漓江河岸帶不同水文環(huán)境土壤微生物與土壤養(yǎng)分的耦合關(guān)系

王 靜,王冬梅,任 遠(yuǎn),王 斌

1 北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院,水土保持與荒漠化防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083 2 桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,桂林 541006 3 廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)研究院廣西植物研究所,廣西喀斯特植物保育與恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 桂林 541006

河岸帶是河流生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵過渡地帶[1],具有明顯的邊緣效應(yīng)和較高的生物多樣性,是地球上最具復(fù)雜、多樣性最高和動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)之一[2- 3],它在河溪生物多樣性維護(hù)、污染物吸收和過濾[4]以及河流水質(zhì)保護(hù)等方面有重要的作用[5]。水文地貌過程(洪水動(dòng)態(tài))和生態(tài)學(xué)過程(生物學(xué)演替)創(chuàng)造了河岸帶連續(xù)變化的水文環(huán)境梯度—從靠近河道較低處的礫石灘,到遠(yuǎn)方高處茂密的河岸森林。這些水文梯度在水淹頻率、群落組成(植被和微生物等)、演替階段、土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分循環(huán)等方面均有顯著差異[6- 7]。因此,在這種變化的水文梯度下土壤的理化性質(zhì)及微生物特性變化規(guī)律及它們之間的耦合關(guān)系是一個(gè)重要的生態(tài)學(xué)問題,對(duì)了解河岸帶土壤質(zhì)量現(xiàn)狀及理解河岸帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能等具有重要意義。

河岸帶土壤是植被生長(zhǎng)的介質(zhì),其質(zhì)量直接決定了植被生長(zhǎng)狀況,從而影響到河岸帶的結(jié)構(gòu)和功能,而土壤微生物作為土壤的重要組成部分,參與了大部分土壤生態(tài)過程,如元素地球化學(xué)循環(huán)、有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化、污染物凈化等,對(duì)土壤健康狀況的維持和改善有很大作用[8- 9],因此,河岸帶土壤微生物對(duì)河岸帶的結(jié)構(gòu)和功能也有很大程度的影響。土壤微生物不僅與土壤營養(yǎng)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化密切相關(guān),還能將不易被植物吸收利用的難溶性無機(jī)物變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì),從而提高土壤肥力水平。因此,微生物是研究和評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)功能變化的敏感指標(biāo)[10- 11]。土壤微生物量是土壤養(yǎng)分“庫”和“源”,雖只占土壤有機(jī)質(zhì)的很小部分,卻在土壤有機(jī)質(zhì)和碳、氮、磷等養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化過程中起重要作用。研究土壤微生物生物量對(duì)了解和評(píng)價(jià)土壤肥力及質(zhì)量狀況也有重要意義[12]。許多研究學(xué)者對(duì)河岸帶不同植物群落下[13- 14]、不同土地利用方式[15]、不同受擾區(qū)[16]、不同鹽堿土壤下[17]微生物特性進(jìn)行了研究,并探討了土壤微生物特性與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系,而在漓江河岸帶的研究主要集中在植被多樣性與土壤特征[18]、植被配置[19- 20]、植物根系分布[21- 22]及護(hù)岸措施[23]等方面,有關(guān)不同水文環(huán)境下的土壤微生物及其與土壤養(yǎng)分因子的相互關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。

廣西桂林市是世界著名的旅游城市和歷史文化名城,千百年來享有“桂林山水甲天下”的美譽(yù),漓江則是其美的靈魂。然而,近年來隨著人口數(shù)量激增,工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展,旅游業(yè)的開發(fā)力度的加強(qiáng),漓江流域出現(xiàn)了一系列嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,主要表現(xiàn)在季節(jié)性洪澇災(zāi)害頻繁出現(xiàn)、河水自凈能力下降、水資源污染嚴(yán)重、河岸植被退化、河床裸露、濕地萎縮等[24],因此急需對(duì)其河岸生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)和重建。本文以漓江河岸帶為研究對(duì)象,通過對(duì)土壤主要養(yǎng)分因子、微生物數(shù)量及微生物量進(jìn)行分析,揭示河岸帶不同水文環(huán)境微生物數(shù)量及微生物量的變化規(guī)律以及它們與土壤養(yǎng)分因子的耦合關(guān)系,以期為研究和改善河岸帶土壤質(zhì)量現(xiàn)狀提供理論依據(jù),同時(shí)也對(duì)退化河岸生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建工作有一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

