草地土壤微生物多样性影响因素研究进展

赵轻舟, 王艳芬, 崔骁勇, 郝彦宾, 余志晟,*

1. 中国科学院大学资源与环境学院, 北京 100049

2. 中国科学院大学生命科学学院, 北京 100049

1 前言

草地土壤为微生物的发育提供了由固、液、气三相组成的高度异质的环境, 其中存在着大量微生物群落。微生物作为土壤中的生产者、消费者和分解者,在土壤生态系统中具有重要调节作用。就生物角度而言, 草地生态系统指草地生物与其周围的环境所构成的一个自然综合体。而在草地土壤生态系统当中,土壤生物之间彼此依赖、相互制约, 此外又和周围的各类环境因子相互作用、往复调控。草地土壤生态系统中微生物及其生存环境间关系多样, 但总体可归纳为互生、共生、寄生、拮抗、捕食和竞争等六类主要关系[1]。生物多样性与生态系统关系是生态系统研究的基本问题之一[2], 草地微生物多样性可指示草地生态系统功能变化, 与草地健康密切相关[3,4]。在基因、物种、种群以及群落4个层面当中存在的土壤微生物多样性也是草地土壤生态系统基本的生命特征[5]。作为草地生态系统中草地土壤微生物多样性越强, 土壤环境中生态系统微生物与生存环境间关系越复杂, 草地生态系统就越稳定。而草地土壤微生物群落的多样性受多种因素交互作用。环境变更或管理分异条件下的土壤环境中, 其生态系统功能复杂多样, 相应的微生物多样性随大量干扰因子的作用而变化。

在整个草地环境中, 存在植物-土壤-微生物形成的循环反馈机制。图1展示了草地微生物与其所处环境的多样性联系和复杂关系。草地土壤微生物主要干扰因子分为土壤性质(土壤温度、土壤水分、土壤有机质、土壤pH和土壤含盐量)、植被特征(植被类型、植被多样性和植物根际)和人类活动(人工放牧、人工施肥和人工刈割), 各干扰因子间同样存在交互作用,不同类型的干扰因子草地生态系统中不同子系统耦合下相互影响。本文对草地土壤微生物多样性的影响因素进行综述, 以明晰草地土壤微生物多样性的研究进展, 促进草地土壤微生物理论的发展。

2 土壤性质对草地土壤微生物多样性的影响

土壤为微生物提供能量交换、生长代谢的场所,土壤性质的不同会导致草地土壤微生物生存环境的差异, 使得不同类群微生物活性发生改变, 影响草地土壤微生物的多样性。表1展示了土壤性质对草地土壤微生物多样性的影响。

2.1 土壤温度对草地土壤微生物多样性的影响

温度是土壤微生物生长与土壤呼吸作用的决定性因素之一[6,7]。土壤温度随季节变化, 在季节轮替作用下, 不同时期土壤温度变化下的草地土壤微生物群落多样性变化表现出较大差异, 尤其是C、N利用等功能多样性产生了对其的显著响应。在冬季和春季对草地土壤进行增温实验可以增加微生物C、N利用效率[8]; 而在夏季及初秋进行增温实验, 则对土壤微生物C利用产生消极影响[9]。

此外, 土壤微生物对增温的响应在不同水分条件下显示出差异。通过定量检测优势细菌与古菌,发现当水分充足时进行增温处理可扩大土壤微生物群落规模, 而当水分缺乏时增温作用对微生物群落规模产生消极作用[10]。

2.2 土壤水分对草地土壤微生物多样性的影响

水分是影响土壤微生物群落的重要因素[11], 对土壤微生物的生长、活动、生存存在着重要的影响[12]。土壤中细菌与真菌群落受土壤水分的影响存在差异。土壤水分主要通过两种途径影响土壤细菌的活动, 即限制细菌运动到营养位置与通过营养不足抑制新陈代谢, 这导致了土壤呼吸和营养矿化的减弱[13-15]。而丝状结构的真菌对土壤水分的变化表现出更强的适应性, 这是由于真菌不是共有的单细胞结构, 因而其运动不受限制[15]。

