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内蒙古东部草原土壤细菌群落空间分异特征及其驱动因子

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东北林业大学学报 2025年第4期53卷 126-134页

作者：佘长超黄月军肖兵罗莉郝文悦林璨任彦慧姬星悦管文鹏陆兆华国家能源集团北电胜利能源有限公司锡林浩特026000 中国矿业大学(北京)恢复生态学研究所

采用高通量测序技术分析手段,系统研究内蒙古东部半干旱区典型草原和半干旱半湿润区草甸草原不同土壤深度细菌群落组成及其多样性。使用冗余分析方法,明确气候、土壤、植被等环境因子对土壤细菌群落结构的贡献率。结果表明:两种类型草... 详细信息

采用高通量测序技术分析手段,系统研究内蒙古东部半干旱区典型草原和半干旱半湿润区草甸草原不同土壤深度细菌群落组成及其多样性。使用冗余分析方法,明确气候、土壤、植被等环境因子对土壤细菌群落结构的贡献率。结果表明:两种类型草原中共检测出46门541科2629种细菌,细菌丰度由多到少依次为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门。放线菌门在半干旱区典型草原中层(土壤深度(h)为5cm土壤中分布最多,变形菌门在半干旱半湿润区草甸草原上层(0土壤中分布最多。土壤细菌群落α多样性指数在两种类型草原土壤中均表现为上层土壤高于中、下层土壤。土壤含水量是对内蒙古东部草原区土壤细菌群落组成结构影响最大的环境因子;总氮质量分数对半干旱区典型草原土壤细菌群落影响最大;土壤密度对半干旱半湿润区草甸草原影响最大。降水、地上生物量也是影响研究区域草原土壤细菌群落空间分异的重要环境因子。

关键词：典型草原草甸草原高通量测序土壤细菌群落驱动因子

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高通量测序分析黄土高原退耕还林区土壤细菌群落特征

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环境科学 2021年第9期42卷 4489-4499页

作者：刘晓华魏天兴北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室林业生态工程教育部工程研究中心山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站北京100083

为分析不同植被恢复模式下土壤细菌群落特征,探讨微生物在植被恢复过程中对黄土高原退耕还林区土壤生态系统的作用,采用高通量测序技术,以山西吉县典型森林生态系统人工林(人工刺槐林、人工油松林)、天然次生林和荒草地为研究对象,分析... 详细信息

为分析不同植被恢复模式下土壤细菌群落特征,探讨微生物在植被恢复过程中对黄土高原退耕还林区土壤生态系统的作用,采用高通量测序技术,以山西吉县典型森林生态系统人工林(人工刺槐林、人工油松林)、天然次生林和荒草地为研究对象,分析其土壤细菌α多样性、群落结构特征、功能预测以及土壤环境因子与细菌群落的相关性.结果表明,各恢复模式共得到25门、66纲、129类、240科、392属、760种和2213 OTUs;细菌群落的丰富度存在显著差异,均表现为草地>天然次生林>人工刺槐林>人工油松林.在门分类水平上,天然次生林和草地与人工林之间群落的相对丰度变化存在差异性,但差异性不显著.α-Proteobacteria、β-Proteobacteria和δ-Proteobacteria在天然次生林土壤中的相对丰度要高于其他4种恢复模式,而在草地中的相对丰度最低.在土壤环境因子中TN和pH对土壤细菌群落的影响较大,优势细菌门类与TN和pH具有显著相关性,其中TN与Actinobacteria(放线菌门)呈显著正相关,pH与Proteobacteria(变形菌门)呈显著正相关,与Actinobacteria(放线菌门)呈显著负相关,而Acidobacteria(酸杆菌门)与TN和pH均呈显著负相关关系.土壤细菌群落主要涉及细胞运动,信号转导机制,氨基酸转运和代谢、辅酶的运输和代谢等24个二级功能,均表现出功能上的丰富性.本研究结果可为黄土高原退耕还林区植被恢复的效益评价提供良好的数据基础,并为人工林的合理经营提供科学依据.

关键词：高通量测序土壤细菌群落环境因子退耕还林黄土高原

黑河上游不同植被类型土壤细菌群落多样性、功能及季节动态

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环境科学 2023年第11期44卷 6339-6353页

作者：王竹刘扬王芳王义成中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

土壤微生物群落与植物群落间的作用机制是探究生物地球化学循环过程和维持植被生态系统稳定的关键.黑河上游植被的垂直分布特征明显,选取垫状植被(CV)、灌丛草甸(HM)、森林草原(FS)、山地干草原(MS)和荒漠草原(DG)共5种典型植被样地,运... 详细信息

