衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段土壤微生物與養(yǎng)分的耦合關(guān)系

付美云，楊寧，楊滿元，林仲桂

湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005

衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段土壤微生物與養(yǎng)分的耦合關(guān)系

付美云，楊寧，楊滿元，林仲桂

湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005

采用空間代替時(shí)間序列的方法，對(duì)衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段土壤微生物特征與養(yǎng)分的耦合關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明，1）不同恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分存在明顯差異，從裸荒地階段（Ⅰ）、草本階段（Ⅱ）、灌木階段（Ⅲ）到喬木階段（Ⅳ），土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷顯著增加（P<0.05），全磷、pH值逐漸減?。≒>0.05），全鉀和速效鉀的差異變化不大。2）不同恢復(fù)階段微生物總數(shù)顯著增加（P<0.05），其中細(xì)菌數(shù)量顯著增加（P<0.05），真菌數(shù)量的大小順序?yàn)椴荼倦A段（Ⅱ）>裸荒地階段（Ⅰ）>灌木階段（Ⅲ）>喬木階段（Ⅳ）（P<0.05）；放線菌數(shù)量的大小順序?yàn)椴荼倦A段（Ⅱ）>喬木階段（Ⅳ）>裸荒地階段（Ⅰ）>灌木階段（Ⅲ）（P<0.05）。裸荒地階段（Ⅰ），細(xì)菌數(shù)量與放線菌數(shù)量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），草本階段（Ⅱ），放線菌數(shù)量與真菌數(shù)量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ），細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量和與放線菌數(shù)量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。3）相關(guān)分析表明，不同恢復(fù)階段微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷之間的相關(guān)性性達(dá)顯著或極顯著水平（P<0.05或P<0.01），土壤微生物量與土壤養(yǎng)分的關(guān)系密切（P<0.05或P<0.01），而微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性較弱（P>0.05）。4）典型相關(guān)分析表明，不同恢復(fù)階段土壤微生物屬性和土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系不同。裸荒地階段（Ⅰ），土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷主要影響微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷（P<0.01）。草本階段（Ⅱ），土壤有機(jī)質(zhì)、全磷和 pH值起較大作用，主要影響微生物量碳、細(xì)菌、真菌（P<0.01）。灌木階段（Ⅲ），土壤有機(jī)質(zhì)、全磷和pH主要影響微生物量碳、微生物量氮和真菌（P<0.01）。喬木階段（Ⅳ），全磷、堿解氮和pH值主要影響微生物量碳、微生物量氮和細(xì)菌（P<0.01）。研究結(jié)果對(duì)于構(gòu)建衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地植被恢復(fù)技術(shù)體系具有理論與實(shí)踐意義。

土壤微生物；土壤養(yǎng)分；耦合關(guān)系；恢復(fù)階段；紫色土；衡陽(yáng)

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組分之一，是推動(dòng)土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量流動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)元素生物地球化學(xué)循環(huán)的動(dòng)力（Devi和Yadava，2006；楊寧等，2014a，2014b）。土壤微生物對(duì)環(huán)境變化變化敏感，且與生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化具有協(xié)同性，是反映生態(tài)系統(tǒng)功能變化和土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)之一（楊滿元等，2013；陳璟和楊寧，2013d；楊寧等，2014c）。土壤微生物特征與土壤質(zhì)量的關(guān)系密切（楊寧等，2013a，2013c）。

衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地面積1.625×105hm2，是湖南省生態(tài)環(huán)境最為惡劣的地區(qū)之一，也是中國(guó)南方極具代表性的生態(tài)災(zāi)難易發(fā)地區(qū)，由于紫色土極易水蝕，發(fā)育期短，地力差，常處于幼年階段，加上顏色深、吸熱性強(qiáng)，夏季地面溫度極高（據(jù)記載，極端最高溫度可高達(dá)75.2 ℃），蒸發(fā)量大，生態(tài)環(huán)境具有先天的脆弱性，加之區(qū)域性水、熱分布等不利環(huán)境影響和不合理的開(kāi)發(fā)，致使該區(qū)域長(zhǎng)期以來(lái)不僅植被稀疏，而且水土流失和季節(jié)性旱災(zāi)嚴(yán)重（楊寧等，2012，2013b）。為了改善該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，許多學(xué)者對(duì)衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段或不同條件下的土壤微生物特性進(jìn)行了研究（楊滿元等，2013；楊寧等，2013c；2014；陳璟和楊寧，2012，2013a，2013c），而土壤微生物特性與土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系研究較少。本文基于采用“空間序列代替時(shí)間序列”的方法（楊寧等，2010，2013，2014；張繼義等，2004），對(duì)衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段微生物特性、土壤養(yǎng)分特點(diǎn)進(jìn)行分析，研究土壤微生物特性及其與養(yǎng)分的相關(guān)性，運(yùn)用典范相關(guān)分析來(lái)揭示不同恢復(fù)階段土壤微生物特性與土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系，為該區(qū)域植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 自然概況

該區(qū)域位于湖南省中南部，湘江中游，地理坐標(biāo)：110°32′16″～113°16′32″E，26°07′05″～27°28′24″N。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫 18 ℃；極端最高氣溫 40.5 ℃，極端最低氣溫-7.9 ℃，年平均降雨量1325 mm，年平均蒸發(fā)量1426.5 mm。平均相對(duì)濕度80%，全年無(wú)霜期286 d。地貌類(lèi)型以丘崗為主。呈網(wǎng)狀集中分布于該區(qū)域中部海拔60～200 m的地帶，東起衡東縣霞流鎮(zhèn)、大浦鎮(zhèn)，西至祁東縣過(guò)水坪鎮(zhèn)，北至衡陽(yáng)縣演陂鎮(zhèn)、渣江鎮(zhèn)，南達(dá)常寧市官嶺鎮(zhèn)、東山瑤族鄉(xiāng)和耒陽(yáng)市遙田鎮(zhèn)、市爐鎮(zhèn)一帶，以衡南、衡陽(yáng)兩縣面積最大。

1.2 樣地設(shè)置與取樣

結(jié)合當(dāng)?shù)赜涊d資料，在研究區(qū)域內(nèi)選擇坡度、坡向、坡位和裸巖率等生態(tài)因子基本一致的坡中下部沿等高線的裸荒地、草本群落、灌木群落和喬木群落4種類(lèi)型表示植被恢復(fù)的4個(gè)階段，分別用裸荒地階段（Ⅰ）、草本階段（Ⅱ）、灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ）表示（表1）。在每個(gè)恢復(fù)階段的樣地中分別設(shè)置20個(gè)20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)樣方，將每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣方用插值法細(xì)分為4個(gè)10 m×10 m的小樣方，進(jìn)一步將每個(gè)小樣方劃分為4個(gè)5 m×5 m的微型樣方。2013年6月，在每個(gè)10 m×10 m的小樣方中隨機(jī)采取5個(gè)土壤樣本（0～20 cm），采用四分法混合組成待測(cè)土樣（彭晚霞等，2010），共獲得80個(gè)土樣。用于測(cè)定常規(guī)指標(biāo)的土樣置于陰涼處自然風(fēng)干后，用四分法取土樣過(guò)篩供測(cè)定，用于微生物指標(biāo)測(cè)定的土壤在篩選出石礫后保存于 4 ℃的冰箱中，待測(cè)。