漓江流域位于廣西壯族自治區(qū)的東北部(110°18′—110°18′E、25°59′—23°23′N),屬珠江流域,流域長(zhǎng)度為214 km,面積為12285 km2[25]。漓江流域地處亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),年平均溫度為17.8—19.1℃,年均降雨量為1814—1941 mm,年均蒸發(fā)量為1377—1857 mm,雨熱同期,年徑流量十分豐富,但極不均勻,3到8月份為洪水季節(jié),徑流量占全年的80%[26]。漓江流域?qū)倏λ固氐孛?大量碳酸鹽巖出露,其中桂林到陽朔河段為最典型的巖溶發(fā)育區(qū),河道分布沙石。土壤類型為山地紅壤且礫石含量很高,砂粒、粉粒和黏粒含量分別為73.41%—86.65%、6.17%—13.98%、5.40%—11.00%。喬木主要有楓楊(Pterocaryatonkinensis)、陰香(Cinnamomumburmannii)、馬尾松(pinusmassoniana)、毛竹(Phyllostachysheterocyclacv.Gracilis)等。灌木主要有水楊梅(Geumaleppicum)、黃荊(Vitexnegundo)等。草本主要有狗牙根(Cynodondactylon)、水蓼(Polygonumhydropiper)、葎草(Humulusscandens)等[18]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和采樣

選取漓江桂林到陽朔段的左側(cè)河岸帶為研究區(qū)域,分別設(shè)置10個(gè)人類干擾較少河岸帶樣地。每個(gè)樣地根據(jù)水淹時(shí)間、相對(duì)高程(相對(duì)于水平面)和植被類型[18]劃分為礫石灘、草地、灌草地和疏林地4種水文環(huán)境梯度,并進(jìn)行土壤樣品的采集。其中礫石灘年均水淹時(shí)間大于7個(gè)月,相對(duì)高程小于0.6 m,幾乎無植被覆蓋；疏林地年均淹沒時(shí)間小于2個(gè)月,相對(duì)高程大于2 m,植被類型為林地。樣地基本特征見表1。

表1 樣地基本特征

SD：水淹時(shí)間,Submersion duration；RE：相對(duì)高程Relative elevation

于2014年9月(避開雨季)每種水文環(huán)境梯度各選擇3塊10 m×10 m地塊采集土樣,每個(gè)地塊沿“S”形采集5—8處的土壤并混合為一個(gè)土樣,采土深度為0—15 cm,共取土壤樣品120個(gè)。土壤放置于便攜式冰箱內(nèi)并運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),對(duì)每個(gè)土樣進(jìn)行過篩(2 mm)并混勻,去除可見根系和石頭等。再采用四分法將每個(gè)土樣分為兩份,一份室內(nèi)風(fēng)干后用于分析土壤理化指標(biāo),一份保存在4℃冰箱內(nèi)用于土壤微生物數(shù)量和微生物量的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)測(cè)定及分析

土壤養(yǎng)分的測(cè)定[27]：土壤含水量的測(cè)定采用烘干法(105℃),土壤pH值采用電位法,有機(jī)質(zhì)(SOM,g/kg)采用重鉻酸鉀氧化法,全氮(TN,g/kg)采用凱氏定氮法,全磷(TP,g/kg)采用鉬銻抗比色法,全鉀(TK,g/kg)采用火焰光度計(jì)法,有效氮(AN,mg/kg)采用堿解擴(kuò)散法,有效磷(AP,mg/kg)采用碳酸氫鈉浸提后鉬銻抗比色法,速效鉀(AK,mg/kg)采用醋酸銨提取和火焰光度法測(cè)定。每個(gè)土樣測(cè)3次。

