森林土壤微生物分布及其功能特征研究进展

土壤微生物是森林生态系统中促进养分循环、能量流动的重要推动力。根据目前对森林土壤微生物的研究现状,文中对森林土壤微生物的分布特征（地理区域、季节变化和垂直分布）、功能（促进碳氮循环）以及环境影响因素（植被类型、气候条件、土壤性质）和人为影响因素进行归纳和总结,对将来研究方向提出研究展望,以期为今后的土壤微生物生态学研究和森林经营实践提供参考。     

森林土壤细菌群落生态研究进展

指出了土壤细菌群落是土壤微生物的主要跟组成成分,是地生态系统中球化学循环的驱动力,可有效地进行物质循环及能量流动。介绍了目前我国土壤细菌群落的研究进展,主要包括群落组成结构及研究方法和影响土壤细菌群落结构的因素,同时对森林土壤微生物学生态学目前的研究现状及未来的研究方向进行了展望。     

火干扰下的森林土壤微生物研究现状分析

火后生态恢复是21世纪恢复生态学的重要研究内容,土壤微生物作为森林生态系统的关键组成部分,开展火干扰下土壤微生物的研究是非常有必要的。本文通过综合分析现有文献对火后森林土壤微生物的研究结果,发现不同火强度和维持时间下土壤微生物活性、群落组成变化及影响火干扰强度的主要因素是已有研究的主要内容,在火后土壤微生物群落的恢复时间、多样性变化、演替规律等问题上尚存在争论,对火干扰下的土壤微生物研究的重要性也尚未得到足够重视。未来研究应在综合应用现有微生物研究技术并继续改进创新的基础上,采用野外调查和田间模拟控制实验相结合的手段,分别从种群、群落和生态系统等多个层次上开展火干扰下的森林土壤微生物研究,解析地下与地上生态系统的相互关系,探究土壤微生物在火干扰下的变化规律和演替机制,丰富火生态学理论;确定火后土壤微生物恢复中的功能类群,分析功能类群在火后恢复过程中的作用,比较分析不同恢复方式下土壤微生物的变化规律,以指导火后生态系统的恢复实践。     

川西亚高山针叶林土壤微生物生态研究展望

森林土壤微生物生态的研究对于了解森林生态系统过程具有重要的研究价值。川西亚高山针叶林位于青藏高原东缘、长江上游地区,是长江上游的天然生态屏障和生物多样性宝库,是全球变化的敏感性区域。因此,土壤微生物多样性、土壤微生物群落与植被的互动机制、土壤微生物群落与土壤生态的关系等将是川西亚高山针叶林土壤微生物生态的研究重点。     

郭岩山自然保护区丝栗栲天然林分土壤微生物群落沿海拔梯度变化

[目的]沿着海拔梯度探究郭岩山丝栗栲天然林分土壤微生物多样性和群落组成变化及其与土壤性质的相关关系，揭示气候变化对中国中亚热带中低海拔小跨度梯度下丝栗栲土壤微生物多样性和群落组成变化规律及其影响因素。[方法]选取郭岩山自然保护区海拔500～900 m梯度下丝栗栲天然林分的表层土壤，测定其理化性质，并进行Illumina高通量测序，采用相关性分析和冗余分析等方法研究土壤微生物多样性和群落组成特征及其影响因素。[结果]土壤细菌α多样性并没有呈现明显的海拔分布格局，而真菌的α多样性沿海拔梯度先下降后上升，这与大跨度海拔梯度的研究存在差异；酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）是细菌群落的3个主要菌门，norank＿f＿norank＿o＿subgroup＿2、norank＿f＿xanthobacteraceae是细菌群落的两个主要菌属；担子菌门（Basidiomycota）、子囊菌门（Ascomycota）是真菌群落的两个主要菌门，Russula、Lactifluus是真菌群落的两个主要菌属，说明了小跨度的海拔...     

玉树东南部森林土壤养分评价

将土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾作为评价指标,应用物元分析法建立综合评价模型,对玉树东南部森林土壤养分进行了评价,并对土壤养分限制因子的影响因素进行方差分析。结果表明:玉树东南部森林土壤整体养分状况良好,速效磷含量缺乏成为限制因子;林型和森林群落复杂性对速效磷影响显著(P=0.05),针阔混交林与复杂群落结构下速效磷含量最高。物元模型在评价过程中表现出优势,是土壤养分评价的理想方法。     

毛竹凋落物对阔叶林土壤微生物群落功能多样性的影响

林地凋落物分解在森林生态系统物质能量循环中有着重要地位,它是森林土壤养分的主要来源之一(蒋有绪,1981;曹群根等,1996).土壤微生物作为森林凋落物的主要分解者,其群落结构和功能以及微生物活性受到凋落物的影响(赵吉等,2002;Paul et al.,2005;Bragazza et al.,2006).     