表1 土壤性质对草地土壤微生物多样性的影响Tab. 1 Influence of soil properties on grassland soil microbial diversity

但水分对于土壤微生物的影响常常由于同时作用的气候环境与人类活动条件限制而受到削弱, 从而导致微生物多样性变化难以在群落整体上体现。针对加利福尼亚草地的研究发现, 相较于生长季,该草地在干燥季节只有部分细菌群落的多样性发生了改变, 其总体细菌群落多样性并没有明显的变化[16]。另一针对加利福尼亚中部海岸线土壤的研究发现相较于农业土壤, 草地土壤在经过降水再湿润后,物种多样性、丰富性和均匀度均没有显著变化[17]。通过对亚利桑那受季风影响的半干旱草地的研究也可以发现, 细菌和真菌群落组成并没有表现出对季风季节降水变化的明显响应[18]。

2.3 土壤有机质对草地土壤微生物多样性的影响

土壤碳源是影响土壤微生物群落动态的的重要因素[19-22]。当植物对碳的输入有限时, 土壤有机碳也可以作为主要碳源发挥作用[23]。在全球尺度下有机碳对土壤微生物生物量影响的效果强于植物派生的无机碳[24]。针对中国北方草地的研究发现, 相对于气候、植被因素, 土壤有机碳是影响微生物多样性最为显著的环境因子, 当土壤有机碳增加时, 真菌比例显著上升[23]。而针对干旱与半干旱草地的研究表明, 土壤丛枝菌根相对丰度随着土壤有机碳的升高而降低[25]。

2.4 土壤pH对草地土壤微生物多样性的影响

土壤 pH作为反映土壤酸碱性与盐渍化程度的重要指标, 对土壤微生物群落的组成与代谢有着显著地影响。在草地系统中, 土壤pH的变化会直接影响草地土壤微生物酶的活性, 从而导致草地土壤微生物代谢功能的改变。盐碱化可导致微生物群落均匀度变化。由盐碱化导致的 pH升高可通过减少土壤有机碳降低草地土壤细菌的相对丰度[26], 其中大部分酶的活性随着 pH升高引起的细菌生命活动减弱而降低[27]。而真菌相对丰度的增长率并不随 pH的升高而下降[28-30]。同时, 土壤pH会影响作为土壤微生物能量与有机营养物主要来源的植被的盖度、高度与生物量的变化, 进而使得草地土壤微生物不同物种间相对丰度产生差异[31]在蒙古草原的研究则发现, 土壤 pH由于受到其余干扰因子对其的交互作用, 相对其余土壤、气候条件对于土壤微生物群落的影响并不显著[32]。

2.5 土壤含盐量对草地土壤微生物多样性的影响

土壤含盐量可对草地土壤物理、化学性质形成显著影响, 进而影响土壤微生物群落的结构与功能。土壤含盐量的增加会导致土壤水分、土壤N、P等营养元素的降低, 因而土壤微生物量对含盐量较为敏感, 而群落多样性及群落结构更多受其余生境条件调控, 因此, 高含盐量导致的电导率增加对土壤微生物代谢多样性产生负面效应, 而微生物基因多样性及群落结构变化并不显著[33,34]。

3 植被特征对草地土壤微生物多样性的影响

植被作为土壤微生物营养物质与能量的重要来源, 对微生物群落有着重要影响。植被在草地土壤中, 植物-土壤-微生物系统中的影响尤为密切。地上与地下植被特征的区别使草地土壤微生物多样性表现出显著的差异。表2总结了植被对草地土壤微生物多样性的影响。

