不同利用方式對(duì)豫西黃土丘陵區(qū)土壤微生物生物量及群落結(jié)構(gòu)特征的影響

劉晶，趙燕，張巧明，徐少君

(河南科技大學(xué)林學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003)

?

不同利用方式對(duì)豫西黃土丘陵區(qū)土壤微生物生物量及群落結(jié)構(gòu)特征的影響

劉晶，趙燕，張巧明，徐少君

(河南科技大學(xué)林學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003)

以豫西黃土丘陵區(qū)喬木地、灌木地、果園、棄耕地和耕地土壤為對(duì)象，應(yīng)用磷脂脂肪酸(PLFA)方法，研究了不同土地利用方式對(duì)土壤微生物生物量及其群落結(jié)構(gòu)特征的影響，結(jié)果表明，與耕地相比，喬木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分別提高了225.38%和265.73%(P<0.05)，微生物量氮(MBN)含量分別提高了206.19%和245.03%(P<0.05)，MBC/TOC值顯著提高了2.89和3.00(P<0.05)，MBN/TN值顯著提高了5.05和5.57(P<0.05)；果園土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分別提高了107.80%，84.99%和1.23(P<0.05)；棄耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷與耕地?zé)o顯著差異(P>0.05)。喬木地和灌木地土壤細(xì)菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05)，真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05)；果園土壤細(xì)菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05)；棄耕3年地土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的PLFA含量與耕地之間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。喬木地和灌木地土壤的Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)顯著提高(P<0.05)，Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤細(xì)菌、真菌及放線菌的PLFA及總PLFA與土壤總有機(jī)碳、微生物量碳，全氮、速效氮、微生物量氮，容重顯著正相關(guān)(P<0.05)。以上結(jié)果說明相對(duì)于耕地、棄耕地和果園土壤，喬木地和灌木地土壤微生物多樣性均提高，不同微生物物種的個(gè)體數(shù)量分布均勻，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，因此這兩種利用方式對(duì)土壤質(zhì)量以及微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起營(yíng)養(yǎng)元素的投入和土壤結(jié)構(gòu)的變化是造成微生物群落結(jié)構(gòu)變化的主要原因之一。

微生物量；微生物群落結(jié)構(gòu)；黃土丘陵區(qū)

土壤微生物是土壤養(yǎng)分在源和匯之間轉(zhuǎn)化的重要推動(dòng)者和調(diào)控者，對(duì)土壤礦物質(zhì)分解、養(yǎng)分循環(huán)、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成和理化性質(zhì)的改善起著重要作用[1]，與土壤肥力和土壤健康狀況密切相關(guān)，因此被作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和不同經(jīng)營(yíng)措施對(duì)土壤特征影響的生態(tài)學(xué)指標(biāo)之一[2]。由于土壤微生物能夠靈敏地反映土壤生態(tài)環(huán)境的變化，它也被公認(rèn)是土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警及敏感指標(biāo)之一[3]。土壤微生物種群結(jié)構(gòu)的變化既能夠反映各土壤因素對(duì)微生物生化特性、生態(tài)分布以及功能的影響和作用，也反映出微生物對(duì)土壤肥力維持、物質(zhì)循環(huán)以及能量轉(zhuǎn)化的影響和作用[4]。近年來將土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成、土壤微生物量、土壤酶活性等作為土壤健康的生態(tài)指標(biāo)來指導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)管理等已逐漸成為本領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一[5]。土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)雖受多種因素的影響，但在自然條件基本相同的情況下，土地利用方式是影響土壤微生物生物量及其群落結(jié)構(gòu)的重要因子[6]。合理的土地利用有利于維持土壤微生物的多樣性及活性，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤對(duì)外界環(huán)境變化的抵抗能力，提高土壤品質(zhì)[7]。

因研究區(qū)域和方法的不同，目前研究土地利用方式對(duì)土壤微生物種群數(shù)量及多樣性影響的結(jié)論存在很大差異。太行山區(qū)林地土壤的微生物數(shù)量和微生物生物量低于灌叢地[8]；典型黃土丘陵溝壑區(qū)，坡面直接撂荒不利于提高土壤微生物菌群的生物量，而種植人工林及林草搭配的恢復(fù)模式可以顯著改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[9]；吳忠地區(qū)種植玉米(Zeamays)和谷子(Setariaitalica)后土壤真菌在微生物群落中所占比例較原始典型植被地分別提高了16.87%和32.51%，耕種提高了土壤微生物中真菌所占比例，加速土壤向“真菌型”轉(zhuǎn)化的速度[10]。能夠提高地表植物多樣性的土地利用方式引起土壤中真菌數(shù)量增加，細(xì)菌和放線菌的數(shù)量降低[11]；而Mal等[12]在分析棄耕地初期地上植物與土壤微生物的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，地上植物生物量、物種組成及其多樣性對(duì)土壤微生物的生態(tài)過程(氮礦化、硝化作用、呼吸作用)、微生物碳氮含量和主要微生物類群無(wú)顯著作用[13]。與傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)法相比，磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids, PLFAs)法可以通過特定菌群的PLFA數(shù)量變化反映出原位土壤真菌、細(xì)菌活體生物量與菌群結(jié)構(gòu)，能夠提供更多的微生物類群生物量信息，分析速度快、結(jié)果穩(wěn)定可靠，近年來在微生物生態(tài)學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用[14]。

豫西黃土山地丘陵是河南省西部主要的地貌景觀類型，位于黃土高原東部延伸帶，是黃土高原的典型區(qū)域之一，總面積約35373 hm2，土地利用方式的多樣化是人類干擾下該區(qū)域最為典型的特點(diǎn)[15]。該區(qū)域的濟(jì)源市、新安縣、靈寶市和陜縣在2000年即被國(guó)家確定為退耕還林試點(diǎn)縣(市)，隨著退耕還林工程的深入推進(jìn)及其他生態(tài)建設(shè)措施的實(shí)施，該區(qū)域的土地利用方式發(fā)生了巨大變化[16]。土地利用方式改變必然會(huì)影響到土壤微生物生物量、群落結(jié)構(gòu)和功能等方面，但針對(duì)該區(qū)域在此方面的研究還未見報(bào)道。因此，本研究采用磷脂脂肪酸法，對(duì)不同土地利用方式地土壤微生物量及群落結(jié)構(gòu)的差異進(jìn)行研究，探尋其對(duì)土壤環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制，為促進(jìn)研究區(qū)及類似區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化，制定科學(xué)的土壤管理措施提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

