土壤微生物群落结构对凋落物组成变化的响应

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,明确凋落物多样性如何影响土壤微生物群落构成和多度,继而潜在地改变凋落物分解的微生物学机制有助于认识生物多样性和森林生态系统功能的关系。通过小盆模拟试验,应用磷脂脂肪酸谱图的方法研究了我国南方红壤丘陵区典型物种马尾松和湿地松的凋落物分别与白栎和青冈的凋落物混合,与单一针叶凋落物分解时相比,针阔混合凋落物分解过程中土壤微生物群落结构的变化,结果显示:(1)针阔混合凋落物分解时土壤微生物群落磷脂脂肪酸(Phospholipidfatty acids,PLFA)总量低于单一针叶处理,细菌和放线菌的相对多度高于单一针叶处理,真菌则相反,群落真菌/细菌低于单一针叶处理,土壤微生物生物量的差异主要来自于真菌;(2)主成分分析表明:针阔混合凋落物分解与单一针叶凋落物分解的土壤微生物群落结构差异显著,两个时期(分解9个月和18个月)主成分一分别可以解释65.74%和89.63%的变异,第一主成分主要包括18∶2ω6,9、18∶1ω9c、17∶0和10Me18∶0等磷脂脂肪酸;(3)土壤微生物群落结构受凋落物初始C/N和木质素/N调控,土壤微生物群落细菌的相对多度与凋落物初始C/N和木质素/N显著负相关,真菌则与凋落物初始C/N和木质素/N显著正相关,群落真菌/细菌与凋落物初始C/N和木质素/N显著正相关。针阔凋落物混合分解通过改变凋落物C/N和木质素/N,提供了对分解者更为有利的微环境。     

减磷施肥配施生物炭对南方酸性稻作土壤磷素形态的影响

针对南方酸性稻作土壤专性吸附和固定磷素能力强的问题,采用微区试验,以正常施磷(75 kg/hm²)不施生物炭为对照,探讨不同磷肥水平(P2O5 75、60、45、30 kg/hm²)和生物炭配施(40、60、80 t/hm²)对土壤不同形态磷素含量的影响。结果表明:(1)减磷施肥配施生物炭后全磷、有效磷、树脂磷、碳酸氢钠无机磷及稀盐酸磷的含量显著增加,残留态磷的含量显著降低。(2)磷肥水平≥ 45 kg/hm² 时,配施生物炭处理的全磷和有效磷含量较对照分别显著提高17.1% ～ 46.7% 和32.5% ～ 76.3%。(3)磷肥水平≥ 45 kg/hm² 时,配施生物炭处理的树脂磷和碳酸氢钠无机磷的含量较对照分别显著增加50.8% ～ 160.3% 和36.1% ～ 118.3%。(4)减磷施肥导致氢氧化钠有机磷含量较对照下降38.4% ～ 39.8%;处理间氢氧化钠无机磷的含量无显著差异。(5)配施生物炭后稀盐酸磷含量较对照显著提高57.9% ～ 352.1%;减磷施肥处理的浓盐酸有机磷含量显著低于正常施磷的处理组合;施磷量为30 kg/hm² 时,浓盐酸无机磷的含量显著低于其他处理组合;配施生物炭显著降低残留态磷的含量。(6)土壤全磷、有效磷的含量与树脂磷、碳酸氢钠无机磷、稀盐酸磷的含量呈显著正相关。综上所述,添加生物炭有利于提高南方酸性稻作土壤的磷素含量,促进有机磷向无机磷的转化,提高土壤磷素有效性,在此基础上磷肥施用可低至45 kg/hm²。     

环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物 群落碳代谢多样性的影响

采用氯仿熏蒸浸提法和Biolog法,分析环丙沙星作用下的土壤微生物量碳和微生物群落碳代谢多样性,以揭示环丙沙星在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.结果表明,环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)对土壤微生物量碳含量影响显著(P＜0.05),土壤中环丙沙星浓度愈高,微生物量碳含量愈低,100μg/g的环丙沙星处理使土壤微生物量碳含量下降58.69％.环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,环丙沙星降低了土壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)显著影响了土壤微生物群落碳源代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能的影响不同,0.1、1、10 μg/g的环丙沙星处理对土壤微生物群落碳代谢功能的影响主要表现在处理前期(用药第7天、21天),这种影响在处理后期(用药第35天)表现不明显,100μg/g的环丙沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落碳代谢功能,土壤中环丙沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

南方红壤区3种典型森林恢复方式对植物群落多样性的影响

合理的森林恢复方式能提高植物多样性,进而提高生态系统服务功能.在我国南方红壤区研究了3种典型森林恢复方式(引进种恢复的湿地松(Pinus elliottii)人工林本地种恢复的马尾松(Pinus massoniana)人工林和自然恢复的天然次生林)的植物区系构成和植物群落多样性.结果表明:(1)湿地松人工林有155种植物,隶属66科118属,马尾松人工林有137种植物,隶属59科97属;天然次生林有226种植物,隶属86科160属,3种森林恢复方式的乔木层、灌木层和草本层的优势科属明显不同,马尾松人工林的优势物种和天然次生林更相似;(2)天然次生林的植物区系基本构成、植物区系类型种类高于马尾松人工林和湿地松人工林,并且天然次生林的温带成分比例高于湿地松人工林;(3)恢复方式对植物群落的多样性指数有显著影响,天然次生林的物种丰富度、辛普森指数明显高于马尾松人工林和湿地松人工林,两种人工林之间差异不显著;(4)3种森林恢复方式的植物群落结构存在显著差异,相比湿地松人工林,马尾松人工林的植物群落组成与天然次生林更相似.总之,自然恢复的天然次生林植物群落多样性高于人工恢复的马尾松人工林和湿地松人工林,本地种马尾松人工林在维持区域植物群落结构功能上优于引进种湿地松人工林.     

