磷供应对玉米根际微生物碳源利用和功能多样性的影响

磷有效性能够改变根分泌物的组成和数量,调节土壤微生物的群落结构和多样性,但磷添加如何影响土壤微生物碳源利用和功能多样性尚不清楚。本研究通过盆栽土培试验,设置2个磷处理[低磷5.7 mg(P)?kg?1和高磷200 mg(P)?kg?1],以生长35 d的玉米根际土壤为研究对象,采用Biolog微平板法,分别在培养后240 h内每隔24 h检测具有31种不同碳源的微孔溶液颜色变化,揭示磷供应对玉米根际微生物碳源利用模式和功能多样性的影响。结果表明:随着培养时间的延长,土壤微生物对土壤碳源的利用呈现增加的趋势,直至碳源消耗殆尽;高磷供应显著增加了玉米根际土壤微生物群落平均颜色变化率(average well color development,AWCD),提高了对糖类及其衍生物、氨基酸和代谢产物的利用,但没有显著提高对脂肪酸和脂类的利用;在培养前72 h内,高磷供应显著增加了玉米根际微生物多样性指数、优势度指数和均匀度指数,但培养72 h后,磷供应对其没有显著的影响。主成分分析结果表明,提取的前3个主成分解释了75.15%的碳源利用,高磷和低磷处理具有显著不同的土壤微生物碳源利用模式。总之,糖类及其衍生物、氨基酸和代谢产物是玉米根际土壤微生物利用的主要碳源,短期磷添加能够显著增加土壤微生物对碳源的利用,在一定程度上能够提高土壤微生物群落功能多样性。     

油葵与光果甘草间作对根际土壤酶活性及微生物 功能多样性的影响

通过盆栽试验,研究了新葵10号油葵与光果甘草间作对盐碱地根际土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响,以期为盐碱地的改良提供依据。结果表明,与单作模式相比,间作显著提高了根际土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性。在144 h的温育期内,间作模式下的AWCD均高于单作模式,并显著提高了AWCD的利用率(72 h,P0.05)。与单作模式相比,间作显著提高了微生物多样性指数(S、H)。主成分分析表明,间作优化了盐碱土壤微生物群落组成;羧酸类化合物、聚合物、氨基酸和碳水化合物是间作模式下根际土壤微生物利用的主要碳源。因此,新葵10号与光果甘草间作显著提高盐碱地根际土壤酶活性和微生物多样性指数,改变了微生物群落功能多样性,对盐碱土壤质量的改良有积极作用。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

喀斯特生态系统中乔木和灌木林根际土壤微生物生物量及其多样性的比较

我国喀斯特区域面积分布较广,而喀斯特生态系统的退化已成为当前西南地区面临的严重的生态问题。本研究选取贵州中部两种不同植被类型的生态系统—乔木林和灌木林,以乔木林中的白栎、园果化香和灌木林中的火棘、竹叶椒等主要优势树种为对象,研究不同的植物树种对根际土壤微生物生物量及其细菌群落结构的影响。结果显示:乔木林系统中根际土壤微生物生物量碳、氮显著性高于灌木林,植物的根际效应在乔木林中表现更为显著;同时乔木林中的优势树种通过根系分泌物的作用显著提高根际土壤细菌多样性指数,而灌木林中优势树种的根际土壤微生物量及多样性均未表现出明显的根际效应。因此,植被的演替通过改变土壤微生物的特性影响植物-微生物-土壤之间的物质和能量循环,进一步影响喀斯特生态系统的稳定和健康功能。     

银北盐碱区植物根际土壤酶活性及微生物群落特征

开展盐碱区耐盐植物根际微生物群落多样性研究,对于盐碱土壤的植被恢复和生态修复具有重要意义。运用Biolog微平板技术,对宁夏银北盐碱区6种耐盐植物根际土壤酶活性及微生物群落代谢功能多样性进行研究。结果表明:不同植物根际土壤理化性质和酶活性存在一定的差异。与裸地相比,6种植物能显著提高盐碱地土壤酶活性,苜蓿根际土壤三种酶活性显著高于其他植物。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为苜蓿(MX)、芨芨草(JJC)、柽柳(CL)、柳枝稷(LZJ)、苦豆子(KDZ)、枸杞(GQ)和裸地土壤(CK),根际土壤与盐碱裸地土壤之间差异显著(P0.05)。土壤微生物群落香农指数、辛普森指数和麦金塔指数均以苜蓿根际土壤最高,芨芨草次之,二者较其他土壤差异显著(P0.05)。不同植物根际土壤微生物碳源利用能力存在差异,苜蓿根际土壤微生物的利用率显著高于其他土壤(P0.05),碳水化合物类是根际土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类和羧酸类,胺类的利用率最小。主成分分析显示,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物类和羧酸类。综合各项指标,均表现为植物根际土壤优于盐碱裸地,其中苜蓿和芨芨草能显著提高土壤微生物群落功能多样性,对盐碱地根际微环境的养分循环具有积极意义。     

