海南岛海防林替代树种的筛选——基于土壤微生物群落功能多样性方法

运用Biolog-ECO技术,以万宁沿海3个地区8种优势植物群落为研究对象,研究了不同植被类型、不同土层土壤微生物群落碳源代谢的多样性.结果表明:(1)土壤微生物对单一碳源的利用强度随培养时间的增加呈递增趋势,上层土对碳源的总体利用能力较下层土的强;(2)两个土层的Shannon多样性指数榄仁树均最低,上层土白楸最高,下层土蕨类+野牡丹+桃金娘等最高;(3)土壤微生物群落对4类碳源的利用率因植被类型而异,且糖类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源;糖类和氨基酸是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源;(4)土壤微生物对单一碳源的利用强度与其多样性呈极显著正相关.     

橡胶林土壤微生物碳代谢功能多样性及其变化

为了解橡胶林土壤微生物群落功能多样性特征,运用Biolog-ECO技术对海南省大丰农场6个不同林龄橡胶林割胶前后土壤微生物碳代谢功能多样性进行研究。结果表明:随着培养时间延长,土壤微生物碳代谢活性增强,培养144 h后趋于平稳。橡胶林土壤微生物利用羧酸类、氨基酸类、胺类和糖及衍生物类碳源能力较强,而对酚酸类和多聚物类碳源利用能力较差;除未开割的林龄5年橡胶林外,林龄10、13、18、25、30年橡胶林割胶后(11月)土壤微生物AWCD值、Shannon-Wiener指数、Mc Intosh指数和利用碳源能力均低于割胶前(5月),说明割胶引起了橡胶林土壤微生物碳代谢功能多样性下降。不同林龄橡胶林土壤微生物AWCD值、Shannon-Wiener指数、Mc Intosh指数和利用碳源能力的差异在割胶前后均不同。     

海南岛桉树人工林土壤微生物功能多样性特征

运用Biolog-ECO微平板技术,对海南岛4龄桉树人工林不同土层深度的土壤微生物群落功能多样性的动态变化进行分析。结果表明:随着培养时间的延长,土壤微生物平均AWCD逐渐增大,代谢活性逐渐增强,300h时AWCD值下层土中层土上层土;不同土层微生物对胺类碳源利用率最高,酚酸类、氨基酸类和多聚物类次之,碳水化合物和羧酸类最低;随着土层深度增加Shannon多样性指数(H)逐渐增大,20~30cmMc Intosh丰富度指数(U)和Simpson优势度指数(D)明显高于其他土层,而Mc Intosh均匀度指数(E)又显著较低,0~10cm土层的Shannon多样性指数(H)、Simpson优势度指数(D)和Mc Intosh丰富度指数(U)均较低,即桉树人工林表层土壤的微生物活性受到不同程度的抑制;主成分分析(PCA)表明,在31种碳源中提取的2个主成分因子分别可以解释所有变量方差的41.65%和32.51%,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物、氨基酸及其衍生物类和胺类;土壤微生物功能多样性还受土壤性状的综合调控,尤其与土壤有机质、土壤容重和土壤碱解氮含量相关性最明显。     

外源生物炭对黑土土壤微生物功能多样性的影响1）

以东北典型黑土区表层（0～10 cm）耕地土壤为研究对象,采用盆栽试验和Biolog－ECO微平板法,通过平均颜色变化（ AWCD）、丰富度指数、Shannon－Winner多样性指数、Simpson指数、McIntosh指数和碳源利用率等指标的测定与分析,研究了生物炭添加量对黑土土壤微生物功能多样性的影响。结果表明（：1）黑土耕地土壤微生物群落碳源平均颜色变化,随培养时间呈现对数变化规律,在“拐点”处（168 h）平均颜色变化的范围为0．56～0．98,且以SA2处理（质量分数为2％）最高;（2）土壤微生物McIntosh指数表现出随生物炭添加量的增加,呈先增大后减小的趋势,平均颜色变化范围为5．61～8．53,同样以SA2处理最大;（3）外源生物炭对黑土耕地土壤微生物功能多样性的促进作用,主要是通过提高微生物对碳水类和胺类碳源的利用率得以实现。     