不同气候带森林土壤微生物多样性和群落构建特征

【目的】研究不同气候带森林土壤微生物的多样性特征和分布模式，为认识其多样性形成机制及加强森林生态系统管理提供依据。【方法】以温带针叶林(新疆喀纳斯，新疆库尔德宁)、暖温带针阔混交林(甘肃小陇山)、亚热带常绿落叶阔叶混交林(湖北木林子)和热带雨林(海南霸王岭)4种不同气候带森林为对象，在已经建立的固定样地采集土壤样品，利用Illumina测序技术分析不同气候带森林土壤细菌和真菌的多样性以及群落构建特征。【结果】土壤细菌多样性在暖温带针阔混交林中最高，即在沿气候梯度的5个地点样地中呈单峰分布；土壤真菌的香农指数在温带针叶林中最高，土壤真菌丰富度在热带雨林中最高。基于零模型数学框架分析发现，土壤细菌的群落构建主要由确定性过程主导，土壤真菌群落结构受随机性过程影响较大。典范对应分析(CCA)和Mantel test分析表明，土壤pH值(r=0.826,P<0.001)和植物多样性(r=0.474,P<0.001)与土壤细菌和真菌群落具有显著相关性。【结论】不同气候带的森林土壤细菌和真菌的多样性和群落结构都存在显著差异，土壤细菌和真菌具有不同的群落构建特征，土壤pH值和植物多样性是影...     

我国森林土壤微生物多样性研究进展

土壤微生物是森林生态系统必不可少的重要组成部分,承担着森林生态系统的物质转化和能量流动,是林地中最为活跃的部分。大量研究表明,森林土壤微生物多样性存在着明显的时空变异特征,受植被类型、气候条件、土壤肥力及海拔高度等因子的影响。本文从物种、功能、遗传和生态系统多样性方面综述了我国森林土壤微生物多样性研究现状及影响因素,分析了其研究方面存在的主要问题,并展望了今后的研究重点。     

米槠人工林土壤微生物群落组成对凋落物输入的响应

全球气候变化显著影响森林凋落物数量,进而会对土壤微生物群落造成影响。本研究以亚热带米槠人工林为研究对象,探究不同凋落物量输入处理(凋落物去除、凋落物加倍、对照)下,森林土壤微生物群落组成的变化。结果表明:与去除凋落物相比,凋落物加倍后0~10 cm土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、全氮(TN)、有效磷(AP)含量分别显著增加了30.30%、49.66%、12.77%和13.90%。与对照相比,凋落物加倍与去除处理土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量分别显著增加和下降(P<0.05),但凋落物加倍与去除处理间无显著差异。凋落物加倍处理下土壤丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阳性菌[G(+)]、革兰氏阴性菌[G(-)]、放线菌(ACT)、真菌(F)丰度和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量分别比去除凋落物处理的土壤高68.35%、63.35%、82.65%、69.02%、40.56%和65.85%,而土壤革兰氏阳性菌与阴性菌比值、真菌与细菌比值则分别降低11.64%和26.67%。冗余度分析表明,铵态氮是影响该人工林土壤微生物群落组成的最主要环境因子。可见凋落物输入量变化改变了土壤养分有效性,进而显著影响了土壤微生物群落组成,这对进一步深入探究全球气候变化对亚热带森林土壤养分循环的影响具有重要意义。     

冰雪灾害对森林土壤性质的影响

冰雪灾害是一种常见的自然灾害,易对森林造成巨大破坏。在全球变化加剧的背景下,冰雪灾害发生的频率和强度呈现上升趋势。文中综述了冰雪灾害后森林土壤物理性质、土壤化学性质、土壤微生物群落和土壤酶活性的变化,以便为受损森林生态系统的修复提供参考。今后的研究热点是加强对灾后森林养分循环、土壤微生物和土壤种子库的长期研究,开展土壤微生物群落、土壤呼吸和土壤理化性质相互关系及作用机理研究,运用3S技术监测不同立地条件下土壤灾后动态变化、建立更科学精准的受灾森林生态系统评估体系,以及建立生态修复模型预测冰雪灾害后的森林恢复过程。     

杉木林地土壤微生物研究进展

杉木是我国主要造林树种之一,具有生长快、产量高、材质好的优点。土壤微生物与杉木林地土壤理化性质、土壤肥力以及植物根系之间有密切的关联。文中概述了不同林分条件下杉木林地土壤微生物的群落特征及其与土壤质量之间的响应机制,尤其是与植物根系共生关系方面的研究进展,以期为实现杉木林质量的精准提升提供理论参考。天然林和阔叶林较杉木人工林有更丰富的微生物群落,在杉木林生长发育过程中,中龄阶段各微生物指标最低。杉木林土壤微生物群落组成、生物量和活性等均与土壤酸碱性、通气状况、养分含量等存在密切的响应关系。杉木林菌根真菌主要属于球囊霉属,国内对杉木林下菌根真菌的研究仍处于初级阶段。未来土壤微生物的研究热点包括土壤微生物的时空演变规律、土壤微生物在提升土壤肥力上的机理和途径、菌根真菌在土壤养分高效利用中的机制等。     

