不同土地利用方式对红壤微生物多样性的影响

试验采用碳素利用(BIOLOG)及磷酸酯脂肪酸(PLFA)法,研究了8种供试红壤微生物群落的功能多样性和结构多样性。两种方法均表明土地利用方式能显著影响微生物的多样性。采用磷酸酯脂肪酸法无需培养就能鉴别土壤微生物的组成结构,试验表明总PLFA含量与微生物生物量呈显著相关。碳素利用法的研究结果显示,茶叶园土中微生物对各类碳源的利用能力均很低,呈现出非常独特的微生物功能多样性。     

不同植被类型对不同土层黑土土壤微生物群落功能多样性的影响

土壤微生物群落功能多样性对评估土壤生态系统稳定性具有重要作用。本文采用Biolog方法,对比研究长期不同植被类型：自然恢复(GL)、农作物(AL)、人工林(FL)及无植被覆盖(BL)对表层(0～15 cm)和亚表层(15～35 cm)土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明：不同土层土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)变化均表现为GL>AL>FL>BL,且0～15 cm土层的AWCD值均高于对应植被15～35 cm土层。GL、AL和FL处理的土壤微生物Shannon指数和McIntosh指数、总的碳源利用能力均显著高于BL处理的,GL处理0～15 cm土层的Shannon指数和McIntosh指数最高,分别为3.38和6.89。在0～15 cm土层AL和FL处理土壤微生物对羧酸类利用相对较高,而GL处理对氨基酸类利用较高;在15～35 cm土层AL和FL处理土壤微生物对氨基酸类利用最高,而GL被对羧酸类利用的最高。通过主成分分析,GL、AL和FL处理在0～15 cm土层土壤微生物的碳源利用方式及代谢功能相似;15～35 cm土层下AL和FL处理的土壤微生物的碳源代谢...     

东北黑土区不同土地利用方式下农田土壤微生物多样性

为探究黑龙江省黑土区不同土地利用方式下土壤微生物多样性,该研究主要采用Biolog Eco微平板法,以荒地为对照,研究了黑龙江省中部和西南部黑土区玉米、水稻、大豆及土豆4种不同土地利用方式下土壤微生物多样性的变化。结果表明：1）可培养细菌的数量从大到小依次为土豆、水稻、大豆、玉米、荒地,但群落Shannon-Wiener多样性指数从高到低依次为：荒地（2.18）、玉米（2.11）、土豆（2.00）、水稻（1.73）、大豆（1.49）;2）不同利用方式下黑土区微生物碳源利用程度大致随培养时间的延长而升高,并且氨基酸、糖类以及聚合物类是黑土微生物代谢的最主要碳源;玉米地土壤微生物的Shannon-Wiener指数（3.18）、McIntosh指数（5.96）、丰富度指数（24.89）、及Simpson指数（0.95）比其他土地利用方式土壤微生物的多样性指数高,而水稻田土壤微生物的多样性指数最低,土豆、大豆与荒地土壤微生物的多样性指数间无显著差别;3）不同土地利用方式显著影响了土壤微生物群落碳源代谢多样性,并且对土壤微生物群落代谢特征起分异作用的主要碳源类型为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中糖类尤为突出。该研究将有助于了解黑土区土壤微生物多样性与土地利用方式之间的关系,为黑土区农业的可持续发展提供一定的科学依据。     