落叶松人工林土壤养分与微生物群落的变化动态

利用稀释平板法和B iolog检测技术,分析了落叶松人工林土壤微生物群落的时间动态,并测定了土壤养分的月份变化动态。结果表明:在土壤微生物群落中,细菌数量占绝对优势,放线菌次之,真菌最少。5—10月,表层与上层(0~10 cm)细菌数量为先增后减,下层(10~20 cm)为持续减少;表层真菌数量呈增加趋势,其余土层真菌的数量变化无明显规律;表层放线菌数量呈递减趋势,其余土层放线菌的数量变化无明显规律。相关分析结果表明:速效钾的质量分数与细菌数量呈负相关,速效钾和有效磷的质量分数与放线菌数量存在显著正相关性。B iolog Eco微平板的碳源平均颜色变化率随月份变化而不同,8月份最高。5—10月,表层与上层(0~10 cm)土壤微生物群落的多样性指数、丰富度指数、均匀度指数以及下层(10~20 cm)土壤的多样性指数、丰富度指数均呈先增后减的趋势,下层(10~20 cm)的均匀度指数呈先减后增的变化趋势。     

山西太岳山不同林龄华北落叶松林土壤微生物群落结构特征

  目的  分析不同林龄华北落叶松人工林土壤微生物结构特征变化规律,阐明土壤微生物群落结构特征对林龄变化的响应机制及关键影响因子,为人工林可持续经营和探讨土壤微生物群落对环境变化反馈机制提供理论依据。  方法  以不同林龄华北落叶松人工林为研究对象,基于土壤微生物群落结构、土壤理化性质和林下植被特征等指标,采用冗余分析探讨土壤理化性质和林下植被特征对土壤微生物群落结构的驱动机制。  结果  研究结果表明林龄变化对土壤理化性质和微生物群落结构特征均存在显著影响,其中土壤温度、含水率、pH值、全碳、全氮、全磷、铵态氮和硝态氮含量均随着人工林年龄的增加而显著增加,土壤有效磷含量则表现出相反的变化规律（P < 0.05）。林龄增长也提高了土壤革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌和放线菌含量,但真菌与细菌以及革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌的比值呈下降趋势。林下灌木、草本层物种多样性也表现出随林龄增加而增长的变化趋势,不同林龄间差异则均未达显著水平。冗余分析结果表明本研究选取的土壤理化性质和林下植物物种多样性指标共同解释了土壤微生物群落总变异的86.1%,土壤含水率、温度、有效磷、硝态氮含量、灌木层丰富度指数和草本层丰富度指数则分别解释了微生物群落结构变异程度的22.7%、18.4%、11.8%、10.6%、7.9%和5.6%。  结论  土壤微生物群落结构特征、土壤理化性质和林下植物物种多样性（灌木层和草本层）均受到林龄变化的影响,并且土壤温度、含水率、有效磷、硝态氮和林下植物物种多样性是引起不同林龄人工林土壤微生物群落结构变化的关键驱动因子。      

原始红松林与人工林土壤微生物多样性分析

以土壤微生物为研究对象,分析了小兴安岭凉水国家自然保护区内原始红松林及人工林土壤微生物多样性。结果表明： AWCD值随土深与季节变化表现为,在表层与0～10 cm层土中以红松林和紫椴林最高;在10～20 cm层土中以兴安落叶松林在春、夏、秋3季最高,冬季以椴树林最高。各土层的微生物多样性指数均以椴树林最高,且显著高于人工林,综合土壤微生物群落碳源利用类型主成分分析结果得知：原始红松林土壤微生物多样性特征比较明显。     