豫西黃土丘陵區(qū)(33°33′-35°05′ N，110°22′-113°50′ E)總面積約35373 hm2，包括新安等21個(gè)縣(市),屬暖溫帶季風(fēng)型氣候，海拔115～2192 m，年降水量550～650 mm，年均氣溫14.2 ℃，≥10 ℃年積溫3600～4300 ℃，年均無(wú)霜期190～210 d，土壤類型以棕壤為主。植被屬暖溫帶落葉闊葉林，森林植被為殘存少量的遼東櫟(Quercuswutaishanica)、山楊(Populusdavidiana)等天然次生林；人工林以刺槐(Robiniapseucdoacaia)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)等為主；灌木有荊條(Vitexnegundovar.heterophylla)、酸棗(Ziziphusjujubavar.spinosa)、杜梨(Pyrusbetulifolia)等；草本植物有蒿類(Artemisiaspp.)、狗牙根(Cynodondactylon)、白茅(Imperatacylindric)等。區(qū)內(nèi)主要種植作物為小麥(Triticumaestivum)和玉米。本研究樣地位于新安縣境內(nèi)，為豫西黃土丘陵區(qū)典型地貌區(qū)。

1.2土樣采集與處理

選擇喬木地、灌木地、果園、撂荒地、耕地共5種不同利用方式地(表1)，每種利用方式各選擇3塊樣地，2014年10月，在每一樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置3個(gè)20 m×20 m的樣區(qū)，采樣深度為0～20 cm，在每個(gè)樣區(qū)內(nèi)按“S”形采集8個(gè)點(diǎn)混合后組成一個(gè)混合土樣，將混合土樣分成兩份，一份運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干過 2 mm篩后用于理化性質(zhì)測(cè)定；一份裝入塑料自封袋放入便攜式冰箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，挑出土壤樣品中大的石礫、植物根系等雜物，過 2 mm 篩后分成兩個(gè)亞樣本，其中一個(gè)亞樣本置于4 ℃低溫儲(chǔ)存，用于土壤 MBC、MBN的測(cè)定、另一個(gè)亞樣本置于-20 ℃冷凍儲(chǔ)存，用于PLFA的測(cè)定。

表1　不同利用方式樣地概況

W：?jiǎn)棠镜豔oodland；S：灌木地Shrub land； O：果園Orchard；A：棄耕地Abandoned farmland；F：耕地Farmland.下同 The same below.

1.3實(shí)驗(yàn)方法

有機(jī)碳測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，全氮測(cè)定采用半微量凱氏法，pH測(cè)定采用pHS-3酸度計(jì)測(cè)定(1∶2.5土水比)[17]，微生物量碳、氮的測(cè)定采用氯仿熏蒸0.5 mol/L K2SO4提取，提取液分別采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法和半微量凱氏法，換算系數(shù)分別取0.38和0.45[18]。

PLFA測(cè)定采用修正的Bligh-Dyer方法[19]。簡(jiǎn)言之，稱取相當(dāng)于5.0 g新鮮土樣,使用單相提取劑檸檬酸緩沖溶液[氯仿∶甲醇∶檸檬酸比為1∶2∶0.8(體積比)]提??；用SPE柱(5 mL氯仿活化)分離，分別加入10 mL氯仿、丙酮，最后用10 mL甲醇淋洗純化，收集后用氮?dú)獯蹈?；收集的磷脂通過溫和堿性甲酯化為磷脂脂肪酸甲酯，保存在-20 ℃暗處。上機(jī)時(shí)樣品用200 μL正己烷溶解，以19∶0甲酯作為內(nèi)標(biāo)物，進(jìn)行GC-FID(Agilent 6850N)檢測(cè)。脂肪酸種類通過脂肪酸 Sherlock 微生物鑒定系統(tǒng) (MIDIInc.，Newark，DE，USA)進(jìn)行鑒定，采用Frostegard方法命名。為減小誤差，確保結(jié)果的可靠性，分析中僅包括碳鏈數(shù)低于20、含量高于0.1%且在多數(shù)樣品中都有出現(xiàn)的脂肪酸。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

微生物多樣性指數(shù)采用李新等[20]和張秋芳等[21]的計(jì)算公式。采用Excel 2007，SPSS 18.0軟件及CANOCO軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著差異法(Least significant differences，LSD)比較不同數(shù)據(jù)組間的差異。

2　結(jié)果與分析

2.1不同利用方式地土壤理化性質(zhì)

不同樣地土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出一定差異(表2)。與耕地相比，喬木地和灌木地土壤的容重、pH值、C/N顯著降低，有機(jī)碳、全氮、速效氮和速效磷含量顯著增加(P<0.05)；果園土壤有機(jī)碳、全氮、速效氮和速效磷含量顯著增加(P<0.05)，容重、pH值和碳氮比無(wú)顯著變化(P>0.05)；棄耕地土壤各理化性質(zhì)與耕地之間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2　不同利用方式地土壤理化性質(zhì)

BD：容重Bulk density；TOC：總有機(jī)碳Total organic carbon；TN：全氮Total nitrogen；AN：速效氮Available nitrogen；AP：速效磷Available phosphorus.同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。Different letters in a same line indicate significant differences (P<0.05), the same below.