土壤微生物群落与植物群落间的作用机制是探究生物地球化学循环过程和维持植被生态系统稳定的关键.黑河上游植被的垂直分布特征明显,选取垫状植被(CV)、灌丛草甸(HM)、森林草原(FS)、山地干草原(MS)和荒漠草原(DG)共5种典型植被样地,运用高通量测序技术分析冬、夏季不同植被类型土壤细菌的群落结构和多样性,基于FAPROTAX数据库进行群落功能预测,运用冗余分析、结构方程模型探讨驱动土壤细菌群落的主要环境因子,并揭示细菌群落变化的作用机制与季节差异.结果表明:(1)不同植被类型和季节下土壤理化性质差异显著,各指标随土壤深度的变化规律不同,森林草原(FS)的土壤含水率和碳氮养分含量更高;(2)细菌群落α-多样性指数在季节间的差异(P0.05),冬季群落丰度整体高于夏季,物种多样性在冬季随海拔呈“倒U”型分布,夏季呈“W”型分布;(3)细菌群落结构和组成在门水平上无显著差异,优势种群为酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),但在属水平上随季节有明显不同;(4)土壤细菌群落的功能随植被类型和季节变化较小,均以化能异养、硝化和氨氧化作用为主;(5)影响细菌群落的关键因子存在季节差异,冬季为土壤温度(ST)、总有机碳(TOC)和pH,夏季为土壤含水率(SWC)、碳氮比(C/N)和pH;(6)土壤细菌群落受彼此关联的环境因子的协同作用,土壤理化性质对细菌群落多样性和功能的影响较植被类型更直接,改善土壤的碳、氮水平有助于提升细菌的物种和功能多样性.研究结果可为探索区域植被退化机制和维持高寒生态系统稳定提供参考.

关键词：土壤细菌群落功能预测植被类型季节差异黑河上游

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添加猪粪对不同施肥历史土壤细菌群落的影响

中国环境科学 2020年第2期40卷 748-756页

作者：彭双林先贵王一明江苏开放大学环境生态学院江苏南京210017 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008

为探讨粪肥携带的微生物对土壤微生物的影响,以长期施用粪肥和化肥的土壤为研究对象,耦合传统微生物学培养方法和现代分子微生物学方法,分析了猪粪和灭菌猪粪对2种土壤的细菌数量、群落结构和热代谢活性的影响.结果表明,以9.0t/hm2的用... 详细信息

为探讨粪肥携带的微生物对土壤微生物的影响,以长期施用粪肥和化肥的土壤为研究对象,耦合传统微生物学培养方法和现代分子微生物学方法,分析了猪粪和灭菌猪粪对2种土壤的细菌数量、群落结构和热代谢活性的影响.结果表明,以9.0t/hm2的用量施入时,猪粪和灭菌猪粪对两种土壤中的可培养细菌数量以及细菌16S-rRNA拷贝数均无明显影响;土壤中的土著微生物对猪粪携带的外源细菌在土壤中定殖具有明显的抑制作用,将2种土壤灭菌后添加猪粪,可培养细菌平均数量较未灭菌土壤分别增加45.96和96.21倍.粪肥输入的化学物质未导致土壤细菌群落结构和相对丰度发生明显变化;而粪肥输入的外源细菌Marinilabiaceae、Porphyromonadaceae、Bacteroidale和Pseudomonadaceae则可以在长期施用化肥的土壤中定殖并对相应的细菌丰度造成影响,但是在长期施用粪肥的土壤中,这些细菌在最开始就被抑制.添加粪肥提高了长期施用化肥土壤的微生物热代谢活性,但对长期施用粪肥的土壤无明显影响.长期施用化肥的土壤受粪源细菌的影响较大,而长期施用粪肥的土壤对粪肥的敏感度降低,对粪肥携带的外源细菌的抑制作用增强.

关键词：畜禽粪便细菌数量土壤细菌群落微量热

园林废弃物地表覆盖处理对植物生长及土壤细菌群落的影响

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草业学报 2023年第4期32卷 153-160页

作者：史正军潘松冯世秀袁峰均深圳市中国科学院仙湖植物园深圳市南亚热带植物多样性重点实验室广东深圳518004

以园林废弃物(枝叶)为研究对象,以裸土无覆盖(CK)为对照,设置单覆盖(T_(1))、喷施尿素(T_(2))、喷施阿维菌素(T_(3))、预干化(T_(4))和预半堆肥化(T5)共5个处理,探究园林废弃物用于地表覆盖的不同处理方式对植物生长和土壤细菌群落的影... 详细信息

以园林废弃物(枝叶)为研究对象,以裸土无覆盖(CK)为对照,设置单覆盖(T_(1))、喷施尿素(T_(2))、喷施阿维菌素(T_(3))、预干化(T_(4))和预半堆肥化(T5)共5个处理,探究园林废弃物用于地表覆盖的不同处理方式对植物生长和土壤细菌群落的影响。结果显示:与CK相比,园林废弃物覆盖处理的植物株高、茎粗、生物量和氮含量均有所增加,其中T_(3)和T_(4)处理的增幅达到显著水平(P土壤pH,同时提高了土壤养分含量。土壤有机质和有效磷(AP)含量均以T_(1)最高;碱解氮(AN)含量以T_(4)处理最高,是其他处理的1.02~2.49倍;速效钾含量以T_(3)处理最高。高通量测序结果显示,土壤细菌物种数和Shannon指数均以T_(1)处理最高,相较对照分别增加了11.16%、4.63%;土壤Chao1指数表现为T_(4)>T_(1)>CK>T_(3)>T5>T_(2)。土壤优势菌门为变形菌门和酸杆菌门,优势菌科为科里氏菌科和鞘脂单胞菌科。冗余分析表明,AN和AP是土壤细菌群落的关键影响因子。综上所述,园林废弃物地表覆盖处理可有效促进植物生长和调节土壤理化性质,并在一定程度上对土壤细菌群落产生影响。同时,本研究证实喷施阿维菌素、预干化、预半堆肥化能够不同程度强化园林废弃物地表覆盖功效。

