佳木斯市郊區(qū)不同土地利用方式下土壤微生物多樣性

安呈潔 宋宏剛 王美妮 于奇峰 張武

摘要[目的]測(cè)定不同土地利用方式下微生物的多樣性及與pH、有機(jī)質(zhì)含量、含水量、總磷含量的關(guān)系，探究佳木斯市郊區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤微生物的影響。[方法]通過(guò)稀釋涂布平板法測(cè)定微生物數(shù)量，重鉻酸鉀氧化法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量，硫酸-過(guò)氧化氫消煮紫外分光光度法測(cè)定總磷含量。[結(jié)果]菜地微生物總數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量、總磷含量、pH及含水量均高于田地。[結(jié)論]不同土地利用方式對(duì)微生物多樣性的影響不同，減少化肥的使用，增施有機(jī)肥是實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用的重要途徑。

關(guān)鍵詞土地利用方式；微生物多樣性；總磷量；土壤有機(jī)質(zhì)含量；佳木斯市

中圖分類號(hào)S154.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）35-0094-02

Abstract[Objective] The effects of different land use patterns on soil microbes were studied by measuring the diversity of microbes， and relationship between pH value， organic matter content， water content and total phosphorus and them in different land use patterns. [Method] The amount of microorganisms was determined by dilution coating plate method， the content of organic matter was determined by potassium dichromate oxidation method， and the total phosphorus content was measured by sulfuric acidhydrogen peroxide digestion ultraviolet spectrophotometry. [Results] Total number of microorganisms， organic matter content， total phosphorus content， pH and water content in vegetable land were higher than that of farmland. [Conclusion] The effects of different land use patterns on microbial diversity were different， so reducing the use of fertilizer and increasing organic fertilizer was an important way to realize the sustainable utilization of land resources.

Key wordsLand use patterns；Microbial diversity；Total phosphorus content；Soil organic matter content；Jiamusi

土壤微生物多樣性是評(píng)價(jià)微生物群落特征的重要內(nèi)容，其中土壤微生物群落功能多樣性是表達(dá)土壤微生物群落與生態(tài)功能的重要指標(biāo)之一[1]。土壤微生物也與土壤肥力息息相關(guān)，它們不僅影響自然界的物質(zhì)循環(huán)，也影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。土壤微生物的生物量以及區(qū)系組成與所處空間位置的環(huán)境條件密切相關(guān)，生活環(huán)境的環(huán)境因素變化將直接或間接地影響微生物群落的組成和功能，進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的功能[2]。由于受到人口、資源、糧食等問(wèn)題的壓力，人類越來(lái)越多地干預(yù)土壤環(huán)境，各種耕作類型對(duì)土壤物理、化學(xué)及生物性質(zhì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[3]。有研究表明，土壤管理方式不合理直接導(dǎo)致土壤質(zhì)量退化[4]。

以佳木斯市郊區(qū)為試驗(yàn)樣地，進(jìn)行不同土地利用方式下土壤微生物多樣性探究，結(jié)合土壤中有機(jī)質(zhì)含量、總磷含量、pH以及含水量，比較不同土地利用方式造成的土壤肥力差異，同時(shí)針對(duì)不同區(qū)域的問(wèn)題提出相應(yīng)改進(jìn)措施，為佳木斯市土地資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)，并進(jìn)一步豐富土地利用結(jié)構(gòu)研究。

1材料與方法

1.1樣品采集

樣品采集時(shí)間為2016年5月。樣品采自佳木斯市市郊具有代表性的田地以及菜地。采用4點(diǎn)取樣法對(duì)所需樣品進(jìn)行重復(fù)取樣，并且以垂直取樣的形式采集0～10、10～20、20～30 cm共6種土樣。收集好的土樣一部分留作微生物多樣性試驗(yàn)研究，另一部分則除去其他雜質(zhì)，自然風(fēng)干，過(guò)篩，留作理化性質(zhì)分析。

1.2培養(yǎng)基配制

分離細(xì)菌使用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，分離真菌使用馬鈴薯蔗糖瓊脂培養(yǎng)基，分離放線菌使用淀粉瓊脂培養(yǎng)基（高氏一號(hào)培養(yǎng)基）。

牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基：牛肉浸膏5.0 g/L、蛋白胨10 g/L、NaCl 5.0 g/L、瓊脂20.0 g/L，pH 7.2～7.4。

馬鈴薯蔗糖瓊脂培養(yǎng)基：馬鈴薯200.0 g/L、葡萄糖20.0 g/L、瓊脂20.0 g/L，自然pH。

淀粉瓊脂培養(yǎng)基：可溶性淀粉20 g/L、硝酸鉀1 g/L、氯化鈉0.5 g/L、磷酸氫二鉀0.5 g/L、硫酸鎂0.5 g/L、硫酸亞鐵0.01 g/L、瓊脂20 g/L，pH 7.2～7.4。

1.3測(cè)定方法

使用微生物平板記數(shù)法[5]測(cè)量土壤中微生物的含量，使用pH計(jì)測(cè)定pH，利用重鉻酸鉀氧化法[5] 測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量，使用硫酸-過(guò)氧化氫消煮、紫外分光光度法[6]測(cè)定總磷含量。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。微生物多樣性分析采用Shannon-Wiener公式計(jì)算出物種豐富度指數(shù)H。

H=-Si=1Pi（lnPi）

其中，Pi=Ni/N；式中Ni為種i的個(gè)體數(shù)，N為所在群落的所有物種的個(gè)體數(shù)之和，S為所在群落物種的種數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同土地利用方式對(duì)土壤微生物數(shù)量及多樣性的影響

由表1可以看出，菜地微生物多樣性指數(shù)明顯高于田地。隨著土壤深度的不斷增加，微生物多樣性指數(shù)不斷減少，微生物數(shù)量也呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，微生物數(shù)量分布菜地大于田地。

2.2不同土地利用方式下土壤有機(jī)質(zhì)含量

由圖1可知，隨著土壤深度的增加，有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，整體有機(jī)質(zhì)含量菜地大于田地。菜地由0～10 cm的42.2 g/kg降到20～30 cm的39.0 g/kg；田地由0～10 cm的18.8 g/kg降到20～30 cm的18.3 g/kg。

2.3不同土地利用方式下土壤總磷含量

由圖2可以看出，隨著土壤深度的增加，總磷含量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，整體總磷含量菜地大于田地。菜地由0.118 g/kg升至0.128 g/kg；田地由0.102 g/kg升至0.106 g/kg。

2.4不同土地利用方式下土壤含水量

由圖3可以看出，土壤含水量波動(dòng)范圍為21.4%～24.6%。隨著土壤深度的增加，菜地含水量由22.7%上升至24.6%；田地含水量由214%上升至23.3%；整體含水量菜地大于田地。

2.5不同土地利用方式下土壤pH

圖4顯示，隨著土壤深度的增加，pH隨之增加，整體pH分布在6.23～6.85，整體pH菜地大于田地。

3結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，菜地土壤微生物數(shù)量與微生物多樣性均高于田地；有機(jī)質(zhì)含量和總磷含量呈現(xiàn)出菜地高于田地趨勢(shì)；菜地與田地的含水量和pH相差不多，基本保持小范圍波動(dòng)，但菜地的含水量和pH略高于田地。即土壤肥力菜地大于田地。

由此可見，不同土地利用方式下的土壤會(huì)對(duì)微生物含量及多樣性指數(shù)造成影響。菜地常年施有機(jī)肥，土壤的結(jié)構(gòu)及質(zhì)地日趨合理，土壤的有機(jī)質(zhì)、總磷及保水能力均比大規(guī)模施用化肥的耕地高。雖然化肥的施用可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量，

但如果施用過(guò)多的化肥，土壤的結(jié)構(gòu)及質(zhì)地發(fā)生變化，土壤日趨板結(jié)，土壤有機(jī)質(zhì)及保水能力均降低，所以應(yīng)減少化肥的施用，增施有機(jī)肥；還可以根據(jù)不同的土壤微生物群落指標(biāo)及理化性質(zhì)，因地制宜配方施肥，促進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，增加土壤肥力，提高土地可持續(xù)利用能力。

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