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。     

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。     

川西北高寒草甸土壤微生物功能多样性对磷(P)添加的响应

研究高寒草甸添加不同磷(P)肥梯度对土壤养分状况与土壤微生物的影响,探明土壤养分变化和微生物功能多样性的差异及其互作关系。采用常规实验室分析和Biolog-ECO生态板法,研究了0 g m~(-2)(CK),10 g m~(-2)(P10),20 g m~(-2)(P20),30 g m~(-2)(P30)4个施P肥水平下土壤养分及土壤微生物功能多样性的变化规律。结果表明:P肥显著增加高寒草甸的速效养分、全磷和全钾的含量,但对有机质、全氮和pH无显著影响。AWCD值在表层(0~10 cm)无显著变化,但深层(10~20 cm)则为P20>P30>P10>CK。土壤微生物多样性在表层随施肥量增加而降低,而深层随施肥量增加而升高。主成分分析表明,氨基酸类、胺类、酯类是土壤微生物利用的主要碳源类型,其中在表层糖类和酯类随施肥量增加而降低,而深层碳源利用均在P20处理下显著提高。冗余分析表明,土壤速效氮、速效磷和速效钾含量是影响高寒草甸土壤微生物功能多样性和代谢活性的主要因子。因此,在退化高寒草甸适量添加P肥有利于生态系统的恢复重建。     

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。     

不同调控措施下温室土壤微生物多样性变化及其对黄瓜产量和品质的影响

在日光温室栽培条件下,采用Biolog检测法研究了不施肥(CK)、习惯施肥(CF)、秸秆还田(RS)和膜下滴灌(DI)等不同施肥措施下土壤微生物多样性的变化,及其对黄瓜产量、品质的影响。结果表明,反映微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)以RS处理最高,CK最低。微生物培养72 h代谢旺盛,各处理AWCD值在0.494~0.881之间,其中RS处理AWCD值较CF显著增加,是CF的1.3倍;DI处理AWCD比CF略低,但差异不显著。不同处理下土壤微生物多样性不同,土壤微生物物种丰富度指数(H)和均匀度指数(E)均以CF最低,通过秸秆还田调控土壤C/N和滴灌措施对习惯施肥模式进行改进,两指数显著提高。主成分分析结果表明,不同处理土壤微生物碳源代谢特征发生分异,秸秆还田处理分布于第1主成分正方向,得分系数在4.91~5.50之间;其他处理分布在第1主成分负方向,得分系数在-3.26~-0.18之间。与CF相比,RS和DI处理黄瓜产量和品质均无显著变化。多样性指数中优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)与黄瓜产量、果实可溶性糖、Vc含量成正相关,其中S与黄瓜果实Vc含量的相关系数达0.692。综合考虑,秸秆还田措施有助于改善土壤微生态环境,推动设施农业的可持续发展,较滴灌措施更有应用价值。     

稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落多样性及 土壤肥力的影响

研究了稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响。结果表明,稻–虾共作模式的土壤平均颜色变化率(AWCD值)在0~50 cm土层均高于中稻单作模式,其中在25~50 cm土层中土壤AWCD值达到显著差异。0~25 cm土层,相对于中稻单作模式,稻–虾共作模式的土壤微生物群落Mc Intosh指数显著增加,且其微生物对胺类和酸类的利用率显著提高;而25~50 cm土层,稻–虾共作模式的土壤微生物群落Shannon指数和Mc Intosh指数均显著高于中稻单作模式,其土壤微生物对糖类、醇类和酸类的利用率较中稻单作模式显著提高;主成分分析表明对碳源利用主成分起分异作用的碳源为糖类和酸类。稻–虾共作模式的土壤有机碳和全氮含量在25~50 cm土层显著低于中稻单作模式,其土壤有机碳和全氮含量较中稻单作模式分别下降了41.8%和34.8%,0~25 cm土层不同模式的土壤养分无显著差异。由上可知稻–虾共作模式提高了土壤微生物的活性以及群落功能多样性,尤其对底层土壤的影响尤为显著,但降低了底层土壤的有机碳和全氮含量。     

稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落多样性及 土壤肥力的影响

研究了稻-虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响。结果表明,稻-虾共作模式的土壤平均颜色变化率(AWCD值)在0-50cm土层均高于中稻单作模式,其中在25-50cm土层中土壤AWCD值达到显著差异。在0-25cm土层中,相对于中稻单作模式,稻-虾共作模式的土壤微生物群落McIntosh指数显著增加,且其微生物对胺类和酸类的利用率显著提高;而在25-50cm土层中,稻-虾共作模式的土壤微生物群落Shannon指数和McIntosh指数均显著高于中稻单作模式,其土壤微生物对糖类、醇类和酸类的利用率较中稻单作模式显著提高;主成分分析表明对碳源利用主成分起异作用的碳源为糖类和酸类。稻-虾共作模式的土壤有机碳和全氮含量在25-50cm土层中显著低于中稻单作模式,其土壤有机碳和全氮含量较中稻单作模式分别下降了41.8%和34.8%,在0-25cm土层中不同模式的土壤养分无显著差异。由上可知稻-虾共作模式提高了土壤微生物的活性以及群落功能多样性,尤其对底层土壤的影响尤为显著,但降低了底层土壤的有机碳和全氮含量。     

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。     

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。     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物碳源利用的影响

微生物群落碳代谢功能多样性对土壤管理具有重要指示作用,以福建省宁化县紫色土水土侵蚀区油茶人工林不同坡位土壤为研究对象,采用Biolog技术对天然有机物料有机肥(T1)、有机无机复合肥(T2)、禽畜粪便有机(T3)共3种有机肥处理以及不施肥处理(CK)下的土壤微生物碳源利用能力进行了研究。研究结果显示:T1、T2、T3处理下不同坡位土壤的吸光值平均颜色变化率(AWCD)相比于施肥前都有所增加,而CK处理土壤AWCD值无显著变化,不同处理下土壤AWCD值提高的大小顺序表现为T2T1T3CK;Shannon多样性指数、Simpson优势度指数以及McIntosh优势度指数大小顺序均表现为T2T1T3CK;相同处理下不同坡位土壤AWCD值、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数以及McIntosh均匀度指数大小顺序总体呈现下坡中坡上坡;Shannon指数与土壤容重和自然含水率呈极显著或显著负相关,与pH值、全碳和全氮含量呈极显著或显著正相关;McIntosh指数与土壤容重、自然含水率、pH值、全碳和全氮含量呈极显著或显著正相关;氨基酸类是各处理后土壤微生物利用的主要碳源类型,主成分分析表明T1、T2、T3处理下土壤微生物对6类碳源利用能力相比于对照具有较大差异,T1和T3处理对于6类碳源的利用具有相似性,T2处理与T3处理之间对于6类碳源利用差异主要在于碳水化合物类碳源。综上,有机无机复合肥的施入更有利于紫色土丘陵区油茶人工林土壤微生物碳源利用能力的提高,以上结论可为制定紫色土丘陵区合理施肥制度的设置、农业优化管理措施提供依据。     

