赤水河流域典型植被类型的土壤微生物群落结构与多样性

土壤微生物是反映土壤环境质量的重要指标,为明确赤水河流域典型植被类型土壤微生物群落特征及优势菌属,为生态系统的恢复与管理提供理论依据,采用高通量测序技术研究了赤水河流域的5种典型植被类型(灌丛、针阔混交林、常绿阔叶林、杉木林和竹林)土壤的微生物群落结构及多样性,并探讨了其主要影响因子。结果表明:(1)不同植被类型的细菌和真菌丰富度Chao1指数差异均不显著,说明二者所观测到的物种总数没有差异。Shannon指数显示各植被类型微生物多样性存在一定差异,细菌多样性以竹林最低,显著性低于灌丛和针阔混交林(p<0.05); 真菌多样性以灌丛和杉木林显著性高于其他3种植被类型(p<0.05)。(2)5种植被类型土壤细菌优势门(相对丰度>10%)主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteriota)。其中变形菌门(Proteobacteria)在灌丛、针阔混交林和常绿阔叶林中占绝对优势(相对丰度为29.70%～33.62%),而放线菌门(Actinobacteriota)则在杉木林和竹林中最为丰富,相对丰度占比分别为32.88%,29.88%。各植被类型土壤真菌门以子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌群(相对丰度>49%)。(3)5种植被类型土壤细菌和真菌中优势菌属差异较大。在细菌属水平上,针阔混交林和竹林分别以未定名的Vicinamibacterales和芽孢杆菌属(Bacillus)为优势,而其他3种植被类型则以节杆菌属(Arthrobacter)最丰富。在真菌属水平上,灌丛和常绿阔叶林中优势关键属为子囊菌门(Ascomycota)未分类真菌属(unclassified_p_Ascomycota),杉木林以被孢霉属(Mortierella)最丰富,而针阔混交林和竹林中均以沙蜥属(Saitozyma)相对丰度最高。(4)NMDS分析表明,土壤细菌与真菌群落空间分布差异显著。(5)冗余分析表明,土壤含水量、pH值和TN(总氮)对土壤细菌群落结构具有显著性的影响,而pH值、容重、TOC(总有机碳)、TN和TP(总磷)对真菌群落结构影响显著。综合分析可知,针阔混交林土壤细菌群落较丰富,杉木林土壤真菌生长较旺盛,而灌丛土壤细菌和真菌多样性均较高,应采取有效措施提高主要林分土壤养分,从而激发微生物的生长,改善土壤环境。     

生物炭对白浆土土壤微生物功能多样性的影响

为探究不同施用量的生物炭对中国东北酸化白浆土土壤微生物群落碳代谢特征的影响,设置了不施用生物炭的对照(C0t)和生物炭用量分别为15 t·hm-2(C1t)、30 t·hm-2(C2t)与60 t·hm-2(C3t)的处理,运用Biolog-Eco微孔板技术分析土壤微生物群落的功能多样性.结果表明:与C0 t处理相比,...     

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。     

退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法研究了退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量、群落功能多样性的影响。研究结果表明随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物数量增加,表现为乔木群落阶段灌木群落阶段草本群落阶段裸地阶段。土壤微生物群落代谢功能分析表明:植被恢复往往导致较高的平均颜色变化率、物种丰富度和功能多样性。乔木群落阶段的平均诱导底物利用率最高,明显地与其他3个恢复阶段不同。总之,植被恢复使得土壤微生物数量增加,碳源平均利用率增强。因此,创造了更好的土壤条件更有利于退化喀斯特植被的恢复。     

祁连山不同森林植被类型对土壤微生物影响的研究

通过研究不同植被类型下土壤微生物区系、土壤酶活性和土壤生化作用强度,分析了祁连山不同森林植被类型土壤微生物的数量变化、垂直分布、土壤呼吸强度和纤维素分解能力等的变化规律和特征。     