土壤微生物三大類群(細(xì)菌、放線菌和真菌)數(shù)量的測(cè)定均采用稀釋平板計(jì)數(shù)法[28]。所用培養(yǎng)基為：細(xì)菌為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,放線菌為改良高氏1號(hào)(苯酚500 mg/L)培養(yǎng)基,真菌為孟加拉紅-鏈霉素(鏈霉素30 mg/L)培養(yǎng)基。結(jié)果計(jì)算方法：每克干土所含的微生物菌落數(shù)(cfu/g)=同一稀釋度N次重復(fù)的菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)。

土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)和土壤微生物量磷(MBP)采用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定[29],熏蒸后提取液分別由日本島津TOC- 5000A有機(jī)碳分析儀、美國哈希QC8500型流動(dòng)注射(FIA)分析儀和美國Thermo Fisher Evolution 300紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用Microsoft Office Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)基本處理,使用SPSS 16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA)和Pearson相關(guān)分析,使用R語言[30]對(duì)土壤微生物指標(biāo)和土壤養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行冗余分析Redundancy Analysis(RDA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水文環(huán)境土壤養(yǎng)分的變化

漓江河岸帶不同水文環(huán)境土壤理化性質(zhì)如表2所示,隨著水淹時(shí)間的減少,土壤含水量、pH值、有效氮、有效磷和速效鉀均呈先增后減的趨勢(shì),土壤含水量、有效氮、有效磷和速效鉀含量在灌草地最高,分別為24.01%、109.56 mg/kg、11.84 mg/kg、71.77 mg/kg,在礫石灘最低,分別為13.52%、41.72 mg/kg、6.01 mg/kg和30.78 mg/kg；土壤pH值在草地最高,為7.71,疏林地最低,為6.99；有機(jī)質(zhì)呈增加趨勢(shì),在疏林地最高,為32.68 g/kg,礫石灘最低為23.72 g/kg。全氮在草地最高,為1.40 g/kg,在礫石灘最低,為0.93 g/kg。不同水文環(huán)境梯度之間的土壤全磷含量無顯著差異?？傮w上看,土壤養(yǎng)分含量最大值多出現(xiàn)在灌草地和草地,養(yǎng)分最小值多出現(xiàn)在礫石灘和疏林地。

表2 不同水文環(huán)境梯度土壤養(yǎng)分的方差分析

SWC：土壤含水量,Soil water content；SOM：有機(jī)質(zhì),Soil organic matter；TN：全氮,Total nitrogen； TP：全磷,Total phosphorus； TK：全鉀,Total potassium； AN：有效氮,Available nitrogen； AP：有效磷,Available phosphorus； AK：有效鉀,Available potassium；表中4種水文環(huán)境梯度的土壤數(shù)據(jù)為10個(gè)樣地的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,不同小寫字母表示不同水文環(huán)境梯度差異顯著(P<0.05)