长期不同土地利用方式下土土壤微生物特性的变化

【目的】土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,研究长期不同土地利用方式对其产生的影响可为该地区选择适宜的土地利用方式,实现培肥土壤和高产高效农业生产提供理论支撑。【方法】以位于陕西杨凌的"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用Biolog分析结合常规分析,研究了4种长期不同土地利用方式[不施肥农田(CK),长期施氮、磷、钾化肥农田(NPK),长期绝对休闲(FL)和撂荒(AL)]对土土壤微生物量、呼吸强度和微生物功能多样性的影响。【结果】AL和NPK处理的土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均显著高于CK和FL处理,其中AL和NPK处理之间差异不显著,CK和FL处理之间差异不显著。NPK处理的SMBC/SMBN值最高,而CK和FL处理最低,两组间差异显著,而AL处理居中但与两组之间均差异不显著。不同土地利用方式下土壤基础呼吸强度的变化趋势是ALFLNPKCK,累积呼吸量的变化趋势为ALNPKFLCK,表明AL处理的土壤微生物活性最高,其次是NPK处理,再者是FL处理,而CK处理的土壤微生物活性最低。Biolog分析的结果显示,AL、NPK和CK处理的平均颜色变化率(AWCD)在开始的24 h变化不大,此后随培养时间的延长而快速升高;而FL处理在72 h之后才快速升高。培养结束时,NPK和AL处理的AWCD最大,其次是CK处理,FL处理最低。NPK和AL处理的Shannon-Wiener物种丰富度指数H、碳源利用丰富度指数S和Simpson指数D均最高,CK其次,FL最低。各处理的Shannon-Wiener均匀度指数E没有明显差异。相比CK、NPK和AL处理能提高土土壤微生物群落的功能多样性,FL处理则会降低土土壤微生物群落的功能多样性。主成分分析共提取了5个主成分,累计贡献率达87.7%,其中第1主成分(PC1)的方差贡献率为52.0%,第2主成分(PC2)为11.6%。NPK处理和AL处理的碳源利用特征相类似,与CK和FL处理存在显著差异,表明不同土地利用方式下土壤微生物群落的结构和功能出现了显著分异。糖类、羧酸类和氨基酸类等三类碳源是区分各处理的主要碳源。【结论】撂荒和合理施肥的农田均可以提高土壤微生物量、土壤呼吸作用和土壤微生物群落结构和功能的多样性,长期的绝对休闲则不利于土壤微生物功能多样性的维持。合理施肥的农田并不会造成土壤微生物量的下降以及土壤微生物结构和功能多样性的退化,相反,合理施肥对于维持农田土壤微生物量以及微生物结构和功能多样性具有显著的积极作用。     

典型设施菜地中土壤微生物代谢功能多样性

土壤微生物代谢功能多样性是维持土壤生态系统健康的关键。为评价设施蔬菜种植对土壤微生物代谢功能多样性的影响,采用Biolog-Eco微平板法,研究了2个典型设施蔬菜种植市、不同种植年限设施菜地中土壤微生物代谢功能多样性,分析了与碳源利用相关的细菌群落及影响因子。结果表明：两地设施菜地土壤中平均颜色变化率（Average well color development,AWCD）、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数随着种植年限的增加而降低,但安丘种植14 a和寿光种植10 a菜地土壤不符合此规律。主成分分析发现,两地之间土壤微生物对碳源利用的差异大于不同种植年限之间的差异。相关分析发现,在安丘土壤中,11种碳源（分属糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物类）与不同门细菌显著相关（P<0.05）;Firmicutes是与碳源相关种类最多的细菌,与9种碳源显著相关（P<0.05）。在寿光土壤中,16种碳源（分属糖类、氨基酸类、羧酸类、聚合物类、酚类和胺类）与不同门细菌显著相关（P<0.05）;Latescibacteria是与碳源相关种类最多的细菌,与4种碳源显著相关（P<0.05）。冗余分析发现,Cd是影响安丘土壤微生物碳源利用的最强环境因子,其负作用显著（P<0.01）,有机质（OM）的正作用为显著（P<0.01）。Zn、OM、Cd对寿光土壤微生物碳源利用的负作用显著（P<0.05）,As、pH值的正作用显著（P<0.05）。设施蔬菜长期种植导致土壤微生物代谢功能多样性持续降低,土壤生物质量退化,亟需采取有效耕作措施改善土壤微生态环境,保障设施菜地土壤健康。     

滨海湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素

连续3年(2015-2018年)研究了珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素。结果表明:土壤pH基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤微生物碳源利用(AWCD)总体上呈逐渐增加的趋势,在培养24～72 h内AWCD快速增长,72 h后增长缓慢,192 h后急剧增长;相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,局部有所波动。碳水化合物和羧酸类碳源是滨海湿地不同植物群落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(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。主成分分析结果表明,具有较高相关性的碳源有18种,其中羧酸类化合物有5种,多聚化合物有3种,碳水化合物有6种,芳香化合物1种,氨基酸2种,胺类化合物1种,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。相关性分析显示,土壤养分和pH与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分对土壤微生物群落功能多样性贡献为正,是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。     

