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森林土壤细菌群落生态研究进展

学术期刊发表网 位置:农业论文 时间:2019-01-29 16:25 (12)

摘要:下面文章指出了土壤细菌群落是土壤微生物的主要跟组成成分,是地生态系统中球化学循环的驱动力,可有效地进行物质循环及能量流动,文章中也介绍了当前我国土壤细菌群落的研究进展,主要包括群落组成结构及研究方法和彩响土壤细菌群落结构的因素,同时对森林

  下面文章指出了土壤细菌群落是土壤微生物的主要跟组成成分,是地生态系统中球化学循环的驱动力,可有效地进行物质循环及能量流动,文章中也介绍了当前我国土壤细菌群落的研究进展,主要包括群落组成结构及研究方法和彩响土壤细菌群落结构的因素,同时对森林土壤微生物学生态学目前的研究现状及未来的研究方向进行了展望。

  关键词:土壤微生物,土壤细菌,群落结构

土壤学报

  1引言

  森林是陆地生态系统的主要载体,是生态系统中物质循环的源头所在.土壤微生物则是森林生态系统中物质循环的发动机,是物质循环利用的核心所在.细菌占据了土壤微生物大部分的组成并且多样性十分丰富,同时细菌又是陆地生态系统中球化学循环的驱动力,能够快速高效地分解与转化有机、营养等物质巧,影响植物对养分的获取和土壤肥力。

  2土壤细菌群落研究进展

  2.1土擅细菌群落组成

  士壤细菌群落是土壤微生物中数目最多、分布最广且成分最丰富的微生物之一.酸杆菌门是基于分于生态学研究而发现的新细菌类群,存在于许多生境中并且在士壤细菌生态系统中占有重要的位置,有研究表明酸杆菌最高能占土壤细菌总量的50%[5]酸杆菌细菌的特点是寡营养、嗜酸,以及难培养等特点,在极端环境、受污染的环境以及废水环境中仍存在[6]0Sul现,酸杆菌在有机碳含量低的士壤中适宜生存。

  Naether也发现酸杆菌与土壤中的有机碳存在明显的负相关关系.此外梅拔梯度影响酸杆菌门的分布还有待商议,Shen[g]认为海拔梯度对酸杆菌门没有明显影响.Zhang等问则认为海拔梯度对不同酸杆菌门下的类群有着不同的影响.酸杆菌不仅能对植物残体降解起到重要作用还具有一定的光合能力,同时还参与了铁和碳化合物的循环与代谢过程[11]。

  变形菌门细菌均为革兰民阴性细菌,其形态和样貌变化很多.变形菌门是整个细菌域中最为庞大的一个类群,广泛存在于各种环境中,遗传多样性极为丰富,这是变形菌门覆盖面极广的重要原因。变形菌门细菌有好氧细菌和厌氧细菌,有自养型和异养型细菌,所以变形菌类的物种在农业、工业、医药、卫生、环保等各个领域都有很高的应用价值,并被广泛应用于植物病虫害的防治、工农业废水的处理以及士壤修复的功能等[1Z.13J。

  2.2土壤细菌群落研究方法

  土壤细菌群落结构的差异和变化规律也能反映土壤现状及变化趋势,可用来指示土壤生态功能,衡量土壤环境治理的效果。目前许多学者发现影响土壤微生物群落的关键因于时,而土壤细菌群落是土壤环境中的微生物的重要组成,所以发现影响细菌群落结构变化的环撞因子极为重要.随着科技技术的不断发展,对士壤细菌研究的方法日益多样。

  传统意义的细菌研究方法又被称为平板培养法,其原理是将土壤中可以培养的微生物对不同元素培养基的筛选进行分离繁殖,接着依照微生物的菌落数量和形态来计算并测量出土壤中土壤微生物的数目和类:"1.这种方式的操作简便,能有效的节约时间成本和支出,然而在选择良好的培养基和严格的培养条件上有一定程度的限制性.杨喜回等[16]应用传统的稀释平板测定了微生物量碳、氮,并研究了太行山区不同植被群落土壤微生物特征。

  20年来分子生物学技术高速发展,在未知微生物范围内已经有了越来越丰富的应用,并且建立了以分子系统发青为根本的研究方法川,如末端限制性长度多态性分析法(T-RFL町、荧光原位杂交技术(FISH)、变性梯度艇胶电泳(PCR-DEEG)法等。这些方法能评价并比较不同生态条件下微生物群落结构多样性。

  秦华等口~J利用PCR-DEEG技术研究了雷竹竹种的土壤细菌群落结构的变化;刘卡榕叫通过PCR-DEEG技术分别比较了位于天目山和玲珑山的种典型森林人工林的土壤细菌群落结构.在科学技术的迅速发展的同时,新的测序方式一高通量测序技术在科学研究中慢慢得到更多的应用.高通量测序技术相对于传统细菌研究方法有了质的飞越,具有跨时期的重要性。与此同时,深度测序的性能也是高通量测序技术的优点所在。

  高通量测序技术能够全面系统的分析士壤细菌的多样性。现在有很多学者将高通量测序技术运用到研究中,乔渺沙等【22J对关帝山针叶林土壤细菌群落结构进行了分析朱南之等[Z3对四川省攀枝花市的常绿落叶阔叶混交林的土壤细菌群落组成和多样性多了研究。

