保护性耕作对黑土微生物群落的影响

耕作方式通过影响土壤微生物群落而影响土壤生态系统过程。本研究以传统耕作玉米连作处理为对照,通过测定土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸含量,分析了保护性耕作(包括免耕玉米连作和免耕大豆-玉米轮作)对黑土微生物群落的影响。结果表明,保护性耕作可显著增加土壤表层(0～5cm)全碳、全氮、水溶性有机碳、碱解氮和微生物量碳(P0.05),为微生物代谢提供了丰富的资源。同时,保护性耕作显著提高了土壤表层(0～5cm)总脂肪酸量、真菌和细菌生物量(P0.05),提高了土壤的真菌/细菌值,有利于农田土壤生态系统的稳定性。研究结果对于探讨保护性耕作的内在机制具有重要意义。     

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

微生物功能多样性信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义 ,而微生物群落的定量描述一直是微生物学家面临的最艰巨的任务之一。目前 ,以群落水平碳源利用类型为基础的BIOLOG氧化还原技术为研究土壤微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法 ,并得以广泛应用。但它仍然是一种以培养为基础的方法 ,显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。因此 ,这种方法优点明显 ,缺陷也存在 ,并且在应用过程中还有很多关键的操作要点与技巧。本文综述了BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的原理、BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的方法与技巧、应用过程中容易产生的问题及可能克服的办法 ,同时还提出了值得进一步研究的问题。旨在促进对BIOLOG测定土壤微生物群落功能多样性的了解 ,为正确运用这种方法开展土壤微生物群落功能多样性研究提供科学依据和理论指导。     

沙漠微生物群落功能多样性分析

以宁夏回族自治区沙坡头地区的沙漠微生物群落为研究对象,采用Biolog方法研究了已固定沙丘结皮(J1)及结皮下层(J2),半流动沙丘上层(L1)和下层(L2)中微生物群落的功能多样性。结果表明,J1的微生物群落活性最高,J2的微生物群落次之,再次为L2的微生物群落,最后为L1的微生物群落;J1,J2,L1和L2的微生物群落对羧酸类、聚合物类和氨基酸类碳源的利用表现一致,对糖类、胺/氨类和双亲化合物类碳源的利用表现不同;利用ECO板上31种碳源进行主成分分析得出,PC1,PC2和PC3特征值的贡献率为分别为70.16%,19.23%,10.61%。研究结果表明:(1)经过固沙后的微生物群落活性明显高于半流动沙漠微生物群落的活性;(2)微生物群落结构上的差异致使其对6类碳源的利用方式不同;(3)主成分分析表明沙漠微生物群落对羧酸类、糖类和氨基酸类碳源的利用最高,主要利用碳源有22种。     

城乡复合生态系统土壤微生物群落特征及功能差异

土壤微生物在陆地生态系统多个过程中发挥着重要作用,而城市化过程使得城市及其周边地区土地利用发生剧烈变化,形成了异质性环境梯度,直接或间接地影响了土壤微生物群落的组成和功能,进而影响了其承载的生态系统服务。本文综述了城乡复合生态系统不同景观单元土壤微生物群落的组成特征、主要影响因素及其功能差异,发现城市化对土地利用的改变驱动了土壤微生物群落的组成、结构和功能差异,土地利用、土壤污染物、植被覆盖、土壤性质等因素共同影响土壤微生物群落,并且在不同景观中影响土壤微生物的主导因素有所不同。进一步探讨了土壤微生物的生态服务功能,并分析了不同景观中土壤微生物功能存在的差异性。今后需进一步解析社会—经济—自然复合生态系统格局特征对土壤微生物的影响,揭示城乡复合生态系统不同功能区土壤微生物对土壤生态服务的产生和维持机制,明确变化环境下土壤微生物对土壤安全和人类健康的维持机制,以提升土壤生态服务功能、维护城乡土壤安全和人居环境健康。     

