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青藏高原禾草混播对土壤微生物多样性的影响

本站小编 Free考研考试/2022-01-01

姜鑫, 牛克昌,*南京大学生命科学学院, 南京 210023

Effects of grass mixed-sowing on soil microbial diversity on the Qingzang (Tibetan) Plateau

Xin JIANG, Ke-Chang NIU,*School of Life Science, Nanjing University, Nanjing 210023, China

通讯作者: *牛克昌:ORCID: 0000-0002-2131-2279(kechangniu@nju.edu.cn)

编委: 郭良栋
责任编辑: 李敏
收稿日期:2020-10-10接受日期:2021-02-4
基金资助:国家自然科学基金(31870402)


Corresponding authors: *(kechangniu@nju.edu.cn)
Received:2020-10-10Accepted:2021-02-4
Fund supported: the National Natural Science Foundation of China(31870402)


摘要
土壤微生物多样性的形成、维持和变化机理是生态学研究的核心内容, 已有大量研究表明土壤微生物群落构建不仅受到土壤环境的深刻影响, 也与植物群落物种多样性密切相关。由于自然群落中土壤环境和植物多样性协同影响土壤微生物, 难以区分和厘清植物多样性和土壤环境对土壤微生物多样性构建的各自影响。该研究基于在青藏高原高寒草地构建的人工草地群落, 比较分析了3种优势禾本科牧草单播和混播及施肥处理13年后, 土壤细菌和真菌物种多样性及其与植物群落和土壤理化因子的关系。主要结果: 1)与各单播处理相比, 3种牧草两两混播一致显著降低了土壤细菌群落的丰富度和多样性, 其中变形菌门和放线菌门相对丰度显著增加, 而酸杆菌门、拟杆菌门和浮霉菌门相对丰度显著减小; 牧草混播对土壤真菌多样性没有显著影响。2)牧草混播显著降低了土壤pH和土壤全氮含量, 增加了土壤全磷含量; 施肥显著降低土壤pH, 增加了土壤速效磷含量; 但这些土壤理化因子的变化不足以解释土壤细菌和真菌多样性在处理间的差异。3)施肥显著提高了植物群落地上生物量, 降低了植物物种丰富度, 土壤细菌多样性随植物物种丰富度增加而减小, 而与植物生物量变化无关。该研究在野外条件下, 通过长期控制实验揭示了高寒草地禾草混播并不增加土壤微生物多样性, 为高寒地区牧草混播人工草地实践提供了科学依据。
关键词: 植物多样性;土壤微生物多样性;混播;多样性促进多样性

Abstract
Aims How soil microbial diversity assembly, maintain and change is a key topic of ecology. A large number of studies show that soil microbial biodiversity is controlled not only by soil environment but also by plant species. However, due to strong covariation between the two factors in the field, it remains a challenge to isolate and clarify the role of plant diversity in regulating soil microbial biodiversity. Hence, here, we aim to clarify how plant diversity affects soil microbial diversity in environment-consistent artificial communities.
Methods In this study, we examined differences in species diversity of soil bacteria and fungi among plots subjected single- and mixed-sowing of three grass species with fertilization treatments after 13 years’ experiment on the eastern Qingzang (Tibetan) Plateau. We also analyzed the relationships between soil microbial diversity and edaphic factors as well as plant community attributes.
Important findings (1) The species richness and diversity of soil bacteria, not including soil fungi, significantly and consistently decreased in mixed-sowing plots relative to single-sowing plots, with higher relative abundances in proteobacteria and actinobacteria but lower in acidobacteria, bacteroidetes and planctomycetes in the mixed- sowing plots. (2) Soil pH and total nitrogen content significantly decreased while soil total phosphorus content increased in mixed-sowing plots relative to single-sowing plots. Fertilization significantly increased soil available phosphorus while decreased soil pH and soil humidity. However, variations in these edaphic factors contributed little in variation of soil microbial diversity. (3) Fertilization significantly increased plant aboveground biomass while decreasing richness of present plant species, which was also negatively associated with soil bacterial diversity. In short, this long-term field experiment clearly showed that mixed-sowing of common grass species did not promote diversity of soil microbes. This study provides new insight into management of grasses mixed-sowing artificial grasslands.
Keywords:plant diversity;soil microbial diversity;mixed-sowing;diversity begets diversity


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引用本文
姜鑫, 牛克昌. 青藏高原禾草混播对土壤微生物多样性的影响. 植物生态学报, 2021, 45(5): 539-551. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0330
JIANG Xin, NIU Ke-Chang. Effects of grass mixed-sowing on soil microbial diversity on the Qingzang (Tibetan) Plateau. Chinese Journal of Plant Ecology, 2021, 45(5): 539-551. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0330




随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014)。大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016)。作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014)。但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性。

根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010)。与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019)。然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用。我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019)。虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014)。但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017)。更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015)。例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消。近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017)。同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关。总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016)。

与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b)。也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007)。与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011)。但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务。在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据。

为此, 本研究基于2003年我们在青藏高原东部高寒草地所建立的人工牧草群落(Li et al., 2011), 对比分析3种常见禾草单播与两两混播及嵌套施肥处理13年后, 土壤环境及微生物多样性的差异。试图回答生态位分化并不明显的植物物种混播是否显著影响土壤微生物多样性这一科学问题; 进而研究其中机理, 例如, 如果牧草播种显著促进或抑制土壤微生物, 是由于混播群落的植物生物量较高, 还是由于土壤肥力等环境属性差异所致。

1 材料和方法

1.1 实验地概况

实验地设置于兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站(合作站), 该站位于青藏高原东缘甘肃省甘南藏族自治州合作市市郊(34.95° N, 102.88° E)。台站海拔2 960 m, 年平均气温2 ℃, 降水量557.8 mm; 土壤是典型的高山草甸土, 具有冰川、冲积、残留和残余坡积的母质。该研究站(合作站)周围植被为典型亚高寒草甸, 研究站占地约20 hm2, 成立于1997年, 研究站内植被于20世纪90年代初被当地牧民开垦, 用来种植青稞(Hordeum vulgare var. coeleste)和油菜(Brassica napus), 少有施肥和放牧等影响, 建站后未受干扰用于科研控制实验。

1.2 实验设计

为了避免次生演替和土壤种子库影响, 于2003年5月初, 我们彻底清除了0.67 hm2样地的植物和土壤(深25 cm), 随后将无种子和少微生物的外源深层土壤混合拌匀后填充至样地, 设置成28个3 m × 4 m的样区, 用以随机实施3种常见牧草单播和混播处理。所选牧草为广泛分布于青藏高原高寒草地的垂穗披碱草(Elymus nutans, En)、中华羊茅(Festuca sinensis, Fs)和羊茅(Festuca ovina, Fo)。处理为3种单播、两两混播及3种混播, 共7个处理, 每个处理设置4个重复。样区之间设置宽度为0.5 m的隔离带。每个样区内再设置0.3 m的隔离带, 将每个样区分成两个3 m × 2 m的亚区, 用以施肥与不施肥(对照)处理(Li et al., 2011)。

2003年6月下旬, 在每个样地中播种(单播和混播密度均为400粒·m-2), 并在播种之前对种子萌发率进行了测试, 以确保所播种的种子混合物中所有物种的萌发率大致相同。2004年及之后每年6月在施肥亚样区中, 添加(NH4)2HPO4, 施肥量为90 g·m-2 (N: 16.2 g·m-2, P: 41.4 g·m-2)。每年9月收割地上植物留茬(5 cm), 除2003-2004年夏季外, 各样区未进行杂草(即非播种植物)剔除, 使各处理自然生长建立人工草地群落。

1.3 植物和土壤样品采集与测量

由于3个物种混播处理无物种组成上的重复, 本研究于2016年7月取样测量3个物种单播及两两混播(3个组合)共6个播种处理, 2个嵌套施肥(施肥和对照)处理, 每个处理6个重复, 共计36个0.5 m × 0.5 m的小样方。在每个样方中, 首先测量植物物种丰富度和个体多度, 并分种刈割了地上部分生物量, 烘干称质量(用精确度0.000 1 g天平)测生物量, 计算相对多度。植物刈割后, 每个样方内用5点取样法取5钻土样(0-15 cm), 去除其中的植物组织、混匀、过筛(2 mm)后分为两份, 一份风干后储存于4 ℃冰箱用于土壤理化性质测定, 另一份储存于-20 ℃冰箱用于土壤细菌和真菌多样性测定。

