海伦、暖温带封丘和中亚热带鹰潭)的潮土移置试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了移置第6年土壤微生物群落的变化特征。结果表明,在3种气候条件下潮土移置6年后土壤部分理化性质显著变化,土壤有机质含量表现为冷温带最高而中亚热带最低;在种植玉米的不同施肥处理中,土壤中微生物总PLFAs、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)、细菌和放线菌PLFAs含量均表现为海伦封丘鹰潭,真菌/细菌比值在冷温带最低;PLFA图谱的主成分分析显示气候条件显著影响了土壤微生物的群落结构,海伦和封丘位于PC1正轴,而鹰潭位于负轴,受气候影响较大的特征PLFA包括18:1ω7c、16:1ω5c、16:0、18:0和18:2ω6,9c;逐步回归分析显示温度、降雨和土壤有机质是影响微生物群落的主要因子。总体上,气候条件的变化在短期内(6年)改变了土壤微生物的群落结构,可以影响农田生态系统的生物地球化学循环。     

红壤坡地生态系统土壤入渗特征比较研究

以亚热带红壤区6个典型坡地生态系统为研究对象,采用盘式负压入渗法,系统研究了红壤的入渗过程、特征及其与土壤主要理化性质的关系.选择的生态系统包括:农田(包括缓坡农田和陡坡农田各一块)、草地、灌丛、茶园、常绿落叶阔叶混交林、油茶林等.结果表明:各生态系统土壤入渗率随时间的变化均可拟合为幂函数形式.不同生态系统稳定入渗率变化范围为0.024～0.080 mm/min,其中农田和油茶林的稳定入渗率较大,草地和茶园的最小.稳定入渗率与土壤容重及初始含水量呈显著负相关,而与孔隙度呈正相关.入渗过程主要受孔隙度和黏粒含量的影响.土壤有效孔径和宏观毛管长的变化范围分别为0.064～0.179 mm和41.5～128.2 mm,但统计显示其与土壤主要理化性质之间的相关性均不显著.     

三江源区土壤微生物和土壤养分空间分布特性研究

选取三江源地区玉树、沱沱河、隆宝、治多及多彩5个研究地,对其土壤微生物群落数量及土壤养分空间分布规律进行了分析研究,为我国高寒草地土壤生态系统多样性和系统变化数据提供科学依据。结果表明:不同土壤层(0~5、5~10和10~15 cm)土壤微生物群落数量表现为细菌放线菌真菌,且细菌数量占绝对优势;各研究地土壤微生物群落主要分布在土壤表层,其数量随土层深度的增加而减少;土壤微生物数量与土壤养分之间存在相关性,影响细菌数量的主要土壤因子是全钾、碱解氮、全氮及有效磷,影响放线菌数量的主要土壤因子是速效钾与全氮,影响真菌数量的主要土壤因子是p H值。     

多氯联苯污染农田土壤的细菌群落结构差异及其影响因素

应用PCR-DGGE技术分析多氯联苯长期污染农田土壤的细菌群落结构,并主要运用统计学方法探讨了多氯联苯总量和土壤理化因子对细菌群落结构的影响。结果显示:不同水平多氯联苯污染农田土壤中细菌群落结构存在差异,较高水平多氯联苯(64.0~484.5 ng g-1dw)污染土壤的细菌群落结构较为接近;相对于其他土壤理化因子(如有效磷、pH、有机质等),多氯联苯显著影响农田土壤中的细菌群落结构(p<0.05)。这表明在多氯联苯胁迫下土壤细菌整体群落结构发生改变,提示多氯联苯污染对土壤微生物生态的影响,这可能导致土壤生态环境质量发生变化,是潜在的生态风险因素。     

土壤剖面微生物群落分布规律研究进展

微生物在土壤有机质转化和养分循环过程中发挥着重要的调节作用。明确微生物在土壤剖面中的变化规律对于了解微生物群落调控生态系统功能的机制至关重要。以往有关土壤微生物的研究多数局限于表层土壤,而对深层土壤微生物群落多样性和形成机制的研究相对较少。然而,深层土壤微生物在土壤形成、碳固存以及元素化学循环等过程中的作用不容忽视。因此,本文综述了不同生态系统中土壤剖面微生物分布格局的研究进展,分析了微生物丰度、多样性和群落组成在土壤剖面中的分布规律及其与土壤理化指标的关系,阐述了土壤微生物相互作用模式以及装配过程随着土壤深度的变化规律,并对未来的研究重点加以展望,以期为深入认识土壤的形成机制和保护利用好土壤资源提供理论依据。     

转基因作物对土壤微生物群落的影响及主要研究策略

土壤生态系统是农业生态系统安全和农业可持续发展的重要载体,也是人类赖以生存的基础。随着基因工程技术的应用和转基因作物大量种植,在带来重大经济效益的同时,也可能会引发一定的生态风险,包括会对农田土壤生态系统尤其是微生物群落结构和功能产生难以预测的复杂影响。目前这些研究方向已成为土壤生物安全的研究热点。本文简要分析了近年来转基因作物对土壤微生物群落的影响,着重介绍了转基因作物种植影响根际土壤微生物群落多样性的研究进展、土壤微生物群落多样性的研究方法及其评估研究的主要策略等。     