缙云山森林土壤微生物数量与群落特征

本文以重庆市缙云山国家森林保护区的毛竹林、 马尾松针叶林、 马尾松针阔混交林为供试对象,研究了不同森林群落的土壤微生物数量、 群落特征及其与土壤养分的关系。结果表明,毛竹林土壤中的细菌、 放线菌、 真菌数量最多,混交林次之,针叶林最少,高低之间分别相差 32.3倍（细菌）、 19.2倍（放线菌）和19.3倍（真菌）。说明森林植被群落的生产力越高,枯枝落叶量越大,土壤微生物数量越多。在毛竹林土壤中,微生物的多样性指数、 均匀度指数和优势度指数显著高于针叶林和混交林,说明毛竹土壤的生态环境相对稳定良好,微生物种群丰富,密度较大,种群优势突出。此外,土壤微生物存在明显的季节变化,夏季最高,冬季最低,与土壤有效氮、 磷的季节变化基本耦合。土壤微生物数量与土壤有机质和碱解氮呈显著正相关（r有机质=0.592**~0.741**,r碱解氮=0.490*~0.581**,n=24）; 在毛竹林和混交林土壤中,土壤微生物数量与有效磷呈显著正相关（r毛竹林=0.461*,r 混交林=0.450*,n=24）,说明微生物在土壤有机质转化和氮、 磷供应过程中起重要作用,与森林植被群落的生产力密切相关。     

重金属复合污染下土壤微生物群落功能多样性动力学特征

用碳素利用法对浙江省天台铅锌银尾矿区重金属复合污染土壤微生物群落功能多样性动力学特征进行了初步探讨。研究结果表明 ,矿区重金属复合污染降低了供试土壤的微生物群落代谢剖面 ,且群落代谢剖面值与培养时间之间呈非线性关系 ,其变化过程符合微生物种群生长动态模型 (S形 )。随着重金属复合污染程度的加剧 ,土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值越低 ,参数s值所需的时间则越长。上述动力学参数与群落代谢剖面各自的主成分分析结果显示 ,微生物群落功能多样性的动力学参数K值和s值能够很好地区分矿区土壤重金属污染程度 ,并且其区分效果比微生物群落代谢剖面值好。土壤微生物群落功能多样性动力学特征的变化可以较好地显示矿区重金属复合污染土壤微生物群落对碳源利用模式的差异 ,反映矿区特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化 ,在一定程度上揭示重金属胁迫下环境微生物种群作用机理。     

渡良濑游水地土壤微生物群落结构与功能研究

利用BIOLOG和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究了受足尾铜矿废水影响下的日本西那须地区渡良濑游水地东、西两侧土壤生物学特性、微生物群落结构及功能变化.结果表明:东侧(对照区)土壤全铜含量为45.07mg/kg,有效态铜含量为0.42 mg/kg,同西侧相比,平均降低了19.32%和89.95%.土壤呼吸速率主要受土壤有效态铜、土壤有机质和C/N的影响,随土层深度增加,土壤微生物量氮和溶解性氮都迅速减小,东侧土壤具有较强的氮矿化能力,渡良濑游水地东、西两侧0-5 cm土层土壤的微生物群落生理代谢剖面在培养48 h后出现明显变化;土壤微生物群落的平均颜色变化值(AWCD)随培养时间的延长,趋于平缓增加.在48 h时培养后,西侧位点土壤的AWCD值与东侧相比,分别下降了40%,34%和16%;除B位点样品在20-40 cm土层深度的AWCD略高于其它3个位点外,其余样品的AWCD无明显差异.渡良濑游水地东侧土壤微生物对单一碳源底物的利用能力较高,土壤微生物群落利用碳源的功能多样性也较高.渡良濑游水地西侧区域C位点土壤的格兰仕阳性菌、格兰仕阴性菌、放线菌数量均显著高于东侧A位点,但渡良濑游水地东侧区域土壤3大类群微生物中细菌和放线菌比例更高.在渡良濑游水地自然恢复30多年后,东、西两侧土壤微生物群落结构与功能仍存在较明显的差异.     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性和微生物量的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板法和氯仿熏蒸浸提法,研究了玉米施用等养分量的无机肥、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及土壤微生物量的变化。结果表明:生物复混肥处理的土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)和微生物群落丰富度指数(S)均最高;施用生物复混肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其是多酚化合物类和糖类;不同处理土壤微生物碳源利用特征有一定差异,生物复混肥在第1主成分上的得分值为正值,其他各处理在第1主成分上的得分值基本上为负值,起分异作用的主要碳源是糖类和羧酸类。在玉米生长期间各处理土壤微生物量大致呈先升高后逐渐平稳的趋势,且土壤微生物量碳、氮、磷的含量均以生物复混肥处理最高,最高值分别为333.21mg.kg 1、53.02 mg.kg 1和22.20 mg.kg 1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落丰富度和功能多样性,显著增加土壤微生物量碳、氮、磷的含量,有利于维持良好的土壤微生态环境。     