土壤理化性质测量以常用方法, 如土壤pH用电极法测定(土水质量比为1:5), 土壤湿度为鲜土质量与60 ℃条件下烘干48 h后的干土质量之差, 土壤有机碳用Walkley-Black法测定(Nelson & Sommers, 1983), 土壤全氮含量用元素分析仪(vario MACRO cube, Elementar, Frankfurt, Germany)测定(Sommers & Nelson, 1972), 土壤有效氮用CaCl2浸提后用流动分析仪(AA3-Auto Analyzer III, Bran+luebbe, Hamburg, Germany)检测含量, 土壤全磷用高氯酸消化法测定(Sommers & Nelson, 1972); 土壤速效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定含量。

土壤DNA用QIAampFast DNA Stool Mini Kit 试剂盒(QIAGEN, Dusseldorf, Germany)提取。将所得DNA样品的16S rRNA和ITS基因通过PCR扩增, 细菌和真菌的扩增引物分别为16s-341F (5'-CCTACGGGNGGCWGCAG-3')、16s-785R (5'-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3')以及NSI1 (5'-GATTGAATGGCTTAGTGAGG-3')、58A2r (5'-CTGCGTTCTTCATCGAT-3')。将所获得的DNA模板进行了两轮PCR扩增, 体系为25 μL反应体系, 扩增温度均为95 ℃、55 ℃、72 ℃循环, 其中第一轮进行20次循环, 第二轮进行5次循环。扩增产物经过2%琼脂糖凝胶电泳检测后用Qubit picogreen荧光定量系统(Invitrogen, Carlsbad, USA)对纯化后的PCR产物进行荧光定量, 构建Miseq文库, 用Miseq高通量测序平台测序。所获序列使用Qiime软件进行质量控制, 通过绘制各个样本土壤微生物操作分类单元(OTU)的稀释曲线, 从而统一各个样本的测序深度至20 000序列, 确保可真实反映微生物多样性; 将测序结果中的singleton OUT进行去除, 以避免其对微生物多样性计算结果的影响, 在97%的相似水平下对OTU进行聚类、并通过分析其代表序列得到微生物样本的物种信息, 从而进行多样性计算等。土壤细菌和真菌多样性采用丰富度指数Chao1和多样性指数Shannon等来表征。

1.4 数据分析

首先, 用嵌套方差分析检验处理(施肥嵌套于播种方式)对各响应变量(土壤微生物多样性及优势类群、土壤理化因子、植物群落)的影响程度(即变异解释和显著性); R中代码为aov (响应变量~播种方式/施肥+ Error (不同物种组合), data = Dataset)。其次, 利用广义线性混合模型分析各处理对响应变量影响的方向和大小及其显著性; R代码为lmer (响应变量~播种方式/施肥+ (1|不同物种组合), data = Dataset)。除植物物种丰富度用泊松分布进行拟合, 其余各响应变量符合正态分布, 我们均用高斯分布拟合。混合模型中, 由于播种方式(单播/混播)和施肥(施肥/对照)处理交互作用不显著, 所以未考虑交互影响。由于不同单播物种或混播组合之间的差异不明显, 将不同物种(单播及混播)组合作为方差分析和混合模型中的随机项(Li et al., 2011)。广义混合模型用R程序包‘nlme’实现(Pinheiro et al., 2017)。

为检验播种方式和施肥是否通过影响其他植物和土壤因子, 进而影响土壤细菌和真菌群落多样性, 首先利用广义多元相关分析(gCCA)检验各土壤理化因子、土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及植物群落属性之间的相关关系(Niu et al., 2016a); 广义线性模型用R程序包‘candisc’实现(Friendly & Fox, 2017)。我们以多元回归进一步检验各土壤理化因子及植物生物量和物种丰富度对土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及各优势菌群的影响。另外, 我们用非度量多维尺度分析方法(NMDS)分析了群落组成在不同播种方式中的差异及其与土壤因子和植物群落属性的关系, 所有统计分析和图形绘制均用开源统计软件R 3.5.2。

2 结果

2.1 混播和施肥对土壤微生物多样性的影响

从土壤微生物多样性在各取样点的差异来看, 总体上不同播种方式之间差异较大, 施肥与否差异较小。单播或混播解释了细菌丰富度变异的38%, 细菌Shannon多样性变异的44%, 但是不同播种方式对真菌丰富度及Shannon多样性指数变异的解释只有8%-16%。施肥处理只解释细菌和真菌丰富度及多样性变异的0.15%-7.14% (表1)。与各单播处理(3种牧草单播)相比, 混播(3种不同组合)一致显著(p < 0.05)降低了土壤细菌群落丰富度指数(Chao1, 图1A)和Shannon多样性指数(图1B)。总体上, 施肥趋于降低混播处理中的细菌和真菌多样性, 但无论是在单播处理还是混播处理中, 施肥与不施肥处理间没有显著差异(表1)。

Table 1
表1
表1广义线性混合模型检验混播和施肥对土壤微生物多样性的影响
Table 1Summary of the effect of mix-sowing and fertilization on variation in soil microbial diversity tested by generalized linear mixed effect model
变量 Variable变异度 Variability (%) | F混播
Mixed-
Sowing
施肥 Fertilized
单播/混播
Single-sowing/Mixed-sowing (df = 1)
施肥/不施肥
Fertilized/Unfertilized
(df = 2)
单播
Single-sowing
混播
Mixed-sowing
土壤微生物多样性 Soil microbial diversity
细菌丰富度(Chao1) Bacterial richness (Chao1)38.33 | 37.87*2.72 | 0.69-96.92*-30.44-13.61
细菌Shannon多样性
Bacterial Shannon diversity
44.35 | 41.51*0.15 | 0.04-0.60*-0.02-0.05
真菌丰富度(Chao1) Fungal richness (Chao1)16.03 | 3.102.18 | 0.50-28.2219.30-12.65
真菌Shannon多样性
Fungal Shannon diversity
8.16 | 3.367.14 | 1.33-0.15-0.04-0.50
土壤理化因子 Soil edaphic factor
土壤pH Soil pH18.17 | 55.48*27.47 | 7.25*-0.22*-0.24*-0.12*
土壤湿度 Soil humidity10.95 | 3.499.01 | 1.870.02-0.01-0.02
土壤全氮含量 Soil total nitrogen content68.81 | 51.36*2.46 | 1.47-0.21*0.060.00
土壤全磷含量 Soil total phosphorus content41.15 | 16.46*5.23 | 1.681.23*0.180.46
土壤有效氮含量 Soil available nitrogen content0.38 | 0.770.80 | 0.12-0.00-0.180.00
土壤速效磷含量 Soil available phosphorus content8.25 | 4.4331.78 | 8.47*0.040.08*0.05*
土壤有机碳含量 Soil organic carbon content0.52 | 0.269.07 | 1.541.203.01-0.42
植物群落 Plant community
植物地上生物量 Plant aboveground biomass1.45 | 0.4427.98 | 6.83*-11.2014.3626.93*
植物物种丰富度 Plant species richness0.84 | 1.0134.08 | 7.69*1.33-1.11-4.89*
表中前2列数值为固定因子(单播/混播、施肥/不施肥)对各变量变异度的解释量及显著性(解释量(%) | F); 后3列数值为固定因子对各变量的影响大小(回归估计斜率), 其中牧草混播影响以单播为对照, 施肥影响以不施肥为对照; 正、负值表示相对于单播, 混播处理下的增加和降低, 同理相对于不施肥, 施肥处理下的增加和降低; *代表影响显著(p < 0.05)。
Values in first two and last three columns indicate explaining variability (%) | F and effect size (i.e. estimated slopes) of fixed factors (single-sowing/mix-sowing, fertilized/unfertilized treatments) on variation of individual variables, respectively. Positive and negative values of estimated slopes indicate increase or decrease in mixed-sowing relative to single-sowing, as well as fertilized relative to unfertilized treatment, with significant effect (p < 0.05) highlighted by *.