表1 樣地基本特征Table 1 Description of the sampling plots

1.3 土壤指標(biāo)的測(cè)定

土壤含水量（Soil water content，SWC）：鋁盒烘干法（105 ℃，12 h）；有機(jī)質(zhì)（Soil organic matter，SOM）：K2Cr2O7-濃硫酸外加熱法；全氮（Total nitrogen，TN）：半微量凱氏法；全磷（Total phosphorus，TP）：NaOH熔融-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法；全鉀（Total potassium，TK）：NaOH熔融-原子吸收法；堿解氮（Alkali-hydrolyzed nitrogen，AN）：擴(kuò)散吸收法；速效磷（Available phosphorus，AP）：NaHCO3提取-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法；速效鉀（Available potassium，AK）：NH4Ac浸提-原子吸收法；pH值：電極電位法（鮑士旦，2000）。微生物量碳（Microbial biomass carbon，MBC）：氯仿熏蒸-K2SO4浸提法（取0.45）（Vance等，1987)；微生物量氮（Microbial biomass nitrogen，MBN）：氯仿熏蒸-K2SO4提取-氮自動(dòng)分析儀法（K取0.45）（Sparling等，1993），微生物量磷（Microbial biomass phosphorus，MBP）：氯仿熏蒸-NaHCO4提取-Pi測(cè)定-外加Pi校正法（K取0.40）（Brookes等，1982）。土壤微生物：稀釋平板法（細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)培養(yǎng)基；真菌用馬丁氏培養(yǎng)基；放線菌用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基）（吳金水等，2006）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）比較不同數(shù)據(jù)間的差異，采用Pearson相關(guān)系數(shù)法計(jì)算兩因子間的相互關(guān)系，采用典范相關(guān)分析法比較養(yǎng)分指標(biāo)與微生物指標(biāo)間的相關(guān)性。表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分的變化特征

研究表明（表2），隨著植被恢復(fù)的進(jìn)行，土壤含水量（SWC）、土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、全氮（TN）、堿解氮（AN）和速效磷（AP）顯著增加（P<0.05），裸荒地階段（Ⅰ）、草本階段（Ⅱ）和灌木階段（Ⅲ）的SWC分別只有喬木階段（Ⅳ）的43.59%、55.86%和79.38%；SOM，31.74%、64.67%和65.57%；TN，51.97%、62.20%和66.14%；AN，42.53%、42.81%和99.98%；AP，52.25%、48.00%和72.90%。全磷（TP）顯著減?。≒<0.05），裸荒地階段（Ⅰ）的TP分別草本階段（Ⅱ）、灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ）的1.13、1.29和1.29倍。由于SOM、TN和AN的增加，土壤中有機(jī)酸相應(yīng)增加，pH值逐漸減?。≒>0.05）。由于衡陽(yáng)紫色土含有豐富的正長(zhǎng)石等礦物，其風(fēng)化后保留了相當(dāng)數(shù)量的K，因此紫色土中 K的含量相對(duì)較高，全鉀（TK）介于（2.00±0.49）%～（2.12±0.74）%之間，速效鉀（AK）介于（256.99±5.98）～（266.54±6.98）mg·kg-1之間，其差異變化不大。

表2 不同恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分特征Table 2 Soil nutrient properties in different re-vegetation stages

2.2 不同恢復(fù)階段土壤微生物數(shù)量及其相關(guān)關(guān)系

研究表明（表3），隨著植被恢復(fù)的進(jìn)行，微生物總數(shù)顯著增加（P<0.05），其中細(xì)菌數(shù)量顯著增加（P<0.05），草本階段（Ⅱ）、灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ）的細(xì)菌數(shù)量分別是裸荒地階段（Ⅰ）的細(xì)菌數(shù)量的1.73、2.32和7.29倍；真菌數(shù)量的大小順序?yàn)椋赫婢鷶?shù)量（Ⅱ，0.07±0.01）>真菌數(shù)量（Ⅰ，0.05±0.00）>真菌數(shù)量（Ⅲ，0.04±0.00）>真菌數(shù)量（Ⅳ，0.02±0.01）（P<0.05）；放線菌數(shù)量的大小順序?yàn)椋悍啪€菌數(shù)量（Ⅱ，5.37±0.02）>放線菌數(shù)量（Ⅳ，5.00±0.04）>放線菌數(shù)量（Ⅰ，2.43±0.18）>放線菌數(shù)量（Ⅲ，1.87±0.12）（P<0.05）。在裸荒地階段（Ⅰ），細(xì)菌與放線菌的相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.290*（*P<0.05）；草本階段（Ⅱ），放線菌與真菌的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.412**（**P<0.01）；灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ），細(xì)菌與真菌、細(xì)菌與放線菌、真菌與放線菌之間的相關(guān)系數(shù)均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。

