广西桉树人工林根际土壤微生物群落功能多样性

为了揭示广西主要桉树人工林种植区桉树根际土壤微生物群落的功能多样性差异,借助BIOLOG检测法,比较了广西5个地区的桉树根际土壤微生物的群落特征。结果表明:各样点土壤微生物碳源平均颜色变化率排序为梧州样点(WZ)田林样点(TL)吴圩样点(WX)鹿寨样点(LZ)宁明样点(NM);5个地区的根际土壤中微生物群落碳源利用类型和微生物代谢多样性指数(丰富度和多样性)具有明显的分异,对根际土主成分1起分异作用的碳源为糖类及其衍生物、氨基酸类和羧酸类物质;5个地区的桉树根际土壤微生物群落功能性之间的差异显著,梧州样点土壤微生物活性和功能多样性最高。     

大气CO2浓度升高对宁夏枸杞根区土壤微生物功能多样性及碳源利用特征的影响

【目的】分析大气CO_2浓度升高对宁夏枸杞根区土壤微生物功能多样性及碳源利用特征的影响,为宁夏枸杞适应气候变化进行可持续管理提供理论依据。【方法】以宁夏枸杞扦插苗为材料,采用开顶气室设置自然环境大气CO_2浓度[CK,(400±20)μmol·mol~(-1)]、0.5倍增[TR1,(600±20)μmol·mol~(-1)]和1倍增[TR2,(800±20)μmol·mol~(-1)]3个处理宁夏枸杞苗木,分别于处理后的30、60、90、120天采集根区土样,采用BIO-ECO技术分析土壤微生物群落功能多样性及碳源利用特征。【结果】1) CO_2浓度升高均显著提高宁夏枸杞根区土壤微生物碳源代谢活性(AWCD),0.5倍增和1倍增大气CO_2浓度AWCD分别比对照提高22.56%、36.45%。2)随着CO_2浓度升高,土壤微生物Shannon指数、McIntosh指数显著增加,而Simpson指数在处理前期增加,但处理中后期无显著变化。3)宁夏枸杞根区土壤微生物群落利用并转化的主要碳源为氨基酸类、酯类和胺类碳源; CO_2浓度升高处理下,土壤微生物利用率较大的碳源主要为酯类和胺类,而糖类和酸类利用率较低。其中1倍增大气CO_2浓度下土壤微生物群落对L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、吐温-40、苯乙基胺和4-羟基苯甲酸等的利用代谢能力均显著高于对照,但对γ-羟基丁酸的利用代谢能力显著低于对照。4)大气CO_2浓度升高显著影响宁夏枸杞根区土壤微生物群落碳源利用率,不同时期将土壤微生物群落划分而起分异作用的主要碳源是糖类和胺类。【结论】大气CO_2浓度升高能使微生物群落的活性及碳源利用率明显增加,并且均提高宁夏枸杞根区土壤微生物群落的物种丰富度、物种优势度及群落均匀度,1倍增大气CO_2浓度处理土壤微生物群落代谢活性和多样性最高,六大类碳源中,氨基酸类、酯类和胺类碳源是宁夏枸杞根区土壤微生物群落利用并转化的主要碳源。处理60天时(7月份)土壤微生物群落碳源利用率最强。因此,大气CO_2浓度升高是造成宁夏枸杞根区土壤微生物群落代谢多样性和碳源利用差异的主要原因。     

不同气候带森林土壤微生物多样性和群落构建特征

【目的】研究不同气候带森林土壤微生物的多样性特征和分布模式，为认识其多样性形成机制及加强森林生态系统管理提供依据。【方法】以温带针叶林(新疆喀纳斯，新疆库尔德宁)、暖温带针阔混交林(甘肃小陇山)、亚热带常绿落叶阔叶混交林(湖北木林子)和热带雨林(海南霸王岭)4种不同气候带森林为对象，在已经建立的固定样地采集土壤样品，利用Illumina测序技术分析不同气候带森林土壤细菌和真菌的多样性以及群落构建特征。【结果】土壤细菌多样性在暖温带针阔混交林中最高，即在沿气候梯度的5个地点样地中呈单峰分布；土壤真菌的香农指数在温带针叶林中最高，土壤真菌丰富度在热带雨林中最高。基于零模型数学框架分析发现，土壤细菌的群落构建主要由确定性过程主导，土壤真菌群落结构受随机性过程影响较大。典范对应分析(CCA)和Mantel test分析表明，土壤pH值(r=0.826,P<0.001)和植物多样性(r=0.474,P<0.001)与土壤细菌和真菌群落具有显著相关性。【结论】不同气候带的森林土壤细菌和真菌的多样性和群落结构都存在显著差异，土壤细菌和真菌具有不同的群落构建特征，土壤pH值和植物多样性是影...     

