影响群落结构的因素1则

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[6] 因此对影响微生物群落结构的着重要的意义, 因素进行研究具有很重要的意义.该文就影响土 希望能充壤微生物群落结构的因素进行了综述, 实影响土壤微生物群落结构的理论,促进土壤 生态学和微生物学等相关学科的发展.学、 【摘 1 土壤微生物群落结构的概念 土壤微生物群落结构指在一定区域内或生 土壤微生物组成、数量及相互关系,决定了境下, 生态功能的特性和强弱,是实现生态功能、标记 [1] 环境变化的重要因素.群落结构包括垂直结构、水平结构 和时间结构. 土壤微生物在推动土壤物质转换、能量流动和生物地化循 环中起着重要作用.许多中外学者认为土壤微生物群落结构 对土壤生态系统的功能具有重要意义:土壤微生物群落结构 越复杂,则土壤生态系统越稳定,系统的生态功能越高, [2] 对外界环境变化的缓冲效应越强;土壤微生物群落结构组 成及活性变化是衡量土壤质量、维持 [3]
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[30] 高,黏粒组成大,则细菌数量高,真菌数量低.在 高有机质含量的土土壤生物化学的演化过程中, 壤形成了高数量的细菌和放线菌及低数量的真 土壤对微生物的缓菌.有机质含量越高的土壤, [20] 冲能力就越强,均匀度指数随土壤有机质含量增加而增加; 物种丰富度指数在不同有机质含量的土壤间差异较大.3.2 土壤酸碱度 土壤的酸碱性是描述土壤形成、熟化过程的重要指标,一 般用土壤的 pH 表示.土壤溶液中的盐浓度、二氧化碳含量 和交换性阳离子都会影响 pH,土壤 pH 在 1~2 个单位内变 动.土壤的酸碱性是影响土壤养分转化和有效性的因素之 [21] pH 的降低会减小土壤有机质的可溶性,一, 为微生物提供的碳、氮源减少,进而降低土壤微 运移土壤有机质及养分元素的能生物分解、 [22-23][24] ,而且也会改变土壤生物群落结构.力 微生物的原生质的 pH 接近中性,所以微生物在 [25] .不土壤酸碱性接近中性时,表现出高的活性
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* 要】土壤微生物群落结构影响土壤生态系统的功能,对影 响土壤微生物 群落结构的因素进行研究具有很重要的意义.基于对已有 研究成果的分析,对影响微生物群落结构的影响因素进行系 统分析.研究表明,不同林地类型对土壤微生物数量和种类 影响具有明显不同,土壤微生物群落结构随着植被自然恢复 演替而演替,土壤微生物总量在不同植被下均表现出明显的 根际效应;土壤微生物均匀度指数和丰富度指数在不同有机 质含量的土壤间差异较大,不同 pH 范围内具有不同的土壤 微生物群落结构;土壤水分通过影响土壤溶液的浓度、含氧量 和理化性质,对土壤微生物群落结构产生影响;温度的变化可 以使微生物群落结构发生改变;施肥种类和数量的不同,对土 壤微生物群落结构的影响不一致,矿区不同区位段侵蚀土壤 微生物活性指标均存在一定程度上的差异. 【关键词】土壤微生物;群落结构;影响因素 生物群落结构能够敏感地反映生态功能和环境变化,是生 态环境恢复的最先锋者,对植物的生产力和多样性以及生态 系统功能的发挥有着重 [3,5] ;研究土壤微生物群落对有机物的要的作用 形成和分解、土壤监测与生态环境改善等方面有
影响群落结构的因素 1 则
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土壤微生物群落结构影响因素的探讨(1)
第 28 卷第 6 期 哈尔滨师范大学自然科学学报 NATURALSCIENCESJOURNALOFHARBINNORMAL UNIVERSITY Vol.28,No.62012 土壤微生物群落结构影响因素的探讨 李 娜,张利敏,张雪萍** (哈尔滨师范大学)
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2.2 植被自然恢复演替 同一种植物的土壤中,微生物的群落结构和丰富度随植物 年龄的变化而变化,在杉木生长初期,土壤细菌群落结构较 单一,丰富度也小,杉木人工林土壤微生物群落多样性和丰 富度随着杉木人工林的生长发育而逐渐增加;植物年龄对不 同的微生物产生不同的影响.例如在杉木人工林发育的不同 阶段的土壤中,细菌和真菌受杉木年龄的影响存在很大差 别,真菌受杉木年龄的影响比细菌大,土壤真菌多样性指数 和丰富度指数在不同年龄杉木人工林土壤中大都呈现显著 变化,而细菌仅在各发育阶段出现显著性差异.随着植被自 然恢复演替,土壤容重逐渐降低,增加了土壤的通气性,有 利于好氧微生物的繁殖和生存,土壤养分也不断提高,促进 了微生 [11] 物活力的提高,土壤微生物群落结构随着植 [12] 被自然恢复演替而演替.朱斌等对宝华山不同演替群落下 的土壤微生物研究发现处于演替初级阶段的次生裸地的微 生物总量少于青冈栓皮栎混交林和纯盐肤木林,因为不同演 替森林植被覆盖不同,对土壤营养状况和水热条件的影响不 同,土壤微生物生存的生态环境也就不同.纯盐肤木林和青 冈栓皮栎混交林比处于演替