2.2不同利用方式地土壤微生物量碳、氮、磷含量

不同樣地土壤微生物量碳、氮、磷含量及差異情況見表3。灌木地土壤的微生物量碳含量最高，喬木地次之，耕地最低，灌木地、喬木地和果園土壤的微生物量碳含量分別為耕地的3.66，3.25和2.08倍，較耕地均顯著提高(P<0.05，棄耕地土壤微生物量碳含量無(wú)顯著變化(P>0.05)。各利用方式地微生物量氮含量與微生物量碳含量變化規(guī)律一致，除棄耕地土壤微生物量氮無(wú)顯著變化外(P>0.05)，灌木地、喬木地和果園土壤的微生物量氮均顯著提高(P<0.05)，分別為耕地的3.46，3.07和1.85倍。幾類利用方式地土壤微生物量磷含量差異較小，喬木地和灌木地土壤微生物量磷含量分別為耕地的1.16和1.12倍，但由于組內(nèi)方差小，二者較耕地仍有顯著提高(P<0.05)。

表3　不同利用方式地土壤微生物量值

MBC：微生物量碳Microbial biomass carbon；MBN：微生物量氮Microbial biomass nitrogen；MBP：微生物量磷Microbial biomass phosphorus；MBC/MBN：微生物量碳氮比Microbial biomass carbon and nitrogen ratio；MBC/TOC：微生物量碳與總有機(jī)碳比Microbial biomass carbon and total organic carbon ratio；MBN/TN：微生物量氮與全氮比Microbial biomass nitrogen and total nitrogen ratio. 下同 The same below.

2.3不同利用方式地土壤微生物特征

2.3.1磷脂脂肪酸含量及其類型5種不同利用方式地土壤共檢測(cè)出27種磷脂脂肪酸，不同土地利用方式下土壤中各種磷脂脂肪酸差異情況見圖1。喬木地和灌木地17:1ω8c、18:1ω9c、16:1ω9c和cy17:0四種脂肪酸含量顯著高于果園、棄耕地和耕地(P<0.05)；不同利用方式地18:3ω6c、15:0、16:0 2OH和18:0四種脂肪酸單體含量均無(wú)顯著差異(P>0.05)。總體而言，不同利用方式地含量較高的磷脂脂肪酸種類基本相同，i15:0、16:1ω7c、18:1ω9c、17:1ω8c、18:1ω9t、cy17:0、16:1ω9c、10Me17:0和br19:0九種脂肪酸單體相對(duì)含量均較高，分別占喬木地、灌木地、果園、棄耕地和耕地土壤磷脂脂肪酸總含量的53.24%，50.67%，47.89%，49.33%，48.80%。

從脂肪酸的組成來看，5種利用方式地單烯脂肪酸含量最高,其中灌草地單烯脂肪酸占脂肪酸總量的38.43%，耕地最低也達(dá)到27.86%；直鏈和支鏈飽和脂肪酸含量相當(dāng)，介于16.66%～21.38%之間；多烯脂肪酸、環(huán)丙烷脂肪酸和羥基脂肪酸含量較低，相對(duì)含量均不到總量的5%(圖1、2)。與耕地相比，喬木地支鏈飽和脂肪酸和羥基脂肪酸含量無(wú)顯著變化(P>0.05)，其他4類脂肪酸含量顯著提高(P<0.05)；灌木地環(huán)丙烷脂肪酸無(wú)顯著變化(P>0.05)，羥基脂肪酸含量較耕地顯著降低(P<0.05)，其他種類脂肪酸含量較耕地顯著提高(P>0.05)。

由于土壤微生物種類繁多，而其細(xì)胞脂肪酸的結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜，現(xiàn)有研究對(duì)脂肪酸所指示的意義仍處于探索階段，一些學(xué)者認(rèn)為,細(xì)菌細(xì)胞膜中含有飽和、不飽和、支鏈或直鏈脂肪酸,其中革蘭氏陰性細(xì)菌(G-)主要含有羥基、單烯和環(huán)丙烷脂肪酸,而革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌(G+)主要含有支鏈脂肪酸,多烯脂肪酸是大部分真菌細(xì)胞膜的成分[19]；也有研究表明，特征峰名16:0，18:3ω6c(6，9，12)，10Me16:0分別是細(xì)菌、真菌和放線菌PLFA的主要生物標(biāo)記之一[22]。綜合前人的研究結(jié)果，對(duì)本研究中檢測(cè)出的PLFA對(duì)應(yīng)的微生物類群進(jìn)行歸類，分別計(jì)算革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、真菌和放線菌的PLFA含量(表4)?？傮w來看，在不同利用方式地土壤中，細(xì)菌分布量最大，其次是真菌，放線菌分布量最小。不同利用方式地之間各微生物類群存在一定差異，與耕地相比，林地革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、真菌對(duì)應(yīng)的脂肪酸含量分別提高了10.47%，26.93%和24.27%(P<0.05)，灌木地分別顯著提高了8.66%，27.59%和28.45%(P<0.05)，果園土壤革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌對(duì)應(yīng)脂肪酸含量較耕地提高了4.87%和14.13%(P<0.05)，幾種利用方式地放線菌脂肪酸含量無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.3.2微生物群落結(jié)構(gòu)組成及其相關(guān)指數(shù)土壤微生物多樣性是保持土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)。Shannon多樣性指數(shù)、Pielou 均勻度指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)常被用來表征微生物群落多樣性[21]。土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和組成因地表植被類型或植物群落的演替階段不同而存在差異。由表5可知，與耕地相比，喬木地和灌木地土壤的Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)顯著提高(P<0.05)，Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著降低(P<0.05)；果園土壤的Shannon多樣性指數(shù)顯著提高(P<0.05)；棄耕地3個(gè)指數(shù)與耕地均無(wú)顯著差異(P>0.05)。此結(jié)果說明與果園、棄耕地和耕地相比，林地和灌木地土壤微生物多樣性豐富，個(gè)體分布更均勻，群落結(jié)構(gòu)也更穩(wěn)定。

圖1　不同利用方式地各磷脂脂肪酸的分布Fig.1　Distribution of different PLFA in different land use patterns　不同小寫字母表示不同利用方式地之間差異顯著(P<0.05)。Different small letters indicate significant differences in different land use (P<0.05).下同 The same below.

