寒温带兴安落叶松林不同林型土壤微生物群落特征

为了研究不同林型兴安落叶松林土壤微生物生物量和群落结构特征,探讨土壤微生物生物量、群落结构的分布规律以及影响因子,选择了4个典型兴安落叶松林,即藓类兴安落叶松林、杜香兴安落叶松林、草类兴安落叶松林和杜鹃兴安落叶松林,采用磷脂脂肪酸生物标记法分析4个林型的土壤微生物量和群落组成。结果表明:4个林型中共检测出10种类型51种不完全分布的磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记,微生物量由多到少的排序为细菌、真菌、放线菌。4个林型中微生物总生物量、细菌生物量是藓类兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低;真菌生物量为杜香兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低;放线菌生物量为杜鹃兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低。冗余分析显示,土壤含水率对细菌影响最大,全钾、速效钾质量分数对真菌影响最大,土壤有机碳和碱解氮质量分数对放线菌影响最大。从而表明,寒温带兴安落叶松林不同林型的土壤微生物生物量和群落存在差异,土壤微生物群落与土壤性质之间具有相关性。     

林火干扰油松林间土壤微生物群落变化分析

以辽西地区的油松林作为调查对象,采用磷脂脂肪酸法(PLFAs)比较了不同强度林火干扰土壤微生物群落的变化情况.结果表明,不同强度的林火干扰对油松林内土壤微生物各类群的PLFAs质量摩尔浓度、相对丰度有不同程度的影响;随着林火程度的加重,土壤微生物各类群PLFAs质量摩尔浓度、土壤微生物总PLFAs质量摩尔浓度、细菌相对...     

火对塔河白桦落叶松林土壤微生物的即时影响

为探索火对白桦落叶松林土壤微生物的干扰作用,采用试验点烧方法调查分析了火后土壤微生物群落的即时变化。结果表明:火干扰减少了土壤微生物量,细菌、放线菌、真菌含量,同时降低了火后土壤微生物的代谢能力、土壤Shannon-wiener多样性指数、群落均匀度;燃烧过程中的平均温度与细菌、放线菌含量,微生物量碳质量分数的相对变化率显著相关,说明细菌、放线菌含量,微生物量碳质量分数的变化受平均温度的影响;最高温度与细菌、真菌、放线菌含量,微生物量碳质量分数,平均吸光率显著相关。     

林火对大兴安岭偃松—兴安落叶松林土壤养分的影响

大兴安岭是我国林火高发区,林火对森林土壤的化学性质有着直接或间接的影响。为探明林火与土壤pH值和土壤养分的关系,本文以我国大兴安岭呼中林业局偃松-兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用双因素方差分析法研究了不同火烧时间、不同火烧强度对土壤pH值和土壤养分的影响。结果表明:火烧时间相同,土壤pH值随火烧强度的增强而增大。火烧强度相同,火烧后时间越长,土壤pH值越小,但火烧迹地的土壤pH值大于未火烧的对照组;在相同火烧强度条件下,不同火烧时间(1996、2010年和未火烧)偃松-兴安落叶松林迹地的土壤养分含量不同,但未达到显著水平(P0.05);火烧时间相同,不同火烧强度条件下偃松-兴安落叶松林的土壤有机质和全氮含量存在差异(P0.05)。土壤有机质含量在轻度、中度和重度火烧条件下彼此间差异显著(P0.05),并且中度、重度火烧与未火烧之间差异显著(P0.05);未火烧、轻度火烧的土壤全N含量分别与中度、重度火烧相比差异显著(P0.05)。不同火烧时间和火烧强度下土壤pH值、全磷、全钾含量和C/N值差异不显著(P0.05)。火烧后5年(2010年火干扰)、19年(1996年火干扰)后,偃松-兴安落叶松林并未恢复至火烧前生长水平。本研究旨在找到不同火烧时间和火烧强度下土壤pH值和土壤养分的变化规律,为火烧后大兴安岭偃松-兴安落叶松林生态系统的快速有效恢复提供理论依据。      