表3 不同恢復(fù)階段土壤微生物數(shù)量及其相關(guān)性Table 3 Soil microbial quantity and the correlation in different re-vegetation stages

2.3 不同恢復(fù)階段土壤微生物量及相關(guān)關(guān)系

研究表明（表4），隨著植被恢復(fù)的進(jìn)行，微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）和微生物量磷（MBP）均顯著增加（P<0.05），裸荒地階段（Ⅰ）的MBC分別只有草本階段（Ⅱ）、灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ）MBC的54.94%、47.38%和27.15%；MBN，65.05%、58.41%和41.87%；MBP，70.80%、68.56%和48.32%。裸荒地階段（Ⅰ）、草本階段（Ⅱ）和灌木階段（Ⅲ），BMC、MBN和MBP兩兩之間的相關(guān)性較好，呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）；喬木階段（Ⅳ），BMC與MBN之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.800**（**P<0.01），MBN與MBP之間的相關(guān)系數(shù)為-0.453**（**P<0.01），MBC與MBP之間不存在明顯的相關(guān)性。

表4 不同恢復(fù)階段土壤微生物量及其相關(guān)性Table 4 Microbial biomass and the correlation in different re-vegetation stages

表5 土壤微生物與土壤養(yǎng)分的相關(guān)分析Table 5 Correlation between nutrient factors and microbial biomass

2.4 不同恢復(fù)階段土壤微生物與土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系

2.4.1 土壤微生物與土壤養(yǎng)分的相關(guān)分析

研究表明（表5），不同恢復(fù)階段土壤微生物特性與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性不同。裸荒地階段（Ⅰ），土壤微生物量（包括MBC、MBN和MBP）與SWC、SOM、TN、AN和AK之間的相關(guān)性較好，達(dá)極顯著正相關(guān)水平（P<0.01），說(shuō)明 SWC、SOM、TN和AN等與土壤微生物量具有較高的協(xié)同性。土壤微生物量與TP呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01）；草本階段（Ⅱ），MBC、MBN、MBP與SOM、TN、TP、TK與AK呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。真菌數(shù)量與AP之間的相關(guān)系數(shù)為0.165（P>0.05），放線菌數(shù)量與AP的相關(guān)系數(shù)為-0.275*（*P<0.05）；灌木階段（Ⅲ），土壤微生物與土壤養(yǎng)分因子間的相關(guān)性較差；喬木階段（Ⅳ），MBC、MBP與WC、SOM、TN、TP、AN、AP和AK呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與pH的相關(guān)系數(shù)為-0.635**、-0.500**（**P<0.01）。細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量與TN的相關(guān)系數(shù)分別為-0.300**、-0.412**、-0.487**（**P<0.01），與 AN的相關(guān)系數(shù)分別為 0.287*、0.300**、0.356**（*P<0.05，**P<0.01）。

2.4.2 土壤微生物與土壤養(yǎng)分的典型相關(guān)分析

研究表明（表6），4個(gè)恢復(fù)階段的4個(gè)特征值的累積方差貢獻(xiàn)率分別為71.98%、76.34%、71.54%和74.65%，基本能反映出大部分的變量信息，由此建立兩兩之間的4對(duì)典型變量的構(gòu)成（表7），由于第3、4對(duì)典型變量的影響較小，因此，只取第一、二對(duì)典型變量進(jìn)行分析（李紅和楊寧，2014；楊寧等，2011；袁志發(fā)和周靜宇，2002）。