3.1 植被类型对草地土壤微生物多样性的影响

在相似环境条件下, 不同的植被覆盖类型将会引起草地土壤微生物的快速响应, 从而导致草地土壤微生物群落多样性随之发生改变[35]。根据“质量比例”理论, 生态系统的表现取决于其中占主导地位的物种类型[36]。但也有研究表明, 由于特定的植物特征, 非主要植物物种也可能对土壤微生物群落产生显著影响[37], 部分非主要植物物种的出现可令草地土壤微生物群落位置与组成发生显著变化[38]。莲花可增加革兰氏阳性菌丰度, 而黄花茅属植物显示出与较高的真菌丰度更高的相关度[39]。在华北地区的研究表明, 豆科植被有利于草地土壤微生物群落的多样性[40], 内生植物则会增加根系中放线菌的丰度[41]。

3.2 植物多样性对草地土壤微生物多样性的影响

草地植被多样性的不同可通过改变草地地上、地下环境造成草地土壤微生物群落多样性的差异。植物多样性可改变初级生产力和土壤碳输入量[42]。其中, 植物的空间分布可引起草地微生物群落结构、类群比例的变化[39,43]; 由于不同种类的酶活性受到影响, 微生物群落的功能多样性也随植物类群丰富度的增加而发生改变[44]; 植物功能类群的不同也导致草地微生物功能类群表现出差异,对C、N利用能力发生变化[39,45]。

@大木：这么明显地放出涨价信号是给同行听的，同行的选择是跟涨，但是不涨那么多。过两年对家多涨，这边少涨，倒霉的是消费者，看似聪明，其实被轰来轰去。

3.3 植物根际对草地土壤微生物多样性的影响

表2 植被特征对草地土壤微生物多样性的影响Tab. 2 Influence of vegetation feature on grassland soil microbial diversity

植物根际可通过根际分泌物向土壤释放有机和无机物质, 对微生物群落形成特定的微生态环境,为其提供能源物质与代谢场所, 从而使不同植物根际作用下的草地微生物群落多样性产生差异[46]。针对甘肃环县草地的研究表明, 不同植被类型根际对土壤微生物种类、优势种群均存在差异[47]。针对温性草地的研究表明, 根系碳、氮含量和根系生物量对于土壤微生物生物量、真菌/细菌比的作用非常明显[48]。

4 人类活动对草地土壤微生物多样性的影响

人类对草地土壤大规模的管理利用, 对土壤环境产生了巨大影响。施肥、放牧、刈割等人类活动影响草地土壤原有的土壤性质和植被特征, 使草地土壤微生物进行生长代谢的地上地下生态环境发生变化, 从而使草地土壤微生物多样性随之发生改变。表3归纳了人类活动对草地土壤微生物多样性的影响。

4.1 施肥对草地土壤微生物多样性的影响

施肥作为人类土地管理的重要方式, 可分为有机粪便施用和无机化肥施用, 使得草地土壤有机碳与总氮含量升高, 进而影响草地土壤微生物群落[49]。土壤微生物多样性在短期和长期与长期施肥作用下表现出不同的响应。

针对华南草地的研究发现, 在施肥处理初期,草地土壤微生物多度、多样性均无明显变化, 随着时间的推移, 表现出显著地增加, 其中细菌、放线菌的增加相较真菌更为显著[50]。在施用家畜粪便两年后, 草地土壤微生物群落规模将会扩大[51]。

部分研究表明, 长期施用氮肥会导致草地土壤微生物群落组成发生改变[52-54]。在长期施肥还可改变与氮循环特定微生物种群如硝化、反硝化细菌[50,53]、氨氧化古菌[55,56]、甲烷氧化菌的丰度[57]。这是由于施肥令草地土壤氮迅速增加： 施肥使得草地生态系统中物质的输入与输出间平衡得到保证, 从而提高了草地土壤净生物量及生产力。同时, 施肥提高了草地土壤有机质： 施肥引起氮输入后土壤可利用氮增加, 首先增强了植物的碳同化作用, 地上植物生长加快, 大量凋落物形成为有机质进入草地土壤中;由于更多的氮素易于为植物获取, 使得通过根系分配进入到地下的碳减少。由此可见, 氮输入可能引起土壤中有机质增加或减少的变化趋势。但通常情况下, 高氮含量引起的地上植物对土壤有机碳输入的增加可补偿由高氮引起的地下碳含量分配的减少,最终表现使得土壤中的有机质表现为增加[58]。