关键词：园林废弃物覆盖物植物生长土壤养分土壤细菌群落

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胡麻连作对土壤细菌群落的影响

干旱地区农业研究 2022年第1期40卷 70-75页

作者：王立光叶春雷陈军李进京罗俊杰甘肃省农业科学院生物技术研究所甘肃兰州730070

采集种植1、2 a和3 a的胡麻土壤,利用高通量测序技术对不同胡麻连作年限土壤细菌群落进行测定,旨在揭示不同连作年限对胡麻土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:连作3 a土壤样本细菌OTU数目最多,为1773条,细菌群落丰度指数(Chao指... 详细信息

采集种植1、2 a和3 a的胡麻土壤,利用高通量测序技术对不同胡麻连作年限土壤细菌群落进行测定,旨在揭示不同连作年限对胡麻土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:连作3 a土壤样本细菌OTU数目最多,为1773条,细菌群落丰度指数(Chao指数1759.07和Ace指数1741.89)最高,而细菌群落多样性(Shannon指数T1(6.45)>T2(6.41)>T3(6.33),Simpson指数T1(0.0034)土壤内共获得36门的细菌,且优势菌门(丰度占比>0.01)都为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿湾菌门(Chloroflexi)等12个菌门,但各优势菌门在各样本中所占的丰度不同;随着连作年限增加,变形菌门丰度(T1(31.74%)>T2(27.69%)>T3(25.21%))逐渐降低,酸杆菌门丰度(T119.39%,T221.99%,T314.28%)和拟杆菌门丰度(Bacteroidetes,T17.29%,T28.72%,T32.59%)先增加后降低,放线菌门丰度(T1(12.16%)土壤细菌群落β多样性分析显示,连作显著改变土壤细菌的群落结构,其影响随连作年限增长而增强。研究表明胡麻连作降低土壤细菌多样性,影响细菌群落结构组成。

关键词：胡麻连作高通量测序土壤细菌群落

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

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应用生态学报 2021年第3期32卷 878-886页

作者：梁艳明安刚何友均罗应华谭玲覃林广西大学林学院广西森林生态与保育重点实验室南宁530004 中国林业科学研究院热带林业实验中心广西凭祥532600 广西友谊关森林生态系统定位观测研究站广西凭祥532600 中国林业科学研究院林业科技信息研究所北京100091 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530004

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S r... 详细信息

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0~20、20~40和40~60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明:混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。

关键词：土壤细菌群落高通量测序技术 PICRUSt基因功能预测氮循环功能基因人工林

南亚热带不同树种人工林对土壤细菌群落多样性的影响

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林业科学研究 2021年第4期34卷 120-127页

作者：覃鑫浩梁艳陈超凡覃林国家林业和草原局调查规划设计院北京100714 广西大学林学院广西南宁530004 广西森林生态与保育重点实验室广西南宁530004

[目的]探讨我国南亚热带地区不同树种人工林对土壤细菌群落多样性的影响,为该地区实施人工林生态系统适应性经营策略的树种选择提供土壤微生物生态学方面的科学依据。[方法]采用PCR-DGGE技术,比较分析位于广西凭祥市中国林业科学研究院... 详细信息

[目的]探讨我国南亚热带地区不同树种人工林对土壤细菌群落多样性的影响,为该地区实施人工林生态系统适应性经营策略的树种选择提供土壤微生物生态学方面的科学依据。[方法]采用PCR-DGGE技术,比较分析位于广西凭祥市中国林业科学研究院热带林业实验中心的4个乡土树种(马尾松、红锥、米老排和火力楠)人工林和外来树种尾巨桉人工林土壤(0~20 cm)细菌群落的丰富度、多样性和均匀度,并探讨了土壤细菌群落多样性与土壤理化性质因子之间的相互关系。[结果]5种不同树种人工林土壤细菌群落多样性之间无显著差异(p>0.05),其土壤细菌群落多样性与土壤全氮和全磷呈显著正相关(p土壤细菌群落多样性看,在该地区营建乡土树种人工林与外来桉树人工林的效果无明显差异。

关键词：土壤细菌群落 PCR-DGGE技术人工林南亚热带

模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

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生态学报 2018年第1期38卷 244-253页

作者：张海芳刘红梅赵建宁李刚赖欣李洁王慧杨殿林农业部环境保护科研监测所天津300191

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、... 详细信息

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度>1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。

关键词：施氮灌溉贝加尔针茅草原土壤细菌群落