冻融循环对土壤性状特征影响研究进展

土壤冻融是由于大气温度的周期性变化,土壤层出现冻结与融化交替的现象,在草原、农田、森林等生态系统广泛存在。土壤冻融对农业生产、土壤资源的有效利用以及生态气候与水文环境的预测具有重要的指示作用。近年来,关于土壤冻融的生态效应备受关注。论文重点阐述了近年来国内外关于土壤冻融循环研究方面的进展,从冻融循环对土壤的物理、化学以及生物特性3个角度的影响进行分析。现有研究表明,冻融循环是以土壤为传递基质的水分运移发生了变化,也是土壤能量输入和输出的过程。此外,冻融循环也会影响到土壤抗侵蚀性能,尤其在春季解冻期间较为严重,其中土壤含水量较高和有积雪的地域十分明显。冻融循环过程对土壤生物化学的影响主要是通过作用于土壤微生物区系、微生物量和活性等方面,使微生物群落组成和结构发生变化。基于此,论文从冻融循环对土壤理化性质(水热状态、团聚体和抗剪程度)、碳氮循环、土壤酶活性以及土壤微生物活性影响等方面对国内外研究现状进行了归纳与总结,并提出了研究展望,以期加深人们对土壤冻融循环生态效应的认知,并为挖掘冻融循环下植物-土壤-微生物耦合关联机理的研究提供一定的科学依据。     

土壤微生物生物地理学：国内进展与国际前沿

土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学,是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来,尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展,目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程,重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向,包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后,对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望,强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。     

地质高背景土壤重金属赋存特征及微生物群落结构差异

以广西岩溶地区不同发育阶段和母质类型的地质高背景农田土壤(马岭、锣圩、苏圩、云表)为研究对象,比较重金属赋存状态、土壤理化性质以及微生物群落功能多样性差异,结合冗余分析(RDA)获得影响地质高背景土壤微生物群落结构的关键环境因子。结果表明:(1)发育阶段和母质类型显著影响土壤基本性质以及重金属浓度。发育阶段较早的马岭土壤有机质含量及重金属富集量更高。碳酸盐系石灰岩发育而来的马岭土壤镉(Cd)元素含量高于第四纪河流沉积物发育而来的其他土壤。(2)不同土壤微生物活性和群落结构差异显著。苏圩土壤微生物对碳源的利用能力及微生物多样性指数显著低于其他三个土样;云表、锣圩与马岭土壤利用胺类和氨基酸类碳源的微生物代谢活性较高,苏圩土壤利用糖类和多聚物类碳源的微生物代谢活性较高。(3)冗余分析(RDA)表明,土壤有机质、pH、全量砷(As)、Cd、铅(Pb)以及有效砷是引起土壤微生物碳源利用分异的主要环境因子。(4)相关性分析表明土壤微生物对胺类、氨基酸类、酚酸类的利用强度与土壤有机质、pH呈正相关,与As、有效铜、有效砷呈负相关。     

盐碱地土壤微生物生态特性研究进展

盐碱土遍布于全球100多国家,面积高达1×109 hm^2,作为重要的后备土地资源,将其合理的开发利用是目前的热点问题。盐碱土壤中蕴藏着丰富的微生物资源,微生物对土壤物质组分、理化性质和微环境表现出高度的响应特性,通过对土壤微生物进行系统、深入研究有助于揭示盐碱土的生物过程机制。本文回顾了国内外关于盐碱土特定环境中的微生物进展,从土壤微生物多样性分布格局、土壤改良过程中微生物群落变化、功能性微生物土壤修复机制及资源利用等角度进行综述,以期为盐碱土微生物生态功能研究提供借鉴。     

不同栽培年限人参根际土壤细菌群落与土壤理化性质和酶活性的相关性

[目的]微生物和土壤酶是土壤微环境构建的重要部分,土壤质量与微生物功能多样性及酶活性等生物学指标密切相关,人参根际土壤的理化性质、微生物群落及酶活性对人参的产量和品质均有很大影响,研究不同栽培年限人参根际土壤细菌群落与土壤理化指标及酶活性的相关性,为人参的栽培管理提供科学依据.[方法]于人参红果期分别采集种植3、4和5...     

大气CO_2升高与农田土壤碳循环研究

大气CO2浓度的升高通过植物-土壤-微生物的相互作用对陆地生态系统中最大碳库土壤的稳定性产生重要影响。大气CO2浓度升高,影响许多植物生长发育过程,进而影响土壤有机碳输入量。与此同时,土壤微生物的群落与功能也会随之发生变化,参与土壤碳的转化,深刻影响陆地生态系统的碳循环。文章分析了大气CO2浓度升高影响农田土壤碳循的有关过程,包括高CO2浓度条件下,作物地下部分的生长响应,以及向土壤中输入作物光合有机物量和质的变化,探讨了土壤碳库对大气CO2浓度升高反馈的土壤微生物作用机制,进一步解析了土壤微生物群落结构在土壤碳与大气CO2浓度之间的相互作用,提出研究土壤有机碳转化的土壤微生物作用机制是预测全球气候变化条件下的农田土壤碳循环规律的关键。图1,参79。     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

压砂地土壤微生物群落功能多样性分析

为了掌握荒地压砂对土壤微生物群落功能多样性及理化性质的影响,对荒地及不同年限压砂地土壤进行了Biolog微生物群落功能多样性和理化性质分析。Biolog分析结果表明,1年压砂地微生物群落生理活性最高,荒地微生物群落生理活性最低,其它各年限压砂地微生物群落生理活性随压砂年限增加而缓慢下降。微生物群落功能多样性指数分析表明压砂对微生物群落功能结构影响并不显著。通过微生物群落利用碳源类型分析明确了荒地和各年限压砂地土壤微生物群落利用的主要碳源类型。土壤理化性质分析表明,压砂第1年各项理化性质指标均有明显的下降;此后随压砂年限增加,有机质含量呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量缓慢下降,全盐、全氮、全磷、全钾含量及土壤pH值变化不大。