荧光假单胞菌与红绒盖牛肝菌共接种对杨树根际土壤酶活性及微生物多样性的影响

【目的】探究荧光假单胞菌与红绒盖牛肝菌共接种条件下NL-895杨根际土壤酶活性和土壤微生物功能多样性的变化,从微生态水平揭示溶磷细菌与外生菌根真菌互作对NL-895杨的促生机制。【方法】采用盆栽试验考察荧光假单胞菌JW-JS1与红绒盖牛肝菌(Xc)共接种后NL-895杨根际土壤酶(酸性磷酸酶、脱氢酶和转化酶)的活性变化,并通过BIOLOG微孔板法分析共接种对NL-895杨根际土壤微生物群落和功能多样性的影响。【结果】从整体趋势来看,不同接种处理后NL-895杨根际土壤酶活性均有所增强,土壤酸性磷酸酶、脱氢酶和转化酶活性均大于对照,其中,共接种JW-JS1+Xc处理对土壤酸性磷酸酶和转化酶活性的促进最为明显;接种150天后,不同接种处理土壤微生物的AWCD值均高于CK(培养24～48 h除外),且随着培养时间的延长呈先上升后稳定的趋势;培养96 h后,共接种JW-JS1+Xc处理土壤微生物McIntosh优势度指数和碳源利用丰富度指数显著高于单接种Xc或JW-JS1和CK(P<0.05),而Shannon丰富度指数和Simpson优势度指数显著低于单接种Xc或JW-JS1和CK(P<0.05);不同接种处理NL-895杨根际土壤微生物对BIOLOG微孔板中6大类碳源的利用能力差异显著(P<0.05)。【结论】荧光假单胞菌JW-JS1与外生菌根真菌Xc共接种对NL-895杨根际土壤酶活性和土壤微生物功能多样性的提高具有一定的促进作用,有利于其土壤肥力的改善,进而促进NL-895杨的生长。与单接种相比,溶磷细菌与外生菌根真菌共接种可更有效地提高杨树根际土壤酶活性和土壤微生物多样性。     

海南尖峰岭热带山地雨林60hm~2动态监测样地土壤微生物物种估算

【目的】选取海南岛尖峰岭国家级自然保护区内60 hm2大型固定森林样地作为研究区域,利用高通量测序技术和统计推断估算方法,对土壤细菌和真菌的物种丰富度进行估算,比较5种参数和非参数估算方法的精度。【方法】通过Illumina MiSeq测序技术,获得大样地内的500个(40 m×30 m)样方的0～10 cm土壤层的细菌16S rRNA和真菌的ITS2 rRNA基因序列。通过参数估计量SAC和SAD和非参数估计量Chao2、ICE和Jackknife1,对样地内土壤微生物群落OTU丰富度进行估算;并基于OTU在所有样方中的丰度和出现频率,利用R包i NEXT分析样品覆盖率。【结果】从500个样品中分别获得属于土壤细菌和真菌的高质量DNA序列条数分别为14 000 317和7 656 130条,这些序列数据被鉴定为细菌和真菌OTU数量分别有42 873个和22 923个。比较5种参数和非参数估计量估算结果,发现各估计量之间的估算结果相差较小且都呈现略高于观察到的物种数,其中非参数Chao2的估算结果最精确。Chao2准确地外推估算出细菌的OTU个数为42 828,真菌的OTU个数为23 137。i NEXT分析结果表明,本研究测序所获得的序列数和采集的土壤样品对样地内土壤微生物类群的覆盖率均高达99%以上,特别是基于土壤微生物OTU丰度的样品覆盖率均达100%。【结论】1)非参数Chao2是所有估计量中最优的估计量,该估计量表现出较低的外推误差; 2)要准确估算微生物的丰富度,至少需要281个土壤样品和742 767条DNA序列才覆盖99%的土壤细菌OTU丰富度,而对土壤真菌群落的OTU丰富度则至少需要386个土壤样品和383 189条DNA序列。本研究可为后期海南尖峰岭热带山地雨林60 hm2大样地土壤微生物多样性研究提供数据基础,为更好地估算微生物多样性提供方法、采样量和测序深度等方面的参考。     