试验林火干扰下兴安落叶松林土壤有效磷的时空变化

目的研究3种强度火干扰下兴安落叶松林土壤有效磷时间与空间的变化规律及其形成机制,旨在更好地认识火烧迹地恢复初期土壤有效磷营养生境特征,为火干扰森林生态系统恢复提供矿质营养方面的参考。方法以大兴安岭北部寒温带兴安落叶松林土壤有效磷为研究对象,采用网格法布设固定样地、土钻法采集土壤样品、硫酸-盐酸浸提法测定土壤有效磷含量,连续定点观测秋季林火点烧试验前后土壤有效磷含量的时空动态。结果林火干扰后:(1)轻度火烧区土壤有效磷含量未立即发生显著变化而后逐渐升高;中、重度火烧区土壤有效磷含量立即升高而后持续增强;(2)火烧强度空间格局与土壤有效磷含量空间格局在火烧后各时段均极显著相关,而与土壤有效磷含量变化率的相关性仅表现在火烧后即时阶段,在融雪季、雨季/生长季消失。结论大兴安岭北部兴安落叶松林火烧迹地改造和生态恢复初期,土壤有效磷含量升高有利于林地植被恢复。      

林火对土壤微生物的影响

对大兴安岭新林林业局20a内不同年份间隔的11块炎烧迹地土壤进行了调查取样和室内实验分析，发现不同火烧年限的低，中、高强度火烧迹地土壤微生物的数量变化不相同；高强度火烧对土壤微生物有致死作用；中强度火烧后，土壤中细菌，真菌，放线菌数量有增加的趋势；低强度火烧后，细菌，真菌，放线菌数量变化规律不明显。在连年火烧迹地上，细菌数量下降，真菌，放线菌数量有增加的趋势。     

接种丛枝菌根对矿区扰动土壤微生物群落及酶活性的影响

【目的】研究接种丛枝菌根后不同时间对植物根际土壤微生物数量、酶活性及矿质养分的影响,为采煤塌陷区生态复垦提供理论依据。【方法】采用田间试验,设接种丛枝菌根和不接种对照两个处理,测定接菌后不同时间菌根侵染率、根际土壤微生物数量、酶活性、矿质养分及其相互关系。【结果】与对照相比,接种菌根显著提高菌根侵染率,菌根真菌与植物建立良好的互惠共生关系;相同时间,接菌处理土壤微生物数量大于对照,两处理种群数量上均为细菌数量最多,放线菌次之,真菌最少;同一时间,接菌处理磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性显著（P〈0.05）或极显著（P〈0.01,下同）高于对照,随着复垦时间的延长,土壤磷酸酶活性不断增加;随着植物的生长根际土壤速效磷、碱解氮、有机质含量均逐渐显著降低,同一时间条件下,接菌区速效磷含量显著高于对照区。【结论】接种丛枝菌根真菌对矿区扰动土壤微生物群落、酶活性、速效磷含量有促进作用。     

玉米和牧草典型种植模式下不同土层中土壤微生物量分布差异的研究

为明确西南喀斯特退耕还林还草与粮改饲等国家生态工程建设对土壤微生物量的影响,本研究选取广西环江县典型种植模式(玉米与桂牧一号),按土壤发生层采集淋溶层(A层,0～10 cm)、过渡层(AB层,30～50cm)、淀积层(B层,70～100 cm)样品,利用氯仿熏蒸、实时荧光定量PCR、磷脂脂肪酸(PLFA)等方法研究作物、土层及其交互作用对土壤微生物量的影响及其机制,以期为传统玉米种植到草食畜牧业种植模式的转变提供理论依据。结果表明,作物、土层及其交互作用对土壤微生物生物量碳、真菌遗传丰度及细菌PLFAs量均有显著影响;总体上,土壤微生物生物量与总PLFAs量均表现为随土层加深而降低,但真菌遗传丰度及真菌PLFAs量则表现为B层最高;表层土壤微生物量在两种作物下无显著差异,但桂牧一号地土壤B层细菌PLFAs量显著高于玉米地,而玉米地土壤AB层真菌遗传丰度显著高于桂牧一号地。逐步回归分析表明,全氮、p H、有机质分别影响细菌遗传丰度、总PLFAs量与细菌PLFAs量;速效钾显著影响土壤微生物生物量碳、真菌遗传丰度、总PLFAs量以及真菌PLFAs量。上述结果表明,传统玉米转变为牧草种植模式后更应关注深层土壤微生物群落的变化,同时,喀斯特地区农田土壤钾素对土壤微生物具有重要影响。     

