应用PLFA方法分析氮沉降对土壤微生物群落结构的影响

【目的】土壤微生物是土壤生态系统变化的敏感指标。本研究选择磷脂脂肪酸法( PLFA)分析微生物群落结构的变化,可以更准确地了解短期氮沉降对土壤生态系统的影响,从而预测氮沉降后土壤性质及植物生长的变化趋势,为氮饱和条件下人工林的可持续经营提供微生物参数和指标,对氮沉降的即时调控和实时治理具有指导意义。【方法】2013年5月,在江西省分宜县山下林场约1 hm2的杉木幼龄林中建立30个1 m ×1 m 的样方,在30个样方中进行5种氮沉降量[N0(对照)、N1(20 kg·hm －2a －1)、N2(40 kg·hm －2a －1)、N3(60 kg·hm －2a －1)、N4(80 kg·hm －2a －1)]和2种氮形态(NH4+-N,I和 NO3－-N,II)的模拟沉降试验,沉降1年后用土钻进行土壤样品采集。磷脂脂肪酸提取方法为氢氧化钾－甲醇溶液甲酯化法,以十九烷酸为内标,采用 Agilent 6850N 测定,用Sherlock MIS4.5系统分析PLFA图谱,脂肪酸含量换算成每克干土中的含量( nmol)后进行分析。【结果】本研究共检测到PLFAs 72种,其中特征脂肪酸36种。分析特征脂肪酸种类和含量可知：各处理中土壤微生物群落均以原核微生物为主,不同氮处理样地中以磷脂脂肪酸总量表征的土壤微生物生物量范围20～44 nmol·g －1。沉降铵态氮时,土壤中 PLFA总量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌脂肪酸含量均高于对照样地,细菌、真菌、放线菌和原生动物的脂肪酸含量变化趋势相同,均为随着氮沉降量的增加先升高再降低最后再升高,NH4+-N N4处理土壤微生物 PLFAs的数量最多,NH4+-N N2处理土壤微生物 PLFAs的丰度值和多样性值最高;沉降硝态氮时,土壤中 PLFA 总量、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌 PLFAs量随着硝态氮浓度的增加呈现出先增加后减少的趋势,在 NO3－-N N2处理达到最大值。细菌和放线菌的标记脂肪酸含量变化趋势相同。NO3－-N N2处理微生物脂肪酸量最多,NO3－-N N4浓度下微生物 PLFAs多样性值最高。根据典型性相关分析,得出铵态氮对土壤中细菌和放线菌含量影响较为显著,土壤中硝态氮和含水量对细菌含量影响较为显著。【结论】当氮沉降量小于80 kg·hm －2 a －1时,铵氮和硝态氮处理均促进了微生物的生长,但增长幅度不同。铵态氮的最高氮处理和硝态氮的中氮处理,更有利于土壤微生物总量的增长,铵态氮的中氮处理和硝态氮的最高氮处理,更有利于土壤微生物多样性的增加。铵态氮对土壤中细菌和放线菌含量影响较为显著,土壤中硝态氮和含水量对细菌含量影响较为显著。     

红壤区不同生态恢复林分的土壤微生物群落差异

为探究红壤侵蚀区不同生态恢复林分微生物群落特征,采用高通量测序技术比较阔叶纯林(木荷)、针叶纯林(马尾松)和针阔混交林(木荷林与马尾松林)土壤微生物群落结构和多样性。结果表明:各林分土壤共得到细菌943个分类操作单元(OTU),真菌962个OTU,分类学地位明确的细菌有19门46纲99目138科198属207种,真菌有9门22纲59目109科177属167种。其中,优势细菌门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门,优势真菌门为担子菌门、子囊菌门和被孢菌门。林分类型对土壤真菌丰富度(Chao1指数)和多样性(Shannon指数)影响显著(P<0.05),对土壤细菌丰富度(Chao1指数)和多样性(Shannon和Simpson指数)几乎无影响,针阔混交林土壤真菌丰富度和多样性显著高于纯林土壤(P<0.05)。在门水平上,针阔混交林与阔叶纯林土壤细菌门相对丰度变化差异较小,而与针叶纯林差异较大(P<0.05),针阔混交林和阔叶纯林土壤中放线菌门相对丰度比针叶纯林低9.96%和29.43%。土壤真菌门相对丰度在各林分类型间差异较大,被孢菌门相对丰度在针叶纯林土壤中最高,毛霉门和壶菌...     