马尾松人工林干扰对土壤微生物群落结构的短期影响

【目的】揭示马尾松林土壤微生物群落结构对不同干扰的响应特征,初步探究响应机制,评估不同干扰方式对地下生态系统的影响。【方法】对马尾松人工林样地分别采取除灌、轻度干扰(清除少量非马尾松乔木)、重度干扰(清除较大胸径马尾松),以未经处理的样地为对照。对每个样地多点混合采集0～10 cm表层土壤,采用Illumina Miseq高通量测序方法,获取并分析了不同干扰方式下土壤微生物群落组成与结构的响应特征,并结合相似性和系统发育指数初步探究微生物响应机制。【结果】1)马尾松人工林土壤中细菌的优势菌群主要是变形菌门、酸杆菌门和放线菌门等;真菌的优势菌群是担子菌门、子囊菌门、接合菌门。在门水平上对细菌群落相对丰度进行组间差异显著性检验表明,拟杆菌门、β-变形菌门、δ-变形菌门和γ-变形菌门相对丰度的组间差异显著(P0.05)。不同干扰方式分别与对照样地的土壤微生物比较:轻度干扰样地的变形菌门、β-变形菌门、δ-变形菌门和γ-变形菌门相对丰度显著降低;重度干扰样地的拟杆菌门、δ-变形菌门相对丰度显著降低(P0.05);而除灌样地在门和纲水平上都无显著变化。2)主成分分析结果表明不同样地的土壤微生物(细菌和真菌)群落结构能够明显分开,非参数多元方差分析表明不同样地的土壤细菌与真菌的群落结构整体差异显著(P0.05);不同样地土壤微生物的群落结构与对照相比,只有除灌样地土壤的细菌群落无显著差异,而轻度干扰和重度干扰样地有显著差异(P0.05);除灌、轻度干扰和重度干扰样地土壤的真菌群落结构与对照均有显著差异(P0.05)。3)与对照相比,细菌的相似性在轻度干扰和重度干扰时显著降低(P0.05),真菌的相似性在除灌、轻度干扰和重度干扰均产生显著差异(P0.05)。4)基于零模型的差异分析表明,只有轻度干扰样地土壤的微生物群落谱系多度和谱系多样性变化达到显著水平(P0.05)。【结论】马尾松人工林的干扰措施显著影响土壤微生物群落的组成和结构特征,降低了土壤养分有效性;显著降低了土壤微生物群落的相似性,导致土壤微生物群落稳定性下降;改变了土壤微生物谱系多样性,即土壤微生物的养分含量和生态位多样性,降低了生态系统的稳定性。轻度干扰和重度干扰都显著降低了土壤质量,导致土壤养分含量下降,因此,不宜进行轻度和重度干扰。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤微生物群落多样性的变化

【目的】探讨衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤微生物群落多样性的变化特征,明确土壤微生物群落多样性对植被恢复的响应规律,探明研究区域退化生态系统恢复机制,为构建该区域生态系统恢复技术体系提供理论依据。【方法】采用空间序列代替时间序列方法,在研究区域内选择立地基本相似的裸荒地、草本群落、灌木群落与乔木群落4种典型的植被类型表示恢复的4个阶段,运用Biolog-ECO微平板技术,对4个阶段的土壤微生物群落多样性进行研究。【结果】植被恢复后土壤微生物群落代谢活性显著升高(P0.05);相同土层不同恢复阶段代表土壤微生物活性和功能多样性的平均颜色变化率率大小顺序为乔木群落灌木群落草本群落祼荒地,相同恢复阶段不同土层的平均颜色变化率大小顺序为0~10 cm土层10~25 cm土层25~40 cm土层;4个恢复阶段土壤微生物群落的Shannon-Wiener物种丰富度指数、Shannon-Wiener均匀度指数、Simpson优势度指数和Mc Intosh指数以乔木群落最高(P0.05),草本群落和灌木群落其次(P0.05),草本群落最低(P0.05);各恢复阶段对不同C,N源利用强度的大小顺序为乔木群落灌木群落草本群落裸荒地(P0.05),不同土层对各C,N源利用强度的大小顺序为0~10 cm土层10~25 cm土层25~40 cm土层(P0.05);主成分分析表明,从31种C,N源类型提取的与C,N源利用相关的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的37.24%和15.89%,在主成分分离中起主要贡献作用的C,N源为糖类、氨基酸类以及代谢中间产物和次生代谢物;相关分析表明,土壤含水量、土壤总有机碳、全氮、全磷和速效磷对土壤微生物群落多样性具有重要影响。【结论】植被恢复可使土壤微生物代谢功能增强,土壤微生物繁殖快、数量大,从而促进土壤微生物对土壤C,N源的利用强度。     