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图1

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图1混播和施肥对土壤细菌和真菌多样性的影响(平均值±标准误)。A, 细菌丰富度(Chao 1)。B, 细菌Shannon多样性。C, 真菌丰富度(Chao 1)。D, 真菌Shannon多样性。En, 垂穗披碱草; Fo, 羊茅; Fs, 中华羊茅。

Fig. 1Effect of mixed-sowing and fertilization on variation in soil bacterial and fungal diversities relative to single-sowing and unfertilized treatment (mean ± SE). A, bacterial richness (Chao 1). B, bacterial Shannon diversity. C, fungal richness (Chao 1). D, fungal Shannon diversity. En, Elymus nutans; Fo, Festuca ovina; Fs, F. sinensis.



2.2 混播和施肥对土壤微生物群落结构的影响

本实验中土壤细菌优势类群(门水平)为: 酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、变形菌门和疣微菌门; 土壤真菌优势类群(门水平)为: 子囊菌门、担子菌门、接合菌门(图2)。播种方式(单播和混播)显著影响了土壤细菌优势类群相对丰度, 解释了酸杆菌门、拟杆菌门和变形菌门相对丰度变异的33%-35% (表2)、浮霉菌门相对丰度变异的21%、以及放线菌门相对丰度变异的12% (表2)。具体而言, 与单播处理相比, 混播显著降低了酸杆菌门和拟杆菌门的相对丰度(表2; 图2A), 同时显著增加了放线菌门和变形菌门的相对丰度(表2)。播种方式对土壤真菌优势类群相对丰度的影响并不显著, 不同播种方式仅能解释其相对丰度变异的1%-2% (表2)。土壤细菌和真菌优势类群均在施肥与不施肥处理间没有显著差异, 施肥仅能解释土壤细菌酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门及变形菌门相对丰度变异的0.5%-2.5% (表2); 施肥解释了子囊菌门、担子菌门及接合菌门等优势土壤真菌类型相对丰度变异的1%-4% (表2)。

图2

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图2单播和混播处理中, 土壤细菌和真菌各门水平优势菌群相对丰度比较。A, 细菌门水平优势类群相对丰度。B, 真菌门水平优势类群相对丰度。En, 垂穗披碱草; Fo, 羊茅; Fs, 中华羊茅。图中*表示与单播与混播处理间该菌群相对丰度的差异显著(p < 0.05)。其他细菌包括装甲菌门、衣原体门、绿弯菌门、蓝藻门、迷踪菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、硝化螺旋菌门等16个细菌门类; 其他真菌包括壶菌门、球囊菌门以及3种未知真菌门共5个真菌门类。

Fig. 2Relative abundance of dominant phyla of soil bacteria and fungi in single- and mixed-sowing plots, with significant difference between them (p < 0.05) indicated by *. A, Dominant phyla of bacteria. B, Dominant phyla of fungi. En, Elymus nutans; Fo, Festuca ovina; Fs, F. sinensis. Others of bacteria include Armatimonadetes, BRC1, Candidatus_Saccharibacteria, Chlamydiae, Chloroflexi, Cyanobacteria, Elusimicrobia, Firmicutes, Gemmatimonadetes, Ignavibacteriae, Latescibacteria, Nitrospirae, Parcubacteria, Unclassified_Bacteria, candidate_division_WPS-1 and candidate_division_WPS-2. Others of fungi include Chytridiomycota, Glomeromycota and three uclassified fungi phyla.



Table 2
表2
表2广义线性混合模型检验混播和施肥对土壤微生物优势菌群(门水平)的影响
Table 2Summary of the effect of mix-sowing and fertilization on variation in dominant phyla of soil microbes tested by generalized linear mixed effect model
微生物类群
Microbes taxon
变异度 Variability (%) | F混播
Mixed-
Sowing
施肥 Fertilized
单播/混播
Single-sowing/Mixed-sowing (df = 1)
施肥/不施肥
Fertilized/Unfertilized
(df = 2)
单播
Single-
sowing
混播
Mixed-
sowing
细菌门水平优势类群 Dominant phylum of bacteria
酸杆菌门 Acidobacteria32.84 | 11.81*2.48 | 0.65-0.05*0.000.02
放线菌门 Actinobacteria12.42 | 9.13*13.84 | 2.830.01*0.00-0.01*
拟杆菌门 Bacteroidetes34.68 | 13.62*0.93 | 0.24-0.03*0.010.00
浮霉菌门 Planctomycetes21.33 | 5.590.73 | 0.16-0.020.000.00
变形菌门 Proteobacteria32.67 | 28.11*0.47 | 0.110.08*-0.01-0.01
疣微菌门 Verrucomicrobia0.23 | 0.048.19 | 1.770.000.010.01
真菌门水平优势菌群 Dominant phylum of fungi
子囊菌门 Ascomycota1.07 | 0.851.25 | 0.19-0.050.010.05
担子菌门 Basidiomycota2.03 | 1.821.14 | 0.180.02-0.04-0.01
接合菌门 Zygomycota1.51 | 0.824.47 | 0.720.040.040.06
表中前2列数值为固定因子(单播/混播、施肥/不施肥)对各变量变异度的解释量及其显著性(解释量(%) | F); 后3列数值为固定因子对各变量的影响大小(回归估计斜率), 其中牧草混播影响以单播为对照, 施肥影响以不施肥为对照; 正、负值表示相对于单播, 混播处理下的增加和降低, 同理相对于不施肥, 施肥处理下的增加和降低; *代表影响显著(p < 0.05), 加粗字体表示影响边缘显著(p < 0.1)。
Values in first two and last three columns indicate explaining variability (%) | F and effect size (i.e. estimated slopes) of fixed factors (single-sowing/mix-sowing, fertilized/unfertilized treatments) on variation of individual variables, respectively. Positive and negative values of estimated slopes indicate increase or decrease in mixed-sowing relative to single-sowing, as well as fertilized relative to unfertilized treatment, with significant effect (p < 0.05) highlighted by * and marginally significant (p < 0.1) highlighted by bold font.

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NMDS分析显示, 土壤细菌和真菌群落结构在不同播种处理中的应力函数值分别为0.137和0.177, 混播处理中土壤微生物群落之间物种组成更不相似, 这种趋势在土壤细菌群落中更加显著(图3)。各土壤因子与植物群落中, 只有土壤全氮含量与细菌群落组成具有显著相关关系; 真菌群落组分与各指标间均没有显著相关关系。

图3

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图3单播和混播处理中土壤微生物群落结构。A, 细菌群落。B, 真菌群落。En, 垂穗披碱草; Fo, 羊茅; Fs, 中华羊茅。

Fig. 3Difference in soil microbial community compositions in single- and mixed-sowing plots. A, Soil bacterial community composition. B, Soil fungal community composition. En, Elymus nutans; Fo, Festuca ovina; Fs, F. sinensis. PAB, plant aboveground biomass; PSR, plant species richness; SAN, soil available nitrogen; SAP, soil available phosphorus; SOC, soil organic carbon; STN, soil total nitrogen; STP, soil total phosphorus.



