天然高寒草地转变为混播人工草地对土壤微生物群落特征的影响

为了研究天然高寒草地转变为混播人工草地对土壤微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了青海省共和县的天然以及由天然转变为混播人工草地样地土壤中的微生物群落.结果表明,天然草地转变为混播人工草地后植被物种多样性和土壤有机质含量显著下降(P<0.05).在两块样地共检测到29个细菌门和11个真菌门的微生物.天然草地转变为人工草地后,土壤细菌的多样性显著升高,细菌的香农指数从9.51增加到9.89;土壤真菌的多样性降低但差异不显著.与天然草地相比,人工草地的土壤细菌与真菌群落结构、组成均发生了明显的变化,细菌群落结构与总有机质的含量、总氮含量和土壤含水量显著相关,真菌群落结构与总有机质含量和土壤含水量显著相关.线性判别分析(LEfSe)结果表明,暗黑菌门细菌(Atribacteria)和子囊菌门真菌(Ascomycota)可作为天然草地的指示微生物类群,出芽菌属细菌(Gemmata)和发菌科真菌(Trichocomaceae)可作为人工草地的指示微生物类群.利用Tax4Fun2对细菌群落功能的预测发现,天然草地向人工草地的转变影响了细菌群落对不同碳源的利用潜力.     

生态恢复模式对若尔盖高寒沙化草地土壤微生物群落功能多样性的影响

若尔盖高原生态战略地位突出,在维持地区生物多样性、生态系统稳定等方面起到重要作用。研究不同生态恢复模式下土壤微生物群落功能多样性,有助于为在高寒草地以及全国其他类似地区实施退牧还草、退耕还林还草等生态环境重建工作提供科学依据。以若尔盖草地不同恢复模式下的土壤微生物群落为研究对象,采用Biolog微平板法对比研究了生态治理措施对沙化草地生态系统及其土壤微生物功能多样性的影响。结果表明：人工生态恢复模式提高了沙化草地土壤微生物的活性,其中灌草间作模式下的恢复样地与自然恢复样地在稳定时二者的平均颜色变化率差值达到0.761;灌草间作模式下草地土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数分别为3.290、0.960和10.408,均比草地建植模式下高,该模式能为土壤微生物群落提供更多的生态位;灌草间作恢复模式下草地土壤微生物群落利用各类碳源能力较其他恢复模式高,碳水化合物和氨基酸类是若尔盖草地土壤微生物群落利用最多的碳源;采用灌草间作模式的人工治理方式,同时结合增加草地土壤中碳水化合物、氨基酸类等碳源含量的生物措施,可以高效地治理若尔盖高寒沙化草地。     

黄河源区高寒沼泽湿地土壤微生物群落结构对不同退化的响应

为研究高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性的变化,应用MiSeq高通量测序技术,分析高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性以及相关的环境因子.结果 表明,高寒沼泽湿地退化改变了土壤微生物在OTUs水平上的物种组成,OTUs种类变化丘间较冻融丘明显,且土壤真菌OTUs种类变化显著;冻融丘和丘间细菌微生物多样性指...     

高寒草原退化过程中植被和土壤因子对微生物群落的交互影响

为了探明青藏高原高寒草原退化过程中植被和土壤因子对土壤微生物群落的调节作用,以青藏高原三江源区高寒草原为研究对象,分析了不同退化阶段（未退化、中度退化和重度退化）高寒草原植被及土壤因子的差异,利用高通量测序技术分析了不同退化阶段微生物群落特征,并借助冗余分析（RDA）和基于相似或相异度矩阵的多元回归（MRM）识别影响微生物（细菌和真菌）群落变化的关键环境因子. 结果表明,高寒草原退化显著改变了群落盖度、高度、生物量及禾本科重要值,降低了土壤有机质、全氮、全磷含量和粉粒含量,增加了土壤容重和砂粒含量. 退化并未改变细菌和真菌的组成,但改变了组成比例,导致了微生物丰富度（Chao1指数和Richness指数）的损失,但并未显著改变微生物多样性（Shannon指数）,随着退化的发生,植被特征、土壤理化性质与微生物多样性呈现出了一致的变化趋势. 结合网络拓扑变化特征（网络的节点数和聚类系数显著下降）发现,高寒草原退化导致了微生物的种间相互作用减弱,网络结构更加分散,微生物的分布趋向于均质化,但物种间的相互作用仍然以合作为主（网络正相关连接占比>90%）. 高寒草原退化过程中植被-土壤的耦合对土壤细菌群落的影响最大,而土壤理化性质对土壤真菌的群落影响最大. 具体而言,植被群落高度、生物量及土壤容重是调节土壤微生物的共性因子,植被辛普森指数、禾本科重要值、土壤全磷、全钾和粉粒含量是影响土壤细菌群落的特有因子;而土壤pH和全氮含量是影响土壤真菌群落的特有因子.     