2.4各菌群磷脂脂肪酸與土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的 PLFA與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)見表6。細(xì)菌和真菌磷脂脂肪酸量與土壤容重、總有機(jī)碳、全氮、碳氮比、速效氮、速效磷、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷之間均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。除土壤容重外，其他各指數(shù)與放線菌脂肪酸含量亦呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。

圖2　脂肪酸的化學(xué)組成Fig.2　The chemical composition of PLFAs

表4　不同利用方式地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征

表5　不同土地利用方式地土壤微生物群落多樣性

表6　土壤性質(zhì)與各種微生物脂肪酸間的Pearson相關(guān)分析

*:P<0.05，**:P<0.01.

3　討論

植被恢復(fù)或退耕可使土壤有機(jī)碳含量顯著提高，一方面植被恢復(fù)或退耕導(dǎo)致地上地下生物量增加，返還到土壤中的植物凋落物、死根及根系分泌物增加，增加了土壤有機(jī)碳的輸入；另一方面植被恢復(fù)或退耕后對(duì)土壤的人為擾動(dòng)減少，降低了有機(jī)碳流失輸出，因此土壤有機(jī)碳含量得到提高[23-24]。土壤全氮含量與有機(jī)質(zhì)含量之間顯著正相關(guān)，因此隨著有機(jī)質(zhì)含量的提高，全氮含量必然提高。鞏杰等[25]對(duì)類似地區(qū)的研究結(jié)果表明， 林地和灌木地土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，農(nóng)地最低，撂荒可在一定程度上恢復(fù)土壤肥力，但本研究中撂荒地土壤有機(jī)碳和全氮含量并未出現(xiàn)顯著提高，這可能是因?yàn)榱袒膶?duì)土壤肥力改善需要較長(zhǎng)時(shí)間，而本研究中棄耕3年，時(shí)間較短，對(duì)土壤質(zhì)量的改善作用尚不明顯。林地土壤表層聚集大量的凋落物，這些凋落物在微生物的作用下分解，在此過程中向表層土壤釋放各種有機(jī)酸，從而顯著降低了表層土壤的pH值；林地土壤腐殖質(zhì)含量很高，腐殖酸等也能使土壤pH值有較大程度的降低。土壤中可被土壤微生物利用營(yíng)養(yǎng)物的C/N影響到土壤微生物的生長(zhǎng)和群落結(jié)構(gòu)，是表征土壤微生物生長(zhǎng)是否受到碳或氮限制的重要指標(biāo)[26-27]。當(dāng)C/N在25∶1時(shí)，最利于土壤微生物的生長(zhǎng)，維持其正常功能；當(dāng)C/N≤30∶1時(shí)，土壤微生物生長(zhǎng)受到氮源限制；C/N≤20∶1時(shí)，碳源則成為土壤微生物生長(zhǎng)的限制因子[28]。本研究中不同利用方式地土壤的C/N均低于20∶1，因此碳源供給數(shù)量不足可能是該區(qū)域土壤微生物生長(zhǎng)的限制因子之一，但灌木地和林地土壤C/N顯著高于耕地和撂荒地，說明灌木地和林地土壤微生物生長(zhǎng)環(huán)境較好。

土壤微生物量的變化可充分反映土地利用方式和生態(tài)功能的變化，常被作為土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的一個(gè)重要指標(biāo)[29]。土壤微生物量碳能夠從總體上反映環(huán)境因子與微生物活動(dòng)間的相互效應(yīng)，可以有效表征土壤總有機(jī)碳的存在狀態(tài)與積累情況。微生物量氮具有易礦化、周期短等特點(diǎn)，在土壤氮素循環(huán)中具有重要意義。土壤微生物MBC/MBN可反映微生物群落結(jié)構(gòu)信息，其顯著變化預(yù)示著微生物群落結(jié)構(gòu)變化。MBC/SOC，MBN/TN可以靈敏地指示土壤微生物生物量，也能夠表征土壤退化及恢復(fù)狀況的土壤過程，預(yù)測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)的長(zhǎng)期變化，比養(yǎng)分和微生物量的變化更加穩(wěn)定，表現(xiàn)出更平滑的變化趨勢(shì)[30]。土壤微生物量碳占總有機(jī)碳的0.27%～7.0%，微生物量氮占全氮的2.0%～6.0%[31]。在本研究中，土壤微生物量碳、氮占土壤有機(jī)碳、全氮的比值均在報(bào)道范圍內(nèi)。灌木與喬木林地中微生物量碳、氮含量無(wú)顯著差異(P>0.05)，但均顯著高于果園和耕地(P<0.05)，說明灌木地和喬木林地更有利于土壤微生物量碳、氮的積累。而耕地由于長(zhǎng)期受到耕作等人為干擾，表土侵蝕嚴(yán)重，秸稈移出農(nóng)田后返還到土壤中的有機(jī)物減少，導(dǎo)致微生物能源缺乏，致使土壤中微生物量碳、氮含量降低。不同利用方式地土壤微生物量磷的變化差異較小，灌木地、喬木地和果園土壤微生物量磷含量與耕地之間無(wú)顯著差異(P>0.05)，但顯著高于棄耕地(P<0.05)。不同土地利用方式使土壤微生物量產(chǎn)生差異，隨著植被恢復(fù),土壤微生物量提高，微生物量碳和氮占有機(jī)碳和全氮的比例也提高，這一方面表明土壤微生物量碳、氮變化比總有機(jī)碳和全氮對(duì)土地利用方式(植被覆蓋)的變化更敏感；同時(shí)也表明良好的土地利用方式(植被覆蓋)能夠促使土壤成為更活潑的生命體，新陳代謝能力加強(qiáng)，土壤肥力必然相應(yīng)提高。