表3 人为干扰对草地土壤微生物多样性的影响Tab. 3 Influence of artificial interference on grassland soil microbial diversity

而在长期施肥下草地土壤微生物群落总体功能并未发生变化[59]。这是由于短期内氮施用能够迅速使得土壤微生物活性增强, 生物量增加, 随着施氮年限的增长, 土壤中有毒物质与难分解有机物逐渐累积, 令微生物活性受到抑制, 从而使得土壤氮转化降低。

4.2 放牧对草地土壤微生物多样性的影响

放牧是草地土壤利用的最主要方式, 其通过改变对土壤输入营养物质的质量和数量影响微生物群落组成[60]。放牧对草地土壤的影响可分为短期和长期效应, 不同放牧时间尺度下微生物群落变化差异较大。这是由于在短期尺度上, 放牧的刺激增加了植物分泌物以及食草动物的粪尿排泄[61], 输入的粪尿可增加微生物的呼吸、矿化作用与微生物量[62];在长期尺度上, 放牧通过改变植物群落组成与净初级生产力影响对土壤碳的输入[59]。

4.3 刈割对草地土壤微生物多样性的影响

刈割是人类对天然草地最传统的利用方式。刈割通过对草地地上植被器官的损害, 使得植物的光能固定受到了限制, 减少了有机质的积累; 并且由于植物间不同的耐刈割性, 引发不同植物物种间生物量、种群密度等植被特征发生变化[67]; 同时在地表聚集大量凋落物, 为微生物提供充足碳源[67], 最终导致了草地土壤微生物群落发生了变化; 此外,刈割可促进根系分泌, 较多的根系分泌物可增强土壤微生物的氮转化能力。

土壤真菌对刈割作用的响应更为显著。对挪威温性草甸草原的研究表明, 刈割能显著增加丛枝菌根真菌的含量, 而细菌并无显著变化[68]。而在针对华南草地的研究中发现, 刈割处理造成真菌的减少,细菌和放线菌并无变化[50]。

同样有研究报道, 刈割频率改变过程中, 微生物各类群相对丰度并不发生变化[69], 并且刈割并不改变草地土壤细菌群落组成[70]。这是由于首先土壤氮并没有发生显著变化, 氮素是草地初级生产力的主要限制因子之一, 草地土壤无机氮库及氮转化在刈割处理后均未产生显著变化; 同时土壤微生物对有机碳的利用在刈割后均无显著变化。

5 结论与展望

土壤微生物作为发挥草地土壤生态作用的核心,其多样性及其与生态系统的耦合相关研究将成为草地土壤生态学的新的前沿。目前, 国内外学者围绕土壤性质、植被特征和人类活动等对草地微生物多样性的影响已开展了一系列研究, 然而, 在广度和深度方面还需加强, 有些研究结果还需要更多的研究实例加以支撑, 结论并不统一。因此, 未来草地微生物的研究在还有很多工作可做, 就其影响因素方面, 可在以下几个方面深入展开：

(1)随着全球生态变化带来了日渐深远的影响,如果基于生物地理学分布和大尺度气候变化, 深入分析地球化学元素循环与不同气候模式影响背景下,草地土壤微生物多样性的格局分布与演替规律, 可以更好地应对与调节全球生态变化下的草地生态系统演化。

(2)草地土壤微生物多样性对生态系统稳定性具有重要影响, 可应对外来胁迫并加强草地生态系统承载力进行恢复。其中主要通过促进土壤、植物子系统耦合并与人类管理施加的干扰因子相适应而维持生态系统平衡, 如果深化关于草地土壤微生物与土壤、植被耦合以及其对人类管理策略的适应变化方面的研究, 加强关于微生物-土壤-植被协同作用的工作, 可以更深入地探究草地微生物在生态系统平衡中的作用, 充分了解和发挥草地土壤微生物在生态系统中的潜在功能。

