百歐博偉生物：許多生物和非生物因素影響長期擾動后土壤群落的恢復。我們研究了土壤質地在恢復土壤微生物群落結構和微生物脅迫變化中的作用，以磷脂脂肪酸（PLFA）剖面為指標，使用了美國內布拉斯加州0至19年恢復的粉質粘壤土和壤土細砂土草原的兩個時間序列。所有的修復都是以前通過美國的保護區(qū)計劃種植當?shù)嘏静莸母亍?/span>

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

在整個粉質粘壤土時間序列中，飽和：單不飽和和異：前異PLFA的比率降低，表明隨著草地的建立，微生物群落的營養(yǎng)脅迫減少。對整個粉質粘壤土時間序列的PLFA剖面的多變量分析表明，微生物群落結構在向原生草原的軌跡上恢復。

相反，沒有微生物群在泥細沙的時間序列上表現(xiàn)出方向性變化。土壤結構的變化也僅在整個粉質粘壤土時間序列中觀察到。骨料平均加權直徑（MWD）呈指數(shù)上升至值，這是由于大骨料比例（>2000μm）呈指數(shù)增長至值以及微骨料（<250μm和>53μm）和粉土和粘土部分（<53μm。在這兩個時間序列中，MWD與PLFA總生物量和許多微生物群的生物量高度相關。

許多PLFA組與團聚體的MWD之間的強相關性強調了土壤微生物群落的恢復與土壤結構之間的相互依賴性，這可能解釋了一些土壤（即泥細沙）比時間更大的變化。這項研究表明，土壤微生物對草地恢復的反應受土壤質地的調節(jié)，這對估計恢復工作恢復生態(tài)系統(tǒng)功能的真實能力具有重要意義。

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

美國的保護區(qū)計劃（CRP）是在1985年《糧食與安全法》中引入的，其目標是通過將易受侵蝕的農田轉變?yōu)槎嗄晟脖粊頊p少侵蝕。在2007財政年度，CRP減少了4.26億噸土壤侵蝕，1.88億噸土壤徑流，21.8萬公噸氮徑流，4.9萬公噸磷徑流，估計可封存5000萬公噸大氣碳（CO2）（美國，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聚體結構的恢復（Six等人，2006）。

土壤微生物通過結合土壤顆粒和有機物形成聚集體，對土壤結構的發(fā)展和維持產生影響，在提供生態(tài)系統(tǒng)服務方面發(fā)揮著關鍵作用（Jastrow等人，1998年，Six等人，2000a）。在草地恢復過程中，土壤微生物生物量隨著時間的推移而增加，以響應多年生根系的發(fā)育和不穩(wěn)定碳庫的增加（Baer et al.，2002，Baer等人，2010）。

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

然而，微生物對恢復反應的普遍性可能因土壤質地而異。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微生物生物量（Six等人，2006年），形成更多更大的團聚體（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度的增加有關（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（Knops和Tilman，2000）。因此，質地可以調節(jié)土壤微生物群落所經歷的營養(yǎng)和環(huán)境脅迫，從而影響微生物群落的恢復和地下恢復。

土壤微生物與團聚體形成、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）強調了在土壤恢復過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（1）量化前農田草地重建過程中由PLFA剖面索引的土壤微生物群落恢復率，比較從長期常規(guī)耕作向多年生原生草地系統(tǒng)過渡期間兩種不同土壤質地之間的微生物群落和土壤結構恢復，（2）確定土壤微生物群落的生理脅迫在恢復過程中是否發(fā)生變化，以及（3）將土壤微生物群落結構的變化與土壤C和N的恢復以及土壤結構聯(lián)系起來。

具體而言，我們假設，自停止耕作和草地建立多年以來，PLFA總生物量和豐富度會隨著時間的推移而增加，微生物脅迫的PLFA指標會降低，但在粘土含量較高的土壤中會更大程度地降低。我們還假設真菌與土壤結構恢復的相關性。

最后，我們預測微生物群落結構和脅迫將因土壤質地而異，在壤土細砂土中，真菌生物量的比例相對較大，PLFA脅迫指標比率水平較高。

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