土壤中革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌的比值可以反映出細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化，其比值與土壤類型及土壤中有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)；與革蘭氏陰性菌相比，革蘭氏陽(yáng)性菌對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力更強(qiáng)，高比例的革蘭氏陽(yáng)性菌被認(rèn)為是土壤環(huán)境從“富營(yíng)養(yǎng)”到“寡營(yíng)養(yǎng)”的轉(zhuǎn)變[32]。本研究中喬木地和灌木地革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌的比值顯著低于果園、棄耕地和耕地(P<0.05)，說明喬木地和灌木地土壤有機(jī)質(zhì)含量較高、土壤環(huán)境改善，更有利于“富養(yǎng)型”細(xì)菌的積累。研究表明，不同類型土壤真菌與細(xì)菌比值存在很大差異，典型草原土壤可高達(dá)0.93，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶可低至0.05，其值越大，土壤中內(nèi)源碳底物的礦化度越高，土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越強(qiáng)[33]。本研究中真菌與細(xì)菌比值介于0.67～0.78之間，這一結(jié)果稍低于草原土壤[33]，但遠(yuǎn)高于農(nóng)牧交錯(cuò)帶土壤[19]。喬木地和灌木地真菌與細(xì)菌的比率顯著高于果園、棄耕地和耕地(P<0.05)，反映喬木地和灌木地土壤生態(tài)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。真菌分解和細(xì)菌分解是有機(jī)質(zhì)最主要的兩個(gè)分解途徑，在易分解有機(jī)物料含量高、營(yíng)養(yǎng)豐富的土壤中，碳周轉(zhuǎn)和養(yǎng)分循環(huán)速度較快，細(xì)菌分解途徑起主導(dǎo)作用；而在有機(jī)質(zhì)含量低，難分解纖維素、木質(zhì)素以及高碳氮比的有機(jī)物含量較高的土壤中，真菌分解起主要作用[34]。中亞熱帶高溫濕熱的環(huán)境更有利于細(xì)菌生長(zhǎng)，因此該區(qū)域林地土壤中細(xì)菌途徑是分解有機(jī)質(zhì)的主要途徑。本研究中幾類利用地細(xì)菌的磷脂脂肪酸占脂肪酸總量的52.24%～55.45%，真菌的磷脂脂肪酸占脂肪酸總量的37.12%～40.77%(遠(yuǎn)高于中亞熱帶林地的9%)，說明真菌在該區(qū)域幾種利用方式地土壤的有機(jī)質(zhì)分解中具有十分重要的作用。

不同土壤管理措施對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變作用因土壤類型和作用強(qiáng)度的不同存在很大差別，對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響也表現(xiàn)出不同結(jié)果，甚至得出截然相反的結(jié)果[35-36]。土壤pH值通過影響土壤基質(zhì)的組成、化學(xué)性質(zhì)和養(yǎng)分利用效率從而使微生物群落的組成和多樣性受到干擾，因此被認(rèn)為是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的重要因素，在pH值較高的堿性土壤中細(xì)菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，反之則真菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位[37]。但本研究中土壤微生物與pH值之間并未達(dá)到顯著相關(guān)水平(P>0.05)。這可能是因?yàn)檠芯繀^(qū)土壤為偏堿性土壤，當(dāng)耕地變更為喬木地和灌木地后，土壤pH值有小幅降低，但對(duì)土壤微生物多樣性的影響尚未達(dá)到顯著水平。C/N是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的又一重要因子[19,38]。本研究結(jié)果表明，土壤真菌磷脂脂肪酸含量與C/N呈顯著正相關(guān)，林地和灌木地真菌磷脂脂肪酸含量顯著高于棄耕地和耕地。這可能是因?yàn)榱值睾凸嗄镜氐厣系蚵湮镏泻懈嗟哪举|(zhì)素和多酚類物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠誘導(dǎo)某些真菌生長(zhǎng)，亦可能是林地土壤較高的C/N更適合某些真菌類群的生長(zhǎng)，其菌絲能夠轉(zhuǎn)化更多的土壤有機(jī)碳。吳則焰等[32]研究結(jié)果表明，真菌類群與土壤養(yǎng)分因子都呈負(fù)相關(guān)，且與總有機(jī)碳、全氮之間呈顯著負(fù)相關(guān)，因此真菌比其他微生物類型更能適應(yīng)養(yǎng)分貧瘠的條件。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果不同，可見不同研究區(qū)域土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化具有特殊性。

4　結(jié)論

與耕地相比，喬木地和灌木地土壤微生物量碳含量分別提高了225.38%和265.73%(P<0.05)、微生物量氮含量分別提高了206.19%和245.03%(P<0.05)，MBC/TOC值提高了2.89和3.00(P<0.05)，MBN/TN值提高5.05和5.57(P<0.05)，MBC/MBN值降低了2.89和3.00(P>0.05)，微生物量磷無(wú)顯著變化(P>0.05)；果園土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值提高了107.80%，84.99%和1.23(P<0.05)；棄耕3 年地土壤微生物量碳、氮、磷與耕地?zé)o顯著差異(P>0.05)。喬木地和灌木地土壤細(xì)菌的PLFA含量顯著增加了17.87%和17.18%(P<0.05)，真菌顯著增加了24.27%和28.45%(P<0.05)，放線菌PLFA含量無(wú)顯著變化(P>0.05)；果園土壤細(xì)菌PLFA含量顯著增加了9.04%(P<0.05)，真菌和放線菌PLFA含量無(wú)顯著變化(P>0.05)，棄耕3年地土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的PLFA含量與耕地之間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。喬木地和灌木地土壤的Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)顯著提高(P<0.05)，Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著降低(P<0.05)。以上結(jié)果說明相對(duì)于耕地、棄耕地和果園土壤，喬木地和灌木地土壤微生物含量多樣性豐富，不同微生物物種的個(gè)體數(shù)量分布均勻，微生物群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，因此這兩種利用方式對(duì)土壤質(zhì)量以及微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的改良效果更佳。

不同利用方式地土壤細(xì)菌、真菌及放線菌的PLFA及總PLFA與土壤總有機(jī)碳、微生物量碳、全氮、速效氮、微生物量氮、容重等理化指標(biāo)顯著正相關(guān)(P<0.05或P<0.01)，揭示了土地利用變化過程中土壤肥力的變化與微生物含量及群落結(jié)構(gòu)的變化密切相關(guān)，說明不同土地利用方式下土壤結(jié)構(gòu)及微生物可利用營(yíng)養(yǎng)元素輸入的變化是引起微生物群落結(jié)構(gòu)變化的可能原因之一。

References：

[1]Liu L, Xu M K, Wang S L,etal. Effect of differentCunninghamialanceolataplantation soil qualities on soil microbial community structure. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(15): 4692-4706.