2.3 混播和施肥对土壤理化因子和植物群落的影响

播种方式或施肥处理显著影响了土壤理化因子和植物群落。不同播种方式解释了土壤全氮变异的69%、全磷的41%、土壤pH和湿度的11%-18%; 施肥与否解释了土壤速效磷变异的32%、土壤pH和湿度的9%-27%, 植物物种丰富度和地上生物量变异的28%-34% (表1)。具体而言, 相对于牧草单播处理, 牧草混播显著降低了土壤pH和土壤全氮含量, 显著增加了土壤全磷含量(表1); 单播与混播处理之间, 植物物种丰富度与地上生物量没有显著差异(表1; 图4)。无论是在单播处理中还是在混播中, 施肥减小了土壤pH和植物物种丰富度, 显著增加了土壤速效磷含量及植物地上生物量(表1); 值得注意的是, 无论单播还是混播处理中, 土壤全氮和有效氮含量在施肥和不施肥间没有显著差异(表1)。

图4

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图4土壤细菌和真菌多样性与土壤理化因子和植物群落关系的多元相关分析。A, 细菌。B, 真菌。En, 垂穗披碱草; Fo, 羊茅; Fs, 中华羊茅。Wilks’ Lambda多元检验显示单播和混播差异显著(p < 0.05)。

Fig. 4Generalized canonical discriminant analysis for links among soil bacterial and fungal diversities, edaphic factors and plant community. A, Bacteria. B, Fungal. En, Elymus nutans; Fo, Festuca ovina; Fs, F. sinensis. There are significant difference between single- and mixed-sowing plots tested by a Wilks’ lambda multivariate test. PAB, plant aboveground biomass; PSR, plant species richness; SAN, soil available nitrogen; SAP, soil available phosphorus; SOC, soil organic carbon; STN, soil total nitrogen; STP, soil total phosphorus.



2.4 土壤微生物多样性与土壤理化因子及植物群落的关系

总体上, 各样点之间土壤理化因子和植物群落变异对土壤微生物多样性的变化影响较小。就土壤细菌多样性而言, 细菌丰富度(Chao1)随土壤湿度和植物物种丰富度的增加而显著减小、随土壤速效磷含量增加而显著增加; 但是细菌Shannon多样性仅与植物物种丰富度呈显著负相关关系(表3)。对于土壤真菌多样性, 真菌丰富度(Chao1)与土壤湿度和有机碳显著负相关, 与其他土壤因子和植物地上生物量都没有显著相关性(表3); 土壤真菌Shannon多样性则与所测土壤因子和植物地上生物量都不相关(表3)。

Table 3
表3
表3广义线性混合模型检验土壤微生物多样性与各土壤理化因子及植物群落的相关关系(平均值±标准误)
Table 3Association of soil microbial diversity with edaphic factors and plant community tested by generalized linear mixed effect model (mean ± SE)
固定因子
Fixed factor
细菌丰富度(Chao1)
Bacterial richness
(Chao1) R2 = 0.57*
细菌Shannon多样性
Bacterial Shannon
diversity R2 = 0.57*
真菌丰富度(Chao1)
Fungal richness
(Chao1) R2 = 0.35
真菌Shannon多样性
Fungal Shannon
diversity R2 = 0.19
土壤理化因子 soil edaphic factor
土壤pH Soil pH-15.24 ± 13.55-0.10 ± 0.09-9.79 ± 12.880.05 ± 0.18
土壤湿度 Soil humidity-25.96 ± 11.78*-0.09 ± 0.08-21.80 ± 11.20-0.13 ± 0.16
土壤全氮含量 Soil total nitrogen content5.62 ± 19.720.13 ± 0.1323.13 ± 19.020.04 ± 0.27
土壤全磷含量 Soil total phosphorus content-3.28 ± 13.36-0.04 ± 0.08-16.29 ± 12.92-0.11 ± 0.18
土壤有效氮含量 Soil available nitrogen content-13.50 ± 9.53-0.09 ± 0.063.67 ± 9.010.12 ± 0.13
土壤速效磷含量 Soil available phosphorus content28.74 ± 11.99*0.11 ± 0.081.07 ± 11.480.03 ± 0.17
土壤有机碳含量 Soil organic carbon content-0.25 ± 9.820.01 ± 0.06-24.04 ± 9.38*-0.05 ± 0.14
植物群落 Plant community
植物地上生物量 Plant aboveground biomass-4.35 ± 10.83-0.10 ± 0.07-14.30 ± 10.47-0.13 ± 0.15
植物物种丰富度 Plant species richness-23.85 ± 10.77*-0.14 ± 0.075.89 ± 10.18-0.07 ± 0.15
处理影响 Treatment effect
混播 Mixed-sowing-91.07 ± 38.55*-0.47 ± 0.2413.46 ± 38.35-0.13 ± 0.53
施肥 Fertilized-103.52 ± 34.32*-0.37 ± 0.2210.27 ± 32.62-0.20 ± 0.48
表中R2表示回归模型的拟合程度, 固定因子(土壤理化因子、植物群落、混播以及施肥)对各微生物多样性指标的影响大小以回归估计斜率值及其标准误表示, 正、负值分别表示固定因子与各微生物多样性指标的正相关和负相关, *代表影响显著(p < 0.05)。
R2 indicates the fitting degree of regression model; the effect size of fixed factors (edaphic factors, plant community, mixed-sowing and fertilization) on various microbial diversity index are indicated by estimated slopes and its standard error. Positive and negative values of estimated slopes indicate the positive and negative correlations between fixed factors and various microbial diversity index with significant (p < 0.05) highlighted by *.

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3 讨论

土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019)。大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018)。如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017)。本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性。这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究。

首先, 本研究中牧草混播未增加土壤微生物多样性这一结果本身可信。从实验的初始条件来看, 各混播组合及单播样区土壤中微生物较少, 土壤均匀混合后随机分配至各处理, 即各处理初始条件一致(Li et al., 2011)。实验建立后, 经13年的群落构建, 各处理群落结构和生产力趋于稳定, 取样所测土壤及微生物差异能反映各种处理的影响。尽管因实验取样条件所限, 本研究所测样本重复较少(每个处理6个), 致使各处理内重复间差异较大, 但我们依然发现与单播相比, 混播处理一致显著降低土壤细菌多样性而未显著影响土壤真菌多样性。这些条件和结果表明, 我们所发现的现象并非由于实验设计或误差所致。实验所选用的3种青藏高原当地优势禾本科牧草性状相似、生态位差异较小, 两两混播处理影响与其各自单播相比, 能表征物种丰富度而非物种特异性的影响(Zhang et al., 2011)。

其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异。例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关。这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著。同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019)。如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系。本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系。作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性。此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性。

再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致。我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大。与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020)。另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低。同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性。然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性。从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响。将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径。例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017)。

总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要。澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用。基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致。目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示。青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018)。为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料。

致谢

感谢兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站提供的技术支持。


参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

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Infectious diseases of humans, wildlife, and domesticated species are increasing worldwide, driving the need to understand the mechanisms that shape outbreaks. Simultaneously, human activities are drastically reducing biodiversity. These concurrent patterns have prompted repeated suggestions that biodiversity and disease are linked. For example, the dilution effect hypothesis posits that these patterns are causally related; diverse host communities inhibit the spread of parasites via several mechanisms, such as by regulating populations of susceptible hosts or interfering with parasite transmission. However, the generality of the dilution effect hypothesis remains controversial, especially for zoonotic diseases of humans. Here we provide broad evidence that host diversity inhibits parasite abundance using a meta-analysis of 202 effect sizes on 61 parasite species. The magnitude of these effects was independent of host density, study design, and type and specialization of parasites, indicating that dilution was robust across all ecological contexts examined. However, the magnitude of dilution was more closely related to the frequency, rather than density, of focal host species. Importantly, observational studies overwhelmingly documented dilution effects, and there was also significant evidence for dilution effects of zoonotic parasites of humans. Thus, dilution effects occur commonly in nature, and they may modulate human disease risk. A second analysis identified similar effects of diversity in plant-herbivore systems. Thus, although there can be exceptions, our results indicate that biodiversity generally decreases parasitism and herbivory. Consequently, anthropogenic declines in biodiversity could increase human and wildlife diseases and decrease crop and forest production.

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It is well established that resource quantity and elemental stoichiometry play major roles in shaping below and aboveground plant biodiversity, but their importance for shaping microbial diversity in soil remains unclear. Here, we used statistical modeling on a regional database covering 179 locations and six ecosystem types across Scotland to evaluate the roles of total carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) availabilities and ratios, together with land use, climate and biotic and abiotic factors, in determining regional scale patterns of soil bacterial diversity. We found that bacterial diversity and composition were primarily driven by variation in soil resource stoichiometry (total C:N:P ratios), itself linked to different land uses, and secondarily driven by other important biodiversity drivers such as climate, soil spatial heterogeneity, soil pH, root influence (plant-soil microbe interactions) and microbial biomass (soil microbe-microbe interactions). In aggregate, these findings provide evidence that nutrient stoichiometry is a strong predictor of bacterial diversity and composition at a regional scale.© 2016 Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd.