不同林龄沙地樟子松人工林土壤微生物群落结构

【目的】探究不同林龄沙地樟子松人工林土壤微生物群落组成特征和多样性差异,对维持土壤微生态平衡以及可持续经营具有重要意义。【方法】以8、15、30、36、42、49和56 a林龄的沙地樟子松人工林为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究不同林龄条件下土壤细菌和真菌的群落组成和多样性变化特征。【结果】1）研究地不同林龄沙地樟子松人工林土壤共获得细菌32门80纲154目308科531属。其中,放线菌门（32.71%±3.74%）、变形菌门（23.14%±2.13%）、酸杆菌门（16.22%±2.75%）和绿弯菌门（9.00%±1.23%）为主要优势门。厚壁菌门的相对丰度在49 a和56 a林龄土壤中分别升高至7.16%和7.47%。沙地营造樟子松后,土壤中细菌的相对丰度随着林龄的增加而逐渐提高,并在林地土壤中出现了Crossiella spp.。2）不同林龄沙地樟子松人工林土壤获得真菌6门25纲88目184科369属。其中,子囊菌门（70.12%±11.17%）是主要的优势门。接合菌门的丰度在49 a和56 a林龄中逐渐升高至15.20%和23.42%。沙地樟子松人工...     

应用PLFA技术分析氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤微生物群落结构的影响

为了研究氮沉降对三江湿地土壤微生物群落结构的影响,利用磷脂脂肪酸技术(PLFA)对三江平原小叶章湿地土壤微生物多样性进行了分析。2010年5月,在黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原湿地生态定位研究站内的小叶章湿地中建立模拟氮沉降试验平台,设置3个氮沉降浓度梯度:N1(0 g N·m-2a-1)、N2(4 g N·m-2a-1)、N3(8 g N·m-2a-1),于2014年6月用土钻进行土壤样品采集。结果表明:本研究共检测到PLFAs 75种,其中特征脂肪酸29种。不同氮沉降处理下,真菌群落的生物量较高,土壤微生物生物量的总量介于30~33nmol·g-1。氮沉降增加对真菌群落数量的影响比较显著(P0.05),但是对细菌和放线菌影响并不显著。低氮时土壤微生物的数量最多,对照最低;高氮时土壤微生物群落的多样性值和丰度值最高。根据典型性相关分析,得出铵态氮和硝态氮对土壤中真菌含量影响较为显著。通过本研究可以得出,施氮增加了土壤微生物总量。铵态氮和硝态氮是影响土壤微生物数量的主要因子,低氮增加了土壤微生物多样性,高氮则产生抑制作用。     

不同类型林分土壤微生物生理类群分析

本研究就三种不同处理林分土壤微生物生理类群的初步分析,表明杉木马尾松混交后有利于固氮微生物的生长,固氮微生物数量的增加,促进了混交林分生长;有利于氨化细菌的生长,氨化细菌数量的增加,又利于提高含氮有机物的分解和转化速率,从而提高混交林地土壤肥力;同时促进了纤维素分解菌的生长,利于有机物的转化和加快碳素循环速率,从而为植物生长提供更多的碳素和能源。因此,在混交林中杉木的平均胸径比对照提高24%,平均树高比对照提高21%;马尾松平均胸径比对照提高20%,平均树高比对照提高19%,可见营造杉、马混交林比纯林更具发展潜力,可实现树高、胸径积累的双赢。     