超高产生态区水稻根际微生物物种及功能多样性研究

云南永胜涛源乡是保持我国水稻小面积超高产纪录的特殊生态区,采用平板计数法和BIOLOG碳素利用法,研究该地区水稻根际微生物物种和功能多样性。结果表明,高产水稻根际可培养微生物总数接近对照2倍,三大类微生物数量表现为细菌放线菌真菌,属健康的"细菌型"土壤,水稻高产与自然土层中的微生物关系不大。高产水稻土Shannon均匀度指数(E)和Simpson指数(D)均与对照无显著差异,Shannon多样性指数(H)与对照达到差异显著,微生物物种多样性和均匀度不是高产与非高产区域的主要差别。AWCD值分析表明,高产水稻土群落代谢活性总体强于对照,二者间的差别幅度由大到小表现为分蘖期收获期苗期轮作期,水稻生长越旺盛,与对照间碳源利用能力差别越大。Shannon、Simpson和Mc Intosh 3个多样性指数综合分析表明,高产水稻土根际微生物数量更多,代谢能力更强,微生物群落分布更均匀,多样化程度更高,能够利用的碳源种类更丰富,数量占比较大、种类较集中的常见种并不是形成产量优势的重要因素;分蘖期是高产水稻生长的关键时期,分蘖期根际微生物数量多、种类繁、代谢能力强、代谢类型多是高产水稻旺盛生长和高产形成的关键所在。     

温带森林磷沉降-水系统输出-迁移动态特征及对土壤磷影响

采用对比和分析的方法,研究了黑龙江省带岭凉水国家级自然保护区温带森林生态系统磷沉降、溪流、河流和渗透水输出磷含量动态特征,以及磷沉降和水系统磷输出对红松人工林、落叶松人工林、椴树红松混交林、枫桦红松混交林和白桦次生林5种林型土壤全磷和有效磷的影响。结果表明,研究区域通过降雨产生的年磷沉降量约为0.888 kg hm-2,7月除红松人工林外,其他4个林型穿透雨磷浓度均高于大气降雨的磷浓度。7月枫桦红松林、8月白桦次生林和红松人工林A层土壤渗透水磷浓度低于林内雨磷浓度,表层土壤对穿透雨中磷有固定作用。在凉水自然保护区森林生态系统内,森林系统内小溪流、凉水河和凉水森林系统外永翠河水磷浓度均较林外降雨及穿透降雨磷浓度高,表现为永翠河水>土壤A层渗透水>凉水河>小溪>穿透雨>大气降雨。表明土壤中部分磷素通过地表径流和壤中流流出森林生态系统,并汇集于林中小溪,最后进入河流,造成磷在小溪和河流中的富集。大气磷沉降、森林水系统磷输出均与椴树红松林A0层土壤全磷含量呈显著负相关,与红松人工林B层土壤全磷含量呈极显著正相关,与落叶松人工林A0层土壤有效磷含量呈极显著正相关。     

不同林型红松林土壤真菌群落组成和多样性

采用基于ITS(Internal Transcribed Spacer)序列的Illumina MiSeq高通量测序技术,分析凉水国家级自然保护区的云冷杉红松林、椴树红松林、红松人工林和红松天然次生林四种林型的土壤真菌群落组成和多样性。共获得1 316个OTUs,四种林型的土壤含有大量未知真菌,在已知真菌类群中,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势菌门,其中后者在四种林型土壤中的分布差异显著(P0.05)。α多样性分析结果表明:原始红松林(云冷杉红松林和椴树红松林)真菌群落丰富度指数(Ace和Chao1指数)显著高于红松天然次生林(P0.05)。β多样性分析显示:四种林型土壤真菌群落组成差异显著(R=0.537,P=0.001),但两种原始红松林之间、人工林和天然次生林之间组成无显著差异。土壤全氮、总有机碳、pH、水分含量和总孔隙度是显著影响四种林型土壤真菌群落组成的环境因子(P0.05)。研究结果为原始红松林的保护、人工植被恢复和真菌资源的开发利用提供依据。     