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For centuries, biologists have studied patterns of plant and animal diversity at continental scales. Until recently, similar studies were impossible for microorganisms, arguably the most diverse and abundant group of organisms on Earth. Here, we present a continental-scale description of soil bacterial communities and the environmental factors influencing their biodiversity. We collected 98 soil samples from across North and South America and used a ribosomal DNA-fingerprinting method to compare bacterial community composition and diversity quantitatively across sites. Bacterial diversity was unrelated to site temperature, latitude, and other variables that typically predict plant and animal diversity, and community composition was largely independent of geographic distance. The diversity and richness of soil bacterial communities differed by ecosystem type, and these differences could largely be explained by soil pH (r(2) = 0.70 and r(2) = 0.58, respectively; P < 0.0001 in both cases). Bacterial diversity was highest in neutral soils and lower in acidic soils, with soils from the Peruvian Amazon the most acidic and least diverse in our study. Our results suggest that microbial biogeography is controlled primarily by edaphic variables and differs fundamentally from the biogeography of "macro" organisms.

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DOI:10.1002/ecy.2420PMID:30024640 [本文引用: 1]
Despite decades of interest, few studies have provided evidence supporting theoretical expectations for coupled relationships between aboveground and belowground diversity and ecosystem functioning in non-manipulated natural ecosystems. We characterized plant species richness and density, soil bacterial, fungal and eukaryotic species richness and phylogenetic diversity (using 16S, ITS, and 18S gene sequencing), and ecosystem function (levels of soil C and N, and rates of microbial enzyme activities) along a natural gradient in plant richness and density in high-elevation, C-deficient soils to examine the coupling between above- and belowground systems. Overall, we observed a strong positive relationship between aboveground (plant richness and density) and belowground (bacteria, fungi, and non-fungal eukaryotes) richness. In addition to the correlations between plants and soil communities, C and N pools, and rates of enzyme activities increased as plant and soil communities became richer and more diverse. Our results suggest that the theoretically expected positive correlation between above- and belowground communities does exist in natural systems, but may be undetectable in late successional ecosystems due to the buildup of legacy organic matter that results in extremely complex belowground communities. In contrast, microbial communities in early successional systems, such as the system described here, are more directly dependent on contemporary inputs from plants and therefore are strongly correlated with plant diversity and density.© 2018 by the Ecological Society of America.

Prober SM,Leff JW,Bates ST,Borer ET,Firn J,Harpole WS,Lind EM,Seabloom EW,Adler PB,Bakker JD,Cleland EE,DeCrappeo NM,DeLorenze E,Hagenah N,Hautier Y,et al.(2015).Plant diversity predicts beta but not alpha diversity of soil microbes across grasslands worldwide
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Rakowski C,Cardinale BJ(2016).Herbivores control effects of algal species richness on community biomass and stability in a laboratory microcosm experiment
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Ramus AP,Long ZT(2016).Producer diversity enhances consumer stability in a benthic marine community
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Soliveres S,van der Plas F,Manning P,Prati D,Gossner MM,Renner SC,Alt F,Arndt H,Baumgartner V,Binkenstein J,Birkhofer K,Blaser S,Blüthgen N,Boch S,Böhm S,Börschig C,Buscot F,Diekötter T,Heinze J,Hölzel N,Jung K,Klaus VH,Kleinebecker T,Klemmer S,et al.(2016).Biodiversity at multiple trophic levels is needed for ecosystem multifunctionality
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PMID:15192218 [本文引用: 1]
All terrestrial ecosystems consist of aboveground and belowground components that interact to influence community- and ecosystem-level processes and properties. Here we show how these components are closely interlinked at the community level, reinforced by a greater degree of specificity between plants and soil organisms than has been previously supposed. As such, aboveground and belowground communities can be powerful mutual drivers, with both positive and negative feedbacks. A combined aboveground-belowground approach to community and ecosystem ecology is enhancing our understanding of the regulation and functional significance of biodiversity and of the environmental impacts of human-induced global change phenomena.

Wardle DA,Jonsson M,Bansal S,Bardgett RD,Gundale MJ,Metcalfe DB(2012).Linking vegetation change, carbon sequestration and biodiversity: insights from island ecosystems in a long-term natural experiment
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DOI:10.1016/j.apsoil.2018.11.009 [本文引用: 1]
In order to better understand the variations in soil bacterial community and associated drivers following plant invasion, we investigated changes in soil bacterial community along with 9-, 13-, 20- and 23-year-old Spartina alterniflora Loisel. (SA) invasion in comparison with bare flat (BF) in the eastern Chinese coastal wetlands, based on analyses of quantitative polymerase chain reaction (qPCR) and Illumina MiSeq DNA sequencing of 16S rRNA gene. The SA invasion significantly elevated soil bacterial abundance and diversity relative to BF, with the highest levels in 9-year-old SA soil, which gradually decreased with SA invasion from 9 to 23 years. The abundance of copiotrophic Proteobacteria, beta-proteobacteria, and Bacteroidetes generally diminished along with SA invasion chronosequence. While, changes in abundance of oligotrophic Chloroflexi, Acidobacteria, Nitrospirae and Planctomycetes exhibited opposite trends. Our data suggest that soil nutrient substrates, and physiochemical properties (soil pH and/or moisture) primarily drive the shifts in soil bacterial abundance, diversity, and community composition along with SA invasion chronosequence in the costal wetlands of eastern China. Overall, soil bacterial abundance and diversity peaked in 9-year-old SA community, with soil bacterial community composition changing from copiotrophic to oligotrophic groups along with SA invasion chronosequence.

Zhang ST,Liu JP,Bao XH,Niu KC(2011).Seed-to-seed potential allelopathic effects between Ligularia virgaurea and native grass species of Tibetan alpine grasslands
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DOI:10.1016/j.soilbio.2017.09.015URL [本文引用: 1]

Structure and function of the global topsoil microbiome
1
2018

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Belowground biodiversity and ecosystem functioning
1
2014

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Extinctions and the loss of ecological function in island bird communities
1
2014

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Arctic terrestrial ecosystems and environmental change
1
1995

... 总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要.澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用.基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致.目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示.青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018).为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料. ...

Meta-analysis shows positive effects of plant diversity on microbial biomass and respiration
1
2019

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性
1
2018

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性
1
2018

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Biodiversity inhibits parasites: broad evidence for the dilution effect
1
2015

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

Fungal/bacterial ratios in grasslands with contrasting nitrogen management
1
2006

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Changes in belowground biodiversity during ecosystem development
1
2019

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...

It is elemental: soil nutrient stoichiometry drives bacterial diversity
5
2017

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... ; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... ), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... ; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

论草牧业的理论体系及其实践
2
2018

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

... 总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要.澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用.基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致.目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示.青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018).为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料. ...

论草牧业的理论体系及其实践
2
2018

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

... 总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要.澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用.基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致.目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示.青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018).为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料. ...

Associational resistance to both insect and pathogen damage in mixed forests is modulated by tree neighbour identity and drought
1
2020

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

The diversity and biogeography of soil bacterial communities
1
2006

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Candisc: Visualizing Generalized Canonical Discriminant and Canonical correlation analysis
1
2017

... 为检验播种方式和施肥是否通过影响其他植物和土壤因子, 进而影响土壤细菌和真菌群落多样性, 首先利用广义多元相关分析(gCCA)检验各土壤理化因子、土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及植物群落属性之间的相关关系(Niu et al., 2016a); 广义线性模型用R程序包‘candisc’实现(Friendly & Fox, 2017).我们以多元回归进一步检验各土壤理化因子及植物生物量和物种丰富度对土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及各优势菌群的影响.另外, 我们用非度量多维尺度分析方法(NMDS)分析了群落组成在不同播种方式中的差异及其与土壤因子和植物群落属性的关系, 所有统计分析和图形绘制均用开源统计软件R 3.5.2. ...