历山典型植被土壤碳代谢指纹特征与差异

【目的】研究不同海拔典型森林土壤中土壤微生物碳代谢特征与差异。【方法】在山西省历山选取了7种典型植物群落,即亚高山草甸(C1),华山松纯林(C2),红桦、榆树、五角枫、辽东栎阔叶混交林(C3),榆树、核桃楸、青皮椴、辽东栎阔叶混交林(C4),白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林(C5),白皮松、油松针叶混交林(C6)、油松纯林(C7)作为实验样地。采用BIOLOG技术,研究其碳代谢指纹的特征与差异。【结果】结果表明:反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为C5> C1> C4> C3> C6> C7> C2,且相互之间差异显著(P <0.05),即白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林土壤中微生物群落利用碳源的能力最强,华山松纯林最低;土壤微生物代谢多样性指数同样反映这一规律。【结论】1)各植被类型下土壤微生物群落对各碳源的利用的主成分分析研究结果表明,不同植被类型下土壤微生物代谢碳源程度各异。2)综合31种碳源的利用,碳水化合利用率最高,其次依次为氨基酸、羧酸类、多聚类、酚酸类,胺类碳源的利用率最小。3)土壤微生物代谢多样性与海拔梯度并无规律性关系,而与地上植物的种类和数量密切相关。     

氮磷沉降对森林土壤生化特性影响研究进展

人类活动引起的氮磷沉降给土壤带来严重影响。外源性氮可以直接增加土壤全氮和碱解氮的含量,提高土壤磷的有效性,减少全磷含量;外源性磷可以促进树木对土壤氮的吸收,可能造成土壤全氮含量下降。外源性氮对微生物群落存在促进、抑制和没有影响3种情况。外源性磷通常可增加微生物生物量,改变原有的森林微生物群落组成;氮沉降可以提高、降低或无影响土壤酶的活性。氮磷沉降对不同土壤酶种类的影响效果各异。氮沉降的影响也与土壤深度及酶的种类有关。对磷沉降影响土壤酶的研究甚少。未来氮磷沉降的研究热点包括热带氮磷沉降、土壤氮磷比和氮磷沉降交互作用对土壤的影响,不同地形、森林类型、林龄条件下氮磷沉降的对比分析,生态系统中缓冲氮磷沉降作用的关键因子及全球气候变化下氮磷沉降对土壤的影响。     

小兴安岭红松土壤微生物群落结构综合评价模型

土壤微生物对森林生态系统的养分循环利用起着重要作用,其多样性的变化对土壤结构、土壤有机质转换、土壤肥力、土壤碳截获和植物健康等方面有重要影响,而外界干扰与环境因素又影响土壤微生物多样性。利用烘干法、凯氏定氮法和钼锑抗比色法等获得相应林地土壤容重、全氮、全磷、pH和有机质,通过平板培养法获取微生物区系组成等数据,采用SPSS19．0软件应用多元线性回归分析小兴安岭林区地带性植被阔叶红松林下土壤理化性质与微生物群落结构的变化关系,引入外界干扰与环境因子,构建出适合于不同立地条件和不同林型下的土壤微生物群落分析模型,该模型可根据具体林型立地条件及气候因素对模型进行参数修正,可对森林的不同生长发育阶段的微生物群落动态变化研究提供新思路。     

Post-fire vegetative dynamics as drivers of microbial community structure and function in forest soils

Soil microorganisms have numerous functional roles in forest ecosystems, including: serving as sources and sinks of key nutrients and catalysts of nutrient transformations; acting as engineers and maintainers of soil structure; and forming mutualistic relationships with roots that improve plant fitness. Although both prescribed and wildland fires are common in temperate forests of North America, few studies have addressed the long-term influence of such disturbances on the soil microflora in these ecosystems. Fire alters the soil microbial community structure in the short-term primarily through heat-induced microbial mortality. Over the long-term, fire may modify soil communities by altering plant community composition via plant-induced changes in the soil environment. In this review, we summarize and synthesize the various studies that have assessed the effects of fire on forest soil microorganisms, emphasizing the mechanisms by which fire impacts these vital ecosystem engineers. The examples used in this paper are derived primarily from studies of ponderosa pine-dominated forests of the Inland West of the USA; these forests have some of the shortest historical fire-return intervals of any forest type, and thus the evolutionary role of fire in shaping these forests is likely the strongest. We argue that the short-term effects of fire on soil microflora and the processes they catalyze are transient, and suggest that more research be devoted to linking long-term plant community responses with those of the mutually dependent soil microflora.     