葫芦与西瓜砧穗在不同土壤上根际碳代谢指纹特征与差异

土传病害的发生与微生物关系密切,但砧穗互作下根际微生物活性变化尚不明确。为阐明在不同土壤类型下,砧穗互作对根际微生物活性的影响,采集黑土(吉林)、砖红壤(海南)、黄棕壤(江苏)和灰漠土(新疆)四种类型土壤,并在每种土壤上均种植自根葫芦、自根西瓜、嫁接西瓜(葫芦砧木)以及嫁接葫芦(西瓜砧木),利用Biolog培养技术探究不同处理下根际微生物碳源代谢活性的差异。结果表明,不同土壤类型下微生物代谢活性差异显著(R~2=0.534,p0.001),不同嫁接植物之间根际微生物碳源利用同样存在显著差异(R~2=0.075,p0.001)。不同嫁接处理根际微生物对碳源的综合代谢水平自根西瓜嫁接葫芦(西瓜砧木)嫁接西瓜(葫芦砧木)自根葫芦。聚类推进树(Aggregated boosted tree,ABT)分析显示土壤有效磷、速效钾是影响微生物碳源利用的主要因子。评估不同土壤类型下根际微生物碳代谢活性对砧穗互作的响应,可为防控土传病害提供依据。     

镜泊湖区主要森林类型的土壤水文特性

 通过实地调查与试验分析方法,研究镜泊湖区原始红松林、杨桦林、蒙古栎林和人工红松林地的土壤水文特性。结果表明:1)枯落物总储量变化范围在22.32～34.15t.hm-2之间,依次为原始红松林>人工红松林>蒙古栎林>杨桦林;全部枯落物最大持水率、最大持水量与有效拦蓄量均为原始红松林>人工红松林>杨桦林>蒙古栎林。2)原始红松林枯落物吸水速度最快,杨桦林和蒙古栎林次之,人工红松林最慢。3)在同一土层,土壤密度从小到大,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量和田间持水量由大到小的顺序基本为杨桦林、原始红松林、蒙古栎林和人工红松林。4)相同土层的初渗速度、稳渗速度和渗透系数依次为杨桦林>原始红松林>蒙古栎林>人工红松林;到达稳渗的时间是杨桦林最短,其次为原始红松林,再次为蒙古栎林,人工红松林最长。5)综合枯落物持水能力、吸水速度、土壤持水能力和渗透性能评价镜泊湖区4种森林类型的水文特性,原始红松林和杨桦林最佳,其次为蒙古栎林,人工红松林最差。     

Effects of inoculation with ectomycorrhizal fungi on microbial biomass and bacterial functional diversity in the rhizosphere of Pinus tabulaeformis seedlings

This study investigated the effects of inoculation with three individual ectomycorrhizal (ECM) fungal species on soil microbial biomass carbon and indigenous bacterial community functional diversity in the rhizosphere of Chinese pine (Pinus tabulaeformis Carr.) seedlings under field experimental conditions. The results showed that ECM fungal inoculation significantly increased the ectomycorrhizal colonization compared with non-inoculated seedlings. ECM fungal inoculations have higher soil microbial biomass carbon than that of control, ranging from 49.6 μg C g^?1 dry soil in control to 134.02 μg C g^?1 dry soil in treatment inoculated with Boletus luridus Schaeff ex Fr. Multivariate analyses (PCA) of BIOLOG data revealed that the application of ECM fungi significantly influenced bacterial functional diversity in the rhizosphere of P. tabulaeformis seedlings. The highest average well-color development (AWCD) and functional diversity indices were also observed in treatment inoculated with B. luridus. A wider range of sole carbon sources were utilized by the bacterial community in the rhizosphere of inoculated seedlings. The data gathered from this study provides important information for utilization of ECM fungi in forest restoration project in the Northwestern China. The present study will also significantly broaden our understanding of practical importance in the application of ECM fungal inoculum to promote soil microbial community diversity of soil.     

小麦与蚕豆间作对根际真菌代谢功能多样性的影响

通过田间小区试验,采用Biolog FF微平板培养方法,研究小麦与蚕豆间作对小麦和蚕豆根际真菌代谢功能多样性的影响。结果表明:与单作相比,间作明显提高了小麦和蚕豆根际真菌的碳源平均利用率(AWCD),且间作提高蚕豆根际真菌活性的幅度大于小麦。与单作相比,间作显著提高了蚕豆和小麦根际真菌对Biolog FF板中聚合物、糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用;同时间作使小麦和蚕豆根际真菌对碳源的总利用强度比单作分别显著提高63.30%和52.02%,小麦和蚕豆根际真菌对Biolog FF板中6类碳源的利用强度百分比以糖类、羧酸类和氨基酸最高,分别为36.66%~45.99%、25.65%~27.70%和16.37%~20.67%。小麦与蚕豆间作显著提高了小麦和蚕豆根际真菌的香农多样性指数(H)和丰富度指数(S)。主成分分析表明,间作明显改变了小麦和蚕豆根际真菌的群落结构。小麦与间作蚕豆明显促进了小麦和蚕豆根际土壤真菌的碳源代谢强度,显著提高了根际真菌的多样性和丰富度,改变了根际真菌的群落结构,因而是一种有利于改善蚕豆连作栽培根际微生态环境的有效措施。     