沙棘林土壤微生物多样性研究

【目的】研究不同林龄沙棘人工林土壤微生物多样性的差异,为沙棘林分的衰败机制研究奠定基础。【方法】采用BIOLOG-ECO微平板法,对不同林龄(8,13,18年生)沙棘人工林表层土(0～10cm)微生物利用碳源的动力学特征和土壤微生物多样性进行研究,比较分析土壤微生物利用碳源能力、土壤微生物多样性与沙棘人工林林龄的相关性。【结果】18年生沙棘人工林表层土在短期内(培养24～60h)对单一碳源底物的利用能力高于13和8年生沙棘林表层土,说明13和8年生沙棘人工林表层土中微生物生长的启动速度较慢,生长停滞期较长。随着林龄的延长,土壤微生物群落的Shannon指数(H′)、Simpson指数(D)和Mcintosh指数(U)的变化规律不同,13年生沙棘人工林表层土微生物群落的D、H′值均最大,但U值最小;8和18年生沙棘人工林表层土微生物群落的D、H′、U值差异很小。13年生沙棘人工林表层土微生物利用羧酸类化合物的能力,在培养72h后相对于8和18年生沙棘人工林均有明显提高;8和18年生沙棘人工林表层土微生物利用醣类化合物的能力,在培养24～144h时相对于13年生沙棘人工林有明显优势。在其他化合物的利用能力上,8,13和18年生沙棘人工林表层土微生物未表现出明显的差异。只有18年生沙棘人工林表层土在主成分1上可以与13年生沙棘人工林表层土很好地分离,其他林龄沙棘林表层土在主成分1,2,3,4上均未实现分离。【结论】沙棘林的微生物多样性与其林龄存在一定关系。     

岭南不同园林植物根区土壤微生物功能多样性季节动态变化

利用Biolog微平板法研究岭南不同园林植物(草本、灌木和乔木)根区土壤微生物多样性群落特征及其季节动态。结果表明,植物根区土壤略显酸性,季节间p H值大小依次为春季冬季秋季夏季,差异不显著;不同类型植物根区土壤养分含量排序基本为草本灌木乔木,不同季节根区土壤养分含量基本表现为夏季秋季春季冬季;土壤微生物群落代谢颜色变化率(AWCD)随季节呈先增加后降低趋势,表现为草本灌木、乔木;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园林植物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低;土壤微生物群落的物种丰富度以草本最高,灌木次之,乔木最低,随季节呈先增加后降低趋势。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的在碳源利用中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,土壤养分和土壤p H值与微生物群落功能多样性密切相关,其中土壤p H值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,这是造成园林植物土壤微生物群落多样性和根区土壤微生物群落功能多样性季节差异的主要原因。     

竹荪间作对橡胶园土壤微生物区系与群落功能多样性的影响

为考察竹荪间作对橡胶园土壤微生物特性的影响,采用培养法和BIOLOG ECO微平板法对间作前后橡胶园土壤微生物区系和群落功能多样性进行分析。结果表明,间作竹荪后,橡胶园土壤细菌、放线菌和5类微生物特殊生理类群数量增加,真菌数量减少。土壤微生物群落平均吸光度(AWCD)随培养时间的延长而增大,变化速率和最大值表现为采后采收种前。间作后,土壤微生物Shannon-Wiener、Simpson、Mc Intosh功能多样性指数显著增加。橡胶园土壤微生物利用的主要碳源是碳水化合物、氨基酸类,其次为羧酸和多聚物,酚酸和胺类的利用率最低。31种碳源主成分分析表明,间作竹荪后橡胶园土壤微生物碳源利用特征出现分异,在分异中起主要作用的是羧酸类、酚酸类、多聚物类和碳水化合物类碳源。间作竹荪提高了橡胶园土壤6类碳源的相对利用率、土壤微生物群落碳源代谢活性、碳源利用多样性和土壤肥力,促进了微生物类群向更好的趋势发展。     