2.2 不同水文環(huán)境土壤微生物數(shù)量的變化

對(duì)漓江河岸帶土壤三大類群微生物數(shù)量進(jìn)行了測(cè)定,種群數(shù)量特征見圖1。在漓江河岸帶土壤中,細(xì)菌數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),占微生物總數(shù)的79.75%—86.35%；其次是放線菌,占10.31%—13.40%；真菌最少,僅占3.34%—7.82%。不同水文環(huán)境下土壤微生物種群數(shù)量及組成不同。隨著水淹時(shí)間的減少,微生物總數(shù)、細(xì)菌和放線菌數(shù)量的變化趨勢(shì)相同,均為先增后減趨勢(shì)。灌草地微生物總數(shù)、細(xì)菌和放線菌數(shù)量最多,分別為48.57×106、40.30×106和6.02×106cfu/g；而礫石灘最少,分別為21.98×106、18.29×106和2.94×106cfu/g。真菌數(shù)量隨水淹時(shí)間的減少為上升趨勢(shì),疏林地最多,為2.84×106cfu/g,礫石灘最少,僅為0.74×106cfu/g。可見微生物總數(shù)、細(xì)菌和放線菌數(shù)量最大值出現(xiàn)在灌草地,最小值出現(xiàn)在礫石灘,而真菌數(shù)量最大值出現(xiàn)在疏林地和灌草地,最小值出現(xiàn)在礫石灘。

圖1 不同水文環(huán)境梯度土壤微生物數(shù)量的方差分析Fig.1 Variance analysis of soil microbial number from different hydrologic gradients圖中4種水文環(huán)境梯度的土壤數(shù)據(jù)為10個(gè)樣地的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,不同小寫字母表示不同水文環(huán)境梯度差異顯著(P<0.05)

2.3 不同水文環(huán)境土壤微生物量的變化

漓江河岸帶不同水文環(huán)境下土壤微生物量不同。由圖2可以看出,隨著水淹時(shí)間的減少,MBC、MBN和MBP的變化趨勢(shì)均為先升高后降低,MBC和MBN在灌草地最高,分別為81.92 mg/kg和59.51 mg/kg,在礫石灘最低,分別為22.19 mg/kg和18.71 mg/kg,而MBP在草地最高為12.00 mg/kg,在礫石灘最低為3.40 mg/kg。以上結(jié)果得出：漓江河岸帶土壤微生物量各個(gè)指標(biāo)(MBC、MBN和MBP)最大值多出現(xiàn)在灌草地,最小值多出現(xiàn)在礫石灘。

圖2 不同水文環(huán)境梯度土壤微生物量的方差分析Fig.2 Variance analysis of soil microbial biomass from different hydrologic gradientsMBC：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

2.4 土壤微生物及其與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)分析

漓江河岸帶土壤微生物與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示。土壤細(xì)菌、真菌數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷和速效鉀均呈極顯著正相關(guān),而放線菌與有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷呈顯著負(fù)相關(guān),與全鉀和有效磷為極顯著正相關(guān)。土壤MBC、MBN和MBP與土壤含水量、pH值、有效氮、有效磷和速效鉀均為極顯著正相關(guān)關(guān)系。相對(duì)而言,漓江河岸帶各微生物指標(biāo)與土壤有效氮、有效磷及速效鉀相關(guān)性較強(qiáng),與土壤全氮、全磷和全鉀的相關(guān)性較弱。

表4土壤微生物特征指標(biāo)之間的相關(guān)性分析表明,細(xì)菌和放線菌呈極顯著負(fù)相關(guān),和真菌呈極顯著正相關(guān)；放線菌和真菌為極顯著正相關(guān)。細(xì)菌、放線菌和真菌均和微生物量呈極顯著正相關(guān)。MBC、MBN和MBP兩兩之間均為極顯著正相關(guān),且MBC和MBN相關(guān)系數(shù)最大,為0.916?？梢?本研究區(qū)域不同土壤微生物數(shù)量和微生物量等微生物學(xué)指標(biāo)相互之間關(guān)系密切,且與土壤有效養(yǎng)分因子相關(guān)性顯著。說明漓江河岸帶土壤微生物數(shù)量及其微生物量與土壤有效養(yǎng)分含量關(guān)系密切,它們之間具有協(xié)同效應(yīng),可作為評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分有效性的指標(biāo)。

表3 土壤微生物與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)分析

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；下同。數(shù)據(jù)為Pearson相關(guān)系數(shù),* 表示在P<0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān),** 表示在P<0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān)

