百歐博偉生物：許多生物和非生物因素影響長(zhǎng)期擾動(dòng)后土壤群落的恢復(fù)。我們研究了土壤質(zhì)地在恢復(fù)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和微生物脅迫變化中的作用，以磷脂脂肪酸（PLFA）剖面為指標(biāo)，使用了美國(guó)內(nèi)布拉斯加州0至19年恢復(fù)的粉質(zhì)粘壤土和壤土細(xì)砂土草原的兩個(gè)時(shí)間序列。所有的修復(fù)都是以前通過(guò)美國(guó)的保護(hù)區(qū)計(jì)劃種植當(dāng)?shù)嘏静莸母亍?/span>

許多PLFA濃度的增加發(fā)生在粉質(zhì)粘壤土的時(shí)間序列上，包括PLFA總生物量、豐富度、真菌、叢枝菌根真菌、革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌和放線菌。

在整個(gè)粉質(zhì)粘壤土?xí)r間序列中，飽和：?jiǎn)尾伙柡秃彤悾呵爱?/span>PLFA的比率降低，表明隨著草地的建立，微生物群落的營(yíng)養(yǎng)脅迫減少。對(duì)整個(gè)粉質(zhì)粘壤土?xí)r間序列的PLFA剖面的多變量分析表明，微生物群落結(jié)構(gòu)在向原生草原的軌跡上恢復(fù)。

相反，沒(méi)有微生物群在泥細(xì)沙的時(shí)間序列上表現(xiàn)出方向性變化。土壤結(jié)構(gòu)的變化也僅在整個(gè)粉質(zhì)粘壤土?xí)r間序列中觀察到。骨料平均加權(quán)直徑（MWD）呈指數(shù)上升至值，這是由于大骨料比例（>2000μm）呈指數(shù)增長(zhǎng)至值以及微骨料（<250μm和>53μm）和粉土和粘土部分（<53μm。在這兩個(gè)時(shí)間序列中，MWD與PLFA總生物量和許多微生物群的生物量高度相關(guān)。

許多PLFA組與團(tuán)聚體的MWD之間的強(qiáng)相關(guān)性強(qiáng)調(diào)了土壤微生物群落的恢復(fù)與土壤結(jié)構(gòu)之間的相互依賴性，這可能解釋了一些土壤（即泥細(xì)沙）比時(shí)間更大的變化。這項(xiàng)研究表明，土壤微生物對(duì)草地恢復(fù)的反應(yīng)受土壤質(zhì)地的調(diào)節(jié)，這對(duì)估計(jì)恢復(fù)工作恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能的真實(shí)能力具有重要意義。

歷1.62億公頃的牛脂草草原中，86%以上已被改為農(nóng)業(yè)用途（Samson等人，2004年）。傳統(tǒng)耕作破壞了土壤結(jié)構(gòu)，減少了有機(jī)物的儲(chǔ)存，改變了養(yǎng)分供應(yīng)率，增加了土壤溫度的波動(dòng)，并導(dǎo)致土壤中出現(xiàn)更的濕/干循環(huán)（Tisdall和Oades，1982，Mann，1986，Tisdall，1994）。

美國(guó)的保護(hù)區(qū)計(jì)劃（CRP）是在1985年《糧食與安全法》中引入的，其目標(biāo)是通過(guò)將易受侵蝕的農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄晟脖粊?lái)減少侵蝕。在2007財(cái)政年度，CRP減少了4.26億噸土壤侵蝕，1.88億噸土壤徑流，21.8萬(wàn)公噸氮徑流，4.9萬(wàn)公噸磷徑流，估計(jì)可封存5000萬(wàn)公噸大氣碳（CO2）（美國(guó)，2008年）。

在以前種植的土壤上種植多年生草可以增加碳和氮的儲(chǔ)存（Parton等人，1988，Baer等人，2002，McLauchlan，2006a，Matamala等人，2008，Baer et al.，2010），但積累率可能部分取決于土壤微生物群落和土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的恢復(fù)（Six等人，2006）。

土壤微生物通過(guò)結(jié)合土壤顆粒和有機(jī)物形成聚集體，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的發(fā)展和維持產(chǎn)生影響，在提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用（Jastrow等人，1998年，Six等人，2000a）。在草地恢復(fù)過(guò)程中，土壤微生物生物量隨著時(shí)間的推移而增加，以響應(yīng)多年生根系的發(fā)育和不穩(wěn)定碳庫(kù)的增加（Baer et al.，2002，Baer等人，2010）。

磷脂脂肪酸（PLFA）圖譜已用于檢測(cè)微生物群落在農(nóng)業(yè)管理（Petersen等人，1997）、干擾（DeGrood等人，2005）和通過(guò)恢復(fù)從干擾中恢復(fù)期間的變化（Allison等人，2005，McKinley等人，2005年）。此外，PLFA標(biāo)記已被用于記錄不同官能團(tuán)生物量的變化，并闡明在停止耕作和重建多年生草本植物后，與C限制相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)脅迫的變化（Allison等人，2005，McKinley等人，2005）。

然而，微生物對(duì)恢復(fù)反應(yīng)的普遍性可能因土壤質(zhì)地而異。淤泥和粘土顆粒通常比以真菌為主的沙子顆粒支持更大、更多樣的微生物群落（Sessionsch等人，2001）。粘土含量高的土壤能更好地保護(hù)微生物生物量（Six等人，2006年），形成更多更大的團(tuán)聚體（Angers和Caron，1998，Kristiansen等人，2006，McLauchlan，2006b，Wick等人，2009年），并具有更大的持水能力（Voroney，2007年）。

土壤水分與微生物生物量，特別是真菌生物量和菌絲長(zhǎng)度的增加有關(guān)（Frey等人，1999）。此外，粘土含量與土壤中的養(yǎng)分保持率呈正相關(guān)（Knops和Tilman，2000）。因此，質(zhì)地可以調(diào)節(jié)土壤微生物群落所經(jīng)歷的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境脅迫，從而影響微生物群落的恢復(fù)和地下恢復(fù)。

土壤微生物與團(tuán)聚體形成、碳固存以及土壤孔隙空間和水文之間的密切聯(lián)系（Tisdall，1994，Edgerton等人，1995，Jastrow，1996，DeGrood等人，2005）強(qiáng)調(diào)了在土壤恢復(fù)過(guò)程中考慮微生物群落作用的重要性。

因此，本研究的目的是通過(guò)（1）量化前農(nóng)田草地重建過(guò)程中由PLFA剖面索引的土壤微生物群落恢復(fù)率，比較從長(zhǎng)期常規(guī)耕作向多年生原生草地系統(tǒng)過(guò)渡期間兩種不同土壤質(zhì)地之間的微生物群落和土壤結(jié)構(gòu)恢復(fù)，（2）確定土壤微生物群落的生理脅迫在恢復(fù)過(guò)程中是否發(fā)生變化，以及（3）將土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化與土壤C和N的恢復(fù)以及土壤結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)。

具體而言，我們假設(shè)，自停止耕作和草地建立多年以來(lái)，PLFA總生物量和豐富度會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加，微生物脅迫的PLFA指標(biāo)會(huì)降低，但在粘土含量較高的土壤中會(huì)更大程度地降低。我們還假設(shè)真菌與土壤結(jié)構(gòu)恢復(fù)的相關(guān)性。

最后，我們預(yù)測(cè)微生物群落結(jié)構(gòu)和脅迫將因土壤質(zhì)地而異，在壤土細(xì)砂土中，真菌生物量的比例相對(duì)較大，PLFA脅迫指標(biāo)比率水平較高。

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