  3影响土壤细菌群落结构因素

  植物群落的结构、组成和多样性以及植物一微生物群落间的相互作用是由土壤微生物综合调控的,是地球生态系统生产力和多样性的主要驱动者E241.土壤微生物群落的结构组成和多样性的因素主要由环境因于和土地利用方式决定。

  3.1土壤类型对土擅细菌群落的影响

  实际自然环境中土壤类型多种多样,不同类型的土壤的细菌群落结构及组成差异较大。许多研究均表明土壤细菌群落结构的主要影响因素是土壤类型。再芳[25J对内蒙古地区的几种不同植被类型的林地士壤微生物组成和丰富度、均匀度以及多样性等进行了研究。研究结果发现,在内蒙古的不同林分中土壤微生物的结构组成、种类和丰度均表现出不一致的特性,且这些指标在抄草灌丛相较于汹松林地更小。

  而其中土壤pH值能直接影响着土壤细菌丰富度、多样性以及生物空间分布模式的,pH值通过影响某些微生物门类的相对丰度,如酸杆菌门的相对丰度会随着pH值的降低反增加,而放线菌门的相对丰度却随着pH的降低逐渐降叫。而Ding[Z7]利用高通量测序技术对我国神农架地区的常绿阔叶林和落叶阔叶林的士壤细菌群落研究发现,常绿阔叶林中土壤有机质含量较高导致放线菌门丰度更为丰富,落叶阔叶林中土壤有机质含量较低因此班微菌门的丰度较小,因此在预测森林土壤细菌群落结构时土壤有机质有着十分重要的指示作用。

  3.2土地利用方式对土攘细菌群嬉影响

  不同的士地利用方式包括植被类型、耕作方式以及经营模式的改变均会影响土壤结构以及士壤理化特28,进而会严重影响土壤质量、土壤微生物量、土壤细菌多样性等相关特性。姚槐应等臼]利用不同方式研究了同林分类型红壤的微生物群蓓的功能多样性和结构多样性,结果发现微生物的多样性受到土地利用方式的显著影响。但是章家思等的研究认为土壤微生物生物量和土壤细菌多样性指数变化并非完全一致口。1.土地退化和破坏同样会导致使土地利用方式改变,]ing等对黄土高原退耕还林天然草地、人工草地、人工林、坡地农田的土壤细菌群落发现恢复后的土壤细菌丰度由放线菌门最多变为变形菌门。

  4研究展望

  土壤是森林生态系统的主要载体,土壤细菌是土壤微生物不可或缺的一部分。目前目前对士壤细菌的研究主要集中在土壤细菌群落结构和土壤细菌多样性等方面。随着对森林土壤细菌生态学研究的不断探人,在今后的研究中应着重关注以下几个方面.(1)森林土壤细菌群落的多样性及功能结构研究.不同的土壤细菌群落在土壤微生物中有着不同的功能结构,但目前的研究对其在土壤中拾摸着怎么样的功能性研究还是有所欠缺的,还需要我们进一步研究.(2)深入开展环境因子对土壤细菌群落结构的影响,在森林土壤的重要生态过程付日等元素循环)均与微生物的代谢活动有关。因此,环境因子如植被、温度、不同时间或空间的不同对土壤细菌从生态学的角度认识土壤生态系统的动态性和整体性。

  参考文献:

  [1]赵先丽,周广胜,周莉,等.盘锦芦苇湿地土攘微生物初步研究[1].气象与环撞学报,200723(1):30-33.

  [2]FiererN,LeffJW,AdamsBJ,etal.Cross-biomemetagenomicanalysesofsoilmicrobialcommunitiesandtheirfunctionalattributes[JJ.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2012,109(52):21390-21395.

  [3]BardgettRD,vanderPuttenWH.Belowgroundbiodiversityandecosystemfunctioning[1].Nature,2014,515(7528):505-511.

  [4]HeZ,van?NostrandJD,DengY,etal.Developmentandapplicationsoffunctionalgenemicroraysintheanalysisofthefunctionaldiversity,copositionandstructureofmicrobialcommun.ities口].FrontiersofEnvironmenta1Sαence&.EngineeringinChina,2011,5(1):1-20.

  [5]LeeSH,KaJO.ChoJC.MembersofthephylumAcidobacteriaaredominantandmetabolicallyactiveinrhizospheresoi1.FemsMicrobiology口].Letters.2008,285(2):263-269.

  [6]BarnsSM,CainEC,Somme凹il1L,etal.Acidobacteriaphylumsequencesinuran.ium-contaminatedsubsurfacesedimentsgreat1yexpandtheknowdiversitywithinthephylu皿[JJ.AppliedandEnvironmentalMicrobiology,2007,73(9),3113-3116.

  相关期刊推荐:《土壤学报》(双月刊)创刊于1948年,是由中国科学院主管、中国土壤学会主办、中国科学院南京土壤研究所承办、科学出版社出版的中文(含英文摘要、图、表和关键词)核心科技学术期刊。办刊宗旨:坚持四项基本原则,理论联系实际,贯彻"双百"方针,为发展国民经济服务,为科教兴国服务,为农业现代化服务,为土壤学科发展服务。

  


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