不同淋洗剂淋洗对镉污染农田土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物群落对重金属污染土壤修复效果有较好的响应.为评价不同淋洗剂淋洗对镉（Cd）污染农田土壤微生物群落结构的影响,选用Cd污染土壤常用的乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMP）和乙二胺四乙酸（EDTA）作为供试淋洗剂,对采自矿区周边Cd重度污染农田土壤进行室内浸提试验,分别测定了浸提后土壤微生物群落结构、Cd的化学形态和部分理化性质.结果表明,EDTMP和EDTA浸提对土壤Cd都具有一定的去除效果,其单次浸提率分别为14.23%和38.93%.浸提后土壤优势菌群结构发生明显变化,经EDTMP浸提土壤变形菌门相对丰度显著提高,而土壤酸杆菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度则显著降低;经EDTA浸提土壤拟杆菌门相对丰度显著降低.经EDTMP浸提土壤的变形菌门、拟杆菌门和浮霉菌门的相对丰度显著高于经EDTA浸提土壤,芽单胞菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度则显著低于经EDTA浸提后的土壤（p<0.05）.冗余分析（RDA）结果表明,2种淋洗剂主要通过降低土壤Cd含量、改变土壤pH及主要养分含量来影响微生物群落结构.     

氮添加对不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性的影响

为明确不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性对外源氮添加的响应规律,选取三江源区果洛州不同坡度退化程度相近的高寒草甸,进行外源氮添加试验,探讨不同氮添加水平：低等量氮添加（LN,2 g ·m^-2）、中等量氮添加（MN,5 g ·m^-2）和高等量氮添加（HN,10 g ·m^-2）对不同坡度退化草地土壤真菌多样性的影响.结果表明：①土壤中真菌分布类群集中于子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）,其中优势菌门为子囊菌门和担子菌门.子囊菌门、根肿黑粉门和油壶菌门等相对丰度在不同坡度间差异显著（P<0.05）.而同一坡度不同氮添加处理下真菌各门丰度变化差异均不显著.②优势属为被孢霉属和Archaeorhizomyces,它们对不同坡度和不同氮添加水平的响应无差异性.③已鉴定95个菌属在不同坡度间存在显著差异（P<0.05）.④一些相对丰度<1%的属在同一坡度不同水平氮添加间存在显著差异（P<0.05）.5 α和β多样性分析整体表现为在不同坡度和不同氮添加水平下土壤真菌群落无差异性.表明退化高寒草甸土壤真菌对外源氮添加的响应不敏感.     

氮沉降对缙云山柑橘林不同季节土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物积极参与生态系统的物质循环和转化.人类活动造成全球氮沉降量激增,引起土壤微生物群落结构和功能的改变,进而导致生态系统失衡.2014年6月—2015年5月在缙云山柑橘林建立野外模拟氮沉降试验样地,原位设置4个施肥水平:对照(N0,0 g·m~(-2)·a~(-1))(以N计,下同)、低氮(N20,20 g·m~(-2)·a~(-1)),中氮(N4 0,40 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(N60,60 g·m~(-2)·a~(-1)).施氮处理2 d后,采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(Automated Soil CO_2Exchange Station,UK)自动土壤呼吸监测系统对土壤微生物群落结构、土壤温湿度进行测定.研究表明:(1)不同季节土壤微生物对氮沉降的响应各异,春季氮沉降抑制土壤微生物量,夏、秋、冬季N40处理提高了土壤微生物量,N20、N60表现为抑制土壤微生物量;氮沉降对土壤温度有显著影响,但对土壤湿度影响不明显(p0.05).(2)土壤微生物丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数在中氮沉降条件下达最大;Pielou均匀度指数则表现不一致,春季和夏季在中氮浓度下最大,秋季在高氮处理下最大,冬季则在低氮处理下最大.(3)土壤温度与放线菌呈显著负相关(p0.01);土壤湿度与细菌和总PLFA呈显著正相关(p0.01),与放线菌呈显著正相关(p0.05).综合分析表明,土壤微生物受土壤温度和含水量的共同影响,氮沉降降低了土壤微生物含量,此研究结果支持了氮沉降抑制土壤微生物的认识.     