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征. 在不同类型的植被条件下,土壤中的各种矿质元素、有机
质、土壤含水量、温度、通气性及 pH 都是不同的,因而微 生物的种类和数量也是不同
[8] 的.黄志宏等调查了南岭小坑森林公园 4 种典型林型针阔 混交林、常绿阔叶林、杉木林、毛竹林,结果表明不同林型 土壤微生物数量存在极显著差异(p<0.001),微生物总数 平均值以针阔毛竹林和常绿阔叶林次之,杉木林混交林最 高,的数量最少,而且不同林型土壤微生物中,各类 不同林型间微生物组成比例不尽相同.这说明, 土壤微生物数量分布上存在明显的非均匀性,尤其以针阔 混交林土壤微生物数量最高,而杉木纯 [9] 林林地土壤微生物数量最低.王锐萍等研究发 鼎湖山南亚热带季雨林中凋落物和土壤中均现, 以细菌为多,真菌次之,放线菌最少.周丽霞在鹤山退化 生态系统恢复过程中研究发现,土壤微生物的组成以细菌为 主,其次是放线菌,真菌相对较少.可见,不同林地类型对 土壤微生物数量和种类影响效果是有差异的,之所以出现这 种现象,可能与不同林型的凋落物质量有一定关系,从而影 响分解速率,也可能与林内微环境等有关系.
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温度是影响微生物生长的重要因素,但是微生物的基本生 长温度差异很大,根据微生物的最适生长温度,将微生物分 成嗜冷性微生物,嗜温性微生物和嗜热性微生物三类.气候 变暖能够通过增加土壤微生物类群比率(真菌/细菌)、增强 土壤真菌的优势,使微生物群落结构发生改[31]变.
Lipson 和 Schmidt[32]对高山冻土土壤细菌群细菌群落 结构组成具有季节性落研究结果表明,
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这使得初级阶段的次生裸地植被盖度明显增加,等 [10] 3 土壤理化性质对土壤微生物群落 结构的影响 土壤是微生物栖息的场所,对微生物的生存、繁衍起着至 关重要的作用,因此土壤的有机 酸碱度等都会对土壤微生物产生影响.质、 3.1 土壤有机质 土壤有机质是土壤微生物生长的主要能源和营养物质,因 此土壤有机质的类型和含量对提供维持土壤各种功能所必 需的能量、底物和生物 [16] 土壤有机质的有效性(a-多样性至关重要, vailability)和组成是影响微生物生物量以及群落 [17-18] .不同颗粒等级土壤微生组成的关键因素 物差异较大,黏粒部分细菌数量多,而在较大颗 [19] 粒的土壤中真菌数量相对增加.土壤颗粒越细,有机质含 量越高,土粒中的微生物群落结构 多样性越高;比较同一粒径、不同有机质越复杂, 含量的土壤微生物群落结构发现,有机质含量越
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细菌同的土壤微生物的最适酸度范围有所不同, 一般在 pH 为 6.5~7.5 较适宜,放线菌的最适 pH 为 7.5~ 8.真菌对氢离子浓度不敏感,而大部分的细菌和放线菌的 最适 pH 较狭窄,所以在酸性环境中真菌群落的百分比较大, 真菌的最适 pH 为 5~6.在 pH 为 5~8 范围内,微生物数 量 pH 过高或过低对大随着 pH 值的提高而增加, 部分微生物都不大适宜,只有少数种类能在 pH>8 或 pH <5 的条件下生长,嗜碱菌必须在 pH [26] .高于 8 的环境中才能生存. .但水分过多会对某些微生物的生存产生物 生不利影响,根据微生物对氧气需求的不同,可以将微生 物分为好氧微生物和厌氧微生物,土壤中的好氧微生物常占 优势,约占微生物总数量 60%~80%,它们需自由通气条件 或有氧化物存在.当土壤中水分过多时,土壤空气会被水所 替代,如果淹水时间延长,则会导致强烈的还原条件,这有 利于厌氧微生物的繁殖,从而提高了厌氧微生物在微生物总 量中的比例.土壤水分还可 间接的对土壤微生物群落以通过影响理化性质, 结构产生影响. 5 温度对土壤微生物群落结构的影响