表4 土壤微生物之間的相關(guān)分析

2.5 土壤微生物與土壤養(yǎng)分之間的冗余分析

漓江河岸帶土壤微生物與土壤養(yǎng)分之間的冗余分析(RDA)結(jié)果如圖3所示。做“向前選擇”檢驗(yàn),剔除掉無關(guān)的土壤養(yǎng)分指標(biāo)得出：有效氮、pH、全氮、含水量、有機(jī)質(zhì)、全磷和有效磷對(duì)土壤微生物有顯著影響。這些土壤養(yǎng)分變量可解釋微生物變異的31.2%,其中RDA1軸占可解釋部分的61.4%,RDA2軸占19.8%。RDA1軸(大部分被有效氮、有效磷和含水量所解釋)與微生物總量、細(xì)菌數(shù)量、MBC、MBN和MBP有極顯著相關(guān)性,而RDA2軸(大部分被有機(jī)質(zhì)和全氮所解釋)與放線菌數(shù)量有極顯著相關(guān)性。因此可得出,土壤有效氮、有效磷和含水量是影響微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量、MBC、MBN和MBP的重要因素,而有機(jī)質(zhì)和全氮是影響放線菌數(shù)量的重要因素。

圖3 土壤微生物與土壤養(yǎng)分之間的冗余分析 Fig.3 Redundancy analysis among soil microorganisms and soil nutrientsSWC：土壤含水量,Soil water content；SOM：有機(jī)質(zhì),Soil organic matter；TN：全氮,Total nitrogen； TP：全磷,Total phosphorus； AN：有效氮,Available nitrogen； AP：有效磷,Available phosphorus；Total：微生物總數(shù)；Bacteria：細(xì)菌；Actinomycetes：放線菌；Fungi：真菌

3 討論

3.1 土壤微生物數(shù)量及其生物量變化特征

漓江河岸帶土壤三大微生物類群數(shù)量中細(xì)菌數(shù)量最多,放線菌次之,真菌最少,與大多數(shù)土壤中三大類群微生物數(shù)量分布情況相同。細(xì)菌、真菌和放線菌在土壤動(dòng)植物殘?bào)w分解過程中起到不同的作用,同時(shí),對(duì)環(huán)境的偏好也有所不同,例如,細(xì)菌和放線菌喜中性和微堿性的土壤環(huán)境,而真菌適合生長(zhǎng)在酸性條件下的土壤[31]。漓江河岸帶地處喀斯特地貌,土壤中性偏堿(pH值為6.99—7.71),所以細(xì)菌和放線菌數(shù)量最多,尤其是細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他幾種微生物數(shù)量,說明細(xì)菌的生存繁殖力、競(jìng)爭(zhēng)力、抗干擾力以及分解養(yǎng)分的能力要強(qiáng)于其他類群。放線菌和真菌的數(shù)量不及細(xì)菌,但其絕對(duì)數(shù)量也較多,反應(yīng)其對(duì)于河岸帶土壤的物質(zhì)養(yǎng)分循環(huán)和系統(tǒng)穩(wěn)定性也具有一定的作用。本研究發(fā)現(xiàn)漓江河岸帶微生物數(shù)量(細(xì)菌：18.29×106—40.30×106,放線菌：2.94×106—6.02×106,真菌：7.4×105—28.4×105cfu/g)與其他喀斯特或非喀斯特區(qū)域微生物數(shù)量范圍相比并無明顯差異,例如會(huì)仙喀斯特溶洞濕地系統(tǒng)內(nèi)土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量分別為6.1×106—43.60×106、1.44×106—2.65×106、2.92×104—6.52×104cfu/g[32],巖質(zhì)海岸防護(hù)林細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量分別為6.98×106—52.89×106、0.59×106—6.27×106、2.11×105—20.23×105cfu/g[33]。