氮磷添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响

盐渍化草地土壤养分含量低,自然条件差,尤其是大量元素氮和磷的含量低于天然非盐渍化草地.盐渍化草地中的土壤微生物由于长期受盐或碱的胁迫,群落组成与结构也区别于非盐渍化天然草地.盐渍化草地土壤微生物受养分限制叠加盐碱胁迫如何响应氮、磷添加的机制尚不清楚.本研究在山西省右玉县境内的盐渍化草地进行,2017年建立了氮磷添加实验平台,包括对照、氮添加、磷添加及氮和磷同时添加的4个处理,于实验处理的第3年(2020年)测定生长季5～9月氨氧化微生物(氨氧化细菌:AOB和氨氧化古菌:AOA)、土壤真菌(fungi,F)和细菌(bacteria,B)的组成以及土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN),结合土壤盐基阳离子及pH值的变化,探讨盐渍化草地土壤微生物特征对氮、磷添加的响应及其机制.结果表明:①2020年5～9月,采样时间显著影响土壤AOA和AOB的丰度、细菌真菌组成及微生物生物量;土壤微生物的季节动态是由土壤含水量,生长季降水分配及植物因素共同调控的.②与对照组相比,AOA/AOB的比值在氮添加处理下显著降低51％;磷添加对土壤微生物特征(氨氧化微生物、细菌真菌组成和微生物生物量)无显著影响;在氮和磷同时添加处理下,AOB的丰度显著提高了 64.1％,AOA的丰度无显著改变,但AOA/AOB显著降低59.6％.③单独氮或磷添加对土壤pH值无显著影响,但氮和磷同时添加显著降低了土壤pH值;尽管氮、磷添加对土壤盐基阳离子无显著影响,结构方程模型结果显示,土壤盐基阳离子对土壤微生物(细菌和真菌组成)具有直接的调控作用.④土壤含水量对土壤微生物的变异具有较高的解释度.因此,本研究表明AOB对养分添加的响应比较敏感,短期氮和磷添加提高AOB的数量,促进氮的周转.     

坡耕地不同作物及有无树篱对土壤微生物群落结构与多样性的影响研究

为研究种植不同作物及有无树篱的坡耕地中土壤微生物群落结构与多样性是否有差异,以湖北秭归张家冲水土保持站试验田坡耕地有无树篱及3种典型作物(茶树、柑橘、花生)搭配共计6种样地为研究对象,测定其土壤的理化性质,并通过16S rDNA测序法对土壤微生物群落组成与多样性进行研究。结果表明:不同作物及有无树篱均对土壤微生物群落组成与多样性有显著影响(p0.05);花生样地含有最多种类的土壤微生物(p0.05),其土壤微生物多样性最高;无树篱样地土壤微生物门和目的数目高于有树篱样地;研究样地中土壤微生物优势种类在门的水平上有变形菌门(Proteobacteria)占总数的23.22%、酸杆菌门(Acidobacteria)16.59%、浮霉菌门(Planctomycetes)14.81%、放线菌门(Actinobacteria)9.38%,在属的水平上有DA101属11.34%、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)8.77%、出芽菌属(Gemmata)6.19%、红游动菌属(Rhodoplanes)5.05%;土壤微生物分布受土壤理化性质的影响,酸杆菌门和变形菌门细菌丰度与土壤pH值呈显著正相关(p=0.042),说明土壤pH值显著影响土壤微生物的分布。     

高原高寒污水处理系统的微生物群落特征

为研究高原高寒污水处理系统活性污泥的微生物群落结构及多样性,以拉萨、云南、四川的3座高原污水厂作为实验组,同时以重庆2座非高原污水厂作为对照,采用PCR-DGGE技术对比分析了高原与非高原污水厂的微生物特性.研究表明:高原污水厂样品与非高原样品在聚类中展现出了较为疏远的关系,微生物群落区别明显.受强紫外线辐照的抑制,高原高寒污水处理系统微生物多样性的平均水平显著低于非高原污水厂,较低的微生物多样性是导致高原高寒地区污染物去除效果不佳的一项重要原因.群落构成方面,共鉴定出16个优势菌属,对应Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Verrucomicrobia4个门.组间差异分析结果发现,高原组中丰度显著偏高的菌属只有Prosthecobacter,该菌在污水厂内分布广泛,且能够适应高原低温的条件.对于大多数活性污泥微生物而言,高原强紫外线是不利的生存条件.因此,减少高原露天污水处理系统的紫外辐照,是提升污水处理效能的一个潜在措施.     