裸荒地階段（Ⅰ），土壤微生物特征和土壤養(yǎng)分的第一、二對(duì)典型相關(guān)系數(shù)分別為 0.997**和0.886**（**P<0.01），表明土壤養(yǎng)分的第一、二對(duì)變量（SWC、SOM、TN、TP）對(duì)土壤微生物第一、二對(duì)變量（MBC、MBN、MBP）的影響較大；草本階段（Ⅱ），0.986**和 0.763**（**P<0.01），表明土壤養(yǎng)分的第一、二對(duì)變量（SOM、TP、pH）對(duì)土壤微生物第一、二對(duì)變量（MBC、細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量)的影響較大；灌木階段（Ⅲ），0.900**和0.674**（**P<0.01），表明土壤養(yǎng)分的第一、二對(duì)變量（SOM、TP、pH）對(duì)土壤微生物的第一、二對(duì)變量（MBC、MBN和真菌數(shù)量)的影響較大；喬木階段（Ⅳ），0.923**和 0.754**（**P<0.01），表明土壤養(yǎng)分的第一、二對(duì)變量（TP、AN、pH）對(duì)土壤微生物第一、二對(duì)變量（MBC、MBN、細(xì)菌數(shù)量）的貢獻(xiàn)較大（表6，表7）。

表6 土壤微生物與土壤養(yǎng)分典范相關(guān)分析的卡方檢驗(yàn)Table 6 Chi-square test of canonical correlation coefficient between soil microbe and soil nutrient

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

土壤是活的有機(jī)體，土壤微生物參與土壤礦物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，是影響土壤肥力的重要因素。生態(tài)系統(tǒng)中的土壤理化性質(zhì)的變化是影響微生物活動(dòng)的環(huán)境因素，造成微生物活性的顯著差異，進(jìn)而影響土壤養(yǎng)分的循環(huán)和轉(zhuǎn)化（Hansen等，2009）。隨著恢復(fù)年限的增加，植物群落與異質(zhì)性不斷發(fā)育，植物多樣性與凋落物不斷增加，同時(shí)保存了表層的土壤水分，為微生物的生長(zhǎng)提供了優(yōu)越的環(huán)境，因此，隨著植被的恢復(fù)進(jìn)行，土壤微生物量和微生物數(shù)量顯著增加，與劉占峰等（2007），尉海東等（2013）的研究結(jié)果基本一致。同時(shí)，衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地MBC、MBN的相關(guān)性較強(qiáng)，土壤微生物數(shù)量、土壤微生物生物量與土壤養(yǎng)分含量主要呈正相關(guān)，與Nishiyama等（2001）的研究結(jié)果基本一致。其中，特別是在草本階段（Ⅱ）中表現(xiàn)尤為突出，可能是由于該階段的生態(tài)環(huán)境對(duì)土壤中的細(xì)菌、真菌和放線菌產(chǎn)生的影響較大，從而加速了土壤微生物和土壤養(yǎng)分的相互作用（楊寧等，2014c）。

表7 土壤微生物與土壤養(yǎng)分的前兩對(duì)典型變量的構(gòu)成Table 7 Composition of the first two-pair canonical variables for soil microbe and nutrients