大兴安岭北部森林土壤微生物量碳和水溶性有机碳特征研究

为揭示大兴安岭北部不同森林类型土壤微生物量碳和水溶性有机碳变化特征,选择大兴安岭北部典型植被类型白桦林、山杨林、兴安落叶松林、樟子松林和白桦-山杨林为研究对象,分析不同月份及不同土层间土壤微生物量碳和水溶性有机碳变化规律。结果表明:大兴安岭北部5种主要森林类型0~32 cm土壤微生物量碳和水溶性有机碳含量波动范围分别为220.40~909.54 mg kg-1和21.22~211.93 mg kg-1,不同林型之间差异显著,微生物量碳表现出阔叶林大于针叶林的趋势,水溶性有机碳则表现为落叶松林白桦-山杨林山杨林白桦林樟子松林。5种森林类型微生物量碳和水溶性有机碳有着明显的季节动态,微生物量碳总体表现为在6月或10月达到较高值,在7~9月出现较低值。水溶性有机碳总体表现为在6、8、10月的含量较高,7月和9月较低。两种活性碳均表现为随土壤深度的加深而逐渐降低。不同林型各月份微生物量碳和水溶性有机碳占总有机碳的比例范围分别为0.64%~7.60%和0.08%~0.67%,微生物量碳分配比例随土壤深度加深表现出上升趋势,水溶性有机碳则波动性较大。土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和总有机碳与两种活性碳的相关关系均达极显著水平(P0.01),表明这些指标可以对活性碳预测起到指示性作用。     

未干扰黑土土壤微生物群落垂直分布特征

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板检测法,以山杨天然次生林土壤为对象,研究了典型黑土区未经开垦干扰黑土0~150 cm土层范围内土壤微生物群落的垂直分布特征。结果表明:(1)土壤微生物总数、细菌和真菌数量随土壤深度增加呈减少趋势,以0~10 cm土层数量最高,分别为4.10×106cfu g-1干土、4.05×106cfu g-1干土和5.04×104cfu g-1干土;而放线菌数量随土壤深度的增加表现为先减后增的趋势,最高值出现在30~50 cm土层,可达0.94×104cfu g-1干土。(2)在培养168 h时,土壤微生物碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围为0.09~1.21,并表现出随土壤深度增加而逐渐减小的趋势。(3)土壤微生物群落功能多样性指数同样表现为随土壤深度增加而逐渐减小的趋势,且丰富度指数、Shannon-Weiner指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为0~27、0.46~3.17、0.33~0.95和0.09~8.19。(4)初步确定氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是未经开垦干扰黑土土壤微生物利用率较高的碳源类型。研究结果为科学评价典型黑土区土壤生境质量退化与恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。     