微生物修复油污土壤过程中氮素的变化及菌群生态效应

对陕北地区石油污染土壤进行了微生物修复研究,利用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)测定土壤中烷烃和多环芳烃的含量变化,采用高通量测序技术研究微生物修复对油污土壤微生物群落多样性的影响,对修复过程中土壤不同形态氮含量变化进行了分析测定.结果表明,经过18周的修复,土壤中烷烃含量由初始时的25 987.8mg·kg~(-1)降低为12 788.6 mg·kg~(-1),多环芳烃含量由初始时的5 322.9 mg·kg~(-1)降低为2 917.2mg·kg~(-1).高通量测序结果表明,经过微生物修复处理的土壤微生物群落结构发生了较大变化,一些可降解烃类的菌群如厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacterodetes)、迪茨氏菌属(Dietzia)、不动杆菌属(Acinetobacter)所占丰度增加.经过修复处理的土壤中总氮、氨氮含量呈降低趋势,硝态氮含量在修复前期呈降低趋势,修复后期基本保持不变.研究结果表明,微生物修复处理可去除土壤中的大部分烷烃和多环芳烃,烷烃和多环芳烃的降解效果与土壤中硝氮含量和烃降解菌所占丰度相关.     

秸秆还田配施化肥对稻-油轮作土壤酶活性及微生物群落结构的影响

秸秆还田是农业生态系统提高土壤肥力和维持作物生产力的有效管理措施.为了研究秸秆还田配施化肥对巢湖地区稻-油轮作农田土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响,开展连续4 a(2016 ～2020年)的田间定位试验,设置无秸秆+无施肥(CK)、常规施肥(F)、秸秆还田+常规施肥(SF)和秸秆还田+常规施肥减20％ (SDF)...     

刈割对华北平原人工草地土壤呼吸速率的影响

根据中国科学院禹城综合试验站牧草生态试验场土壤呼吸测定数据,分析了刈割前后3年生和6年生苜蓿、白三叶及小黑麦4种人工草地土壤呼吸日变化特征及刈割对草地土壤呼吸速率的影响。结果表明:①刈割前不同牧草地的土壤呼吸强度差异明显,依次为3年生苜蓿>6年生苜蓿>白三叶>小黑麦,刈割后不同牧草地的土壤呼吸强度相差不大,土壤呼吸速率在3.0~3.5 μmol CO₂·m^-2·s^-1之间;②刈割前不同牧草地的土壤呼吸日变化不相同,6年生苜蓿与小黑麦草地刈割前土壤呼吸速率由9:00开始逐渐增强,在12:00~16:00之间持续较高,以后逐渐下降,3年生苜蓿与白三叶草草地土壤呼吸速率在9:00~12:00之间逐渐升高,12:00到达峰值,之后逐渐下降;③与刈割前相比,4个处理牧草刈割10 d后其草地的土壤呼吸速率下降了30%~40%;④刈割前后Q₁₀值在1~2.32之间,平均值为1.37,刈割前平均值为1.63,刈割后平均值降为1.10。     

氮素添加对樟树林红壤微生物的影响

为了研究氮素添加对红壤微生物的影响,以湖南植物园樟树红壤林地为研究区,设定了氮素添加的3个水平,即对照N0:0 g·m-2、低氮N1:5 g·m-2和高氮N2:15 g·m-2,利用平板计数法,氯仿熏蒸法和BIOLOG微平板技术,分析了氮素添加1个月和13个月后红壤微生物数量、生物量C、N以及群落功能多样性的响应变化.结果表明,氮素添加1个月后土壤细菌数量显著增加,13个月后显著减少,真菌和放线菌数量变化不明显;氮素添加1个月后,微生物量C、N均随氮素的增加而增加,氮素添加13个月后土壤微生物量C与1个月相比显著增加,土壤微生物量N却有降低的趋势,但差异不显著;土壤微生物的碳源利用率因施氮处理而发生分异.Shannon、Simpson和McIntosh指数的结果显示AWCD在氮素添加不同水平和不同时期有一定的差异,但差异并不显著.     

氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

不同施氮水平对紫花苜蓿草地土壤呼吸和土壤生化性质的影响

为探讨不同施氮水平对紫花苜蓿草地土壤呼吸速率和土壤生化性质的影响及其关系,本研究于2017年4月至2018年3月采用田间试验和室内分析相结合的方法,设置了无氮(N0,0)、低氮(N1,60 kg·hm~(-2))、中氮(N2,120 kg·hm~(-2))和高氮(N3,180 kg·hm~(-2))这4个施氮水平,监测了不同施氮水平下紫花苜蓿草地土壤呼吸速率及土壤水热的季节变化,并于紫花苜蓿生长季内不同茬次刈割后测定了土壤生化性质.结果表明:(1)不同施氮水平下紫花苜蓿草地土壤呼吸速率均表现出明显的季节性变化特征,在7月下旬达到峰值,12月中旬降至最低;随施氮量的增加紫花苜蓿生长季内土壤呼吸速率逐渐增强,N1、N2和N3施氮水平下的土壤呼吸速率均值分别为0.97、1.04和1.07 g·(m~2·h)~(-1),与N0[0.88 g·(m~2·h)~(-1)]相比,土壤呼吸速率分别增加了10.2%、18.2%和21.6%;施氮对紫花苜蓿非生长季内土壤呼吸速率无显著影响(P0.05).(2)不同施氮水平下紫花苜蓿生长季、非生长季和全年的土壤呼吸速率与土壤温度拟合指数模型均达极显著水平(P0.01),且指数模型的决定系数R~2值表现为生长季(0.46～0.62)非生长季(0.66～0.76)全年(0.80～0.86).(3)施氮在一定程度上降低了紫花苜蓿草地土壤的pH值和速效磷(AP),而提高了速效钾(AK)、土壤有机质(SOM)、土壤脲酶(URE)和土壤蔗糖酶活性(INV).土壤全氮(TN)和碱解氮(AN)含量在不同施氮水平下表现出不同的变化趋势,当施氮量在0～120 kg·hm~(-2)时,TN和AN随施氮量的增加而增加,继续增施氮肥超过N2(120 kg·hm~(-2))水平时则略有下降.(4)通过紫花苜蓿生长季内土壤呼吸与其土壤生化性质之间的相关矩阵分析可知,土壤呼吸速率(R_S)与土壤pH值呈极显著负相关(P0.01),与TN和URE呈极显著正相关(P0.01),与SOM呈显著的正相关(P0.05),与INV呈显著负相关(P0.05).综合考虑土壤生化特性对不同施氮条件下紫花苜蓿草地土壤呼吸速率的影响,可为草地生态系统土壤呼吸强度研究提供理论依据.     

不同湿地植物脱氮效果与根际土壤微生物群落功能多样性特征分析

为研究水平潜流型人工湿地中不同植物脱氮效果及对土壤微生物的影响,采集水样测定脱氮效率,采集芦苇根际土壤、香蒲根际土壤和对照土壤（不种植物）,利用Biolog技术研究不同处理土壤微生物群落代谢功能多样性特征.结果表明:①与对照相比,种植芦苇和香蒲可提高水平潜流型人工湿地7%~33%的NH₃-N去除率.②芦苇和香蒲根际土壤的碳源利用率增加,并显著高于对照土壤;香蒲根际土壤的碳源利用率高于芦苇根际土壤.芦苇和香蒲根际土壤微生物均对碳水化合物的相对利用率较高（> 48.0%）,对照土壤微生物对碳水化合物和聚合物的相对利用率均较高,分别为34.4%和32.7%.③芦苇和香蒲根际土壤微生物的丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Shannon-Wiener均匀度指数均显著高于对照土壤.④主成分分析（principal component analysis,PCA）结果表明,芦苇和香蒲根际土壤微生物与对照土壤微生物对碳源的利用特征均存在显著差异,而不同植物对土壤微生物碳源利用多样性的影响较小.研究显示,种植植物可改善水平潜流型人工湿地的脱氮效率,增加根际土壤微生物群落功能多样性,而不同植物（芦苇和香蒲）对脱氮效率和根际土壤微生物群落组成的影响无显著差异,因此在种植植物时可根据当地条件进行选择.