不同土地利用方式下典型黑土区土壤微生物群落演替规律

利用先进的分子生态学技术,针对中国科学院海伦农业生态试验站长期定位实验,研究了典型黑土区经过长期（32年）裸地、农田和草地三种土地利用后,土壤微生物区系的演替规律及其环境驱动机制。结果表明：与裸地相比,32年玉米-大豆-小麦轮作种植或自然草地恢复后,土壤有机质含量从52.07 g?kg-1显著增加至54.83 g?kg-1和61.54 g?kg-1,增幅分别为8.0%和27.5%,土壤氮磷钾养分有效性也显著增加。同时,每克干燥土壤中微生物丰度从2.25×107拷贝数增加至8.08×107拷贝数和1.69×108拷贝数,分别增加了2.58倍和6.51倍。裸地、农田和草地土壤的优势微生物菌门均为变形菌、酸杆菌和放线菌,其相对丰度均高于19%,且三者无显著差异（P > 0.05）。然而,所有检测到的228个微生物属中,高达54个微生物属有显著差异（P ＜ 0.05）,但绝大多数为相对丰度较低的微生物。分析表明土壤养分含量是微生物群落分异的主要环境驱动力,Granulicella微生物属可作为指示类群评估黑土环境的变化。上述研究结果表明,植被覆盖是土壤微生物群落演替的重要影响因素,未来应深入研究原位条件下黑土微生物的功能及其农业环境意义,为维系土壤养分元素循环和发展可持续农业生态管理模式提供理论参考。     

种植方式对玉米不同生长期土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨玉米不同种植方式下土壤微生物群落功能多样性的差异,进行田间定点试验,采用Biolog方法分别研究了4行轮作、4行连作、8行轮作和8行连作的种植方式对玉米种植前、拔节期、抽穗期和收获期土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:4种种植方式的土壤微生物均在种植前代谢活性最弱、功能多样性最低,在玉米抽穗期土壤微生物代谢活性最强,功能多样性最高。在种植玉米前,轮作的土壤微生物代谢活性和功能多样性高于连作,8行轮作和4行轮作土壤微生物的物种多样性指数分别比相应的连作高22.93%和11.42%;4行轮作的土壤微生物物种多样性指数比8行轮作低3.17%,而4行连作比8行连作高6.83%。在玉米拔节期、抽穗期及收获期连作土壤微生物功能多样性略高于轮作,且有4行连作大于8行连作的趋势,但差异均未达显著水平。种植前,4种种植模式的土壤微生物对6大类碳源的利用程度整体上都较低,降解碳水化合物类、羧酸类和聚合物类碳源的微生物是种植方式影响的主要土壤微生物类群;随着玉米的生长,土壤微生物对6大类碳源的利用都逐渐增强,玉米拔节期、抽穗期和收获期之间土壤微生物特征碳源没有较大差异,4种种植方式的土壤微生物对聚合物类碳源利用程度差异都不显著。PLS-EDA分析结果表明种植方式对土壤微生物产生较大影响,种植前8行轮作和4行连作的土壤微生物碳源利用模式具有相似性;种植玉米后4种种植方式的土壤微生物对碳源的利用模式存在较大差异,其中4行连作的土壤微生物在玉米拔节期和收获期对碳源的利用模式与其他3种种植方式差异最大。试验说明作物长期连作栽培会影响土壤微生物群落功能,降低土壤微生物物种多样性,引起土壤微生物群落结构与功能的失调。     

土地利用方式对潮棕壤微生物群落影响研究

以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同土地利用方式下土壤三大类微生物细菌、放线菌、真菌和农业上常见致病菌灰霉菌、枯萎菌、镰刀菌的分布及动态变化。结果表明,在农田生态系统中,施肥特别是氮磷钾配施循环猪圈肥能够提高土壤微生物总量,施用氮磷钾和氮磷钾配施循环猪圈肥均提高了细菌和放线菌数量,但化肥配施有机肥降低了真菌数量;不同土地利用方式下微生物分布存在差异,有机物料归还量较大的荒地和林地微生物数量较高,每年移出地表植物的割草处理略低,而裸地处理最低,细菌和放线菌分布规律一致,均为:荒地>林地>割草>裸地,真菌分布略有差别,为:荒地>割草>林地>裸地,土壤微生物含量和比例可大致反映土地利用类型;不同生态系统中,灰霉菌、枯萎菌、镰刀菌的分布不同,农田生态系统中的致病菌数量普遍高于自然生态系统,尤其是枯萎菌,仅在农田生态系统中检测到;微生物数量随着季节的变化而变化,随着温度的升高有增加的趋势,在七月左右达到最大值。     