添加硝化抑制剂DMPP对红壤水稻土硝化作用及微生物群落功能多样性的影响

通过室内培育试验,研究了不同施氮水平下添加硝化抑制剂(DMPP)处理对红壤水稻土NH4+-N、NO3–-N含量、微生物生物量碳及微生物群落功能多样性的影响。结果表明:56天培养期内,不同处理的NH4+-N含量总体呈下降趋势,而NO3–-N含量呈上升趋势。随施氮水平提高,培养期内NH4+-N平均含量从0 mg/kg处理的24.10 mg/kg增加到400 mg/kg处理的412.10 mg/kg,NO3–-N平均含量从0 mg/kg处理的41.88 mg/kg增加到400 mg/kg处理的99.83 mg/kg。添加DMPP显著抑制硝化作用进行,抑制效果随施氮量增加而提高,400 mg/kg施氮水平下,添加DMPP硝化率和硝化速率比不添加DMPP处理分别下降了29.0%和44.3%,下降幅度远大于其他施氮水平处理。施氮水平也影响土壤微生物生物量碳和微生物群落功能多样性。施氮量从0 mg/kg增加到400 mg/kg,土壤微生物生物量碳下降了12.5%,AWCD值下降了78.4%,Shannon指数下降了22.3%;与不添加DMPP处理相比,添加DMPP处理的土壤微生物生物量、AWCD值、Shannon指数分别提高了2.1%、23.9%、7.8%,尤其在400 mg/kg施氮水平下,提高的幅度更加明显。     

城市化对城区和郊区森林土壤氮循环的影响

氮循环是陆地生态系统重要的物质循环过程之一。快速城市化改变了生态系统的氮输入和输出,从而影响了城市生态系统的氮循环规律,但目前有关研究还很少。选取北京城区和郊区的油松林、侧柏林和毛白杨林三种森林植被类型,比较研究了不同季节(春季、夏季、秋季)的土壤无机氮库和净潜在矿化和硝化速率的城郊差异。结果表明,(1)城区与郊区硝态氮、氨态氮含量均有明显的季节动态,夏季显著高于春季和秋季。(2)3个季节城区硝态氮含量均显著高于郊区(春季28.41 mg kg-1和19.66 mg kg-1;夏季99.35 mg kg-1和59.51 mg kg-1;秋季9.61 mg kg-1和5.63 mg kg-1)。(3)城区净潜在矿化速率也高于郊区。(4)夏、秋两季,城区和郊区的土壤硝态氮含量不同树种间存在差异,夏季城区的净潜在矿化和硝化也呈现出树种间的差异(P<0.05)。(5)影响城区与郊区无机氮库的环境因子也存在差异,城区土壤无机氮库的变化主要与土壤有机碳和容重相关,而郊区主要与土壤水分相关。因此,城市化能够对森林土壤的氮循环产生一定影响,但其影响程度因研究指标、季节和树种而有所差异。     

森林次生演替过程中有机质层和矿质层土壤微生物残体的变化

微生物对土壤有机质(SOM)转化和形成具有重要作用,然而微生物残体对SOM贡献的评估仍是目前的热点。以长白山5个森林次生演替序列(20 a、80 a、120 a、200 a和≥300 a)和2个土壤深度(0～5 cm有机质层和5～15 cm矿质层)为对象,利用氨基糖和中红外光谱技术,探究森林次生演替过程中微生物残体变化及其对土壤有机碳(SOC)的贡献。森林次生演替序列80～200 a显著增加了有机质层和矿质层微生物残体含量及其对SOC的贡献,而在演替300 a均显著降低。森林演替80～200a有机质层和矿质层土壤芳香族碳组分/多糖较低,有利于微生物生物量碳(MBC)产生和微生物碳利用(高的MBC/SOC),促进微生物残体积累及其对SOC的贡献;而演替300 a芳香族碳组分/多糖较高,抑制MBC产生和微生物碳利用,导致微生物残体及其对SOC贡献的下降。SOC含量差异导致不同土壤深度微生物残体含量的变化,有机质层高的SOC产生高的MBC,进而刺激微生物残体积累;此外,有机质层难利用SOM组分高于矿质层,导致真菌残体对SOC的贡献比例下降,而细菌残体的贡献增加。     