桉树凋落物对土壤微生物群落的影响:基于控制实验研究

全面认识桉树种植对土壤微生物群落结构和功能的影响及机制,对于阐明单一物种对生态系统服务功能的影响具有重要意义。通过室内小盆模拟控制试验,采用随机区组设计,以土壤碳、氮含量有显著差异的3种天然次生林土壤为对象,以不添加凋落物的处理和添加天然次生林混合凋落物的处理为对照,研究桉树凋落物对土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明:(1)与天然次生林的混合凋落物相比,桉树凋落物具有较高的碳含量和较低的氮含量,其碳氮比也较高;(2)添加桉树凋落物的土壤中细菌、真菌、放线菌以及磷脂脂肪酸的总丰度显著高于不添加凋落物的土壤,但是显著低于添加天然次生林混合凋落物的土壤,并且不同凋落物处理下土壤微生物群落的磷脂脂肪酸组成存在显著差异;(3)不同凋落物处理下土壤微生物群落的碳代谢方式差异显著,添加桉树凋落物的土壤微生物群落的碳代谢功能优于未添加凋落物的处理,但是显著低于天然次生林混合凋落物处理的土壤,包括:碳代谢的活性和多样性。综上所述,与天然次生林本身的凋落物相比,桉树凋落物影响下的土壤微生物群落的生物量、多样性和代谢活性均较低,表明桉树凋落物为土壤微生物群落提供生境和食物的能力较弱。     

桉树取代马尾松对土壤养分和酶活性的影响

桉树取代马尾松造林是我国南方典型土地利用变化类型之一,为了探讨该土地利用变化对土壤质量的影响,采用成对设计方法,研究了我国广西桉树取代马尾松造林对土壤养分、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明:桉树取代马尾松造林后,土壤全碳、易分解碳库、中等易分解碳库、难分解碳库、全氮和碱解氮含量显著降低,但速效磷显著增加,这可能是由于桉树林施肥和磷素在土壤中移动性弱导致;土壤微生物生物量碳、氮、酚氧化酶、过氧化物酶、蛋白酶、脲酶和酸性磷酸酶活性显著降低。树种变化、桉树林轮伐期短、林下植被差、炼山、翻耕等可能是土壤养分、微生物和酶活性降低的驱动因子;施肥有助于缓解土壤养分降低。在林地转变和经营时,适当保持林下植被和凋落物、减少土壤扰动和合理施肥将有助于改善土壤质量,实现桉树林的可持续经营。     

不同种植模式对土壤理化性质及微生物特征的影响

【目的】研究不同种植模式对土壤理化性质及微生物特征的影响,为湖南省湘西州农田土壤的可持续利用提供科学依据。【方法】在湘西州分别调研采集连续5年以上常规施肥条件下进行烟—稻轮作（TRT）、烟—玉米轮作（TMT）和烟—烟连作（TT） 3种种植模式土壤,测定土壤容重、孔隙度、有机碳、氮磷钾、化学计量、pH、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、脲酶和微生物量碳氮等指标,分析种植模式对土壤理化性质和微生物特征的影响以及不同模式间的差异。【结果】种植模式对土壤孔隙度、有机碳、氮磷钾、化学计量、pH、3种酶和微生物量碳氮均有显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）影响。不同种植模式土壤容重和毛管孔隙度均以TRT最高,通气孔隙度则以TMT最高; TRT土壤pH、有机碳、氮素和化学计量均明显高于其他模式,土壤总磷、速效磷和速效钾含量在TT中最高;土壤过氧化氢酶和脲酶活性及微生物量碳含量在TRT中最高,而酸性磷酸酶活性在TT中最高;不同种植模式灰色关联度指数排序为TRT>TMT>TT。主坐标分析结果表明,不同模式间存在明显差异,且TRT与TT间差异更明显;土壤有机碳与总氮、化学计量和微生物量碳呈显著或极显著正相关,各化学计量间呈极显著正相关;结构方程模型表明种植模式对土壤理化性质具有直接作用效应,对微生物特征具有间接作用效应,微生物特征是评价土壤质量的重要指示因子。【结论】烟—稻轮作模式土壤pH稳定,养分较充足且均衡,微生物特征最佳,有益于保持土壤肥力和质量,是一种用养结合且经济效益较高的可持续利用模式,值得在湘西地区长期推广应用。     

保护性耕作对土壤微生物的影响及机制

保护性耕作对于保护土壤微生物多样性，改进对土壤的能源和资源物质的利用具有重要意义，是可持续的土壤管理措施，从土壤微生物生物量、微生物多样性以及土壤酶三个方面综述了保护性耕作对土壤微生物的影响，在此基础上进一步论述了保护性耕作对土壤微生物的影响途径。