[2]Yao Z Y, He Z L, Huang C Y. Effect of land use history on microbial diversity in red soils. Journal of Soil and Water Conservation, 2003, 17(2): 51-54.

[3]Hu L, Wang C T, Wang G X,etal. Changes in the activities of soil enzymes and microbial community structure at different degradation successional stages of alpine meadows in the headwater region of Three Rivers, China. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(3): 8-19.

[4]Min H, He W X, Li X M,etal. Evaluative feature of soil microbial population under plant restored process in loess regions. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2007, 27(3): 588-593.

[5 ]Wan C, Xu F L, Zou C,etal. The analysis of soil enzymes activity and soil microorganism under different land uses patterns in the loess hilly gully region. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2009, 18(2): 158-162.

[6]Li B, Gu X, Fang X,etal. Responses of soil microbial indicators to land-use types in hilly area, central Hunan province. Journal of Central South University of Forestry and Technology, 2015, 35(4): 72-77, 78.

[7]Bi J T, He D H, Huang Z Y. Response of soil microbial population number and distribution to vegetation restoration in degraded ecological system. Scientia Geographica Sinica, 2009, 29(2): 238-243.

[8]Yang X T, Ning G H, Dong H Y,etal. Soil microbial characters under different vegetation communities in Taihang Mountain Area. Chinese Journal of Applied Ecology, 2006, 17(9): 1761-1764.

[9]Hu C J, Guo L, Liu G H. Soil microbial community structure under different vegetation restoration patterns in the loess hilly area. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(11): 2986-2995.

[10]Zhang N N, Ma K, Yang G L,etal. Effects of land-use patterns on soil microbial community. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2015, 24(9): 111-118.

[11]Zak D R, Holmes W E, White D C,etal. Plant diversity, soil microbial communities, and ecosystem function: are there any links. Ecology, 2003, 84(8): 2042-2050.

[13]Yang J L, Fu X L, Ma Z Q,etal. Characteristics of soil microbial community in five forest types in mid-subtropical China. Research of Environmental Sciences, 2015, 28(5): 720-727.

[14]Zhao S, Zhang J N, Lai X,etal. Analysis of microbial biomass C, N and soil microbial community structure ofStipasteppes using PLFA at grazing and fenced in Inner Mongolia, China. Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30(6): 1126-1134.

[15]Zheng X M. On the measure principle and key technique for reconstruction of Henan vegetation in Loess Hilly Gully Region. Journal of Henan Forestry Science and Technology, 2009, 29(4): 46-48.

[16]Liu J, Xu S J, Liu L F. Effect of different reafforestation patterns on soil particulate organic carbon content in loess hilly region of western Henan. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2015, 44(5): 72-76.

[17]Bao S D. Soil Agricultural Chemistry Analysis [M]. The third edition. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[18]Lin Q M, Wu Y G, Liu H L. Modification of fumigation extraction method for measuring soil microbial biomass carbon. Chinese Journal of Ecology, 1999, 18(2): 63-66.

[19]Wen Q, Lin Q M, Zhao X R,etal. Application of PLFA analysis in determination of soil microbial community structure in woodland, cropland and grassland in farmland-pasture interleaving zone of north China. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(2): 321-327.

[20]Li X, Jiao Y, Yang M D. Microbial diversity of different saline-alkaline soil analyzing by PLFA in the Hetao area of Inner Mongolia. Ecological Science, 2014, 33(3): 488-494.

[21]Zhang Q F, Liu B, Lin Y Z,etal. The diversity of phospholipid fatty acid(PLFA) biomarker for the microbial community in soil. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(8): 4127-4137.

[22]Xu Z W, Yu G R, Zhang X Y,etal. The variations in soil microbial communities, enzyme activities and their relationships with soil organic matter decomposition along the northern slope of Changbai Mountain. Applied Soil Ecology, 2015, 85: 19-29.

[23]Liu P S, Wang J S, Chu C J,etal. Effect of different land use types on soil properties of steep slope in low hilly areas of western Henan. Agricultural Research in the Arid Areas, 2014, 32(1): 208-212.

[24]Wang L, Zhang Q, Niu X W,etal. Effects of different land-uses on soil physical and chemical properties in the Loess Plateau of Shanxi Province. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2007, 15(4): 53-56.

[25]Gong J, Chen L D, Fu B J,etal. Effects of land use and vegetation restoration on soil quality in a small catchment of the Loess Plateau. Chinese Journal of Applied Ecology, 2004, 15(12): 2292-2296.

[26]Lu S Y, Peng W X, Song T Q,etal. Soil microbial properties under different grain-for-green patterns in depressions between karst hills. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(8): 2390-2399.

[27]Qi L H, Zhang X D, Zhou J X,etal. Soil microbe quantities, microbial carbon and nitrogen and fractal characteristicsunder different vegetation restoration patterns in watershed, northwest Hunan. Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(8): 14-20.

[28]Yang N, Zou D S, Yang M Y,etal. Changes of soil properties in re-vegetation stages on sloping-land with purple soils in Hengyang of Hunan Province, South-central China. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(10): 2693-2701.

