玉溪市紅塔區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤微生物數(shù)量及活性的影響

陳 艷，何倩倩

(玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南玉溪 653100)

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玉溪市紅塔區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤微生物數(shù)量及活性的影響

陳 艷，何倩倩

(玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南玉溪 653100)

[目的]研究不同土地利用方式對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響。[方法]在玉溪市紅塔區(qū)選取玉米地、櫻桃地、林地3種代表性土地利用方式，測(cè)定3種土地利用方式下土壤微生物的數(shù)量及活性。[結(jié)果]3種土地利用方式下，土壤微生物類群中細(xì)菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，微生物總數(shù)從大到小依次為林地、櫻桃地、玉米地；微生物總活性、過氧化氫酶活性和脲酶活性從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地。[結(jié)論]微生物活性和功能除了與土地利用方式、土壤養(yǎng)分有關(guān)外，還與農(nóng)田管理措施有關(guān)。

土地利用方式；微生物總數(shù)；微生物活性；玉溪市紅塔區(qū)

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)、系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力以及土壤可持續(xù)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，控制著土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵過程[1-2]。土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖又受到人類活動(dòng)的影響。土壤利用方式的不同或利用類型的不同都會(huì)影響土壤微生物的組成、數(shù)量和活性。土壤微生物的數(shù)量代表微生物的生長(zhǎng)發(fā)育[3-4]，土壤微生物的活性代表土壤代謝強(qiáng)度。筆者選擇玉溪市紅塔區(qū)具有代表性的土地利用方式——玉米地、櫻桃地、林地，研究3種土地利用方式對(duì)土壤微生物數(shù)量及活性的影響，以期為玉溪市紅塔區(qū)土地資源合理利用提供參考。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況玉溪市紅塔區(qū)地處滇中腹地，位于102°17′32″～102°41′37″ E，24°08′30″～24°32′18″ N，海拔1 502～2 614 m。全區(qū)屬中亞熱帶半濕潤(rùn)冷冬高原季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，年平均氣溫15.7 ℃。土壤分布特征為海拔2 614～2 300 m，分布黃棕壤；海拔2 300～1 800 m，分布紅壤；海拔1 800～1 600 m，分布紅壤性水稻土。全區(qū)各類土地總體布局特點(diǎn)是林地面積多，耕地面積少，未利用地?cái)?shù)量有限，村莊水域交通用地均占一定比例，構(gòu)成“六林、二地、一分未利用荒山、一分水和道路村莊”的格局[5-6]。

1.2土樣采集2012年5月在玉溪市紅塔區(qū)農(nóng)業(yè)區(qū)選擇櫻桃地、玉米地、林地3種代表性的土地利用方式，土壤類型均為紅壤，以地塊為單位，采用梅花形布點(diǎn)多點(diǎn)混合采樣法采集0～10 cm的土壤，保鮮帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。

1.3土壤養(yǎng)分測(cè)定參照文獻(xiàn)[7]采用半微量開氏法測(cè)定土壤全氮含量；采用重鉻酸鉀法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用烘干法測(cè)定土壤含水量；采用pH計(jì)測(cè)定pH。

1.4土壤微生物數(shù)量測(cè)定用平板菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定土壤微生物數(shù)量。細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基于35 ℃培養(yǎng)2 d；真菌用孟加拉紅培養(yǎng)基于28 ℃培養(yǎng)7 d；放線菌用加有重鉻酸鉀(3.30 mL/L)的高氏I號(hào)培養(yǎng)基于28 ℃培養(yǎng)10 d，計(jì)數(shù)。3次重復(fù)。

1.5土壤微生物活性測(cè)定土壤微生物的總活性一般以微生物的呼吸作用(CO2的釋放量為強(qiáng)度指標(biāo))來衡量。采用堿吸收滴定法測(cè)定其活性[8]。

1.6土壤酶活性測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過氧化氫酶活性；采用奈氏比色法測(cè)定脲酶活性[9]。