[33] 的变化规律.Nemergut 等综述了高山和北极地区土壤微生 物的研究结果,指出寒冷地区土壤微生物群落结构存在明显 的季节性变化.寒地土壤微生物群落结构的季节性变化也影 响到其功能,其中最直接表现在土壤呼吸强度的变化 上.Lipson 等[34]将冬季和夏季土壤带回实验室,分别测 定这两种土壤在 22℃和 0℃的土壤呼吸强度,结果表明土壤 呼吸速率不论在 22℃,还是在 0℃条件下,冬季土壤都明显 地高于夏季土壤.冬季土壤微生物利用酚类化合物香草酸 (vanillicacid)能力明显高于春季和夏季土壤微生物,而春 季和夏季土壤微生物利用甘氨酸能力强. 4 水分对土壤微生物群落结构的影响 水分是微生物原生质的重要组成部分,约占 90%左右 [27],也是土壤酶作用的介质,微生物的生命活动离不开 水.因此,在土壤中含有适量的水是必须的,当土壤含水量
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土壤肥力和作物生产力的一个重要指标;人们可以通过对 土壤微生物群落结构进行解析并研究其动态变化和纵向分 布,优化群落结构,调节群落功能,发现新的重要微生物功 能类群,从而
[4] 为污染土壤生物修复提供可靠的依据;土壤微 收稿日期:2012-09-05*国家自然科学基金(41101048) **通讯作者:张雪萍,E-mail: hellozxp@163.com. 2 植被对土壤微生物群落结构的影响 植被是土壤微生物赖以生存的有机营养物质和能量的重要 来源,通过影响土壤含水量、温 pH 及有机碳和氮的水平等微生物定度、通气性、 [7] 居的物理环境影响土壤微生物群落结构,微生物群落结构 受植被 类型、植被恢 复演替和植物 根系等因素影 响.2. 1 植被类型 土壤有机质和养分明显增加,同时使土壤的水、热、气等 环境更加适合微生物的生存.2.3 根际效应 当植物的根系更为发达时,它们可能就会产生更多种类和 质量的根系分泌物,这些植物根际 使分泌物为微生物的生长提供了各种营养物质, 根际能为微生物提供更适合的环境,从而在根际
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降低到一定程度时,微生物数量就会大幅度下降,因为土壤 水是一种
溶液的浓度影响着它的渗透压,当溶质不溶液,变时,土 壤水分越少,溶液的浓度越大,渗透压越
可能造成生理干旱,不利于微生物生长;适宜高, 的土壤含水量有助于增加土壤微生物的种群大小,而超出 田间土壤持水量时,土壤微生物会随 [28] 着土壤含水量的增加而减少.在半干旱和干旱地区,干旱 可能是影响微生物群落多样性和活性的主要胁迫因子.干旱 胁迫可降低底物的扩散 [29] ,作用和增加微生物对碳和氮的需求在干旱 条件下残存的微生物是少数具有特殊性能的微 6 人类活动对土壤微生物群落结构的影响 由于施肥种类和数量的不同,对土壤微生物群落结构的影 响不一致.施用有机肥可以改善土 刺激微生物的生长,提高土壤微壤微生态环境, 生物群落结构多样性,降低微生物群落均匀度;而无机肥 的施用则会在一定程度上降低微生物群落结构的多样性,当 施用无机肥料的同时供应 土壤微生物数量会明显增一定的有机物质时,
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真菌和放线菌.不同的植物根存在更多的细菌、 从而对土壤微生系分泌物的物理化学性质不同, [13-14] ,物的生长具有不同的选择性刺激作用从 放线菌和真而不同植被类型的根际环境对细菌、 菌有不同的影响,对根际微生物总量具有明显的 [15] 根际效应.章家恩等对南亚热带不同植被根际微生物数量 调查表明,土壤微生物总量在不同 即根际微生物植被下均表现出明显的根际效应, 数量要高于根外土壤.广东凤丫蕨,大叶相思和 真菌都有明显的根际效应;尾叶青皮对放线菌、 桉对放线菌的根际效应明显;湿地松对真菌有明 根际土壤显的根际效应.这是因为同一植被下, 较为疏松,孔隙度较高,质地较好;有机质、全氮、有效 氮、有效钾、有效磷的含量均明显高于根外 不同植被可能表现土壤.但对于某一类微生物, 出正的效应,也可能表现出负的效应.木荷对细 但对放线菌和真菌则表现菌有明显的根际效应, 柳叶竹对真菌也表现负效应.此外,同一负效应, 种植物的根际微生物群落结构随着植物的生长过程不断改 变,所以根际土壤微生物群落结构具有非常明显的时空特
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