不同土地利用方式对黑土有机无机复合体的影响

采用超声波分散、颗粒大小分组法研究不同土地利用方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳的分布特征。不同土地利用方式下黑土均以细砂级复合体为主,有机碳含量随粒径增加而减少,C/N比随粒径增加而增加。NP和NPM处理比NF处理土壤<20μm粒级复合体含量减少,>20μm复合体含量增加;草地与裸地相比<20μm粒级复合体含量减少,>20μm复合体含量增加。土地利用方式不同,土壤固碳的机制是不同的,草地生态系统的土壤固碳潜力高于农田土壤。施肥和有机质的输入使土壤各粒级复合体中的有机碳含量增加;使>20μm粒级复合体固持的SOC量比例增加,表明在土壤有机质含量增加的情况下,有机质有向大粒级复合体的积累增加。     

不同土地利用方式对黑土剖面土壤物理性质的影响

选择地势平坦相毗邻地块的4种不同土地利用方式(农田,CL;落叶松林地,FL;自然草地,GL;裸地,BL),利用环刀法测定了土壤容重、田间持水量和饱和持水量,利用吸管法测定了土壤机械组成,利用湿筛法测定了土壤水稳性团聚体,分析了0—200cm剖面内土壤物理性质的分布、变异程度和相关性。研究结果表明:土地利用方式显著影响了表层(0—20cm)的土壤容重、孔隙度和土壤持水量,容重表现为GLCLFLBL,而孔隙度和田间持水量表现为GLCLFLBL。土地利用方式对剖面土壤颗粒组成的影响表现为GL砂粒含量比较高,BL粉砂含量较高,而FL的粘粒含量较高。粒径0.25mm团聚体含量(WAS0.25mm)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均随剖面深度增加而降低,不同土地利用方式间的差异表现在0—60cm土层,为GLFLCLBL。GL和FL由于根系的作用增加了土壤物理性质的变异程度。土壤颗粒组成对土壤容重、饱和持水量和田间持水量都有显著的影响。研究结果表明,自然草地能够显著改善并恢复土壤的物理性质。     

土地利用方式对黑土酶活性的影响

基于中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验,研究不同土地利用方式下4月份和7月份黑土脲酶、转化酶、磷酸酶活性的变化.结果表明:土地利用方式不同,黑土酶活性有较大差异.草地与裸地相比,4月份脲酶、转化酶、磷酸酶活性分别增加24.66%、29.56%、34.67%,7月份分别增加56.12%、128.40%和30.42%,表明经过自然植被恢复,土壤生物活性增强,土壤肥力提高;农田3种施肥方式相比,脲酶、转化酶、磷酸酶活性大小均为化肥+有机肥处理>化肥处理>无肥处理.3种不同生态系统相比,转化酶、磷酸酶活性大小依次为草地生态系统>农田生态系统>裸地生态系统,脲酶活性大小依次为农田化肥+有机肥处理>草地生态系统>农田化肥处理>农田无肥处理>裸地生态系统.表明采取一定的施肥措施和草地自然植被恢复可增加黑土酶活性,提高土壤肥力.土壤脲酶、磷酸酶和转化酶活性与土壤有机质含量和全氮含量均有显著相关关系,能较好地反映土壤肥力水平.     