随着分子生物学在近 30年经历了跨越式发展,土壤微生物分子生态学利用基因工具对土壤微生物群落进行分析日渐普遍, 未来注重对基因功能的挖掘, 结合微生物生理学、宏基因组、稳定同位素探针等方法对草地土壤微生物功能多样性进行全面的认识, 将是对土壤微生物多样性在草地生态系统中作用进行认知和进一步发挥的必然途径。

[1] 黄昌勇. 土壤学[M]. 北京： 中国农业出版社, 2000.

[2] TILMAN D, REICH P, KNOPS J. Biodiversity and ecosystem stability in a decade—long grassland experiment[J]．Nature, 2006, 441(7093 )： 629-632．

[3] GRIFITHS B, RITZ K,BARDGER R, COOK R, et al．Ecosystem response o f pasture soil communities to fumigation-induced microbial diversity reductions： an exam in ation of the biodiversity-ecosystem function relationship [J]. Oikos, 2000, 90(2)： 279-294.

[4] BISSETT A, BURKE C. Bacterial community shifts in organically perturbed sediments [J]. Environmental Microbiology 2007, 9 (1)： 46-60.

[5] 林先贵, 胡君利. 土壤微生物多样性的科学内涵及其生态服务功能[J]. 土壤学报, 2008, 45(5)： 892-900.

[6] LUNDEGARDH H. Carbon dioxide evolution of soil and crop growth [J]. Soil Science, 1927, 23(6)： 417-453.

[7] RATKOWSKY D, OLLEY J, MCMEEKIN T, et al.Relationship between temperature and growth rate of bacterial cultures [J]. Journal of Bacteriology, 1982, 149(1)：1-5.

[8] BELAY-TEDLA A, ZHOU Xuhui, SU Bo, et al. Labile,recalcitrant, and microbial carbon and nitrogen pools of a tallgrass prairie soil in the US Great Plains subjected to experimental warming and clipping [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2009, 41(1)： 110-116.

[9] LIU Weixin, ZHANG Zhe, WAN Shiqiang. Predominant role of water in regulating soil and microbial respiration and their responses to climate change in a semiarid grassland [J]. Global Change and Biology, 2009, 15(1)：184-195.

[10] SHEIK C, BEASLEY W, ELSHAHED M, et al. Effect of warming and drought on grassland microbial communities[J]. ISME Journal, 2011, 5(10)： 1692-1700.

[11] BROCKETT B, PRESCOTT C, GRAYSTON S. Soil moisture is the major factor influencing microbial community structure and enzyme activities across seven biogeoclimatic zones in western Canada [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2012, 44(1)： 9-20.

[12] GRIFFIN D. Water potential as a selective factor in the microbial ecology of soils [M] // PARR J F, GARDNER W R, ELLIOTT L F, et al. Water potential relations in soil microbiology. Soil Science Society of America, Madison,1981： 141-151

[13] HARRIS R. Effect of water potential on microbial growth and activity [M] // PARR J F , GARDNER W R, ELLIOT L F, et al. Water potential relations in soil microbiology, Soil Science Society of America. Special Publication No. 9. Soil Science Society of America, Madison, 1981： 23-95.

[14] SCHIMEL J, BALSER T, WALLENSTEIN M. Microbial stress-response physiology and its implications for ecosystem function [J]. Ecology, 2007, 88(6)： 1386-1394.

[15] LYNCH J, WHIPPS J. Substrate flow in the rhizosphere [J].Plant and Soil, 1990, 129(1)： 1-10.

[16] GRIFFITHS R, WHITELEY A, O’DONNELL A, et al.Influence of depth and sampling time on bacterial community structure in an upland grassland soil [J]. FEMS Microbiology Ecology, 2003, 43(1)： 35-43.