森林土壤呼吸对降雨脉冲的响应研究进展

森林生态系统的土壤碳储量是陆地生态系统碳库的重要组成部分。土壤呼吸则是土壤碳库参与陆地碳循环的主要方式,其受到诸多生物和非生物因子的综合调控。偶发性降雨会引起森林土壤湿度的瞬间增加,进而导致土壤呼吸速率的快速提高。文中介绍了森林土壤呼吸及其组分,综述了降雨脉冲效应的特征和诱导机制（包括物理替代机制、微生物代谢机制、土壤养分限制机制及光化学调控机制等）,分析了当前降雨脉冲研究存在的不足并展望了未来的研究重点,认为森林生态系统是未来开展降雨脉冲效应研究的重要方向,探究森林土壤呼吸不同组分对降雨脉冲的响应差异与机制也是潜在的重要研究方向。     

长期粗放经营毛竹林土壤微生物群落演变特征

[目的]通过分析土壤微生物生物量及群落结构的演变趋势,筛选影响土壤微生物群落的关键环境因子,揭示土壤微生物群落对毛竹林长期粗放经营的响应机理。[方法]选取不同粗放经营年限(5 a、9 a、15 a、18 a)毛竹林,以天然马尾松林(Masson pine,MP)作为对照,采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFA)分析方法表征土壤微生物量及群落结构。[结果]结果表明,毛竹林土壤微生物总PLFA含量以及细菌、真菌、放线菌等PLFA含量均显著低于马尾松林(P0.05),但不同经营年限毛竹林之间没有显著差异。土壤碱解氮及有效磷含量对土壤微生物总PLFA含量以及细菌、真菌、原生动物等PLFA含量影响显著(P0.05),而土壤碱解氮、p H值以及有机质含量对放线菌PLFA含量影响显著(P0.05)。长期粗放经营过程中毛竹林土壤微生物丰富度及多样性均呈逐渐下降趋势。非度量多维尺度转换排序(Non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析结果表明,毛竹林土壤微生物群落结构与马尾松林有明显区分(R=0.388 1,P=0.009)。土壤含水量、碱解氮、有效磷以及p H值合计解释了90.28%的微生物群落结构变异量,其中土壤含水量、碱解氮、有效磷贡献显著(P0.05)。[结论]长期粗放经营降低了毛竹林土壤微生物量,改变了群落结构,其生态风险还有待于进一步评估。     

Evolution of soil microbial biomass in restoration process of Robinia pseudoacacia plantations in an eroded environment

Vegetation recovery is a key measure to improve ecosystems in the Loess Plateau in China. To understand the evolution of soil microorganisms in forest plantations in the hilly areas of the Loess Plateau, the soil microbial biomass, microbial respiration and physical and chemical properties of the soil of Robinia pseudoacacia plantations were studied. In this study, eight forest soils of different age classes were used to study the evolution of soil microbial biomass, while a farmland and a native forest community of Platycladus orientalis L. were chosen as controls. By measuring soil microbial biomass, metabolic quotient, and physical and chemical properties, it can be concluded that soil quality was improved steadily after planting. Soil microbial biomass of C, N and P (SMBC, SMBN and SMBP) increased significantly after 10 to 15 years of afforestation and vegetation recovery. A relatively stable state of soil microbial biomass was maintained in near-mature or mature plantations. There was an increase of soil microbial biomass appearing at the end of the mature stage. After 50 years of afforestation and vegetation recovery, compared with those in farmland, the soil microbial biomass of C, N and P increased by 213%, 201% and 83% respectively, but only accounting for 51%, 55% and 61% of the increase in P. orientalis forest. Microbial soil respiration was enhanced in the early stages, and then weakened in the later stage after restoration, which was different from the change of soil organic carbon. The metabolic quotient (qCO₂) was significantly higher in the soils of the P. orientalis forest than that in farmland at the early restoration stage and then decreased rapidly. After 25 years of afforestation and vegetation recovery, qCO₂ in soils of the R. pseudoacacia forest was lower than that in the farmland soil, and reached a minimum after 50 years, which was close to that of the P. orientalis forest. A significant relationship was found among soil microbial biomass, qCO₂ and physical and chemical properties and restoration duration. Therefore, we conclude that it is possible to artificially improve the ecological environment and soil quality in the hilly area of the Loess Plateau; a long time, even more than 100 years, is needed to reach the climax of the present natural forest. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(3): 909–917 [译自: 生态学报]