大兴安岭北部主要森林类型根际与非根际土壤微生物研究

[目的]研究大兴安岭北部兴安落叶松林、樟子松林和白桦林根际与非根际微生物数量及其主要生理类群的垂直分布规律。[方法]采用稀释平板法对土壤微生物进行分离和培养。统计各林型根际与非根际土壤垂直方向细菌、真菌、放线菌数量。[结果]3种林型根际土壤微生物数量均大于非根际;3种林型根际细菌数量均有先增大后减小的趋势,非根际细菌数量随着土层的加深而逐渐减小;落叶松林根际真菌数量随着土层的加深而逐渐减小。樟子松林和白桦林根际真菌数量则先增大后减小。3种林型非根际真菌均有逐渐减小的规律;3种林型根际与非根际放线菌则有先增大后减小的趋势。非根际樟子松林微生物总数的层化比率最大,落叶松林次之,白桦林最小。[结论]白桦林的土壤微生物最为活跃,各个土层微生物总量高于落叶松林和樟子松林。该研究为大兴安岭地区土壤质量的研究提供基础资料。     

大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地群落演替状况

采用由植被空间序列推断时间系列的方法,分析了大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林不同火强度火烧迹地群落演替状况。研究结果显示,重度火干扰后,兴安落叶松林群落演替趋势规律为:杂草丛或灌草丛→白桦山杨混交林→阔叶兴安落叶松林→兴安落叶松林;中度火干扰后,兴安落叶松林的群落演替趋势为:杨桦林或以阔叶树为主的针阔混交林→兴安落叶松林;轻度火干扰后,对兴安落叶松群落的影响较小,不能改变原有的树种组成,林分群落结构变化主要表现在灌木层和草本层中一些旱生物种与中湿生物种的替代过程。     

生物有机肥和EM菌剂对菜园连作土壤微生物的影响

采用盆栽试验,连续种植3批菜心,研究生物有机肥和EM菌剂对连作9 a和6 a的菜园土壤微生物群落结构和功能多样性的影响。结果表明:与化肥处理相比,施用生物有机肥能够提高连作土壤中细菌、放线菌、丛枝菌根真菌和革兰氏阴性细菌(G~-)的相对含量及G~-/G~+(革兰氏阴性细菌/革兰氏阳性细菌)比值,并降低土壤真菌的相对含量;随着种植批次的增加,土壤中G~-、G~+含量降低,G~-/G~+比值上升,生物有机肥和EM菌剂配施化肥处理G~-含量普遍高于化肥处理;与化肥处理相比,施用生物有机肥土壤微生物AWCD值、Simpson指数、McIntosh指数均提高,土壤微生物活性、多样性和均一度提高。     