纳帕海典型湿地土壤真菌群落特征的积水条件和干湿季节变化

【目的】研究不同积水条件下纳帕海典型湿地干湿季节土壤真菌多样性和群落结构特征,为高原湿地退化过程中土壤微生物生态学机制的理解提供数据支撑,为高原湿地的保护与恢复提供数据和理论依据。【方法】选择纳帕海高原湿地不同积水条件的3种典型湿地(沼泽湿地、沼泽化草甸和草甸),采用Illumina高通量测序技术,研究0~20 cm土层土壤真菌群落干湿季节动态特征,并结合冗余分析(RDA)探讨积水条件不同所引起的土壤理化性质改变对土壤真菌多样性和群落结构的影响。【结果】1)高通量测序,共检测到土壤真菌5门29纲54属。积水条件显著影响土壤真菌群落的组成和结构,随湿地土壤水分减少,土壤真菌优势群落组成从未知菌群转变为子囊菌,未知菌群相对丰度从85.26%(干季)和66.27%(湿季)分别减少至5.63%(干季)和6.43%(湿季),子囊菌相对丰度从9.9%(干季)和10.57%(湿季)分别增加至71.11%(干季)和52.07%(湿季)。从干季到湿季,纳帕海湿地未分类真菌减少,已知分类真菌增多,优势菌纲从6个增至8个。2)真菌群落多样性在不同积水条件的典型湿地间和干湿季节间均存在差异(P0.05),在3种典型湿地间表现为无积水草甸显著高于常年积水沼泽湿地和季节性积水沼泽化草甸,在季节变化上表现为湿季干季,其中沼泽化草甸季节性变化最明显。3)积水条件显著影响高原湿地土壤理化性质,土壤含水量及有机质、全氮、水解性氮和全钾含量在干湿季节均表现为沼泽湿地沼泽化草甸草甸,且湿季干季。4)经RDA和Pearson相关性分析可知,无论干季或湿季,土壤含水量及有机质、全氮和水解性氮含量是影响不同积水条件下高原湿地真菌群落结构的主要因子。【结论】人为排干所引起的湿地水文条件变化可显著改变纳帕海高原湿地的土壤理化性质,从而导致土壤真菌群落组成、结构及多样性发生变化。     

历山典型植被土壤碳代谢指纹特征与差异

【目的】研究不同海拔典型森林土壤中土壤微生物碳代谢特征与差异。【方法】在山西省历山选取了7种典型植物群落,即亚高山草甸(C1),华山松纯林(C2),红桦、榆树、五角枫、辽东栎阔叶混交林(C3),榆树、核桃楸、青皮椴、辽东栎阔叶混交林(C4),白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林(C5),白皮松、油松针叶混交林(C6)、油松纯林(C7)作为实验样地。采用BIOLOG技术,研究其碳代谢指纹的特征与差异。【结果】结果表明:反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为C5> C1> C4> C3> C6> C7> C2,且相互之间差异显著(P <0.05),即白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林土壤中微生物群落利用碳源的能力最强,华山松纯林最低;土壤微生物代谢多样性指数同样反映这一规律。【结论】1)各植被类型下土壤微生物群落对各碳源的利用的主成分分析研究结果表明,不同植被类型下土壤微生物代谢碳源程度各异。2)综合31种碳源的利用,碳水化合利用率最高,其次依次为氨基酸、羧酸类、多聚类、酚酸类,胺类碳源的利用率最小。3)土壤微生物代谢多样性与海拔梯度并无规律性关系,而与地上植物的种类和数量密切相关。     