小兴安岭森林湿地不同过渡带土壤微生物群落结构研究

土壤微生物群落是生态功能的基础。为了揭示土壤微生物群落结构对森林湿地不同过渡带生境的响应,以小兴安岭的退化森林湿地为研究对象,沿森林至沼泽过渡带环境依次分布的4种典型沼泽湿地:白桦-落叶松(Betula platyphylla-Larix olgensis)、毛赤杨(Alnus sibirica)、油桦(Betula ovalifolia)、苔草(Carex schmidtii)分别采集0~10 cm土壤样品。采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法分析不同过渡带土壤微生物群落结构的变化规律。结果表明:不同过渡带土壤中共检测到57种PLFA生物标记,PLFA总含量在4.06~11.06/μg/g之间,优势PLFA生物标记是16:0N ALCOHOL、16:0、18:1ω7c和16:1ω7c。土壤微生物PLFA的种类和总量沿森林至沼泽过渡带环境梯度递减,即白桦-落叶松毛赤杨油桦苔草土壤。细菌、真菌PLFA含量变化趋势与PLFA总量一致,放线菌的PLFA含量表现为白桦-落叶松油桦毛赤杨苔草土壤。土壤微生物多样性指数的Shannon-Wiener指数、Simpson丰富度指数在白桦-落叶松、油桦沼泽湿地中显著大于其他土壤,而土壤微生物的Pielou指数表现为油桦、苔草土壤显著大于其他土壤。RDA分析表明土壤有效氮含量、p H是影响土壤微生物群落的重要因子。总之,不同过渡带的土壤微生物群落结构存在差异,在监测和治理小兴安岭森林湿地生态系统时应考虑土壤微生物群落的空间分布特征。     

广西西大明山自然保护区不同林分土壤酶活性与微生物群落功能多样性研究

为探究不同林分土壤酶活性与微生物群落功能多样性特征,为自然保护区人工林植被的恢复、桉树林林分改造提供依据,本研究以广西西大明山自治区级自然保护区为研究区域,选取天然次生阔叶林和马尾松林、八角林、桉树林3种人工林为研究对象,对其土壤酶活性与土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明：4种林分类型中,桉树林和八角林土壤的脲酶活性最高,而其酸性磷酸酶活性与蔗糖酶活性均较低;土壤微生物群落功能多样性表现为：天然次生阔叶林最强,人工桉树林最弱。天然次生阔叶林和八角林土壤微生物对六类碳源的利用能力较其他3种林分高,桉树林最低。总的来看,在4种不同林分中,桉树林的土壤质量相对最低,土壤微生物群落功能多样性最弱。     

不同浓度根系分泌物调控植物土壤微生物群落结构研究

土壤微生物群落分布受根系分泌物的影响较大,为研究其作用机理,采用根系分泌物溶液,对比分析不同浓度群落分布特点,同时对土壤酶活性及微生物量进行测定,并剖析其对微生物群落分布的作用,探究微生物商的反应机理。结果表明,不同浓度根系分泌物处理对土壤pH有较大影响,均显著低于对照组;土壤有机碳和全氮含量表现出一致规律,含量均高于对照组,而土壤全磷含量不受根系分泌物浓度的影响。不同浓度根系分泌物处理对土壤细菌、真菌、放线菌数量的影响也存在较大差异,根系分泌物浓度越高,细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数越多,且均显著高于对照组。对于土壤微生物量碳、氮和磷,受根系分泌物浓度的影响显著,根系分泌物浓度越高,其含量也就越高,且均显著高于对照组。不同浓度根系分泌物处理对土壤微生物丰富度指数、Mcintosh指数的影响也存在较大差异,根系分泌物浓度越高,其微生物多样性指数也越高,且均显著高于对照组;而微生物优势度指数不受根系分泌物浓度的影响。综合来看,根系分泌物对单一碳源的利用能力存在显著差异,其群落分布特点差异显著。     