旱地红壤不同土地利用方式对土壤酶活性及微生物多样性的影响差异

土壤是人类存在与发展的必需物质基础,土地利用的变化直接影响土壤质量。以江西红壤为例,通过野外采样和室内实验分析,研究了旱地红壤的5种土地利用方式:荒地(HD)、茶树园(CSY)、柑橘园(GJY)、花生地(HSD)、玉米地(YMD)的表层土壤(0-15 cm)土壤酶活性及微生物多样性。结果表明:与荒地相比,茶树园、柑橘园、花生地和玉米地的土壤基础呼吸强度分别提高了93.33%,79.71%,9.12%,6.45%;茶树园的土壤微生物量碳含量比荒地的增大了113.67%,而柑橘园、花生地和玉米地比荒地的分别减小了12.35%,6.84%,87.57%;茶树园、柑橘园和花生地的土壤FDA水解酶活性分别比荒地的增大了51.99%,44.04%,25.55%,而玉米地的比荒地的减小了13.62%;茶树园和花生地的土壤脱氢酶活性分别比荒地的增大了2.47%和123.63%,柑橘园的比荒地的增大了35.70%;5种土地利用类型对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性影响较小。茶树园、柑橘园和花生地的土壤微生物总磷脂脂肪酸量分别比荒地的增大了11.11%,5.56%,2.78%,而玉米地的比荒地的减小了13.89%;茶树园、柑橘园和玉米地的土壤细菌种类分别比荒地的减少约9.09%,4.55%,22.73%;不同土地利用方式的土壤真菌种类数相同,无差异;茶树园和花生地的土壤放线菌种类均比荒地的增大约16.67%,而柑橘园的比荒地的减少约16.67%。说明相比于荒地、柑橘园、花生地和玉米地,茶树园的土壤微生物多样性更加丰富,群落结构也相对稳定,种植茶树更有利于提高土壤质量及对土壤肥力的保持。     

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。     

不同耕作方式下黑土微生物群落对干湿交替的响应

以吉林德惠市黑土长期田间定位实验地土壤为研究对象,通过室内模拟培养,采用高通量测序方法(16S rRNA)研究免耕和垄作土壤微生物群落对不同频率和强度的干湿交替处理的响应。结果表明:干湿交替显著降低免耕土壤中微生物群落的多样性,且频率越高干旱强度越大多样性降低越显著;但干湿交替对垄作土壤的微生物多样性影响不显著。与对照相比,干湿交替显著增加免耕土壤中浮霉菌门(Planctomycetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度,显著降低免耕和垄作土壤中Saccharibacteria菌门和Parcubacteria菌门的相对丰度。无论是免耕还是垄作条件下,干湿交替频率的不同导致土壤微生物群落结构产生显著差异,而干湿交替强度的不同对土壤微生物群落结构没有显著影响。研究结果为预测干旱气候对黑土生态功能的影响提供了理论基础。     

不同氮素添加对不同土地利用方式黑土氮素转化特征的影响

以吉林省典型黑土区的玉米、果树、森林、水稻和菜地土壤为研究对象,采用室内培养法研究氮素在不同土地利用方式黑土中的形态转化特征。结果表明:施加氮肥使不同土地利用方式黑土的铵态氮和硝态氮含量均有不同程度的提高,其中铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著。对于施加尿素的处理而言,S2(129.82 mg/kg)和C2(138.01 mg/kg)硝态氮含量显著高于G2(111.89 mg/kg)和D2(105.35 mg/kg),且Y2(126.92 mg/kg)显著高于D2。对于施加磷酸二铵的处理而言,各土壤硝态氮含量由大到小的顺序为C3(160.23 mg/kg)>Y3(150.00 mg/kg)>S3(140.12 mg/kg)>G3(133.45 mg/kg)>D3(126.70 mg/kg),且C3和Y3显著高于G3和D3。土壤净矿化速率和净硝化速率分别与土壤C/N,土壤微生物量碳、土壤微生物量氮呈显著负相关。整个培养期间,Y、G、C和D土壤平均NMR由大到小的顺序均为处理2>处理3>CK处理,S土壤平均NMR由大到小的顺序为处理3>处理2>CK处理。Y、G和D土壤平均NR由大到小的顺序均为处理2>处理3>CK处理,S和C土壤平均NR由大到小的顺序为处理3>处理2>CK处理。土壤理化性质对黑土氮素转化特征有重要影响。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量碳的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量碳的变化,结果表明:裸地处理的微生物生物量碳最低;不施肥种植作物(CK)或施肥种植作物(NPK)能显著提高土壤微生物量碳含量;NPK配合猪厩肥处理的微生物体碳含量显著高于CK和NPK处理;荒地处理由于返回的植物残体量很大,积累的有机物很多,所以其微生物量碳最大;其次为割草处理和林地处理。有机质含量高的土壤其土壤微生物量也高,土壤微生物碳的周转强度也大,周转时间短,周转速率为:荒地>割草>林地>NPK+C>NPK>CK>裸地。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量氮的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量氮的变化,结果表明:农田生态系统中,长期施用化肥并不能提高微生物生物量氮的水平,但可以加快其周转速率。NPK配合猪厩肥处理的微生物体氮含量最高,周转也最快。林地和草地生态系统中,荒地处理由于积累的有机物很多,其微生物量氮最大,其次是林地处理和割草处理,裸地处理的微生物生物量氮最低。各处理的土壤微生物量周转速率为:NPK+M>荒地>林地=割草>NPK>CK>裸地。     