西双版纳橡胶林土壤有机碳分布特征研究

针对西双版纳勐腊县境内不同林龄橡胶林的土壤有机碳含量,分析其在时间和空间尺度上的分布情况。结果表明：10、20、30 a橡胶林土壤有机碳含量分别为9.51～10.88、7.36～7.88、8.78～9.31 g.kg-1,各林龄有机碳储量10 a＞30 a＞20 a。橡胶林土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,10 a龄橡胶林在0-45 cm土层中的土壤有机碳含量随深度变化差异显著,其他2个林龄橡胶林土壤有机碳含量在各土层间差异不显著。不同林龄橡胶林土壤有机碳含量在同一土层中差异显著,但均主要分布于0-30 cm土层中,特别是0-15 cm土层。不同林龄土壤有机碳总储量为47.50～66.41 t·hm-2,其在不同土层间以及不同林龄间的变化趋势与土壤有机碳含量变化趋势相近。将西双版纳与海南儋州橡胶林土壤有机碳分布特征进行对比,前者各个林龄橡胶林土壤有机碳总量均大于后者,但后者橡胶林土壤有机碳随深度增加的变异趋势比前者更明显。     

长期氮添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落多样性的影响

以贝加尔针茅草原不同土层土壤为研究对象,开展了连续6年的氮添加野外控制试验,8个氮素添加处理分别为N0(0 kg N·hm~(-2))、N15(15 kg N·hm~(-2))、N30(30 kg N·hm~(-2))、N50(50 kg N·hm~(-2))、N100(100 kg N·hm~(-2))、N150(150 kg N·hm~(-2))、N_200(200 kg N·hm~(-2))、N300(300 kg N·hm~(-2)),采用氯仿熏蒸提取法和Biolog生态板法,分析了不同氮添加量下草原土壤微生物生物量碳、氮及微生物群落功能多样性的变化规律。结果表明,长期添加无机氮素,土壤微生物生物量碳降低;高氮添加(N100、N150、N_200、N300)提高了微生物生物量氮,显著降低了微生物熵。培养96 h时,生态板的平均颜色变化率(AWCD)在0~10 cm土层大小顺序依次为N50N30N100N15N0N_200N150N300。相同氮添加量下,不同深度土层土壤微生物生物量碳、氮和AWCD值总体表现为0~10 cm土层高于10~20 cm土层。0~10 cm土层,高氮添加(N100、N150、N_200、N300)下,土壤微生物群落功能多样性指数H低于或显著低于对照(N0),均匀度指数E高于或显著高于对照,各处理间优势度指数D差异不明显。主成分分析结果表明,高氮处理、低氮处理及无氮添加下土壤微生物对碳源利用能力存在较大差异。土壤pH、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量氮、微生物熵、微生物量碳氮比、硝态氮与土壤微生物群落功能多样性密切相关,100 kg N·hm~(-2)氮添加量是土壤微生物活性从促进到抑制的一个阈值。     

杉木人工林土壤微生物对林分密度的响应

  目的  为研究不同密度杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤微生物对碳源的利用情况及土壤理化性质与微生物多样性的相关关系。  方法  运用Biolog微平板技术，对江西大岗山5种不同密度38年生杉木人工林（密度分别为1 667、3 333、5 000、6 667和10 000株·hm-2，造林前3 a抚育，后基本无人工干扰）土壤微生物的功能多样性进行研究，探讨了土壤微生物碳代谢对林分密度的响应及土壤理化性质与微生物碳代谢的关系。  结果  在杉木存活密度为2 600~4 600株·hm-2时，反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率较高。该密度范围下土壤微生物多样性高，适合有机质的分解和养分的转化与积累；不同密度杉木人工林土壤微生物对6种碳源的利用量不同，密度在2 600~4 600株·hm-2时，土壤微生物利用的主要碳源为糖类，其次为羧酸类和氨基酸类，但密度小于或超出这一范围时，土壤微生物对羧酸类的利用大于对糖类的利用；主成分分析结果显示:α-D-乳糖对土壤微生物的利用贡献最大，是杉木人工林中利用最多的物质；相关性分析结果显示:全氮和碱解氮与微生物多样性显著相关（P < 0.05），是微生物利用碳源的决定性因素。  结论  综合考虑微生物碳代谢与土壤理化性质，符合杉木人工林可持续发展要求的理想林分密度为2 600株·hm-2。     