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。     

凉水国家自然保护区不同林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物群落组成和多样性分析

【目的】分析凉水国家级自然保护区内的3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)、红松人工林和红松天然次生林5种林型的土壤nosZ型反硝化微生物的群落组成和多样性特征,为全面了解不同林型红松林土壤的反硝化潜势和氮循环过程提供数据支持。【方法】以选取的5种林型红松林林下土壤为研究对象,以反硝化过程中的关键酶——氧化亚氮还原酶的编码基因nosZ为标记基因,采用高通量测序和生物信息学分析技术进行研究。【结果】从5种林型红松林15个土壤样品中一共得到nosZ基因631 878条有效序列,579 871条优质序列,长度分布在178~383 bp之间,主要分布在260 bp。5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物主要门类为变形菌门和拟杆菌门,核心属为伯霍尔德杆菌属、黄杆菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、Dechloromonas属、芽单胞菌属、无色杆菌属和中华根瘤菌属。nosZ型反硝化微生物α多样性分析显示:除枫桦红松林的Shannon和Simpson指数显著高于红松天然次生林外,5种林型红松林之间土壤nosZ型反硝化菌群的4种α多样性指数(Shannon、Chao1、ACE和Simpson指数)差异不显著。β多样性分析显示:5种林型土壤nosZ型反硝化微生物群落组成差异显著(R=0.387,P=0.006),但3种原始红松林之间差异不显著。土壤铵氮和全氮含量是显著影响nosZ型反硝化微生物群落的主要因子(P﹤0.05)。【结论】5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物多数α多样性指数无显著差异,但β多样性差异显著,引起不同林型之间nosZ型反硝化微生物组成和丰度的主要环境因子是土壤铵氮和全氮含量。     

冀北山区不同植被恢复类型根际土壤细菌群落结构及多样性

【目的】研究冀北山区不同植被恢复类型对根际土壤细菌群落结构特征和多样性影响,探索自然和人工恢复对土壤微生物的作用机制,为该区域植被恢复与管理提供理论依据。【方法】以自然恢复的灌草丛、灌木林、次生林以及人工恢复的人工林根面、根际和非根际土为研究对象,通过Illumina Miseq平台对细菌16S rRNA的V3—V4片段进行高通量测序,分析土壤细菌α、β和功能多样性、群落结构组成以及与环境因子的关系。【结果】1)各恢复类型细菌α多样性差异显著(P0.05),次生林土壤细菌丰度和多样性均高于人工林,灌草丛多样性高,丰度最低;灌木林丰度高,多样性最低。不同根际范围土壤细菌α多样性差异不显著(P0.05),整体表现为根面和根际土高于非根际土。2)次生林和人工林土壤细菌群落结构有一定相似性;次生林与灌草丛、灌木林土壤细菌群落结构差异较大。根际土与非根际土细菌群落结构有一定相似性,根面土与根际、非根际土细菌结构差异较大。3)变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门为优势类群。各样地有机质分解菌群(变形菌门、放线菌门和拟杆菌门)丰度差异显著,灌草丛和次生林显著高于其他样地,根面和根际土显著高于非根际土。固碳和固氮菌群(芽单胞菌门和厚壁菌门)分布较均匀。4)土壤田间持水量、有机质和全磷、植被分布均匀度、Simpson多样性指数和丰富度指数是影响土壤细菌群落的主要因素。土壤因子(田间持水量、有机质和全磷)对灌木林和灌草丛非根际土细菌影响极显著,对根面和根际土细菌作用较小;植被因子(植被分布均匀度、Simpson多样性指数和丰富度指数)对乔木林(次生林和人工林)不同根际范围土壤细菌群落影响均达到极显著水平。5)新陈代谢功能在KEGG上的编码基因数量最多,是土壤细菌的优势功能。各土样细菌群落KEGG功能基因序列数量和多样性差异显著,说明各植被恢复类型根际土壤中有许多具有各自独特功能的菌种,但土壤和植被不能决定土壤细菌功能多样性。【结论】恢复方式、植被类型和根系对冀北山区土壤细菌群落结构和多样性均有影响,其中恢复方式对土壤细菌多样性作用更明显,植被类型对土壤细菌群落结构影响更显著。距离根系越近,土壤细菌多样性越高,土壤细菌群落结构与非根际土差异越大。此外,环境因子如土壤养分、水分含量及植被分布状况等均与土壤细菌群落结构及多样性有关。     