2　結(jié)果與分析

2.1不同土地利用方式對(duì)土壤基本理化性質(zhì)的影響由表1可知，3種土地利用方式中，有機(jī)質(zhì)含量從大到小依次為林地、櫻桃地、玉米地；全氮含量從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地；pH從大到小依次為玉米地、林地、櫻桃地；含水量從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地。這說明土地利用方式影響土壤理化性質(zhì)。土壤中有機(jī)質(zhì)的來源廣泛，植物殘?bào)w包括各類植物的凋落物、死亡的植物體及根系是自然狀態(tài)下土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源。在該研究中，林地凋落物多，且受人為影響小，植被覆蓋度和生物量較玉米地和櫻桃地高，土壤有機(jī)質(zhì)積累多分解少，因此林地土壤有機(jī)質(zhì)含量較其他利用方式高，這與鐵展暢等[10-11]的研究結(jié)果一致。土壤中氮源主要是土壤的生物作用，由于表層土生物富集作用，植物吸收利用的氮又以有機(jī)殘?bào)w歸還土壤，土壤中的氮素絕大部分以有機(jī)氮及植物和微生物等殘?bào)w存在，因此造成不同土地利用方式下土壤全氮含量的差異性[12-13]。

表1不同土地利用方式對(duì)土壤基本理化性質(zhì)的影響

Table 1Effects of different land use patterns on physical and chemical properties of soil

土地利用方式Landusepattern含水量Watercontent%pH全氮Totalnitrogeng/kg有機(jī)質(zhì)Organicmatterg/kg玉米地Cornland2.327.100.9112.10櫻桃地Cherryland5.816.121.1117.30林地Woodland3.226.981.0018.70

2.2不同土地利用方式對(duì)土壤微生物組成及數(shù)量的影響由表2可知，不同土地利用方式下土壤三大微生物類群的組成比例略有不同，但大體一致，土壤微生物組成中細(xì)菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占微生物總數(shù)的86.4%～90.1%。這說明細(xì)菌是土壤微生物的主要組成部分，這與范君華等[3，11，14]的研究結(jié)果一致。3種土地利用方式中，細(xì)菌數(shù)量從大到小依次為林地、櫻桃地、玉米地。

放線菌數(shù)量在3種利用方式中均較細(xì)菌數(shù)量少，占總菌數(shù)的3.5%～9.9%，但較真菌多。放線菌生長(zhǎng)緩慢，其作用主要是分解植物的難分解組分，形成腐殖質(zhì)，把植物殘?bào)w和枯落物轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)組分[14]。3種利用方式中，放線菌數(shù)量從大到小依次為林地、玉米地、櫻桃地。

土壤中真菌數(shù)量最少，占總菌數(shù)的3.7%～6.4%，但真菌的生物量較大，在土壤中的作用不容忽視。真菌數(shù)量從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地，雖然櫻桃地土壤中真菌總數(shù)最多，但真菌的類群數(shù)不是最多，林地有7種，櫻桃園5種，耕地有3種，說明不同土地利用方式影響土壤中真菌的分布。

從土壤微生物總數(shù)來看，3種土地利用方式的微生物總數(shù)從大到小依次為林地、櫻桃地、玉米地，說明土壤微生物數(shù)量受利用方式的影響。土地利用方式不同，植被結(jié)構(gòu)類型不同，土壤表面覆蓋程度不同，造成土壤溫度和濕度的差異，加上不同植被結(jié)構(gòu)植物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況、凋落物多少不同，進(jìn)而影響了土壤微生物的組成和數(shù)量[15]。林地土壤有機(jī)質(zhì)含量高，土壤微生物含量高，尤其是細(xì)菌和放線菌含量均高于其他土地利用方式。玉米地少投入多輸出，使得土壤肥力下降，微生物總數(shù)較少。