长江三角洲地区污水污泥与健康安全风险研究Ⅴ.污泥施用对土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BIOLOG测试方法对长江三角洲地区施污泥土壤的微生物群落功能多样性进行了初步探讨。研究结果表明,施用污泥后土壤微生物群落代谢剖面、多样性指数、动力学参数均发生了变化,说明微生物对单一碳源底物的利用能力发生了改变。微生物群落功能多样性动力学研究结果发现,供试土壤的微生物群落代谢剖面(AWCD)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型)。除滩潮土的杭州新鲜消化污泥和杭州风干污泥处理外,其他污泥处理均使土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值降低,S值增大。土壤微生物群落功能多样性特征的变化可以较好地显示施用污泥后土壤微生物群落对碳源利用能力和模式的差异,反映施用污泥特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化。     

转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog GN2微平板法,研究转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,在转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,第10天和第40天的平均颜色变化率(AWCD)显著提高,表明微生物群落的代谢加快,活动强度加大;土壤微生物群落对糖类、胺类、氨基酸类和羧酸类4类碳源的优势利用顺序发生明显变化,表明土壤微生物群落结构及其功能多样性发生了一定改变;土壤微生物群落对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响,但显著提高对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用率,并仅在第10天显著降低对羧酸类碳源的利用率,表明降解糖类、胺类和氨基酸类碳源的微生物可能是转Bt基因棉粉碎叶影响的主要土壤微生物类群。     

江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能研究

应用MicroResp方法研究4种重建森林土壤微生物对不同类型碳源的代谢特征,自然恢复地为对照处理。结果表明,不同培养时间(6 h和继续培养18 h)和不同土壤深度(0~10和10~20 cm),土壤微生物对单一碳源的利用能力差异显著。4种重建森林土壤微生物对碳源利用能力有显著差异,表现为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林。多样性指数和均匀度指数表明4种重建森林土壤微生物群落多样性的变化趋势为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林,除自然恢复地外,土壤微生物的多样性和均匀度在4种不同重建森林类型之间差异不显著。主成分分析结果表明,所选15种碳源能够阐述4种不同重建森林土壤微生物功能多样性的差异,森林土壤微生物的敏感碳源主要为糖类。     