连作大豆根际微生物群落结构及土壤酶活性

【目的】揭示连作大豆主要生育时期根际土壤微生物群落结构及土壤酶活性变化,为大豆连作障碍提供理论依据。【方法】利用磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）分析方法对连作大豆根际土壤微生物群落结构进行定量分析,同时进行土壤微生物生物量和土壤酶活性的测定。【结果】大豆重迎茬使土壤PLFA总量、土壤微生物生物量碳含量、土壤脲酶和转化酶活性均显著降低,真菌和细菌PLFAs比例显著增加,土壤过氧化氢酶活性无显著变化。不同连作年限及生育时期对土壤微生物及酶活性的影响均不同,与作物品种、根系分泌物和残茬腐解物的数量和种类密切相关。相关分析表明,土壤PLFAs总生物量与土壤微生物生物量碳和土壤脲酶活性呈现显著正相关,与转化酶和过氧化氢酶活性无显著相关性。【结论】大豆重迎茬使土壤微生物群落结构和土壤酶活性发生改变。大豆连作障碍是大豆根际土壤微生态系统和环境因子等综合作用的结果。     

生物炭及炭基肥对土壤微生物群落结构的影响

【目的】微生物在土壤养分循环中起到转换者的作用。论文以传统有机肥(玉米秸秆和猪厩肥)为对照,探究施用生物炭和炭基肥等新型有机物料培肥改土对土壤微生物群落结构的影响,以期为不同有机物料合理施用提供理论参考。【方法】依托沈阳农业大学棕壤改土定位试验平台(始于2009年),利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究长期不同有机无机配施条件下土壤理化性质和微生物群落结构特征及二者的相关关系。试验处理包括:秸秆配施化肥还田(CS)、猪厩肥配施化肥(PMC)、炭基肥(BF)以及生物炭配施化肥(BIO)。【结果】PMC和BF处理的pH显著高于BIO处理;PMC处理的全氮含量显著高于BF和CS处理,BIO与PMC处理没有显著差异;PMC处理的有机质含量显著高于BF和BIO处理;PMC处理的土壤含水量最高;不同处理间土壤全钾含量没有显著差异。PMC处理的土壤微生物总PLFAs含量最高,其他处理间没有差异;PMC处理的细菌PLFAs含量最高,BF处理的细菌PLFAs含量显著低于BIO和CS处理;PMC处理的真菌、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs含量显著高于BIO处理,BF与PMC处理差异不显著;PMC处理的放线菌含量显著高于CS处理,BF和BIO处理居于中间无显著差异。BF处理的Shannon-Winner多样性指数和真菌/细菌比值显著高于BIO处理,BF和PMC处理的革兰氏阳性/阴性细菌比值显著低于BIO处理。冗余分析(RDA)结果显示,土壤pH、全氮和有机质对土壤微生物各PLFA有极显著影响(P0.01),含水量和全钾有显著影响(P0.05)。【结论】生物炭和炭基肥长期施用明显改善了土壤理化性质;相较猪厩肥,施用生物炭不利于真菌和革兰氏阴性细菌的积累,而且施用生物炭和炭基肥对土壤微生物群落的影响不同,施用生物炭有利于细菌群落的繁殖,施用炭基肥有利于土壤真菌/细菌比和土壤微生物群落结构多样性的提高;土壤pH、全氮、有机质、含水量和全钾依次是影响土壤微生物群落的重要因子。     

黄土区刺槐和油松人工林土壤微生物PLFA分析

目的研究黄土丘陵沟壑区不同人工林恢复对土壤微生物群落结构多样性产生的影响,为该区植被恢复评价提供数据参考。方法以山西吉县典型刺槐和油松人工林以及自然恢复的荒草地为研究对象,采用磷脂脂肪酸（PLFA）生物标记法（MIDI系统）,分别对土壤表层0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土层的PLFA种类进行分析,比较不同人工林植被恢复后土壤微生物PLFA数量以及微生物群落结构的差异,并探讨土壤化学性质对土壤微生物群落结构的影响。结果土壤微生物PLFA总量,细菌、放线菌、革兰氏阳性菌和丛枝菌根真菌PLFA含量及多样性指标（Shannon-Wiener、 Simpson及Pielou指数）均呈现出刺槐林最高、油松林次之,且均显著高于荒草地的趋势（P < 0.05）。2种人工林土壤中表征环境胁迫的直链饱和脂肪酸/单不饱和脂肪酸（SAT/MONO）值显著低于荒草地（P < 0.05）。主成分分析结果显示,不同植被类型及土层深度的土壤微生物群落结构存在差异,且3种植被表层土壤微生物群落结构之间的差异达到了显著水平（P < 0.05）。冗余分析和Pearson相关分析结果显示,土壤微生物群落结构变化的主要影响因素是土壤全氮含量和pH值。结论刺槐和油松人工林的恢复对土壤微生物群落结构多样性有显著影响,对土壤生态系统的修复具有积极意义。与油松相比,刺槐更有利于土壤微生物状况的改善。      