表2　不同土地利用方式對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

2.3不同土地利用方式對(duì)土壤微生物總活性的影響土壤微生物總活性變化特點(diǎn)與土壤微生物數(shù)量變化規(guī)律基本一致，即玉米地(10.23 CO2mg/20 g干土)低于櫻桃地(12.58 CO2mg/20 g干土)和林地(12.11 CO2mg/20 g干土)。隨著土壤碳、氮輸入量的增加，土壤微生物呼吸增強(qiáng)。該研究中，盡管林地有機(jī)質(zhì)含量和微生物總數(shù)較櫻桃地高，但櫻桃地氮含量較林地高，加上櫻桃園管理較好，每年秋冬季進(jìn)行人工墾翻和施加農(nóng)家肥，水熱條件和通氣狀況良好，微生物生長(zhǎng)旺盛，代謝活躍，呼吸強(qiáng)度大。這表明櫻桃地土壤具有較多活性微生物種群。

2.4不同土地利用方式對(duì)土壤酶活性的影響由表3可知，3種土地利用方式中，過氧化氫酶從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地，脲酶活性從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地，與土壤中微生物活性變化規(guī)律一致。櫻桃地和林地植物凋落物和根系分泌物較多，土壤養(yǎng)分含量高，使微生物大量繁殖，豐富了土壤酶的來源，這些凋落物的分解和根系的生理代謝過程也向土壤釋放多種酶。櫻桃地水熱條件和通氣狀況良好，微生物生長(zhǎng)旺盛，代謝活躍，呼吸強(qiáng)度加大而使土壤表層積聚了較高的土壤酶活性。櫻桃地與林地相比，加大了水、肥投入和管理。有研究表明，合理施肥和加強(qiáng)管理能改善土壤微生物活性和功能，減少農(nóng)田耕種對(duì)土壤微生物造成的不良影響[10，16]。

表3　不同土地利用方式對(duì)土壤酶活性的影響

3　結(jié)論與討論

(1)該研究結(jié)果表明，土地利用方式不僅影響土壤基本理化性質(zhì)，還影響微生物組成、數(shù)量及活性。隨著土地利用方式的不同，土壤微生物種群數(shù)量和組成也存在差異，3種土地利用方式中，土壤微生物細(xì)菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，微生物總數(shù)從大到小依次為林地、櫻桃地、玉米地。林地凋落物逐年積累增多，為土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了條件，土壤微生物的繁殖加速了土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，由于它們的相互作用，有利于土壤養(yǎng)分的積累及植物的生長(zhǎng)。該研究中，微生物活性和酶活性從大到小依次為櫻桃地、林地、玉米地，通過合理施肥和加強(qiáng)管理能改善土壤微生物活性和功能。

(2)土地利用不合理是生態(tài)環(huán)境惡化的重要原因，翻耕是對(duì)原始地表破壞最徹底的土地利用方式，不但使地表植被喪失殆盡，而且改變了土壤原有的結(jié)構(gòu)和土壤微生物的生存

環(huán)境，使土壤微生物的腐解能力下降，土壤中營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)速率和能量流動(dòng)也隨之減弱，有機(jī)質(zhì)氧化快，土壤變得更加貧瘠。因此，退耕還林是遏制水土流失，提高土壤質(zhì)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要措施[12]。已有研究表明，林地將更有利于土壤養(yǎng)分的積累[17-19]。

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Effects of Different Land Use Patterns on the Number and Activity of Soil Microorganisms in Hongta District of Yuxi City

CHEN Yan, HE Qian-qian

(School of Resources and Environment, Yuxi Normal University, Yuxi, Yunnan 653100)

[Objective] To study the effects of different land use patterns on soil ecological environment. [Method] Three representative land use patterns (corn land, cherry land, and woodland) were chosen in Hongta District of Yuxi City, and the number and activity of soil microorganisms in the three types of land were studied. [Result] In the three kinds of land use patterns, bacteria were dominant in microbial community. The total number of microorganisms in the three different land use patterns is shown as follows: forest land > cherry land>corn land. The activity of total microorganisms, catalase and urease in the three kinds of land use patterns is shown as follows: cherry > woodland > corn land. [Conclusion] The activity and function of soil microorganisms are related to land use pattern, soil nutrient and farmland management measures.

Land use pattern; Total number of microorganisms; Microbial activity; Hongta District of Yuxi City

陳艷(1972- )，女，云南玉溪人，講師，碩士，從事微生物學(xué)教學(xué)和相關(guān)研究。

2016-06-27

S 154.3

A

0517-6611(2016)23-109-02