[29]Song M, Zou D S, Du H,etal. Characteristics of soil microbial populations in depressions between karst hills under different land use patterns. Chinese Journal of Applied Ecology, 2013, 24(9): 2471-2478.

[30]Han S Z, Gao R, Li A P,etal. Soil microbial community structure diversities of castanopsis carlesii nature forests in the mid-subtropics of China. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2015, 23(6): 653-661.

[31]Jiang Y L, Zhao T, Yan H,etal. Effect of different land use on soil microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus in three vegetation zones on loess hilly area. Bulletin Soil and Water Conservation, 2013, 33(6): 62-67.

[32]Wu Z Y, Lin W X, Chen Z F,etal. Phospholipid fatty acid analysis of soil microbes at different elevation of Wuyi Mountains. Scientia Silvae Sinicae, 2014, 50(7): 105-112.

[33]Zou Y K, Zhang J N, Yang D L,etal. Phospholipid fatty acid analysis of microbial community structure under different land use patterns in soil ecosystems ofLeymuschinensissteppes. Acta Prataculturae Sinica, 2011, 20(4): 27-33.

[34]Wang F, Jiang Y J, Li C M,etal. Changes of soil microbial communities in chao soil under different climate conditions. Soils, 2014, 46(2): 290-296.

[35]Wang G H, Jin J, Xu M N,etal. Effects of plant, soil and soil management on soil microbial community diversity. Chinese Journal of Ecology, 2006, 25(5): 550-556.

[36]Tie Z C, Abdulrohimkeyomu, Bayemureduve P B,etal. Effect of different land use on soil microflora and activity in Tajikistan. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2014, 23(5): 177-184.

[37]Ma R F, Liu J F, Wu Z Y,etal. Soil microbial community structure diversity incastanopsiskawakamiiforest. Journal of Southwest Forestry University, 2014, 34(8): 14-19.

[38]Hong P Z, Liu S R, Wang H,etal. Characteristics of soil microbial community structure in two young plantations ofCastanopsishystrixandErythrophleumfordiiin subtropical China. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(14): 1-13.

[1]劉麗, 徐明愷, 汪思龍, 等. 杉木人工林土壤質(zhì)量演變過程中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 33(15): 4692-4706.

[2]姚枕應(yīng), 何振立, 黃昌勇. 不同土地利用方式對(duì)紅壤微生物多樣性的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2003, 17(2): 51-54.

[3]胡雷, 王長(zhǎng)庭, 王根緒, 等. 三江源區(qū)不同退化演替階段高寒草甸土壤酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)的變化. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 23(3): 8-19.

[4]閔紅, 何文祥, 李曉明, 等. 黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)過程中土壤微生物數(shù)量演變特征. 西北植物學(xué)報(bào), 2007, 27(3): 588-593.

[5]萬(wàn)超, 徐福利, 鄒誠(chéng), 等. 黃土丘陵溝壑區(qū)不同土地利用模式對(duì)土壤酶活性和土壤微生物影響研究. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2009, 18(2): 158-162.

[6]李斌, 辜翔, 方晰, 等. 湘中丘陵區(qū)土壤微生物指標(biāo)對(duì)土地利用方式的響應(yīng). 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 35(4): 72-77, 78.

[7]畢江濤, 賀達(dá)漢, 黃澤勇. 退化生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物種群數(shù)量和分布對(duì)植被恢復(fù)的響應(yīng). 地理科學(xué), 2009, 29(2): 238-243.

[8]楊喜田, 寧國(guó)華, 董惠英, 等. 太行山不同植被群落土壤微生物學(xué)特性變化. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 17(9): 1761-1764.

[9]胡嬋娟, 郭雷, 劉國(guó)華. 黃土丘陵溝壑區(qū)不同植被恢復(fù)格局下土壤微生物群落結(jié)構(gòu). 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(11): 2986-2995.

[10]張楠楠, 馬餛, 楊桂麗, 等. 土地利用方式變化對(duì)土壤微生物群落的影響. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(9): 111-118.

[13]楊君瓏, 付曉莉, 馬澤清, 等. 中亞熱帶5種類型森林土壤微生物群落特征. 環(huán)境科學(xué)研究, 2015, 28(5): 720-727.

[14]趙帥, 張靜妮, 賴欣, 等. 放牧與圍欄內(nèi)蒙古針茅草原土壤微生物生物量碳、氮變化及微生物群落結(jié)構(gòu)PLFA分析. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 30(6): 1126-1134.

[15]鄭曉敏. 河南黃土丘陵溝壑區(qū)植被恢復(fù)重建原則與關(guān)鍵技術(shù)措施初探. 河南林業(yè)科技, 2009, 29(4): 46-48.

[16]劉晶, 徐少君, 劉麗芬. 不同退耕方式對(duì)豫西黃土丘陵區(qū)土壤顆粒有機(jī)碳含量的影響. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 44(5): 72-76.

[17]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 第三版. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

[18]林啟美, 吳玉光, 劉煥龍. 熏蒸法測(cè)定土壤微生物量碳的改進(jìn). 生態(tài)學(xué)雜志, 1999, 18(2): 63-66.

[19]文倩, 林啟美, 趙小蓉, 等. 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶林地、耕地和草地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征的PLFA分析. 土壤學(xué)報(bào), 2008, 45(2): 321-327.

[20]李新, 焦燕, 楊銘德. 用磷脂脂肪酸(PLFA) 譜圖技術(shù)分析內(nèi)蒙古河套灌區(qū)不同鹽堿程度土壤微生物群落多樣性. 生態(tài)科學(xué), 2014, 33(3): 488-494.

[21]張秋芳, 劉波, 林營(yíng)志, 等. 土壤微生物群落磷脂脂肪酸PLFA生物標(biāo)記多樣性. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(8): 4127-4137.

[23]劉沛松, 王健勝, 楚純潔, 等. 豫西低山丘陵區(qū)不同土地利用方式對(duì)陡坡地土壤理化性狀的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2014, 32(1): 208-212.