Microbial Transformation Process of Straw-Derived C in Two Typical Paddy Soils

【Objective】 The straw degradation rate, microbial community structure changes and functional microbial community composition involved in straw decomposition in soils were researched, and the research results could provide the theoretical foundation for revealing microbial mechanism of the soil organic matter transformation and accumulation. 【Method】 Two typical subtropical paddy soil in China, including Changshu Wushan soil and Yingtan Red paddy soil, were collected as the research materials. We anaerobically incubated the soils with/without ¹³C-enriched rice straw for 38 days. Gaseous samples were regularly collected to investigate mineralization rate of straw in dynamic changes. The soil samples were collected to analyze the dynamic changes of the microbial community composition related to straw decomposition by using ¹³C-PLFA-SIP technology. 【Result】 At the early stage before day 12 of the anaerobic culture, straw degraded slowly, and straw had positive priming effect on soil organic matter (SOM). At the stage of day 12-18, straw degraded rapidly and then the rate tended to be slow after day 18. At the end of incubation, straw mineralization rate was 24% and 33% in Red paddy soil and Wushan soil, respectively. The contribution of straw C to C efflux increased with incubation time, which was 53%-60% and 54%-57% to CO₂ and CH₄ efflux, respectively. The microbial biomass and activity were improved in the soil with straw, and the microbial activity in Wushan soil was higher than that in Red paddy soil. During straw degradation, 16:0 (general bacteria) was the main groups. i16:0, i15:0 (G ⁺ bacteria) and 18:1ω9c (fungi) were also important microbial groups involved in straw degradation. The relative abundance of straw-derived gram-positive (G ⁺) bacteria and actinomycetes increased and gram-positive (G ^-) bacteria decreased with incubation time. The proportions of straw-derived PLFAs were 27%-32% and 18%-24% in Red paddy soil and Wushan soil PLFAs, respectively. The straw utilization efficiency was higher in fungi and general bacteria, while G ^- bacterial and actinomycetes PLFAs were preferentially linked to extant soil organic matter (SOM) mineralization. The microbial community composition was different between Wushan soil and Red paddy soil with rice straw. The straw-derived microbial community composition was similar in two soils, but the SOM-derived microorganisms were differences. 【Conclusion】 The mineralization of straw C lagged behind extant SOM during anaerobic straw degradation. The microbial activity and diversity in soil were important factors influencing the efficiency of straw mineralization. After adding straw in soil, it’s showed differences from the microbial community composition, which were mainly involved in the differences between SOM-derived microorganisms, and SOM was an important factor leading to these differences.     