Crop rhizospheric microbial community structure and functional diversity as affected by maize and potato intercropping

Field trials were conducted to evaluate the effects of different cropping patterns (maize monocropping, maize and potato intercropping, potato monocropping) on microbial abundance, community structure, and microbial functional diversity using plate culture and Biolog technique. Results showed that compared with monocropping, intercropping increased the abundance of soil bacteria, fungi, and actinomyces in rhizosphere surrounding maize and potato. The average well color development (AWCD) and Shannon index (H) were higher in intercropping soil than that found in monocropping soil. The ability of rhizospheric soil microorganisms in utilizing six types of carbon sources had definite differences, and the most dominant community structure was the carbohydrates metabolic groups. Principal component analysis demonstrated that intercropping changed significantly soil microbial community functional diversity depending mainly on carbohydrates and carboxylic acids. Our findings suggested that maize–potato intercropping has positive effects on the improvement of soil microbial abundances, activity, and functional diversity.     

铜污染土壤线虫多样性的PCR-DGGE分析

A wheat pot experiment was conducted under greenhouse conditions to assess the effect of copper contamination on soil nematode diversity by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis （PCR-DGGE） method and morphological analysis. The soil was treated with CuSO4.5H2O at the following concentrations： 0, 50, 100, 200, 400, and 800 mg kg^-1 dry soil, and the soil samples were collected at wheat jointing and ripening stages. Nematode diversity index （H′） from morphological analysis showed no difference between the control and the treated samples in either of the sampling dates. At the wheat ripening stage, nematode diversity obtained by the PCR-DGGE method decreased noticeably in the Cu800 treatment in comparison with the control. With optimization of the method of nematode DNA extraction, PCR-DGGE could give more information on nematode genera, and the intensity of the bands could reflect the abundance of nematode genera in the assemblage. The PCR-DGGE method proved promising in distinguishing nematode diversity in heavy metal coritaminated soil.     

黄土高原油松根际土壤酶活性及真菌群落多样性研究——以黄龙山林场为例

为了解黄土高原油松林根际土壤酶活性和真菌群落多样性,本研究分析了陕西黄龙县不同样区油松根际土壤脲酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性,并采用巢式PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究了油松根际土壤中真菌群落多样性。结果表明,该地区油松根际真菌群落相似性较高,但受坡向、海拔、土壤水分及人类扰动等诸多因素的影响,不同样区的真菌群落多样性和土壤酶活性存在差异。油松根际各土壤酶活性均表现出坡顶样地高于坡底样地,阴面样地高于阳面样地,林区路旁样地由于采样环境不同于林中样地,酶活性介于其他样地之间;丰富度(S)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(D)、均匀度指数(EH)分析表明,该区域油松根际土壤真菌群落多样性分布特征与酶活性分布特征相一致。相关性分析表明,除过氧化氢酶外,其余酶活性之间、以及与真菌多样性均呈显著正相关(p0.05);土壤含水量与真菌多样性和土壤酶活性除多酚氧化酶外均呈显著正相关(p0.05);而土壤p H与各种酶活性之间均未达显著相关水平(p0.05)。土壤含水量是影响该地区真菌群落多样性与土壤酶活性主要因素之一。     

嘉陵江流域不同土地利用类型土壤微生物功能多样性特征

基于2013—2015年对嘉陵江流域中游（四川段）不同土地利用类型（混交林、草甸、针叶林、阔叶林、灌丛和裸地）土壤生境的调查分析数据,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法（FAMEs）系统研究了土壤微生物多样性群落特征。不同土地利用类型土壤养分和有效养分基本表现为混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。不同土地利用类型土壤微生物群落代谢平均颜色变化率（AWCD）随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性依次是混交林 > 阔叶林 > 针叶林 > 灌丛 > 草甸 > 裸地。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土地利用类型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小。土壤微生物群落的物种丰富度指数（H）、均匀度指数（E）、优势度指数（D_s）和碳源利用丰富度指数（S）总体趋势为混交林最高,针叶林和阔叶林次之,裸地最低,优势度指数在不同土地利用类型差异并不显著（p > 0.05）。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1,主成分2分别能解释变量方差的65.154%和81.047%,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤养分之间呈正相关,与pH值呈负相关,而土壤全碳和全氮含量对土壤微生物多样性贡献较大,这是造成土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。H,E和S与土壤养分各指标的相关系数绝对值均高于D_s,说明了土壤养分对土壤微生物群落优势度指数的影响作用较小。