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。     

降香黄檀心材和边材内生真菌多样性

【目的】研究降香黄檀心材和边材中真菌群落结构和多样性及其与木材内环境因子的关系,为降香黄檀内生真菌价值评价和资源利用提供依据,为指导降香黄檀人工促进心材形成提供参考。【方法】采用高通量测序技术,结合木材理化性质,研究降香黄檀心材和边材内生真菌的群落结构和多样性,并采用方差分析、冗余分析等手段分析其与降香黄檀内环境因子的关系。【结果】经过高通量测序,共获得2 193 336条序列,碱基总数为761 438 850 bp,有效序列平均长度为385 bp。得到3 621个OTUs,分属26纲67目116科167属186种。纲水平上,心材内生真菌优势菌群为伞菌纲、粪壳菌纲和散囊菌纲,边材内生真菌优势菌群为粪壳菌纲、座囊菌纲、伞菌纲、地舌菌纲和银耳纲;属水平上,心材内生真菌优势菌群为暗枝顶孢壳属、镰刀菌属、孢子丝菌属、黑酵母样真菌属和球托霉属,边材内生真菌优势菌群为镰刀菌属、毛色二孢属、枝孢属、念珠菌属、德巴利酵母属和木霉属;种水平上,心材内生真菌优势菌群为孢子丝菌环境种、卵形孢球托霉菌和尖孢镰刀菌,边材内生真菌优势菌群为可可毛色二孢菌、酵母菌和镰刀菌。方差分析、冗余分析等结果表明,p H、灰分和钾元素与降香黄檀内生真菌属水平的群落结构呈负相关,热水抽提物、镁和钙元素与大部分属真菌群落呈正相关,与少量属真菌群落呈负相关。含水量、热水抽提物、矿质元素钙和镁与多样性指数Chaol、Shannon和Simpson指数呈正相关,p H、灰分和钾元素与其呈负相关。【结论】降香黄檀心材和边材含有丰富的内生真菌群落,群落结构丰度和多样性均为心材大于边材。引起心材和边材内生真菌群落结构性差异的主要木材内环境因子为p H、灰分和矿质元素钾,引起多样性差异的主要木材内环境因子为p H、含水率、矿质元素钙和钾,且含水平影响最大。     

华北落叶松林土壤细菌群落结构与表型的环境异质性响应

【目的】研究华北落叶松林土壤微生物群落表型可塑性,揭示土壤微生物群落结构与表型之间的关联及其对环境异质性的响应,为阐释物种共存机制提供理论依据。【方法】在山西省五台山叶斗峰、关帝山庞泉沟自然保护区和芦芽山,沿海拔梯度选择华北落叶松纯林,布设8、10、5个样方,采集0～10 cm土层混合土壤样品。采用高通量测序方法,测定土壤微生物群落的组成和结构;通过Bug Base分析,预测土壤微生物群落表型的变化;通过数据统计分析,揭示群落结构和表型对环境异质性的响应。【结果】五台山叶斗峰、关帝山庞泉沟自然保护区、芦芽山的较大海拔梯度及微生境差异,导致土壤化学性质的站点间显著差异。高通量测序结果表明,变形菌门的相对丰度最高,其次是酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门。菌群表型分析表明,与氧需求相关(需氧、厌氧)及与生物膜形成和移动元件含量相关的表型在不同站点差异显著,且细菌群落结构和表型具有潜在的环境适应一致性和相似的空间分布格局。土壤p H和有机碳、总碳和总氮含量对土壤细菌群落的结构和表型影响显著。【结论】华北落叶松林土壤微生物群落结构和表型受土壤理化性质的显著影响,在不同站点差异很大;但土壤微生物群落结构和表型的环境适应性具有一致性,呈现出协同变化规律,从而总体表现出相似的生物地理分布格局。微生物能通过调整其表型变化加强对环境异质性的适应性。     