土壤微生物與土壤養(yǎng)分關(guān)系密切，隨著生態(tài)系統(tǒng)演替的進(jìn)展，SOM、TN、AN的提高會(huì)加速M(fèi)BC、MBN的積累（Maithani等，1996；Ralte等，2005），土壤微生物量與潛在的土壤可利用氮之間存在顯著的正相關(guān)（連杰等，2013；謝瓊中，2014；劉作云和楊寧，2014）。本研究發(fā)現(xiàn)，衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地，隨著植被恢復(fù)的進(jìn)展進(jìn)行，MBC和MBN呈遞增趨勢(shì)；土壤養(yǎng)分與土壤微生物數(shù)量的關(guān)系不密切，但卻是影響土壤微生物量的重要因素，尤其是SOM、TN和AN。在4個(gè)恢復(fù)階段，MBC、MBN均與SOM、TN、AN呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），表明SOM是土壤養(yǎng)分的源和庫(kù)，土壤微生物量可作為衡量土壤養(yǎng)分指標(biāo)的敏感指標(biāo)。裸荒地階段（Ⅰ），地表裸露較大，土壤水分蒸發(fā)較大，土壤的有效養(yǎng)分的供給能力不能滿足微生物的代謝需要，成為微生物生長(zhǎng)的限制因素，因此，在該恢復(fù)階段除土壤養(yǎng)分外，SWC也是影響土壤微生物量的主要因素（楊寧等，2009；陳璟和楊寧，2013b）；灌木階段（Ⅲ），土壤微生物量與土壤養(yǎng)分因子間的相關(guān)性較弱，其主要影響因子可能是植被、地形等。典型相關(guān)分析表明，不同恢復(fù)階段土壤微生物和土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系不同：裸荒地階段（Ⅰ），影響土壤微生物量的因子主要是SWC、SOM、TN、TP、AN、AK；草本階段（Ⅱ），MBC、細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量與SOM、TP、pH有明顯耦合關(guān)系，尤以SOM與MBC的關(guān)系最密切；灌木階段（Ⅲ），SOM、 TP和pH主要影響MBC、MBN和真菌數(shù)量；喬木階段（Ⅳ），TP、AN和pH值和主要作用于MBC、MBP和細(xì)菌數(shù)量。由此可見(jiàn)，衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段土壤微生物和土壤養(yǎng)分具有緊密的聯(lián)系，土壤微生物生長(zhǎng)有賴于土壤肥力水平和環(huán)境狀況，土壤微生物和土壤肥力之間相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展。因此，在植被恢復(fù)不同階段，要根據(jù)不同恢復(fù)階段的生態(tài)條件，采取不同的措施，促進(jìn)土壤以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

3.2 結(jié)論

基于空間代替時(shí)間序列的方法，對(duì)衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地裸荒地階段（Ⅰ）、草本階段（Ⅱ）、灌木階段（Ⅲ）、喬木階段（Ⅳ）4個(gè)恢復(fù)階段土壤微生物生物量、微生物數(shù)量及土壤養(yǎng)分的分析，探討了不同恢復(fù)階段土壤微生物特征及其與土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系。得出以下主要結(jié)論：

（1）不同恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分存在明顯差異，隨著植被恢復(fù)的進(jìn)行，SWC、SOM、TN、AN和AP顯著增加（P<0.05），TP、pH值逐漸減?。≒>0.05），TK和AK的差異變化不大。

（2）不同恢復(fù)階段微生物總數(shù)顯著增加（P<0.05），其中細(xì)菌數(shù)量顯著增加（P<0.05），真菌數(shù)量的大小順序?yàn)椋翰荼倦A段（Ⅱ）>裸荒地階段（Ⅰ）>灌木階段（Ⅲ）>喬木階段（Ⅳ）（P<0.05），放線菌數(shù)量的大小順序?yàn)椋翰荼倦A段（Ⅱ）>喬木階段（Ⅳ）>裸荒地階段（Ⅰ）>灌木階段（Ⅲ）（P<0.05）。裸荒地階段（Ⅰ），細(xì)菌數(shù)量與放線菌數(shù)量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），草本階段（Ⅱ），放線菌數(shù)量與真菌數(shù)量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），灌木階段（Ⅲ）和喬木階段（Ⅳ），細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量和與放線菌數(shù)量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。

（3）相關(guān)分析表明：不同恢復(fù)階MBC、MBN和 MBP之間的相關(guān)性性達(dá)顯著或極顯著水平（P<0.05或P<0.01），土壤微生物量與土壤養(yǎng)分的關(guān)系密切（P<0.05或P<0.01），而微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性較弱（P>0.05）。

（4）典型相關(guān)分析表明：不同恢復(fù)階段土壤微生物屬性和土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系不同。裸荒地階段（Ⅰ），SWC、SOM、TN和TP主要影響MBC、MBN和MBP（P<0.01）；草本階段（Ⅱ），SOM、TP和pH起較大作用，主要影響MBC、細(xì)菌、真菌（P<0.01）；灌木階段（Ⅲ），SOM、TP和pH主要影響 MBC、MBN和真菌（P<0.01）；喬木階段（Ⅳ），TP、AN和pH主要影響MBC、MBN和細(xì)菌（P<0.01）。