Plant diversity shapes microbe- rhizosphere effects on P mobilisation from organic matter in soil
1
2015

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Field experimental evidence that stochastic processes predominate in the initial assembly of bacterial communities
1
2016

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

Plant diversity and productivity experiments in European grasslands
1
1999

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Arctic microorganisms respond more to elevated UV-B radiation than CO2
1
2002

... 总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要.澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用.基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致.目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示.青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018).为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料. ...

极地陆域微生物多样性研究进展
1
2013

... 总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要.澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用.基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致.目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示.青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018).为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料. ...

极地陆域微生物多样性研究进展
1
2013

... 总而言之, 在全球变化加剧背景下, 研究植物多样性与土壤微生物多样性的相互作用对澄清生态系统功能动态极其重要.澄清土壤-植物-微生物的关系不仅需要结合野外调查研究和长期控制实验, 也需要整合考虑环境变化下植物-微生物-土壤线虫等多营养级作用.基于长期的牧草混播和施肥控制实验, 我们发现在青藏高原高寒草地牧草混播会抑制土壤微生物多样性, 尤其是土壤细菌丰富度, 这一结果与我们在该地区的野外调查和控制实验结果基本一致.目前我们并不能厘清其中缘由, 国内外其他地区也少有如此长期的控制实验研究; 青藏高原草地土壤微生物分布和多样性的特殊性(Callaghan et al., 1995; Johnson et al., 2002; 孔维栋, 2013), 也使得我们难以从其他地区的调查研究中获取很多的启示.青藏高原急需发展草牧业的现实, 迫切需要我们积极开展相关的研究, 厘清符合当地现状的优势牧草单播和混播各自的利弊(方精云等, 2018).为此, 我们认为本研究结果不仅对厘清植物多样性和土壤微生物多样性相互作用提出了新挑战, 而且为青藏高原高寒草地草牧业的发展提供了参考资料. ...

Plant diversity increases soil microbial activity and soil carbon storage
1
2015

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Predicting the structure of soil communities from plant community taxonomy, phylogeny, and traits
2
2018

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...

Resource availability, species composition and sown density effects on productivity of experimental plant communities
5
2011

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

... 为此, 本研究基于2003年我们在青藏高原东部高寒草地所建立的人工牧草群落(Li et al., 2011), 对比分析3种常见禾草单播与两两混播及嵌套施肥处理13年后, 土壤环境及微生物多样性的差异.试图回答生态位分化并不明显的植物物种混播是否显著影响土壤微生物多样性这一科学问题; 进而研究其中机理, 例如, 如果牧草播种显著促进或抑制土壤微生物, 是由于混播群落的植物生物量较高, 还是由于土壤肥力等环境属性差异所致. ...

... 为了避免次生演替和土壤种子库影响, 于2003年5月初, 我们彻底清除了0.67 hm2样地的植物和土壤(深25 cm), 随后将无种子和少微生物的外源深层土壤混合拌匀后填充至样地, 设置成28个3 m × 4 m的样区, 用以随机实施3种常见牧草单播和混播处理.所选牧草为广泛分布于青藏高原高寒草地的垂穗披碱草(Elymus nutans, En)、中华羊茅(Festuca sinensis, Fs)和羊茅(Festuca ovina, Fo).处理为3种单播、两两混播及3种混播, 共7个处理, 每个处理设置4个重复.样区之间设置宽度为0.5 m的隔离带.每个样区内再设置0.3 m的隔离带, 将每个样区分成两个3 m × 2 m的亚区, 用以施肥与不施肥(对照)处理(Li et al., 2011). ...

... 首先, 用嵌套方差分析检验处理(施肥嵌套于播种方式)对各响应变量(土壤微生物多样性及优势类群、土壤理化因子、植物群落)的影响程度(即变异解释和显著性); R中代码为aov (响应变量~播种方式/施肥+ Error (不同物种组合), data = Dataset).其次, 利用广义线性混合模型分析各处理对响应变量影响的方向和大小及其显著性; R代码为lmer (响应变量~播种方式/施肥+ (1|不同物种组合), data = Dataset).除植物物种丰富度用泊松分布进行拟合, 其余各响应变量符合正态分布, 我们均用高斯分布拟合.混合模型中, 由于播种方式(单播/混播)和施肥(施肥/对照)处理交互作用不显著, 所以未考虑交互影响.由于不同单播物种或混播组合之间的差异不明显, 将不同物种(单播及混播)组合作为方差分析和混合模型中的随机项(Li et al., 2011).广义混合模型用R程序包‘nlme’实现(Pinheiro et al., 2017). ...

... 首先, 本研究中牧草混播未增加土壤微生物多样性这一结果本身可信.从实验的初始条件来看, 各混播组合及单播样区土壤中微生物较少, 土壤均匀混合后随机分配至各处理, 即各处理初始条件一致(Li et al., 2011).实验建立后, 经13年的群落构建, 各处理群落结构和生产力趋于稳定, 取样所测土壤及微生物差异能反映各种处理的影响.尽管因实验取样条件所限, 本研究所测样本重复较少(每个处理6个), 致使各处理内重复间差异较大, 但我们依然发现与单播相比, 混播处理一致显著降低土壤细菌多样性而未显著影响土壤真菌多样性.这些条件和结果表明, 我们所发现的现象并非由于实验设计或误差所致.实验所选用的3种青藏高原当地优势禾本科牧草性状相似、生态位差异较小, 两两混播处理影响与其各自单播相比, 能表征物种丰富度而非物种特异性的影响(Zhang et al., 2011). ...

间套作强化农田生态系统服务功能的研究进展与应用展望
1
2016

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

间套作强化农田生态系统服务功能的研究进展与应用展望
1
2016

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

土壤细菌群落特征对高寒草甸退化的响应
1
2020

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

土壤细菌群落特征对高寒草甸退化的响应
1
2020

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

Relationships between plant diversity and soil microbial diversity vary across taxonomic groups and spatial scales
1
2020

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

Numerical abundance and biodiversity of below-ground taxocenes along a pH gradient across the Netherlands
1
2005

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Total carbon, organic carbon, and organic matter
1
1983

... 土壤理化性质测量以常用方法, 如土壤pH用电极法测定(土水质量比为1:5), 土壤湿度为鲜土质量与60 ℃条件下烘干48 h后的干土质量之差, 土壤有机碳用Walkley-Black法测定(Nelson & Sommers, 1983), 土壤全氮含量用元素分析仪(vario MACRO cube, Elementar, Frankfurt, Germany)测定(Sommers & Nelson, 1972), 土壤有效氮用CaCl2浸提后用流动分析仪(AA3-Auto Analyzer III, Bran+luebbe, Hamburg, Germany)检测含量, 土壤全磷用高氯酸消化法测定(Sommers & Nelson, 1972); 土壤速效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定含量. ...

Grazing-induced shifts in community functional composition and soil nutrient availability in Tibetan alpine meadows
2
2016

... 为检验播种方式和施肥是否通过影响其他植物和土壤因子, 进而影响土壤细菌和真菌群落多样性, 首先利用广义多元相关分析(gCCA)检验各土壤理化因子、土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及植物群落属性之间的相关关系(Niu et al., 2016a); 广义线性模型用R程序包‘candisc’实现(Friendly & Fox, 2017).我们以多元回归进一步检验各土壤理化因子及植物生物量和物种丰富度对土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及各优势菌群的影响.另外, 我们用非度量多维尺度分析方法(NMDS)分析了群落组成在不同播种方式中的差异及其与土壤因子和植物群落属性的关系, 所有统计分析和图形绘制均用开源统计软件R 3.5.2. ...