黄土峁状丘陵区不同类型林分土壤微生物功能多样性

【目的】研究陕西退耕还林中不同类型林分下土壤微生物群落代谢多样性,从微生物的角度对当地典型植被类型做出评价,为该地区植被恢复和培育结构合理、生态功能良好的林分提供科学依据。【方法】以米脂县境内退耕坡地5种人工林(柠条林、刺槐林、油松林、侧柏林和新疆杨林)为对象,撂荒坡地为对照,采用Biolog-ECO微平板法研究不同类型林分土壤微生物代谢活性(AWCD)、土壤微生物群落代谢多样性指数(Shannon指数、Simpson指数和Mc Intosh指数)及土壤微生物对不同碳源(糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类、多酚类和胺类)的利用特征;运用主成分法(PCA)分析不同类型林分土壤微生物的碳源代谢特征。【结果】5种类型林分土壤微生物活性均显著提高,不同类型林分土壤AWCD值大小依次为:柠条林刺槐林油松林侧柏林新疆杨林对照;5种类型林分土壤微生物群落Simpson指数、Shannon指数和Mc Intosh指数均显著提高,其中柠条林土壤Shannon指数和Simpson指数显著高于其他4种类型林分(P0.05),而土壤Mc Intosh指数以刺槐林最大;5种类型林分土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类、多酚类以及胺类6类碳源的利用率均高于对照,而不同类型林分土壤微生物对不同碳源的利用率不同。糖类是5种类型林分土壤微生物利用的主要碳源,其次为氨基酸类、羧酸类和多聚物类,而多酚类和胺类利用率较低。PCA分析显示主成分1和主成分2贡献大的碳源分别为20种和17种,在主成分分离中起主要贡献作用的是糖类、氨基酸类和羧酸类。油松林、新疆杨林和对照的土壤微生物群落具有相似的碳源利用特征,而柠条林、刺槐林和侧柏林的土壤微生物群落有各自独特的碳源利用模式,且柠条林分布在PC轴的正方向,表明柠条林土壤微生物群落对碳源的利用能力最强。【结论】黄土峁状丘陵区坡地人工林较撂荒坡地更有利于提高土壤微生物群落的代谢活性,而种植柠条比其他4种人工林更有利于提高土壤微生物群落的功能多样性。本研究从土壤微生物群落的代谢活性角度为黄土峁状丘陵区退耕还林工程中树种选择和林分培育提供了一定的科学依据。     

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。     

不同林龄杉木人工林土壤微生物群落代谢功能差异

【目的】研究不同林龄杉木人工林土壤理化性质以及微生物对碳源利用的差异,明确林龄对土壤微生物功能多样性的影响,为杉木人工林可持续经营管理提供理论依据。【方法】在福建武夷山脉选择3、12和38年生的杉木人工林,采用Biolog-ECO法研究不同林龄杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物对碳源的利用特征,并对土壤微生物利用各类碳源的特性进行热图分析、主成分分析(PCA)和相关性分析,揭示利用碳源的差异及导致差异的主要影响因素。【结果】不同林龄杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、McIntosh多样性指数和McIntosh均匀度指数均随林龄的增加而增加。在96~168h培养时间内,38年生杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性显著高于12年生和3年生(P<0.05)。38年生对酚酸类、胺类和氨基酸的利用强度较大,12年生对酚酸类、多聚物和氨基酸的利用强度较大,3年生对多聚物、羧酸和碳水化合物的利用强度较大,并且38年生土壤微生物群落代谢碳水化合物、氨基酸、羧酸和胺类的强度显著高于3年生,而12年生和3年生土壤微生物群落对6类碳源的利用率差异不显著(P>0.05)。热图分析结果表明:38年生和12年生杉木人工林土壤微生物群落能够代谢31种碳源底物,而3年生杉木人工林土壤微生物群落仅能代谢19种碳源底物。环境因子中,土壤pH、全氮、速效钾和碳氮比能够显著影响微生物群落的代谢功能。【结论】38年生杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物群落代谢活性和多样性最高,3年生最低,pH、全氮含量随林龄的增加而上升,碳氮比则随林龄增加而下降,因此林龄是驱动杉木人工林土壤生物学和非生物性质变化的重要因素。     