华北落叶松人工幼、中龄林土壤肥力变化

2005年以北京市营盘附近中山20年生和28年生华北落叶松人工林为对象，通过测定土壤表层0～20 cm土壤物理性质、化学性质和土壤酶的季节动态，用主成分分析法探讨华北落叶松幼、中龄林土壤肥力的变化。结果表明:28年生华北落叶松人工林土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和非毛管孔隙度等低于20年生华北落叶松，而土壤容重和毛管孔隙度高于后者；随林龄增大，华北落叶松土壤pH下降0.10个单位，土壤全氮、速效钾含量不同程度降低，而有效磷含量有一定升高；相对于20年生华北落叶松，除多酚氧化酶外，28年生华北落叶松土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性降低。土壤脲酶、过氧化氢酶、最大持水量、非毛管孔隙度是评价华北落叶松土壤肥力的重要指标。20年生华北落叶松林分土壤肥力对密度较敏感，应及时适量间伐。20、28年生土壤综合得分IFI分别为0.358和-0.358，营盘附近中山大面积栽植华北落叶松需持慎重态度。      

不同覆盖作物模式对茶园土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨覆盖作物对土壤微生物群落功能多样性的影响，选择湖北省十堰市郧阳区谭家湾镇圩坪寺村茶园为研究对象，以自然留养杂草为对照（CK），设置黑麦草+白三叶2种作物混播（EZ）、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶4种作物混播（SZ）、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶+紫羊茅+毛苕子+波斯菊+百日草8种作物混播（BZ）三种覆盖作物模式，研究了不同覆盖作物模式对茶园0~15、15~30 cm两个土层土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明：SZ处理0~15 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均高于其他处理，15~30 cm土层土壤脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均高于其他处理，而蔗糖酶活性低于其他覆盖作物处理。与CK处理相比，覆盖作物增加了0~15 cm土层土壤微生物群落碳源平均颜色变化率（AWCD），且覆盖作物可改善0~15 cm土层土壤微生物丰富度指数、均匀度指数和优势度指数，而对15~30 cm土层影响较小。研究表明，覆盖作物可提升茶园土壤微生物群落功能多样性，且4种作物混播处理0~15 cm土层效果最优。     

不同施肥措施对华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性的影响

探讨长期不同施肥措施下华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性特征，为华北地区可持续性施肥管理提供理论依据和数据支持。以农业农村部环境保护科研监测所建立的武清长期定位试验站为平台，采用Biolog生态板技术，研究6种不同施肥处理[不施肥对照（A0）、单施有机肥（A1）、氮肥减量配施有机肥（A2）、常量化肥配施有机肥（A3）、氮肥增量配施有机肥（A4）和单施化肥（A5）]对华北潮土区土壤微生物碳源代谢多样性的影响。结果表明，与不施肥对照相比，A1、A2、A3、A4和A5处理显著提高了土壤全氮和硝态氮含量，显著降低了土壤碳氮比和pH；施用有机肥处理（A1、A2、A3和A4）显著增加了有机碳和微生物量氮含量。培养96 h时，反映土壤微生物活性的平均颜色变化率（AWCD）变化顺序为： A2 > A3 > A4 > A5 >A1 > A0。A2的土壤微生物Shannon指数H显著高于其他施肥处理。主成分分析表明，不同施肥处理显著影响土壤微生物的碳源利用特征，A2和A3集中在第1主成分正方向，得分系数在1.125~1.473，土壤微生物碳源利用特征相似；A0、A1、A4和A5位于第1主成分负方向，得分系数在-1.157~-0.167。土壤微生物利用的碳源主要为碳水类、羧酸类、氨基酸和聚合物类。相关分析表明，土壤碳氮比、铵态氮、硝态氮、pH和微生物量氮是影响土壤微生物碳源代谢多样性的主要因素。氮肥减量配施有机肥有利于提高土壤微生物代谢活性和碳源代谢多样性。     