青海不同林分土壤微生物群落结构(PLFA)

【目的】研究青海省7种林分类型土壤微生物群落组成的变化规律,从微生物的角度为该区森林土壤资源的科学管理与评价以及林分结构调整和生态系统更新、恢复与重建提供科学依据。【方法】利用常规实验室分析和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)分析法对青海省云杉、白桦、落叶松和山杨组成的7种不同林分类型(大通青海云杉天然林A、大通白桦次生林B、湟中白桦青海云杉天然混交林C、乐都落叶松白桦天然混交林D、民和山杨人工林E、循化山杨白桦次生林F、尖扎青海云杉天然林G)表层土壤(0~20 cm)的土壤理化特征和微生物量及微生物群落结构的组成进行分析,并探索土壤微生物各菌群与土壤理化特性间的相关性。【结果】研究区不同林分类型土壤中共检测到17种PLFA生物标记,且PLFA生物标记的种类不尽相同,在A和B林分种类最多,而G林分种类最少;7种林分类型土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,最丰富的脂肪酸种类是饱和脂肪酸;土壤微生物PLFA总量表现为B林分最高,G最低;细菌PLFA含量总体表现为阔叶林最高、针阔混交林其次,针叶林最低,真菌的PLFA含量明显表现为阔叶林混交林针叶林,且细菌的分布量显著大于真菌;7种林分类型土壤微生物多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数在F和G林分中显著小于其他类型,而McIntosh指数表现为A,B和D显著大于其他处理;主成分分析表明广义细菌和革兰氏阳性菌是土壤微生物群落类群的主要成分;冗余分析表明pH值、土壤含水量和细根生物量对土壤微生物群落的影响最大,其次为土壤有机碳含量、土壤密度和凋落物现存量。【结论】不同林分类型土壤微生物群落特征及其影响因子存在显著差异,在管理和利用森林生态系统时应考虑土壤微生物群落的变化特征,以便制定出合理的森林管理利用措施。     

不同生态环境下银中杨内生菌群落结构及生态位变异

【目的】研究生长在3个不同地点的银中杨根和茎中内生细菌和真菌的多样性,为植物和微生物互作研究提供参考。【方法】分别在黑龙江省大庆市林源镇常围子村、齐齐哈尔市错海林场和北京市房山区韩村河东营苗圃,取银中杨根和茎,表面消毒后,提取微生物DNA,通过16S r RNA和内部转录间隔区(ITS)扩增子Illumina MiSeq测序以确定内生细菌和真菌群落的多样性。【结果】测序结果根据97%的序列相似性水平,将细菌和真菌的reads分别归类为1 541和240个OTU。与数据库比对后确定银中杨内生细菌群落主要以放线菌纲、β-变形菌纲、α-变形菌纲、γ-变形菌纲和拟杆菌纲为主,内生真菌群落主要以座囊菌纲、伞菌纲、子囊菌纲、和银耳纲为主。α多样性和β多样性结果表明,北京、大庆和齐齐哈尔3个地点银中杨的茎内生菌群落明显聚集;而根内生菌群落表现出依赖于植物器官和生长环境的现象。Mantel检验结果表明,p H值、土壤有机质(SOM)含量和钾(K)含量与杨树根内生菌群落显著相关(P0. 05);而氮(N)、磷(P)含量并不是解释银中杨根内生菌群落差异的重要因素。由此确定不同生态环境下生长的银中杨不同器官中的核心微生物,共获得23个核心细菌OTU,归属于6个纲; 22个核心真菌OTU,归属于7个纲。还可确定7个根内生细菌指示OTU:Actinophytocola、游动放线菌属、假诺卡氏菌属、红微菌属、链霉菌属、贪噬菌属和慢生根瘤菌属; 5个茎内生细菌指示OTU:双歧杆菌属、红球菌属、小杆菌属、粪杆菌属和微球菌属。2个根内生真菌指示OTU:小球腔菌属和Ilyonectria; 3个茎内生真菌指示OTU:格孢腔目、链格孢属和Endosporium。Up Set R结果表明:内生细菌中有51(3. 30%)个OTU被6组样本共有,6个组单独特有的OTU占总OTU数的4. 54%～15. 44%;内生真菌中有1(0. 42%)个OTU被6组样本共有,6个组单独特有的OTU占了总OTU数的2. 92%～29. 17%。【结论】银中杨根内生细菌和真菌群落结构取决于栽植环境中土壤的p H值、有机质含量和钾含量。不同植物器官可代表内生菌群落的独特生态位。本研究可确定与银中杨不同器官和不同生长环境条件相关的指示OTU和核心微生物。     