刚竹属3个竹种根际土壤微生物群落结构

采集江西省林科院竹种园刚竹属3个竹种——毛竹、雷竹及黄秆乌哺鸡竹根际土壤作为研究对象,采用高通量测序技术比较3个竹种根际土壤微生物群落结构,分析其种类及多样性的差异。结果表明：不同竹种根际微生物群落结构具有一定差异性。3个竹种根际土壤细菌群落在各级分类水平上组分相似,构成比例差异不大。真菌群落在各级分类水平上组分相似,构成比例差异显著。在3个竹种中毛竹和雷竹根际土壤固氮菌群落构成组分及比例都更接近。由此可见,不同竹种的根际微生物群落都有其特异性,因此在培育中应对不同的竹种选择施用适当的微生物菌肥,以促进竹种根际土壤优势菌群的形成,进而促进竹种的生长。     

东乡野生稻原生境土壤微生物群落结构研究

以普通水稻为对照,以基于16S rDNA基因以及功能基因的高通量测序技术为手段,比较分析了栽培稻田土与东乡野生稻原生境土壤中微生物群落结构差异,并利用RDA分析探讨了环境因子与细菌群落结构的关系.结果表明:在氮磷钾营养物质、土壤细菌多样性和固氮菌多样性上,东乡野生稻原生境土壤均高于栽培稻土壤.东乡野生稻原生境土壤中细菌...     

不同林分土壤微生物、酶活性与土壤肥力的关系研究综述

土壤微生物和土壤酶活性是反映土壤肥力最为重要的生物学指标之一。文章综合论述了不同林分土壤微生物种群和数量的分布及其影响因素，并对土壤酶活性对土壤肥力的影响做了分析，显示土壤微生物、酶活性与土壤养分有显著的相关关系。     

喀斯特石漠化区不同经营类型次生林群落特征及林分结构

以贵州省贵阳市修文县龙场镇沙溪村喀斯特石漠化区为研究对象,分析其封山造林、封山抚育和封山改良3类经营类型群落特征和林分结构。结果表明:(1)不同经营类型的编目统计层次水平物种数量均呈封山改良封山造林封山抚育类型,除均匀度指数(E)呈现封山造林(0.761)封山改良(0.734)封山抚育(0.654),物种丰富度指数(R)、Shannon指数(D)、Simpson指数(生态度优势指数,H)均呈现封山改良封山造林封山抚育;而群落稳定性则呈现封山改良(12.036)封山抚育(14.891)封山造林(17.223);(2)封山抚育类型的林分组成为光皮桦、猴樟、木姜子,林木以相对中径级木为主(50.8%),大径级木最少(4.8%);封山改良类型的林木组成为柳杉、木姜子、喜树、厚朴、侧柏,且目标树种柳杉、喜树和厚朴占据大量的比重(87.83%),而木姜子和侧柏仅占有12.17%;封山造林类型的林木组成为猴樟、木姜子、光皮桦,且目标树种所占比重最大(80.70%);(3)封山改良类型更有利于保持治理恢复区的物种组成、丰富物种多样性及维持群落稳定性,可作为今后喀斯特退化生态系统植被建植与恢复的优选经营模式。     