[17] STEENWERTH K, JACKSON L, CALDERON F, et al.Response of microbial community composition and activity in agricultural and grassland soils after a simulated rainfall[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2005, 37(12)： 2249-2262.

[18] MCHUGH T, KOCH G, SCHWARTZ E. Minor changes in soil bacterial and fungal community composition occur in response to monsoon precipitation in a semiarid grassland [J].Soil Microbiology, 2014, 68(2)： 370-378.

[19] FIERER N, JACKSON R. The diversity and biogeography of soil bacterial communities [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006, 103(3)： 626-31.

[20] HAICHAR F , MAROL C , BERGE O, et al. Plant host habitat and root exudates shape soil bacterial community structure [J]. ISME Journal, 2008, 2(12)： 1221-30.

[21] DJUKICI, ZEHETNERF, MENTLERA, et al. Microbial community composition and activity in different alpine vegetation zones [J]. Soil Biology and Biochemistry,2010, 42(2)： 155-161.

[22] VRIES F, MANNING P, TALLOWIN J, et al. Abiotic drivers and plant traits explain landscape-scale patterns in soil microbial communities [J]. Ecology Letter.2012, 15(11)： 1230-1239.

[23] HU Yajun, XIANG Dan, VERESOGLOU S, et al. Soil Organic Carbon And Soil Structure Are Driving Microbial Abundance And Community Composition Across The Arid And Semi-Arid Grasslands In Northern China [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 77(7)： 51-57.

[24] FIERER N, STRICKLAND M, LIPTZIN D, et al. Global patterns in belowground communities [J]. Ecology Letter,2009, 12(11)： 1238-1249.

[25] HU Yajun, RILLIG M C, XIANG Dan, et al. Changes of am fungal abundance along environmental gradients in the arid and semi-arid grasslands of northern China [J]. Plos one, 2013, 8(2)： 575-593.

[26] ZHANG Ying, CAO Chengyou, GUO Lina, et al. Soil properties, bacterial community composition, and metabolic diversity responses to soil salinization of a semiarid grassland in northeast china [J]. Journal of Soil Water Conservation, 2015, 70(2)： 110-120.

[27] SINSABAUGH R L, LAUBER C L, WEINTRAUB M N,et al. Stoichiometry of soil enzyme activity at global scale.[J]. Ecology Letter, 2008, 11(11)： 1252-1264.

[28] ROUSK J, BROOKES P C, BÅÅTH E. Contrasting soil pH effects on fungal and bacterial growth suggest functional redundancy in carbon mineralization [J]. Applied Environment Microbiology, 2009, 75(6)： 1589-96.

[29] ROUSK J, BROOKES P C, BÅÅTH E. Fungal and bacterial growth responses to n fertilization and ph in the 150-year ‘park grass’ UK grassland experiment [J]. FEMS Microbiology Ecology, 2011, 76(1)： 89-99.

[30] BIRGANDER J, ROUSK J, OLSSON P A. Comparison of fertility and seasonal effects on grassland microbial communities [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2014,76(1)： 80-89.

[31] 郭丽娜. 科尔沁盐渍化草地土壤生物活性及微生物多样性研究[D]. 沈阳： 东北大学, 2012.

[32] CHEN Dima, CHENG Junhui, CHU Pengfei, et al.Regional-scale patterns of soil microbes and nematodes across grasslands on the Mongolian plateau： relationships with climate, soil, and plants [J]. Ecography, 2015, 38(6)：622-631.

[33] 韩丛丛, 杨阳, 刘秉儒, 等. 草地土壤微生物多样性影响因子[J]. 草业科学,2014,31(12)： 2242-2250.

[34] SUN Haimin, MENG Wei, MU Chunsheng. The influence of plant diversity and aboveground biomass on soil microbial diversity in alkali-saline grassland [J]. Fresenius Environmental Bulletin, 2014, 23(3)： 763-768.

[35] 罗倩. 新疆干旱区三种不同植被类型土壤微生物多样性分析[D]. 南宁： 广西大学, 2012.