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Coupling Relationship between Soil Microbe with Soil Nutrient in Re-vegetation Stages on Sloping-land with Purple Soils in Hengyang of Hunan Province, South-central China

FU Meiyun, YANG Ning, YANG Manyuan, LIN Zhonggui
College of Landscape Architecture, Hunan Environmental-Biological Polytechnic College, Hengyang 410128, China

The purpose of the paper was to study the coupling relationship between soil microbe with soil nutrients in different re-vegetation stages on sloping-land with purple soils in Hengyang of Hunan Province, South-central China. We took soils of 0～20 cm depth in typical areas in bare land stage(Ⅰ ), herbaceous community stage(Ⅰ ), shrubby community stage(Ⅰ ) and arborea community stage(Ⅳ ) as our test objects by using the method of the space for time. The results showed that: 1)There were obvious differences in soil nutrients in different re-vegetation stages, from Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ to Ⅳ, SWC(Soil water content), SOM(Soil organic matter), TN(Total nitrogen), AN(Alkali-hydrolyzed nitrogen) and AP(Available phosphorus) increased significantly(P<0.05), TP(Total phosphorus), pH value decreased slighly(P>0.05), and there were no significant differences in TK(Total potassium) and AK(Available potassium); 2)The number of soil microbes increased significantly(P<0.05), with a significant increase in the number of bacteria, the number of fungi were followed the order as Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅳ(P<0.05), the number of actiomycetes were followed the order as Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅲ(P<0.05). Ⅰ, the number of bacteria significantly positively correlated with the number of actiomycetes(P<0.05), Ⅱ, the number of actiomycetes very significantly positively correlated with the number of fungi(P<0.01), Ⅲand Ⅳ, there existed very significantly positively correlation between the number of bacteria, fungi and actiomycetes(P<0.01); 3)Correlation analysis showed that there existed significantly or very significantly correlation among MBC(Microbial biomass carbon), MBN(Microbial biomass nitrogen) and MBP(Microbial biomass phosphorus)(P<0.05 or P<0.01), the relationship between soil microbial factors and soil nutrients differed in different re-vegetation stages, among which the soil microbial biomass was closely with soil nutrients(P<0.05 or P<0.01), while the amount of soil microbial population was weakly related with soil nutrients in the four re-vegetation stages(P>0.05); 4)Canonical correlation analysis showed that the coupling relationships between soil microbe and soil nutrient factors were different in different re-vegetation stages. Ⅰ, SWC, SOM, TN and TP had a greater effect on MBC, MBN and MBP(P<0.01). Ⅱ, SOM, TP and pH played a greater role and mainly affected on MBC, bacteria and fungi(P<0.01). Ⅲ, SOM, TP and pH values mainly influenced MBC, MBN and fungi (P<0.01). Ⅳ, TP, AN and pH values proudly affected on MBC, MBN and bacteria(P<0.01). These would have a theoretical and practical significance for building re-vegetation technique system on sloping-land with purple soils in Hengyang of Hunan Province, South-central China.

soil microbe; soil nutrient; coupling relation; re-vegetation; purple soils; Hengyang

Q938.1+3

A

1674-5906（2015）01-0041-08

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.01.007

付美云，楊寧，楊滿元，林仲桂. 衡陽(yáng)紫色土丘陵坡地不同恢復(fù)階段土壤微生物特征與養(yǎng)分的耦合關(guān)系[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(1): 41-48.

FU Meiyun, YANG Ning, YANG Manyuan, LIN Zhonggui. Coupling Relationship between Soil Microbe with Soil Nutrient in Re-vegetation Stages on Sloping-land with Purple Soils in Hengyang of Hunan Province, South-central China [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(1): 41-48.

中央財(cái)政林業(yè)科技推廣項(xiàng)目（[2010]XT05）；湖南省林業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（XLK201341）；湖南省衡陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014KN27）

付美云（1964年生），女，教授，博士，主要從事植物生態(tài)學(xué)及恢復(fù)生態(tài)學(xué)的教學(xué)與研究。E-mail：fumeiyun0808@sina.com

2014-10-09