土壤调理剂对植烟土壤微生物碳代谢指纹的影响

为探究土壤调理剂对植烟土壤微生物功能多样性的影响,以烤烟品种云烟87为材料,采用Biolog-ECO检测法探究了土壤调理剂在CK（0 kg/hm2）、T1（1 500 kg/hm2）、T2（3 000 kg/hm2）、T3（4 500 kg/hm2）四种不同施用水平下植烟土壤微生物碳代谢指纹的差异。结果表明：①当土壤调理剂的施用量为3 000 kg/hm2时,烤烟成熟期羧酸类、胺类、聚合物类、其他类这4类碳源的利用能力最强。②主成分分析结果显示,糖类、羧酸类、氨基酸类、胺类这4类碳源是区分施用土壤调理剂的敏感碳源,而聚合物类和其他类碳源是区分土壤调理剂施用量的敏感碳源。③土壤微生物群落功能多样性指数结果显示,T2处理的均一性指数最高,较对照提高了82.85%,而各处理间的丰富度指数与优势度指数差异不显著。由此可见,施用土壤调理剂可显著提高植烟土壤微生物碳代谢强度、群落功能多样性,3 000 kg/hm2的施用量表现最优。上述结果为植烟土壤中土壤调理剂的施用提供一定的理论依据。     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

在温室盆栽条件下,利用Biolog微平板技术,研究玉米施用无机复混肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明,不同施肥处理土壤微生物群落AWCD、Shannon多样性指数(H)和Shannon均匀度指数(E)以生物复混肥处理最高,CK处理最低;土壤微生物群落利用6类碳源的能力随玉米生长期的延长而降低,但是中后期各处理的土壤微生物对6类碳源的利用率差异不显著,土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多胺类、氨基酸类和多聚物类。土壤微生物群落主成分分析表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:生物复混肥处理主要分布在第1主成分正方向,其他处理主要分布于第1主成分的负方向,起分异作用的主要碳源是糖类、羧酸类和氨基酸类。生物复混肥处理能够提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,无机肥和CK处理土壤微生物碳源利用特征相似。     

秸秆还田与施肥对稻田土壤微生物生物量及固氮菌群落结构的影响

利用氯仿熏蒸法和变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE)研究了秸秆覆盖还田与施肥对灰棕冲积水稻土0-10cm和10-20cm土层土壤微生物生物量碳、氮和固氮菌群落结构的影响。结果表明:土壤微生物量碳、氮和固氮菌多样性从0-10cm土层到10-20cm土层均呈现降低趋势。无秸秆覆盖处理(对照组)的土壤微生物生物量碳(SMB-C)和微生物生物量氮(SMB-N)量最小。在秸秆覆盖还田处理中,低氮和无钾处理的SMB-C和SMB-N都显著低于全量氮磷钾肥处理。虽然无磷处理的SMB-N低于全量氮磷钾处理, 但差异不显著。说明秸秆覆盖还田配施充足氮磷钾肥能显著提高土壤微生物生物量碳、氮。由DGGE图谱多样性指数分析得知,配施充足氮磷钾肥的处理土壤的固氮菌多样性最丰富。UPGMA聚类分析显示,10种不同处理的聚类图也不同,对照(无秸秆)处理0-10cm和10-20cm的微生物不同于其它处理单独聚在了一个群里。DGGE条带测序得知,14个条带的近缘种大部分为非培养细菌nifH基因片段,主要优势菌群其归属于变形菌门(Proteobacteria)的β-变形菌纲(Betaproteobacteria)。应用PCR-DGGE技术可以解释灰棕冲积水稻土秸秆覆盖不同肥料用量固氮菌分子群落结构特点。