呼伦贝尔沙区土壤细菌群落结构与功能预测

以呼伦贝尔沙区裸沙地、草地、沙地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林和沙地樟子松天然林四种生境土壤为研究对象,采用野外调查、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法比较分析不同生境土壤细菌群落结构和潜在功能组成特征.结果显示:呼伦贝尔沙区沙地樟子松天然林土壤细菌多样性最高,人工林土壤细菌多样性最低,Shannon指数分别为(8.623±0.193)和(7.432±0.028),不同生境土壤细菌alpha和beta多样性存在显著差异.草地、沙地樟子松人工林和天然林土壤中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度最高,均值分别为29.83%±1.14%、34.73%±1.99%、31.95%±0.21%,裸沙地土壤放线菌门(Actinobacteria)相对丰度最高,均值为26.13%±0.43%.不同生境土壤细菌主要优势属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、RB41,其相对丰度在四种生境中的均值分别为5.29%±2.24%、4.22%±1.23%.PICRUSt功能预测共得到6个一级功能层,40个二级功能层,土壤细菌功能较为丰富,土壤细菌群落在环境信息处理、代谢、遗传信息处理和有机系统方面功能活跃.沙地樟子松天然林核苷酸代谢、酶家族、氨基酸代谢、碳水化合物代谢功能基因较为丰富,保证了沙地樟子松天然林土壤细菌的存活,使其具有较高的多样性.呼伦贝尔沙区不同生境土壤细菌功能基因丰度波动,反映了四种生境的土壤细菌群落组成及多样性的变化,指示了不同生境功能基因对土壤细菌群落的影响规律,可为预测和理解沙区土壤细菌代谢潜力和功能提供参考借鉴.

土壤微生物膜对风沙土固沙保水特性的影响

土壤微生物膜胞外聚合物具有较强的黏结性,为增强风沙土抗蚀性,提高风沙土保水性提供了新途径。鉴于此,该研究采用室内控制试验设置6个微生物菌剂施用水平(0、1、3、5、7和10 g/kg),以期阐明土壤微生物膜对风沙土特性的影响。研究结果表明:1)施用微生物菌剂可产生土壤微生物膜,并胶结风沙土颗粒。2)试验结束时(第49 d),与对照组相比,不同菌剂施用处理的土壤容重降低0.54%~8.88%,孔隙度提高0.39%~3.91%,含水率显著提高0.11%~0.25%(P<0.05),大团聚体质量分数增加5.59%~25.01%,土壤pH值由7.16显著增加至8.32~9.23(P<0.05)。3)土壤多糖含量对土壤特性的解释率为47%,是影响土壤特性的关键因素。土壤微生物膜能够有效改善风沙土特性,增强风沙土抗蚀性,提高风沙土保水性,但较高的微生物菌剂施用量会增加土壤pH值,造成土壤盐碱化,建议微生物菌剂施用水平为1~5 g/kg。研究成果有利于深入理解微生物膜固沙保水机制,并可为沙化土地防治新技术研发提供重要理论依据和科技支撑。

呼伦贝尔沙地樟子松根内真菌群落结构与功能群特征

为揭示呼伦贝尔沙地樟子松根内真菌群落结构和功能群特征,以呼伦贝尔沙地樟子松天然林和不同林龄人工林为研究对象,采用野外调查和分子生物学相结合的方法,鉴定并分析沙地樟子松根内真菌群落结构和功能群特征。在呼伦贝尔沙地樟子松根尖样品中共获得520个真菌OTUs,隶属于5门87科197属,其中担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度较高,分别为54.98%和39.27%。天然林优势菌属为双子担子菌属(Geminibasidium)、红菇属(Russula)和Phialocephala,人工林优势菌属为乳牛肝菌属(Suillus)、Phialocephala和口蘑属(Tricholoma),其余菌属的相对丰度随林龄的变化波动较大。沙地樟子松人工林根内真菌α多样性指数随林龄增长均呈降低趋势,成熟林根内真菌α多样性指数显著低于沙地樟子松近熟林、中龄林和天然林(P<0.05)。沙地樟子松天然林与人工林根内真菌群落结构变异性较小。其中,天然林与成熟林根内真菌群落结构差异较大,与近熟林根内真菌群落结构最接近。共生营养型真菌比例随林龄增长而逐渐增大,腐生营养型和病理营养型真菌比例随林龄增长逐渐减小;天然林与近熟林共生营养型真菌的占比较为接近,腐生营养型真菌在天然林中占比较大。沙地樟子松根内真菌群落结构复杂,物种丰富多样,外生菌根真菌和未定义腐生菌为主要功能类群,部分真菌在不同林分的生态策略存在差异。

陕西榆林沙区樟子松根内真菌群落结构和功能群特征

樟子松Pinus sylvestris var.mongolica是我国北方沙区生态环境建设的重要树种之一,但衰退问题严重。根内真菌与樟子松生长密切相关,可能是影响樟子松衰退的重要因素。为揭示根内真菌群落结构和功能群特征,以陕西榆林沙区中龄(27a)、近熟(33a)、成熟(44a)3个龄组樟子松人工林为研究对象,采用野外调查与分子生物学相结合的研究方法,鉴定分析樟子松根内真菌群落结构和功能群。结果表明:(1)樟子松根尖样品共获得855个OTUs,不同林龄樟子松根内真菌多样性不存在显著差异(P>0.05)。(2)根内真菌隶属于6门18纲48目87科197属,子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota比例高达97.31%,优势属为青霉属Penicillium和Archaeorhizomyces。(3)随林龄增加,樟子松根系中病理营养型和腐生营养型真菌比例先增加后下降,而共生营养型真菌比例先下降后上升。榆林沙区樟子松根内真菌物种组成丰富,功能群类型多样,外生菌根真菌为主要功能群,近熟林腐生营养型真菌相对丰度高于共生营养型真菌,可能是樟子松退化的潜在原因。

沙地樟子松人工林土壤酶活性研究

为揭示毛乌素、科尔沁沙地樟子松人工林的土壤酶活性特征,测定两地各林龄(26a、33a、43a)樟子松人工林地的土壤酶活性、土壤理化指标,分析其相互关系及影响因子。结果表明:1)两地沙地樟子松林各林龄的土壤物理指标几乎无显著性差异(P>0.05),而有机质、全磷、硝氮含量均表现为33a>26a>43a,速效磷、速效钾含量均表现为43a>33a>26a。2)毛乌素沙地各林龄内HPA、IA均无显著性差异(P>0.05),43 a林内的UA显著高于26a、33a林地,科尔沁沙地43a、33a林内的HPA、IA、UA活性均显著高于CK水平(P<0.05),两地林内的NPA则无显著性差异(P>0.05)。土壤剖面来看,土壤酶与养分含量均随深度呈增加趋势。3)土壤养分相关分析表明,HPA与有机质、氨氮呈极显著正相关(P<0.01),NPA、IA均与全磷呈极显著正相关(P<0.01),而UA则与所测指标均无显著性相关(P>0.05)。4)科尔沁沙地26a、33a、43a樟子松林的土壤酶指数均显著高于裸沙地(P>0.05),且同龄水平分别高出毛乌素沙地15.79%、78.13%、16.28%。综上分析,同龄水平科尔沁沙地樟子松人工林的区域土壤酶活性均高于毛乌素沙地,这说明亚湿润干旱区的自然条件可能更有利于土壤酶系统衍生。