[24]王莉, 張強(qiáng), 牛西午, 等. 黃土高原丘陵區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2007, 15(4): 53-56.

[25]鞏杰, 陳利頂, 傅伯杰, 等. 黃土丘陵區(qū)小流域土地利用和植被恢復(fù)對(duì)土壤質(zhì)量的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 15(12): 2292-2296.

[26]鹿士楊, 彭晚霞, 宋同清, 等. 喀斯特峰叢洼地不同退耕還林還草模式的土壤微生物特性. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(8): 2390-2399.

[27]漆良華, 張旭東, 周金星, 等. 湘西北小流域不同植被恢復(fù)區(qū)土壤微生物數(shù)量、生物量碳氮及其分形特征. 林業(yè)科學(xué), 2009, 45(8): 14-20.

[28]楊寧, 鄒冬生, 楊滿元, 等. 衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地植被恢復(fù)階段土壤特性的演變. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(10): 2693-2701.

[29]宋敏, 鄒冬生, 杜虎, 等. 不同土地利用方式下喀斯特峰叢洼地土壤微生物群落特征. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 24(9): 2471-2478.

[30]韓世忠, 高人, 李愛萍, 等. 中亞熱帶地區(qū)米儲(chǔ)天然林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào), 2015, 23(6): 653-661.

[31]蔣躍利, 趙彤, 閆浩, 等. 黃土丘陵區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤微生物量碳氮磷的影響. 水土保持通報(bào), 2013, 33(6): 62-67.

[32]吳則焰, 林文雄, 陳志芳, 等. 武夷山不同海拔植被帶土壤微生物PLFA分析. 林業(yè)科學(xué), 2014, 50(7): 105-112.

[33]鄒雨坤, 張靜妮, 楊殿林, 等. 不同利用方式下羊草草原土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)的PLFA分析. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2011, 20(4): 27-33.

[34]汪峰, 蔣瑀霽, 李昌明, 等. 不同氣候條件下潮土微生物群落的變化. 土壤, 2014, 46(2): 290-296.

[35]王光華, 金劍, 徐美娜, 等. 植物、土壤及土壤管理對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響. 生態(tài)學(xué)雜志, 2006, 25(5): 550-556.

[36]鐵展暢, 阿不都克尤木, 巴依木熱杜夫 P B, 等. 塔吉克斯坦不同土地利用方式對(duì)土壤微生物區(qū)系及活性的影響. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 23(5): 177-184.

[37]馬瑞豐, 劉金福, 吳則焰, 等. 格氏拷林土壤微生物結(jié)構(gòu)的多樣性特征研究. 西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(8): 14-19.

[38]洪丕征, 劉世榮, 王暉, 等. 南亞熱帶紅椎和格木人工幼齡林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(14): 1-13.

Effects of land use on soil microbial biomass and community structure in the loess hill region of west Henan

LIU Jing, ZHAO Yan, ZHANG Qiao-Ming, XU Shao-Jun

ForestCollege,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,China

In order to uncover the effects of different land use systems on soil microbial biomass and community structure characteristics, we selected five land use types; woodland, shrub land, orchard, abandoned farmland and farmland. We analyzed soil phospholipid fatty acids (PLFAs). Compared with the farmland, woodland increased soil microbial biomass carbon (MBC) and microbial biomass nitrogen (MBN) content by 225.38% and 206.19% respectively (P<0.05) while the MBC/total organic carbon (TOC) and MBN/TN value increased by 2.89 and 5.05 respectively (P<0.05). Shrub land increased soil MBC and MBN content by 265.73% and 245.03% respectively (P<0.05), the MBC/TOC and MBN/TN value increased by 3.00 and 5.57 respectively (P<0.05). Orchard management increased soil MBC and MBN content and MBN/TN value by 107.80%, 84.99% and 1.23 respectively (P<0.05). There was no difference in MBC and MBN and microbial biomass phosphorus (MBP) between the abandoned farmland and farmland soil (P>0.05). Bacterial and fungal PLFA in woodland soil increased by 17.87% and 24.27% respectively compared to farmland (P<0.05) while in shrub land these traits increased by 17.18% and 28.45% respectively (P<0.05). Orchard soil bacterial PLFA content was increased by 9.0% (P<0.05). Soil bacteria, fungi and actinomycetes PLFA in abandoned farmland and farmland were similar (P>0.05). The Shannon diversity index and Pielou evenness index of woodland and shrub land were significantly higher than other systems (P<0.05) while the Simpson dominance index was significantly decreased (P<0.05). The PLFA content of soil bacteria, fungi, and actinomycetes was significantly, positively correlated with TOC, MBC, total nitrogen (TN), available nitrogen (AN), MBN and bulk density (BD) (P<0.05 orP<0.01). The results showed that compared with farmland, abandoned farmland and orchard soil, soil microbial diversity of woodland and shrub land is enhanced; microbial species are uniformly distributed and community structure is relatively stable. This indicates that woodland and shrub land are superior for improving soil quality and microbial community structure diversity. The input of nutrients and the change of soil structure caused by different land use patterns is one of the reasons for the change of microbial community structure.

microbial biomass; microbial community structure; loess hilly area

10.11686/cyxb2016057http://cyxb.lzu.edu.cn

劉晶, 趙燕, 張巧明, 徐少君. 不同利用方式對(duì)豫西黃土丘陵區(qū)土壤微生物生物量及群落結(jié)構(gòu)特征的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(8): 36-47.

LIU Jing, ZHAO Yan, ZHANG Qiao-Ming, XU Shao-Jun. Effects of land use on soil microbial biomass and community structure in the loess hill region of west Henan. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(8): 36-47.

2016-02-01；改回日期：2016-04-07

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1404322)和河南科技大學(xué)博士科研基金(09100687)資助。

劉晶(1977-)，女，吉林松原人，博士。 E-mail: ccliujing@163.com