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Tradeoffs between forage quality and soil fertility: lessons from Himalayan rangelands
1
2016

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

群落构建的中性理论和生态位理论
1
2009

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

群落构建的中性理论和生态位理论
1
2009

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Effects of nitrogen deposition and empirical nitrogen critical loads for ecoregions of the United States
1
2011

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

nlme: Linear and nonlinear mixed effects models R package version3
1
2017

... 首先, 用嵌套方差分析检验处理(施肥嵌套于播种方式)对各响应变量(土壤微生物多样性及优势类群、土壤理化因子、植物群落)的影响程度(即变异解释和显著性); R中代码为aov (响应变量~播种方式/施肥+ Error (不同物种组合), data = Dataset).其次, 利用广义线性混合模型分析各处理对响应变量影响的方向和大小及其显著性; R代码为lmer (响应变量~播种方式/施肥+ (1|不同物种组合), data = Dataset).除植物物种丰富度用泊松分布进行拟合, 其余各响应变量符合正态分布, 我们均用高斯分布拟合.混合模型中, 由于播种方式(单播/混播)和施肥(施肥/对照)处理交互作用不显著, 所以未考虑交互影响.由于不同单播物种或混播组合之间的差异不明显, 将不同物种(单播及混播)组合作为方差分析和混合模型中的随机项(Li et al., 2011).广义混合模型用R程序包‘nlme’实现(Pinheiro et al., 2017). ...

Plant diversity and density predict belowground diversity and function in an early successional alpine ecosystem
1
2018

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Plant diversity predicts beta but not alpha diversity of soil microbes across grasslands worldwide
2
2015

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... 在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Herbivores control effects of algal species richness on community biomass and stability in a laboratory microcosm experiment
1
2016

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Producer diversity enhances consumer stability in a benthic marine community
1
2016

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Biodiversity at multiple trophic levels is needed for ecosystem multifunctionality
1
2016

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

Determination of total phosphorus in soils: a rapid perchloric acid digestion procedure
2
1972

... 土壤理化性质测量以常用方法, 如土壤pH用电极法测定(土水质量比为1:5), 土壤湿度为鲜土质量与60 ℃条件下烘干48 h后的干土质量之差, 土壤有机碳用Walkley-Black法测定(Nelson & Sommers, 1983), 土壤全氮含量用元素分析仪(vario MACRO cube, Elementar, Frankfurt, Germany)测定(Sommers & Nelson, 1972), 土壤有效氮用CaCl2浸提后用流动分析仪(AA3-Auto Analyzer III, Bran+luebbe, Hamburg, Germany)检测含量, 土壤全磷用高氯酸消化法测定(Sommers & Nelson, 1972); 土壤速效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定含量. ...

... 浸提后用流动分析仪(AA3-Auto Analyzer III, Bran+luebbe, Hamburg, Germany)检测含量, 土壤全磷用高氯酸消化法测定(Sommers & Nelson, 1972); 土壤速效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定含量. ...

Biodiversity and ecosystem functioning
3
2014

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... ), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...

Soil biodiversity and soil community composition determine ecosystem multifunctionality
1
2014

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Interactions underground: soil biodiversity, mutualism, and ecosystem processes
1
1999

... 随着人类干扰增加及全球气候剧变, 生物多样性改变、生态系统退化等生态环境问题成为当今科学研究的核心(Hector et al., 1999; Pardo et al., 2011; Boyer & Jetz, 2014).大量研究详实阐述了生物多样性变化对生态系统功能及服务的影响(Soliveres et al., 2016; 陈悦等, 2018), 越来越多的研究关注各类生物多样性之间的相互影响及其在生态系统能量流动和物质循环中的作用(Ramus & Long, 2016).作为生态系统中主要的生产者和分解者, 植物和土壤微生物多样性协同影响生态系统功能和服务(Wall & Moore, 1999; Bardgett & van der Putten, 2014).但我们对自然群落中, 植物多样性与微生物多样性之间的相互影响机制知之甚少(Rakowski & Cardinale, 2016), 甚至难以确定植物多样性本身是促进还是抑制土壤微生物多样性. ...

豆科与禾本科牧草混播效应研究进展
1
2007

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

豆科与禾本科牧草混播效应研究进展
1
2007

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

Habitat-specific patterns and drivers of bacterial β-diversity in China’s drylands
1
2017

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

青藏高原高寒草甸土壤环境对线虫功能多样性的影响
3
2020

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... )及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

青藏高原高寒草甸土壤环境对线虫功能多样性的影响
3
2020

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... )及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

Do experiments exploring plant diversity- ecosystem functioning relationships inform how biodiversity loss impacts natural ecosystems?
1
2016

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

1
2010

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Ecological linkages between aboveground and belowground biota
1
2004

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Linking vegetation change, carbon sequestration and biodiversity: insights from island ecosystems in a long-term natural experiment
1
2012

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

Biodiversity effects on ecosystem functioning in a 15-year grassland experiment: patterns, mechanisms, and open questions
3
2017

... 根据多样性促进多样性假说(diversity begets diversity), 各种植物“特异性”为土壤微生物提供基质, 如根系及根系分泌物、凋落物等(Leff et al., 2018), 因此多样性高的植物群落为微生物提供更丰富和多样性的食物资源, 从而促进土壤微生物多样性; 大量且多样的微生物又反馈调控凋落物分解等营养循环过程, 促进植物生产力和多样性(Wardle & Bardgett, 2010).与理论预测一致, 很多的调查研究发现植物物种或功能多样性高的地方, 土壤微生物多样性也高(Tilman et al., 2014; Delgado- Baquerizo et al., 2019).然而, 这些野外调查研究中, 土壤环境因子和植物多样性往往联系紧密, 甚至协同共变、交互影响土壤微生物多样性, 我们难以区分和阐明植物多样性和土壤因子的各自作用.我们不明确特定群落中土壤微生物多样性较高是由于环境更适宜、非生物因子筛选作用较小、区域物种库中物种较丰富所致(牛克昌等, 2009), 还是由于生产力高、凋落物等食物资源更丰富或是由植物多样性影响所致(Tilman et al., 2014; Delgado-Baquerizo et al., 2019).虽然有些控制实验中也发现植物物种丰富度较高的处理中土壤微生物多样性较高(Wagg et al., 2014).但这些实验中, 植物物种丰富度往往与生产力、凋落物和土壤肥力都有很强的正相关关系(Lange et al., 2015), 也难证实植物多样性本身促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).更多的控制实验和野外调查实验发现植物多样性与土壤微生物之间的关系并不显著, 其中机理可能与多个影响因素相互抵消有关(Prober et al., 2015).例如, Wardle等(2012)在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... 在火烧演替序列的长期实验中发现土壤微生物多样性与植物多样性和土壤碳储量并不相关, 可能是由于植物群落组成和土壤肥力对土壤微生物的影响相反, 且相互抵消.近年来也有理论和实验认为, 自然群落中很多物种在功能上是冗余的, 即多种物种共同维持一种或几种生态系统功能, 为此也就不难理解为什么我们观测到群落物种相对较少时, 植物物种多样性与土壤微生物多样性关系密切, 而物种相对较多时二者并没有很显著的相关性(Weisser et al., 2017).同样, Porazinska等(2018)在高寒生态系统中也发现, 群落演替早期, 由于植物生长对土壤碳氮输入及酶活性的促进, 植物多样性与土壤微生物有很好的正相关关系; 而在演替晚期二者并不相关.总之, 大量的证据表明植物群落对土壤微生物多样性的影响主要是通过影响土壤环境和肥力等属性, 而由于地上地下的复杂关系, 植物多样性本身和地下土壤微生物多样性可能并不相关(Prober et al., 2015; Wardle, 2016). ...

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...

Grazing practices affect the soil microbial community composition in a Tibetan alpine meadow
1
2019

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Enhanced agricultural sustainability through within-species diversification
1
2019

... 与此对应, 在农业中大量的实践和研究表明, 作物套作、不同基因型混播等混合播种会显著增加产量, 提高抗性, 降低虫害和微生物相关病害, 调节土壤微生物和肥力, 实现农业可持续发展(李隆, 2016; Yang et al., 2019b).也有很多研究表明, 生态位分化明显的豆科与禾草混播会显著调节土壤微生物, 改良土壤环境和肥力, 提高牧草产量(王旭等, 2007).与经典的人工群落构建研究类似, 我们之前的研究发现生态位分化并不明显的禾草混播, 也会通过选择效应和互补效应, 显著提高植物地上生物量(Li et al., 2011).但无论从基础理论研究还是从实践报道中, 我们都难以获知禾草混播是否会显著影响土壤微生物多样性, 从而影响人工草地的生态系统功能和服务.在天然草地难以满足畜牧业市场需求, 大力发展草牧业势在必行(方精云等, 2018)的背景下, 澄清草地牧草混播对土壤微生物的影响, 不仅有助于验证基础生态学中植物多样性促进土壤微生物多样性的假说, 而且能够为发展牧草混播人工草地提供科学依据. ...