植被类型对煤矿区复垦土壤根际微生物的影响

煤矿开采改变了矿区土壤条件、地表植被覆盖和微生物生存环境。植被由于生长条件和根际分泌物的不同,影响根际土壤微生物的组成和多样性。以山西省晋华宫煤矿复垦区侧柏、云杉、樟子松、油松、桧柏5种复垦植被为研究对象,分析其土壤理化性质、根际土壤酶活性和微生物群落结构的差异性,并计算综合土壤肥力指数以反映不同复垦植被的生态恢复效果。结果表明：不同植被对土壤物理和化学性质、土壤酶活性、根际微生物多样性和群落结构具有显著影响,樟子松林具有最高的全碳、全氮含量,为微生物提供更多的碳氮等养分,导致其具有显著高的微生物丰度和多样性;不同植被类型间微生物群落差异性显著,变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是优势菌门,全硫、容重和碱性蛋白酶是影响土壤根际微生物群落结构的关键因子;土壤综合肥力指数表明樟子松林和云杉林优于其他植被。综上,不同植被对矿区生态恢复的效果具有一定差异,樟子松林和云杉林有助于提高根际土壤细菌多样性和土壤肥力,研究可为半干旱区煤矿复垦区生态恢复的植被选择提供科学依据。     

贵阳市东郊不同植被类型下土壤特性对微生物功能的影响

选取贵阳市东郊 7 种植被下土壤,测定了微生物群落功能(Biolog 法)和 13 种土壤特性,采用主成分分析和回归分析方法,研究了土壤特性对微生物群落功能的影响.结果表明,土壤特性解释了土壤微生物底物利用变异的 77.9% 和土壤微生物功能多样性的全部变异,其中,土壤 pH、有效 P、速效 K、有机 C、水解 N 和溶解性有机 C 分别解释了底物利用的 48.4%、15.9%、5.9%、5.7%、1.6% 和 0.4%;有效 P、速效 K、有机 C 和全 N 分别解释了微生物功能多样性指标 (H′)变异的 67.4%、27.7%、4.7% 和 0.2%,表明土壤特性对微生物底物利用和功能多样性有决定性影响.     

榆林沙区典型林地不同植被类型对土壤微生物群落结构的影响

  目的  掌握榆林沙区典型林地土壤微生物特征,明确地上植被对土壤微生物群落结构的影响。  方法  采集榆林沙区四种林分类型土壤,分析其土壤微生物群落结构。  结果  测序共产生有效操作分类单元（OTU）15,509个,各林分间OTU及各类多样性指数没有显著性差异。优势菌种及其丰度土层间变化较大,但林分间优势细菌种一致,丰度排名前五的分别是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和绿弯菌门（Chloroflexi）;樟子松、油松林下土壤中,酸杆菌门所占比例最大、分别达到22.32%和29.02%,而在沙柳和小叶锦鸡儿林下土壤中,变形菌门又成为优势菌,比例占到27.64%和28.51%。变形菌门和放线菌门在灌木林土壤中所占比例要高于乔木。  结论  虽然各优势种丰度在林分间略有差别,但差异不显著（P < 0.05）。说明在一定区域内微生物群落结构复杂程度是受土壤本底的影响,不同季节或者土壤温度、湿度的变化对微生物群落结构的影响在一段时间后消除,群落结构归于稳定。     

东北黑土旱田改稻田对土壤团聚体微生物群落功能多样性的影响

为了解东北黑土旱田改种稻田后土壤团聚体中微生物群落功能多样性的变化,将东北黑土旱田(种植玉米为主)改种为稻田(简称"旱改稻"),采用Biolog-Eco微平板技术,研究了"旱改稻"后不同粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及其对碳源利用能力的变化。结果表明,"旱改稻"显著增加了黑土土壤水稳性微团聚体数量,增加了不同粒径土壤团聚体内有机碳(SOC)的含量。旱田和稻田不同粒径土壤团聚体内的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)表现为旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体。"旱改稻"明显降低了各粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及碳源利用能力,尤其对氨基酸与碳水化合物最为明显。主成分分析结果表明,旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落功能多样性差异显著。综上,"旱改稻"明显改变了黑土土壤团聚体微生物群落功能多样性,降低了以碳源为底物的土壤微生物代谢活性。本研究结果为东北黑土区土壤可持续利用提供了理论参考。     

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。     

两种施肥处理下不同有机质含量农田黑土微生物群落结构PLFA分析

土壤有机质含量和施肥是影响黑土微生物群落结构的重要因素,但是受气候影响,很难单独明确有机质含量或施肥对土壤微生物群落的影响.本研究利用黑土生产力长期定位试验,将有机质含量不同的5个黑土(SOM1.7、SOM3、SOM5、SOM6、SOM11)置于相同气候条件下,通过分析磷脂脂肪酸,系统地研究了施肥与有机质含量对农田黑土...     