不同覆盖作物模式对茶园土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨覆盖作物对土壤微生物群落功能多样性的影响,选择湖北省十堰市郧阳区谭家湾镇圩坪寺村茶园为研究对象,以自然留养杂草为对照(CK),设置黑麦草+白三叶2种作物混播(EZ)、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶4种作物混播(SZ)、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶+紫羊茅+毛苕子+波斯菊+百日草8种作物混播(BZ)三种覆盖作物模式,研究了不同覆盖作物模式对茶园0～15、15～30 cm两个土层土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明:SZ处理0～15 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均高于其他处理,15～30 cm土层土壤脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均高于其他处理,而蔗糖酶活性低于其他覆盖作物处理。与CK处理相比,覆盖作物增加了0～15 cm土层土壤微生物群落碳源平均颜色变化率(AWCD),且覆盖作物可改善0～15 cm土层土壤微生物丰富度指数、均匀度指数和优势度指数,而对15～30 cm土层影响较小。研究表明,覆盖作物可提升茶园土壤微生物群落功能多样性,且4种作物混播处理0～15 cm土层效果最优。     

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。     

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。     

吉林省中部黑土区农业土地利用方式对土壤螨类群落特征的影响

选取农田、居民点园地和“三北”防护林等吉林省中部黑土区典型农业生境研究样地,于2003年7月和9月分别进行土壤螨类野外采样,共捕获土壤螨类64属、8930只。研究结果显示,不同农业活动生境土壤螨群落优势类群组成和个体数量差异显著;农业生产活动促使螨向土壤下层移动,其中7月类群数下移最为明显;不同土地利用方式对螨群落多样性影响不同,玉米田和居民点园地农业活动减少了螨群落多样性。     

气候条件和作物对黑土和潮土固氮微生物群落多样性的影响

固氮微生物是土壤氮素的主要贡献者之一。利用在黑龙江海伦(寒温带)、河南封丘(暖温带)和江西鹰潭(中亚热带)设置的2种农田土壤(黑土、潮土)的置换试验,研究了不同气候、土壤和种植条件对固氮微生物多样性的影响。通过直接从土壤中提取DNA,对固氮酶基因nifH PCR扩增并进行DGGE电泳的分析方法研究了2种类型土壤在3种不同水热条件下固氮微生物群落多样性的变化特征。研究结果表明,在置换到不同气候条件下3年后,土壤类型是决定固氮微生物结构及多样性的主要影响因子,其次是短期气候条件变化的影响,最后是种植玉米的影响。土壤固氮微生物多样性、优势度与土壤C/N及碱解氮含量呈显著正相关(p<0.01),与pH呈显著负相关;多元回归分析及典范对应分析均表明土壤碱解氮含量是影响固氮微生物多样性的决定因素。水热条件与土壤固氮微生物多样性没有线性相关关系,暖温带条件下黑土固氮微生物多样性最高,而潮土最低。种植玉米提高了土壤固氮微生物多样性。