红壤微生物群落结构及其演变影响因素的研究进展

南方红壤丘陵区面临土壤肥力和生物功能退化问题,研究红壤微生物资源分布及其演变规律是培育红壤生物肥力的理论基础。本文综述了环境和人为因素对红壤微生物群落组成及其演变的影响,提出了红壤微生物群落组成及其功能调控研究的重点。土壤微生物群落组成受历史因素(地理距离、土壤类型)和现代因素(气候和土壤条件的变化)的共同影响,但不同因素间的相对贡献仍不清楚。土地利用方式和耕作施肥的改变均影响了红壤微生物群落的结构特征,但微生物结构和功能在耕作施肥过程中的长期变化规律仍需进一步研究。未来需要加强土壤?根系?微生物系统中生物交互作用及其对养分协同代谢和转化的影响,建立最佳管理措施修复退化红壤的微生物功能。     

不同种植年限设施芦笋土壤微生物群落结构与功能研究

以上海某设施园艺场长期设施芦笋种植土壤为研究对象,采用常规梯度稀释混菌平板法和Biolog-Eco微平板反应系统,研究了芦笋设施种植1、3、5、8及11年棚土壤微生物群落结构及功能多样性。结果表明:设施栽培芦笋后,土壤细菌种群数量减少,真菌数量增加,细菌与真菌数量比(B/F值)降低;除11年棚表现特殊外,随种植年限增加,土壤微生物代谢活性逐渐下降,5年和8年棚AWCD值均仅为对照1年棚的15%左右;土壤微生物代谢类群多样性减少,5年和8年棚的土壤微生物丰富度指数(S)均仅为对照1年棚的72%左右,Shannon指数均为对照1年棚的82%左右,Mc Intosh指数则均为对照1年棚的90%;不同种植年限芦笋设施土壤中微生物群落的碳源代谢特征发生了明显的分异变化,主成分分析表明,这种变化主要体现在对6种碳水化合物和5种氨基酸碳源的代谢利用上;设施芦笋土壤微生物参数指标对土壤p H和EC值变化响应敏感,另外,土壤速效磷和速效钾含量也是影响土壤微生物代谢和区系分异的2个主要因素。     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.     

压砂地土壤微生物群落功能多样性分析

为了掌握荒地压砂对土壤微生物群落功能多样性及理化性质的影响,对荒地及不同年限压砂地土壤进行了Biolog微生物群落功能多样性和理化性质分析。Biolog分析结果表明,1年压砂地微生物群落生理活性最高,荒地微生物群落生理活性最低,其它各年限压砂地微生物群落生理活性随压砂年限增加而缓慢下降。微生物群落功能多样性指数分析表明压砂对微生物群落功能结构影响并不显著。通过微生物群落利用碳源类型分析明确了荒地和各年限压砂地土壤微生物群落利用的主要碳源类型。土壤理化性质分析表明,压砂第1年各项理化性质指标均有明显的下降;此后随压砂年限增加,有机质含量呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量缓慢下降,全盐、全氮、全磷、全钾含量及土壤pH值变化不大。     

温度水分对秸秆降解微生物群落功能多样性影响

秸秆腐解微生物群落结构受环境因子(温度和水分)影响显著。本试验利用BIOLOG技术,以秸秆腐解微生物碳源利用的平均颜色变化率(averagewell colordevelopment,AWCD)为指标,研究了不同温度(15℃,25℃和35℃和水分(40%,70%和90%田间持水量)条件下小麦和玉米秸秆腐解过程中微生物碳源代谢多样性的差异试验结果表明不同处理的AWCD随培育温度升高而降低,即15℃25℃35℃。随着培育时间的增加,其降低的趋势更加明显。同样地,小麦玉米秸秆腐解微生物的物种丰富度指数Shannon-Wiener(H)和优势度指数Simpson(D)也呈现出随温度升高而降低的趋势。微生物主要利用糖类和脂类物质。主成分分析结果表明在不同腐解时间,腐解微生物代谢多样性在不同温度下差异显著,而在不同水分下差异不显著。