Effects of nanofertilizer and nano-plant hormone on soil chemical properties and microbial community in two different soil types

Application of nanotechnology in agriculture has been expanded to improve crop production. The impact of nanomaterials (NMs) on factors that influence the survival and function of beneficial microorganisms is a less studied aspect that needs to be better understood. Only a few studies have assessed the effects of NMs on beneficial soil microorganisms. This study was conducted to assess the effects of nanofertilizer FertiGroe^?N (FG-N) and nano-plant hormone HormoGroe^?auxin (...     

植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响

【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、 尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园020 cm土层土壤,与苹果枝条、 玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、 葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在 BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S 表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数 E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源（碳水化合物类、 氨基酸类、 羧酸类、 多聚物类、 芳香族类和胺类）的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、 小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值（AWCD值）有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）和果园杂草+葡萄糖（T9）处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。2496 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）、 苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）、 果园杂草+葡萄糖（T9）处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓（T6）和苹果枝条+尿素（T1）处理; 小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数（S）和优势度指数（Ds）的影响显著,丰富度指数（S）以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）最大,优势度指数（Ds）以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）最大,各处理的多样性指数（H）和均一度指数（E）差异不显著; 对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加; 蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。     

土壤微生物群落结构与多样性对农田集约化管理程度降低的响应

Using a scheme of agricultural fields with progressively less intensive management （deintensification）, different management practices in six agroecosystems located near Goldsboro, NC, USA were tested in a large-scale experiment, including two cash-grain cropping systems employing either tillage （CT） or no-tillage （NT）, an organic farming system （OR）, an integrated cropping system with animals （IN）, a successional field （SU）, and a plantation woodlot （WO）. Microbial phospholipid fatty acid （PLFA） profiles and substrate utilization patterns （BIOLOG ECO plates） were measured to examine the effects of deintensification on the structure and diversity of soil microbial communities. Principle component analyses of PLFA and BIOLOG data showed that the microbial community structure diverged among the soils of the six systems.Lower microbial diversity was found in lowly managed ecosystem than that in intensive and moderately managed agroecosystems, and both fungal contribution to the total identified PLFAs and the ratio of microbial biomass C/N increased along with agricultural deintensification. Significantly higher ratios of C/N （P 〈 0.05） were found in the WO and SU systems, and for fungal/bacterial PLFAs in the WO system （P 〈 0.05）. There were also significant decreases （P 〈 0.05） along with agricultural deintensification for contributions of total bacterial and gram positive （G＋） bacterial PLFAs.Agricultural deintensification could facilitate the development of microbial communities that favor soil fungi over bacteria.     

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。     

碱性肥料对香蕉枯萎病发生及土壤微生物群落的影响

【目的】针对我国香蕉主产区蕉园土壤酸化、 微生物环境恶化,香蕉枯萎病严重泛滥和肆虐,严重威胁产业等问题,通过施用碱性肥料改善蕉园土壤酸性及微生物环境,从而降低香蕉枯萎病发病率,促进香蕉健康生长。【方法】以重病区蕉园土壤为对象,采用盆栽试验,研究碱性肥料对土壤微生物及香蕉枯萎病发生情况的影响。试验设碱性肥料(AF)和常规肥料(CCF)2种肥料处理,每种肥料设低量(L1)、 中量(L2)和高量(L3)3个施肥量,同一施肥量处理的氮、 磷、 钾总用量相等。于2013年3月6日移栽香蕉苗到营养钵, 130 d后待各处理香蕉发病明显时采集土壤及植株样品进行各项指标测定。【结果】 1)施碱性肥料能显著降低香蕉枯萎病的发病率,常规肥料处理的香蕉发病率为78%,而碱性肥料处理的仅为33%。2)碱性肥料对土壤微生物群落有明显的影响,土壤中的真菌数量AF处理明显少于CCF处理,而细菌、 放线菌数量则显著高于CCF处理,因此AF处理土壤的香蕉尖孢镰刀菌明显减少。3)试验期间碱性肥料能显著提高土壤pH值,较常规肥料处理提高了0.75个pH单位,而土壤EC值比常规肥料处理低47.76 μS/cm。4)土壤pH值与土壤中古巴专化型尖孢镰刀菌(FOC)的数量及香蕉发病率呈显著负相关; 细菌数量与FOC数量、 香蕉枯萎病发病率、 病情指数之间呈显著的负相关; 土壤中FOC和真菌数量与香蕉发病率呈显著正相关。5)香蕉生物量随着碱性肥料和常规肥料用量的增大而增加,但碱性肥料的效果更加明显。【结论】应用碱性肥料不仅可以为香蕉提供氮、 磷、 钾养分,而且能改良蕉园土壤酸性从而改善土壤微生物群落结构及环境,有效防控香蕉枯萎病的发生。     