30年不同设施条件和栽培方式下土壤养分和微生物群落功能多样性的变化

【目的】随着设施蔬菜栽培年限的增加设施连作土壤生态环境发生很大变化。系统研究长期不同设施类型和栽培方式下土壤养分和微生物群落多样性的变化,可为蔬菜土壤可持续利用提供理论依据。【方法】选择连续30年以不同设施进行蔬菜栽培的土壤(1969~2009年)进行田间试验。以温室连作两茬黄瓜、夏季休闲为对照(CK);温室连作两茬黄瓜夏季填闲毛豆/花生(CS_1);大棚连续种植两茬黄瓜(CS_2);大棚前28年连作黄瓜、后两年露地种植绿叶菜(CS_3);连年露地种植绿叶菜(CS4)5种种植方式。于2009年采集0-20 cm土壤样品,采用常规方法系统分析了土壤养分含量和微生物数量,对培养96h、120 h和144 h的AWCD值进行主成分分析(principal component analysis,PCA)、六大碳源利用程度及Shannon-Weaver指数多样性指数分析。【结果】CS_1处理每孔平均颜色变化率(AWCD)显著高于其他处理;在96、120、144 h主成分分析表明,第1主成分分别解释了32.9%、33.61%和32.21%的碳源利用差异,CK处理在主成分1上均与其他处理显著分开,第2主成分分别解释了14.2%、15.96%和16.42%的碳源利用差异,CK处理在96和144 h与其他处理显著分开;在主成分1主成分3加权上96 h与144 h的CS_3、CS_4和CS_1处理显著不同于CK和CS,处理。96、120和144 h主成分1差异的贡献碳源主要是氨基酸、羧酸类化合物主成分2差异的贡献碳源主要是胺类化合物、多聚物。各处理对六大碳源利用显著不同,CK和CS,处理对碳水化合物、羧酸类化合物和多聚物利用显著低于其他处理。CK和CS,处理微生物群落多样性指数和均匀度指数均显著低于其他处理;CS3和CS4处理细菌数/真菌数比(B/F)以及微生物总量均高于其他处理分别显著高于对照310.34%、334.48%和280.1%、368.0%;CK处理全氮、有机质、速效钾和硝态氮显著高于其他处理,CS、处理相对CK处理则显著降低其含量,其中全氮、有机质、速效钾、铵态氮和硝态氮含量分别显著降低41.46%、50.26%、51.47%、26.72%和54.11%,CS_3和CS_4处理全氮、速效磷、速效钾、硝态氮均显著低于其他处理。全氮、速效养分均与B/F、微生物总量、微生物多样性指数呈负相关,铵态氮与其均呈极显著负相关速效磷与B/F、微生物总量呈极显著负相关。【结论】30年温室连作黄瓜土壤养分累积严重,夏季填闲毛豆/花生可显著降低硝态氮累积和增加微生物多样性;30年温室大棚单—连作黄瓜显著降低微生物群落多样性;30年露地种植绿叶菜以及大棚后两年露地种植叶菜的微生物数量均较高且养分累积最低。     

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。     

生物质炭与化肥氮配施对植烟土壤微生物功能多样性的影响

采用盆栽试验研究了生物质炭配施不同用量化肥氮对烤烟根区土壤微生物群落功能多样性的影响。研究结果显示,添加生物质炭提高了土壤有机碳和微生物生物量碳含量;减少15%化肥氮配施生物质炭处理(T3)显著提高了土壤过氧化氢酶活性,提升了土壤新陈代谢水平。不同处理土壤微生物的碳源利用率不同,以T3处理的AWCD(平均颜色变化率)值最高,且微生物丰富度和优势度均为较高水平。主成分和热图分析表明,不同处理微生物功能差异性和优势碳源不同,其中T3处理的微生物群落功能差异性较小,优势碳源羧酸类中包含的碳源种最多。添加生物质炭可提高烟株根冠比23.06%～42.36%。因此,添加生物质炭可增强植烟土壤微生物活性,提高土壤微生物功能多样性,以减少15%化肥氮配施生物质炭效果最好。     

Biolog-Eco解析垦殖与自然恢复黑土微生物群落代谢功能季节变化

为动态比较土壤垦殖前后微生物群落代谢功能是否发生变化,利用Biolog-Eco技术对不同季节自然恢复(NR)和垦殖不同施肥处理[不施肥(NoF)、施化肥(CF)和化肥配施有机肥(CFM)]黑土微生物在4℃、15℃和28℃培养温度下的代谢功能多样性进行了研究。结果表明:4种处理在同一采样时期不同培养温度下,Biolog微孔板的单孔平均颜色变化率(Average Well Color Development,AWCD)值均表现为28℃>15℃>4℃,即微生物代谢活性随培养温度的升高而升高;同一采样时期样品在相同培养温度下黑土微生物对碳源的代谢能力总体呈现为NR>CFM>CF>NoF。微生物在积雪融化期和积雪覆盖期对碳源的利用能力高于植物生长季节。主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)结果显示,不同采样时期NoF样品和其它3种处理相比微生物功能多样性差异较大;NR、CF和CFM在作物非生长季节(3月、4月和12月)的样品在PCA图中分散度小于在作物生长季节(6月)的样品。该研究结果综合表明,垦殖处理较自然恢复降低了土壤微生物群落对碳源的代谢能力,但并未改变微生物群落功能;不同季节土壤微生物功能多样性存在差异,NR、CF和CFM细菌群落在作物生长的夏季对碳源的利用能力差异最大。