两种典型水稻土中秸秆碳转化的微生物过程

【目的】研究土壤中秸秆腐解速率、腐解过程中微生物群落结构变化和参与秸秆腐解的功能微生物群落组成,为揭示土壤有机质转化和积累的微生物学机制提供理论依据。【方法】以我国亚热带两种典型水稻土——常熟乌栅土和鹰潭红壤性水稻土为研究对象,设置不添加秸秆（CK）和添加 ¹³C标记的水稻秸秆（RS）处理,厌氧恒温培养38 d,在培养过程中定期测定气体释放量,研究秸秆矿化速率的动态变化;采集土壤样品,利用 ¹³C-PLFA-SIP技术分析参与秸秆降解的微生物群落的动态变化。【结果】培养前12 d,秸秆降解缓慢,此时秸秆对土壤有机质（SOM）产生正激发效应;培养12-18 d秸秆快速降解,18 d后趋缓。培养结束时,秸秆碳在红壤性水稻土和乌栅土中的矿化率分别为24%和33%。秸秆碳对CO₂和CH₄贡献率随培养时间的延长而增加,在培养末期分别为53%-60%和54%-57%。添加秸秆可以提高土壤微生物生物量及微生物活性,乌栅土微生物活性高于红壤性水稻土。16:0（一般细菌）是参与秸秆分解主要类群,i16:0和i15:0（G ⁺细菌）和18:1ω9c（真菌）也是参与秸秆分解的重要微生物类群。随培养时间增加,G ⁺细菌和放线菌的相对丰度增加,G ^-细菌呈降低趋势。红壤性水稻土和乌栅土PLFAs中标记利用秸秆碳的PLFAs的比例分别为27%-32%和18%-24%。真菌和一般细菌对秸秆碳的利用效率较高,而土壤原有有机质（SOM）矿化主要与G ^-和放线菌相关联。添加秸秆造成乌栅土和红壤性水稻土两种水稻土微生物群落结构呈现明显差异,但分解利用外源秸秆碳的微生物群落结构相似,而分解利用SOM微生物群落结构有差异。【结论】秸秆厌氧降解过程中秸秆碳的矿化滞后于土壤自身SOM;不同本底微生物活性和多样性是影响秸秆碳矿化速率的重要因素;添加秸秆后不同土壤微生物群落结构的差异主要是参与SOM降解的微生物差异,土壤原SOM是导致这种差异的重要因素。     

不同栽培模式对辣椒根际连作土壤微生物区系和酶活性的影响

以连作3年辣椒、大蒜-辣椒轮作、玉米-辣椒间作根际土壤为研究对象,探讨了大蒜-辣椒轮作和玉米-辣椒间作处理对连作辣椒土壤微生物群落和酶活性的影响,以期为缓解辣椒连作障碍提供理论依据。结果表明,与连作3年辣椒土壤相比,轮间作处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性显著提高,细菌、放线菌数量显著增加,真菌数量显著减少(P<0.05)。高通量测序结果表明,轮间作处理土壤微生物群落结构组成相似,但与连作3年土壤微生物结构差异较大,供试土壤中细菌优势种群为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria),并且酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidete)、浮霉菌门(Planctomycetes)和黄单孢菌目(Xanthomonada)在不同处理土壤中相对丰度差异显著;真菌优势种群为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota),其中镰刀菌属(Fusarium)、座囊菌纲(Dothideomycetes)、接合菌门(Zygomycota)在不同处理土壤中相对丰度差异显著(P<0.05)。此外,轮间作处理能够显著降低潜在病原菌的相对丰度并提高潜在有益菌丰度,从而改善土壤微生物结构,同时显著提高了土壤酶活性和土壤细菌群落多样性。     

不同施肥处理对水稻土微生物生态特性的影响

采用室内恒温培养研究不同施肥处理水稻土微生物生物量C、微生物数量、群落结构的变化特征.发现施秸杆(RS)和施厩肥(PM)处理的微生物生物量C明显高于不施肥(CK)和施化肥(CF)处理(P＜0.05).不同处理微生物生物量C在培养期内都呈现出先上升后下降的趋势,但达到峰值时间不同.施用有机肥后土壤中细菌、真菌数量明显增加,放线菌数量略有减少.应用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析微生物群落结构,发现不同施肥处理条件下,各个单体磷脂脂肪酸的相对百分含量有明显差别,其PLFA谱图差异很大.表征细菌、真菌、放线菌的磷脂脂肪酸相对含量在各个施肥处理中有明显的不同.CK和CF处理的G+/G-值显著高于RS和PM处理(P＜0.05).主成分分析结果也表明微生物群落结构发生了很大改变,施肥对水稻土微生物生态特征产生了明显的影响.