The influence of different types of urban land use on soil microbial biomass and functional diversity in Beijing,China

Soil microbes in urban ecosystems are affected by a variety of abiotic and biotic factors resulting from changes in land use. However, the influence of different types of land use on soil microbial properties and soil quality in urban areas remains largely unknown. Here, by comparing five types of land use: natural forest, park, agriculture, street green and roadside trees, we examined the effects of different land uses on soil microbial biomass and microbial functional diversity in Beijing, China. We found that soil properties varied with land uses in urban environments. Compared to natural forest, soil nutrients under the other four types of urban land use were markedly depleted, and accumulation of Cu, Zn, Pb and Cd was apparent. Importantly, under these four types of land use, there was less microbial biomass, but it had greater functional diversity, particularly in the roadside‐tree soils. Furthermore, there were significant correlations between the microbial characteristics and physicochemical properties, such as organic matter, total nitrogen and total phosphorus (P < 0.05), suggesting that lack of nutrients was the major reason for the decrease in microbial biomass. In addition, the larger C/N ratio, Ni concentration and pool of organic matter together with a higher pH contributed to the increase in microbial functional diversity in urban soils. We concluded that different land uses have indirect effects on soil microbial biomass and microbial community functional diversity through their influence on soil physicochemical properties, especially nutrient availability and heavy metal content.     

中国黄土高原丘陵沟壑区天然降雨下不同土地利用方式的水土流失效应

The Loess Plateau, which is located in the arid and semi-arid areas of China, experiences significant soil erosion due to intense human activities and soil erodibility. It is necessary to explore and identify the land-use types or land-use patterns that can control soil erosion and achieve certain agricultural production capabilities. This study established runoff plots with two slope gradients (5^O and 15^O) in north of Yan’an, one area of the Loess Plateau, with 3 single land-use types (cultivated land, CL; switchgrass, SG; and abandoned land, AL) and 2 composite land-use types (CL-SG and CL-AL). From 2006 to 2012, we continuously monitored the rainfall characteristics, runoff depth, soil loss, vegetation coverage, and soil physical properties. The results indicated a general trend in the number of runoff and soil loss events for the 5 land-use types: CL = CL-SG > CL-AL > SG> AL. The general trend for runoff depth, soil loss, their magnitudes of variation, and the slopes of rainfall-runoff regression equation was CL > CL-SG > CL-AL > SG > AL, whereas the rainfall threshold for runoff generation exhibited the opposite trend. Results of nonparametric test regarding runoff depth/EI₃₀ and soil loss/EI₃₀, where EI30 is the product of rainfall kinetic energy and the maximum rainfall intensity over 30 min, and the runoff depth-soil loss relationship regression indicated that the effect of CL-AL was similar to that of SG; SG was similar to AL; and CL-AL, SG, and AL were superior to CL with regard to soil and water conservation. Runoff depth and soil loss significantly increased as the slope gradient increased. Runoff depth and soil loss were significantly correlated with the soil particle size composition and bulk density, respectively. The strongest significant correlations were found between runoff depth and vegetation coverage as well as between soil loss and vegetation coverage, which showed that vegetation coverage was the primary factor controlling soil erosion. Therefore, the composite land-use type CL-AL and the artificial grassland (SG) are appropriate options because both soil conservation and a certain degree of agricultural production are necessary in the study area.     

三种不同种植模式对土壤细菌群落多样性的影响

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE )技术,研究了不同种植模式对土壤细菌群落多样性的影响。结果表明,不同种植模式下DGGE图谱条带的数量及亮度有较大区别,且有几条特征性条带发生了明显的变化。0—15 cm土层细菌群落的丰富度、多样性指数及均匀度指数均表现为:“菜稻菜模式”（RVCs） “休闲轮作模式”（FRCs） “蔬菜连作模式”（VCCs）;15—30 cm土层细菌群落的丰富度、多样性指数及均匀度指数均表现为:FRCs RVCs VCCs。UPGMC聚类分析表明,RVCs 处理的细菌群落结构相似性较低。主成分分析表明,对各主成分起分异作用的主要是 RVCs和FRCs;与主成分因子1 正相关程度较高的种植模式为:RVCs和VCCs,与主成分因子2 正相关程度较高的是 FRCs。可见,水稻土细菌群落多样性与种植模式密切相关,这些变化对土壤细菌群落有重要的调节作用。