[36] GRIME J P, THOMPSON K, HUNT R, et al. Integrated screening validates primary axes of specialization in plants[J]. Oikos, 1997, 79 (2), 259-281.

[37] PELTZER D A, BELLINGHAM P J, KUROKAWA H, et al.Punching above their weight： low-biomass nonnative plant species alter properties during primary succession [J].Oikos, 2009, 118 (7), 1001-1014.

[38] BLAUKAT A, BARAC A, CROSS M J, et al. Exclusion of root competition increases competitive abilities of subordinate plant species through root-shoot interactions[J].Journal of Vegetation Science, 2012, 23(6)： 1148-1158.

[39] MASSACCESI L, BARDGETT R D, AGNELLI A, et al.Impact of plant species evenness, dominant species identity and spatial arrangement on the structure and functioning of soil microbial communities in a model grassland [J].Oecologia, 2015, 177(3)： 747-759.

[40] STEPHAN A, MEYER A H, SCHMID B. Plant diversity affects culturable soil bacteria in experimental grassland communities [J]. Journal of Ecology, 2000, 88 (2), 22：988-998．

[41] BODENHAUSEN N, HORTON M W, BERGELSON J.Bacterial communities associated with the leaves and the roots of arabidopsis thaliana [J]. Plos one, 2013, 8(2)：118-125.

[42] ZAK D R, HOLMES W E, WHITE D C, et al. Plant diversity, soil microbial communities, and ecosystem function： are there any links? [J]. Ecology, 2008, 84(8)：2042-2050.

[43] BALVANERA P, PFISTERER A B, BUCHMANN N, et al.Quantifying the evidence for biodiversity effects on ecosystem functioning and services[J]. Ecology Letters,2006, 9(10)： 1146-1156.

[44] STEINAUER K, TILMAN D, WRAGG P D, et al. Plant diversity effects on soil microbial functions and enzymes are stronger than warming in a grassland experiment [J].Ecology, 2015, 96(1)： 99-112.

[45] STRECKER T, BARNARD R L, NIKLAUS P A, et al.Effects of plant diversity, functional group composition,and fertilization on soil microbial properties in experimental grassland [J]. Plos one, 2015, 10(5)： 111-115.

[46] 何亚婷, 董云社, 齐玉春, 等. 草地生态系统土壤微生物量及其影响因子研究进展[J]. 地理科学进展,2010,29(11)： 1350-1359.

[47] 全国2000年农业发展学术研讨会. 中国2000年农业发展问题探讨[M]. 北京： 中国农业科技出版社, 1996.

[48] ORWIN K H, BUCKLAND S M, JOHNSON D, et al.Linkages of plant traits to soil properties and the functioning of temperate grassland [J]. Journal of Ecology,2010, 98(5)： 1074-1083.

[49] SAINJU U M, SENWO Z N, NYAKATAWA E Z, et al.Soil carbon and nitrogen sequestration as affected by long-term tillage, cropping systems, and nitrogen fertilizer sources [J]. Agriculture Ecology Environment, 2008,127(3/4)： 234- 240.

[50] DU Zhimin, XIE Yan, HU Liqun, et al. Effects of fertilization and clipping on carbon, nitrogen storage, and soil microbial activity in a natural grassland in southern china [J]. Plos one, 2014, 9(6)： e99385-e99385.

[51] SEKIGUCHI H, KUSHIDA A, TAKENAKA S. Effects of cattle manure and green manure on the microbial community structure in upland soil determined by denaturing gradient gel electrophoresis [J]. Microbes Environment, 2007, 22： 327-335.

[52] HALLIN S, JONES C M, SCHLOTER M, et al.Relationship between n-cycling communities and ecosystem functioning in a 50-year-old fertilization experiment [J]. ISME Journal, 2009, 3(5)： 597-605.

[53] RAMIREZ K, LAUBER C, KNIGHT R, et al. Consistent effects of nitrogen fertilization on soil bacterial communities in contrasting systems [J]. Ecology, 2010,91(12)： 3503-14.