山桐子叶际微生物群落多样性、结构及功能预测分析

【目的】山桐子是优良的木本油料树种,叶片是山桐子植株的一个关键器官,分析健康与感病山桐子叶际微生物群落的丰富度、多样性、群落组成以及功能预测,为探明山桐子病害特征及发病机理,科学开展山桐子林地抚育管理提供参考依据。【方法】采用Illumina平台对健康与感病山桐子叶际微生物群落DNA片段进行双端（Paired-end）测序。通过Vsearch软件聚类获取OTUs,根据其在不同样本的分布,评估每个样本的Alpha多样性水平,进一步衡量不同样本间的物种丰度组成差异;根据基因测序结果,预测菌群代谢功能。【结果】1）健康山桐子和感病山桐子的叶际细菌运算分类单位（OTUs）分别为212和198个,叶际真菌OTUs分别为101和79个。针对山桐子叶际微生物的研究表明,健康山桐子叶际细菌及真菌的丰富度和多样性均高于感病叶片。2）山桐子叶际细菌以不动杆菌属Acinetobacter为优势菌属,在健康和感病植株中相对丰度分别为32.67%和24.90%;健康山桐子叶际真菌以链格孢属Alternaria(17.41%)、亚隔孢壳属Didymella(15.44%)为优势菌属,感病山桐子叶际真菌以链格孢属（...     

覆盖经营对雷竹林土壤细菌群落结构演变及多样性的影响

【目的】研究覆盖对雷竹林土壤细菌群落结构及多样性的影响,为科学评价该种植模式的生态风险提供科学依据。【方法】调查并采集不同覆盖年限(0、3、6、9、12年)雷竹林土样,采用Illumina Miseq高通量测序技术分析16S rDNA土壤细菌基因V3-V4区域,鉴定细菌类群,并结合测定土壤的N、P和有机质等化学指标分析覆盖经营土壤细菌群落结构演变及多样性影响。【结果】1)测序共获得598个OTUs,计280 548条读数,平均读长453.5 bp。调查林地土壤细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门(平均相对丰度分别为30.80%、22.0%和13.9%)。2)不同覆盖年限土样的多样性指数及丰度指数存在较大差异。覆盖初期,随着覆盖物的投入,林分土壤细菌的多样性指数及丰度指数均呈增加趋势,在覆盖6年时达到最大值,之后则呈现一定程度的下降,覆盖12年与覆盖初期无较大差别。3)覆盖对土壤微生物群落结构造成一定影响,未覆盖林地土壤细菌群落结构与覆盖后林地出现差异;变形菌门丰度由17.60%(对照)上升为37.77%(覆盖12年),酸杆菌门丰度呈现下降的趋势,而放线菌门丰度变化很小。4)覆盖造成的土壤理化性质的改变在一定程度上对细菌群落结构可造成影响,随着覆盖时间的增加,细菌菌落结构与土壤环境的关系也趋于复杂化,覆盖造成土壤严重酸化,对照和覆盖12年的p H值分别为5.23和3.42,但土壤中的嗜酸菌群落酸杆菌门的丰度反而出现下降的趋势。5)RDA分析排序轴前两轴解释了覆盖竹林土壤微生物群落变异的88.5%,土壤中各细菌种群对土壤环境因子变化的适应性不同,土壤中速效K、全N和有机质的积累会提高Proteobacteria、Bacteroidetes的相对丰度,土壤酸化会降低Chloroflexi的相对丰度。【结论】竹林覆盖经营对土壤细菌群落结构和多样性产生较大的影响,短期覆盖(小于6年)能增加土壤细菌的丰度和多样性,但随着覆盖时间增加,土壤细菌的丰度和多样性下降,土壤各环境因子的变化会对覆盖竹林土壤微生物群落结构造成影响,对土壤中微生物多样性的研究能够从微生物角度分析土壤退化程度,为竹林土壤修复提供理论依据。     

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。