南亚热带海岸沙地不同林分土壤微生物功能多样性及影响因素

以福建省东山县海岸沙地4种人工林分(木麻黄Casuarina equisetifolia、卷荚相思Acacia crassicarpa、湿地松Pinus elliottii、尾巨桉Eucalyptus grandis×E. urophylla及天然次生林Secondary Forest)为研究对象,采用Biolog-eco微平板法研究了南亚热带海岸沙地表层(0～10 cm)土壤微生物碳源代谢活性及多样性特征,分析了不同树种土壤微生物功能多样性、土壤理化性质影响的差异及相关性。结表果明:1)不同林分对土理化性质的影响存在显著差异(P <0.05),与人工林分相比,天然次生林土壤有效磷、全碳、速效钾含量及阳离子交换量均较高,而4种人工林分之间差异不明显;2)主成分分析(PCA)表明,与人工林分相比,天然次生林有较独特的碳源利用方式和较高的活性;碳水化合物类、氨基酸类、胺类是滨海沙土微生物利用的主要碳源;3)土壤微生物功能指数与土壤pH、有效磷、有机碳含量显著正相关,较低的有机碳、有效磷含量可能是限制滨海沙土微生物功能发挥的关键制约因素。4)在防护林更新改造过程中可通过套种乡土阔叶树种、增施磷肥等措施,调节土壤pH值,提高土壤有机碳及有效磷含量,增强土壤微生物活性,从而促进沙土质量的持续改良。     

阜新蒙古族自治县不同林分土壤养分和土壤酶活性分析

测定了不同林分(油松人工纯林、蒙古栎次生林、油松+蒙古栎混交林)的土壤养分和土壤酶活性,旨为林间管理提供依据。选择同样年份的油松人工纯林、蒙古栎次生林、油松+蒙古栎混交林作为测定对象,测定不同林分的土壤养分和土壤酶活性,并进行了组间对比。结果表明：(1)土壤养分：蒙古栎次生林有机质含量最高,油松+蒙古栎混交林其次,而油松人工纯林最低,油松+蒙古栎混交林含水率高于蒙古栎次生林和油松人工纯林但蒙古栎次生林和油松人工纯林相比无差异,全氮、有效氮、速效钾和有效磷等养分指标,油松+蒙古栎混交林含量最高,蒙古栎次生林偏低,油松人工纯林土壤养分较为匮乏;(2)土壤酶活性：3种林分土壤酶活性与土壤养分指标相关,油松+蒙古栎混交林酶活性显著高于油松人工纯林,蒙古栎次生林各项土壤酶活性虽然低于油松+蒙古栎混交林,但高于油松人工纯林,且土壤酶活性指标与土壤养分相关。经测定,油松+蒙古栎混交林平均土壤养分和土壤酶活性>蒙古栎次生林>油松人工纯林,根据测定结果可以为林间管理提供必要的理论依据和支持。     

南澳岛不同林分土壤理化特性

文章以南澳岛17种典型林分作为研究对象,采用环刀法分别对17种样地进行调查取样,分析比较其土壤的理化特性。结果表明:(1)17种林分中,台湾相思Acacia confusa和柠檬桉Eucalyptus citriodora混交林土壤容重最高,达到1.32 g·cm~(-3),而最低为台湾相思和鸭脚木Schefflera octophylla混交林,为0.68 g·cm~(-3)。(2)17种林分中,白鹭生态公园相思纯林土壤毛管持水量最高,达到643.17 g·kg~(-1),最低则为216.26 g·kg~(-1),为台湾相思和尾叶桉Eucalyptus urophylla混交林。(3)17种林分土壤总孔隙度在46.33%～74.04%之间。(4)土壤有机质含量最高的为枫香Liquidambar formosana纯林,为42.86 g·kg~(-1),最低是马尾松Pinus massoniana和其它阔叶树混交林,含量只有7.71 g·kg~(-1)。总体而言,台湾相思和鸭脚木混交林土壤疏松,结构性较好,而白鹭生态公园相思纯林土壤物理特性最好,枫香纯林土壤化学特性最好。因此,应加强对混交林的保护及抚育,提高林分质量。     

浅谈杉木人工林土壤微生物群落结构特征

指出了杉木人工林土壤微生物群落结构特征对杉木人工林的种植有着重要意义。基于此,分析了杉木人工林与土壤微生物群落结构特征的相关理论,从数量分布、垂直分布、季节性变化等不同角度论述了杉木人工林土壤微生物群落结构特征,为以后的研究工作奠定了理论基础。