[54] FIERER N, LAUBER C, RAMIREZ K, et al. Comparative metagenomic, phylogenetic and physiological analyses of soil microbial communities across nitrogen gradients [J].ISME Journal, 2012, 6(5)： 1007-1017.

[55] SHEN Jupei, ZHANG Limei, ZHU Yongguan, et al.Abundance and composition of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea communities of an alkaline sandy loam [J]. Environment Microbiology,2008, 10(6)： 1601-1611.

[56] CHU Hanyan, FUJII T, MORIMOTO S, et al. Community structure of ammonia-oxidizing bacteria under long-term application of mineral fertilizer and organic manure in a sandy loam soil [J]. Applied Environment Microbiology,2007, 73(2)： 485-491.

[57] HE Jizheng, SHEN Jupei, ZHANG Limei, et al.Quantitative analyses of the abundance and composition of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea of a Chinese upland red soil under long-term fertilization practices [J]. Environment Microbiology, 2007,9(9)： 2364-2374.

[58] SEGHERS D, TOP E M, REHEUL D, et al. Long-term effects of mineral versus organic fertilizers on activity and structure of the methanotrophic community in agricultural soils [J]. Environment Microbiology, 2003, 5(10)： 867-877.

[59] PAN Yao, NORIKO C, MATTIAS H, et al. Impact of long-term N, P, K, and NPK fertilization on the composition and potential functions of the bacterial community in grassland soil [J]. FEMS Microbiology Ecology, 2014, 90(1)： 195-205.

[60] SANKARAN M, AUGUSTINE D J. Large herbivores suppress decomposer abundance in a semiarid grazing ecosystem [J]. Ecology, 2004, 85(4)： 1052-1061.

[61] 周小奇. 放牧对内蒙古草原土壤细菌和甲烷氧化菌群落结构和多样性的影响[D]. 北京： 中国科学院研究生院,2007.

[62] HATCH D J, LOVELL R D, ANTIL R S, et al. Nitrogen mineralization and microbial activity in permanent pastures amended with nitrogen fertilizer or dung [J]. Biology of Fertilization Soil, 1999, 30(4)： 288-293.

[63] RITZ K, MCNICOL J W, NUNAN N, et al. Spatial structure in soil chemical and microbiological properties in an upland grassland [J]. FEMS Microbiology Ecology,2004, 49(2)： 191-205.

[64] ZHOU Xiaoqi, WANG Jinzhi, HAO Yanbin, et al.Intermediate grazing intensities by sheep increase soil bacterial diversities in an Inner Mongolian steppe [J].Biology of Fertilization Soil, 2010, 46(8)： 817-824.

[65] ZHOU Xiaoqi, WANG Yanfen, HUANG Xiangzhong, et al.Effect of grazing intensities on the activity and community structure of methane-oxidizing bacteria of grassland soil in inner Mongolia [J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems,2008, 80(2)： 145-152.

[66] XIE Zhen, LE ROUX X, WANG Chuanpei, et al.Identifying response groups of soil nitrifiers and denitrifiers to grazing and associated soil environmental drivers in Tibetan alpine meadows [J]. Soil Biology and Biochemistry,2014, 77(7)： 89-99.

[67] 郭继勋, 祝廷成. 羊草草原土壤微生物的数量和生物量[J]. 生态学报,1997(1)： 78-82.

[68] 朱瑞芬, 唐凤兰, 张月学, 等. 不同利用方式对东北羊草草地土壤微生物数量的影响[J]. 草地学报, 2012,20(5)：842-847.

[69] DENEF K, ROOBROECK D, WADU M, et al. Microbial community composition and rhizodeposit-carbon assimilation in differently managed temperate grassland soils [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2009, 41(1)：144-153.

[70] ZHANG Ximei, CHEN Quansheng, HAN Xingguo. Soil bacterial communities respond to mowing and nutrient addition in a steppe ecosystem [J]. Plos one, 2013, 8(12)：e84210.