Alterations in soil bacterial community in relation to Spartina alterniflora Loisel. invasion chronosequence in the eastern Chinese coastal wetlands
1
2019

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Seed-to-seed potential allelopathic effects between Ligularia virgaurea and native grass species of Tibetan alpine grasslands
1
2011

... 首先, 本研究中牧草混播未增加土壤微生物多样性这一结果本身可信.从实验的初始条件来看, 各混播组合及单播样区土壤中微生物较少, 土壤均匀混合后随机分配至各处理, 即各处理初始条件一致(Li et al., 2011).实验建立后, 经13年的群落构建, 各处理群落结构和生产力趋于稳定, 取样所测土壤及微生物差异能反映各种处理的影响.尽管因实验取样条件所限, 本研究所测样本重复较少(每个处理6个), 致使各处理内重复间差异较大, 但我们依然发现与单播相比, 混播处理一致显著降低土壤细菌多样性而未显著影响土壤真菌多样性.这些条件和结果表明, 我们所发现的现象并非由于实验设计或误差所致.实验所选用的3种青藏高原当地优势禾本科牧草性状相似、生态位差异较小, 两两混播处理影响与其各自单播相比, 能表征物种丰富度而非物种特异性的影响(Zhang et al., 2011). ...

Nitrogen deposition alters soil chemical properties and bacterial communities in the Inner Mongolia grassland
1
2012

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...

Decreased plant productivity resulting from plant group removal experiment constrains soil microbial functional diversity
1
2017

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...

高寒草甸植物群落功能属性与土壤细菌多样性关系
2
2020

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

高寒草甸植物群落功能属性与土壤细菌多样性关系
2
2020

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

青藏高原高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状和土壤理化特性的关系
2
2020

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

青藏高原高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状和土壤理化特性的关系
2
2020

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

... 再次, 植物物种丰富度与土壤细菌多样性显著负相关, 这与混播降低土壤细菌多样性的结果一致.我们发现人工草地群落构建13年后, 植物物种丰富度与土壤细菌的丰富度和Shannon多样性之间都有显著的负相关关系, 而且对丰富度的影响更大.与单播和物种较少的群落相比, 混播和物种更多的群落中土壤细菌多样性较低可能是高的植物多样性抑制了土壤细菌中多度较少的稀有物种(Civitello et al., 2015), 致使丰富度的降低比Shannon多样性(稀有种影响较小)降低更明显(Field et al., 2020).另外, 有研究表明土壤中变形菌门的相对丰度的降低与土壤退化相关(李世雄等, 2020), 我们发现相对于单播处理, 混播处理中土壤变形菌门相对丰度显著升高, 单一细菌类群相对丰度的升高可能会导致土壤细菌多样性整体降低.同时微生物群落结构分析也发现, 与单播相比, 不同的混播群落间土壤细菌群落组成差异更大, 这一结果也指示混播影响土壤细菌某些类群的相对丰度, 从而改变了土壤细菌群落结构及多样性.然而, 我们也难以明确植物物种多样性的增加如何抑制影响土壤微生物多样性.从该实验及与之相关的研究(王宇彤和牛克昌, 2020; 赵兴鸽等, 2020a, 2020b)中, 我们只能确定植物多样性对土壤细菌的影响比对土壤真菌的影响更显著(Liu et al., 2020), 对丰富度的影响比对Shannon多样性的影响更显著, 对少见种的影响比优势种的影响更加显著; 并且植物多样性对土壤微生物的影响只是部分通过改变土壤理化因子和有机质, 更多可能是以直接作用或其他未知的途径影响.将来的研究不仅需要进一步验证这些现象的普适性, 而且更应关注一些未知的影响途径.例如, 多样性的植物群落是否会产生更加多样性的化学物质以抑制土壤微生物多样性, 尤其是那些随机漂泊的少见种(Hao et al., 2016; Wang et al., 2017). ...

生态系统演替过程中土壤与微生物碳氮磷化学计量关系的变化
1
2016

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

生态系统演替过程中土壤与微生物碳氮磷化学计量关系的变化
1
2016

... 其次, 虽然混播和施肥改变了土壤理化因子或植物生产力, 但这些变化不足以解释土壤微生物多样性在处理间的差异.例如, 混播处理显著降低了土壤pH和土壤全氮含量、增加了土壤全磷含量, 但无论是土壤pH还是全氮、全磷都与土壤微生物多样性无显著相关性; 施肥显著增加了植物地上生物量, 但植物地上生物量改变与细菌和真菌的多样性变化没有显著相关.这并不能说明土壤pH和土壤养分对土壤微生物多样性没有影响, 更可能是由于其影响错综复杂, 如pH减小不仅会直接影响土壤细菌多样性(Fierer & Jackson, 2006), 也会通过影响食细菌土壤线虫多度等多种间接途径影响土壤细菌多样性(Mulder et al., 2005; 王宇彤和牛克昌, 2020), 使pH对微生物的直接影响和间接影响相互抵消, 二者关系总体不显著.同理, 虽然很多研究报道了土壤微生物多样性和土壤肥力相关(周正虎和王传宽, 2016; Delgado-Baquerizo et al., 2017; Bahram et al., 2018; Yang et al., 2019a, 2019c), 但我们并不清楚土壤全氮和全磷含量与土壤微生物之间的确切关系(Delgado-Baquerizo et al., 2017); 土壤氮磷含量, 尤其是速效氮磷含量, 与土壤微生物多样性的相互影响更有可能通过植物介导(Hacker et al., 2015; Chen et al., 2019).如, 在青藏高原高寒草地, 在土壤氮较充足的情况下, 土壤速效磷含量的增加显著促进植物生产力和功能多样性(Niu et al., 2016a, 2016b), 为土壤生物提供丰度的资源和微环境, 使高寒草地群落中土壤速效磷含量与土壤微生物(赵兴鸽等, 2020a, 2020b)及土壤线虫(王宇彤和牛克昌, 2020)多样性都有明显正相关关系.本研究中, 我们也发现施肥增加土壤速效磷含量, 速效磷含量与土壤细菌的丰富度有显著正相关关系.作为土壤微生物最重要的碳源, 植物生产力和土壤有机质含量往往和土壤细菌多样性正相关而与土壤真菌多样性负相关(Wardle et al., 2004; de Vries et al., 2006; Delgado- Baquerizo et al., 2017); 我们的研究中也发现土壤有机碳含量与土壤真菌丰富度负相关, 但其与土壤细菌多样性并无显著相关性.此外, 混播和施肥对土壤有机碳含量影响不显著, 我们也难以澄清土壤有机碳含量如何影响土壤微生物多样性. ...

Patterns and mechanisms of responses by soil microbial communities to nitrogen addition
1
2017

... 土壤微生物多样性不仅受土壤环境因子深刻影响(Zhang & Han, 2012; Zhou et al., 2017), 而且与地上植物生产力和多样性紧密相关(Tilman et al., 2014; Zhang et al., 2017; Delegado-Baquerizo et al., 2019).大量的调查研究报道了自然群落中, 高的植物多样性和生产力为微生物提供更丰富的资源等, 从而促进土壤微生物多样性, 即多样性促进多样性假说(Leff et al., 2018).如前所述, 由于自然群落中植物多样性和生产力与环境变量协变, 我们难以分离植物多样性的作用, 确定植物多样性本身是否会促进土壤微生物多样性(Weisser et al., 2017).本研究中, 我们基于环境一致下的长期牧草单播和混播野外控制实验, 发现总体上相对于单播处理, 各组合的混播处理并未显著增加土壤细菌和真菌多样性, 甚至混播显著降低了土壤细菌多样性; 而施肥虽然显著地增加了植物生产力等资源, 但并没有明显增加土壤微生物多样性.这一结果与自然群落中的调查研究并不相符, 其中缘由值得深究. ...




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