一般情況下,微生物量碳(MBC)占土壤有機(jī)碳的1%—4%[34],而微生物量氮(MBN)占土壤全氮的2%—6%[35]甚至更高[36]。但也有學(xué)者認(rèn)為土壤中的微生物量碳、氮含量變化范圍很大,極高或極低的生物量值均有可能存在,并不是土壤固定的特征[37]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)漓江河岸帶土壤MBC含量很低,均值為54.44 mg/kg,其結(jié)果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他喀斯特峰叢洼地土壤[38- 39],其MBC含量均值分別為403.48 mg/kg、766.65 mg/kg。分析認(rèn)為存在這種巨大差距的原因在于,劉艷等和徐廣平等研究的峰叢洼地土壤黏粒含量及有機(jī)質(zhì)均高于漓江河岸帶土壤。其土壤黏粒含量均值都在45%左右,而漓江河岸帶土壤黏粒含量均值僅為8.70%。一些研究結(jié)果顯示,土壤質(zhì)地中較細(xì)的顆粒相較于粗顆粒能保存更多的有機(jī)物[40- 42]。細(xì)粒級(jí)土壤中的微生物量碳、氮的比例也要高于粗質(zhì)地土壤[37, 43]。漓江水流湍急,水位上升迅速,對(duì)河岸產(chǎn)生了強(qiáng)烈而頻繁的沖刷造成了河岸土壤礫石含量很高而無法保存更多的有機(jī)物質(zhì),再加上該區(qū)域植被分布較少,凋落物、根系以及土壤腐殖質(zhì)等也較為缺乏,土壤肥力相對(duì)貧瘠,這些因素都是導(dǎo)致土壤微生物量碳含量偏低的原因。

漓江河岸帶土壤微生物總數(shù)、細(xì)菌和放線菌數(shù)量以及微生物量(MBC、MBN和MBP)隨著水淹時(shí)間的減少呈先增后減趨勢(shì),在灌草地最高,其次是草地,再次為疏林地,礫石灘最低。不同水文環(huán)境梯度土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分含量及通氣透水性不同,因而影響到土壤微生物數(shù)量及活性。灌草地和草地植被多樣且生物量較大,凋落物非常豐富使其土壤養(yǎng)分含量較高,再加上河水影響(洪水沖刷、淹沒和沉積)帶來的死亡動(dòng)植物殘?bào)w滯留,待它們腐敗之后也會(huì)進(jìn)一步增加該區(qū)域的土壤養(yǎng)分,較高的土壤養(yǎng)分含量有利于土壤微生物生存及數(shù)量和活性的提高；另外,灌草地和草地水淹時(shí)間相對(duì)適中,土壤的通氣透水性較好,也有利于微生物生存及活動(dòng)。Bertrand 等[44]的中度干擾假說也認(rèn)為中等程度的干擾能維持高水平的生物多樣性。礫石灘幾乎無植被分布,水淹時(shí)間最長(zhǎng),相對(duì)高程最低,因此,受到河水影響的頻率和強(qiáng)度也最大,土壤侵蝕嚴(yán)重且部分土壤養(yǎng)分被河水沖走,貧瘠的土壤和厭氧環(huán)境不易微生物生存和繁殖,所以微生物數(shù)量及活性最低；疏林地靠近陸地,雖然植被豐富,但是水淹時(shí)間最短且相對(duì)高程最高,河水對(duì)其影響強(qiáng)度最小,土壤養(yǎng)分來源絕大部分依靠植物凋落物而無河水的輸入,因此土壤微生物數(shù)量及活性略低于灌草地和草地。

3.2 土壤微生物與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系

土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷等是微生物生存活動(dòng)的限制性養(yǎng)分元素,微生物的一切生命活動(dòng)都需要土壤養(yǎng)分的支持,而土壤微生物活動(dòng)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的形成和養(yǎng)分元素的轉(zhuǎn)化有密切的關(guān)系,因此土壤養(yǎng)分與微生物數(shù)量關(guān)系十分密切,土壤養(yǎng)分含量可直接影響土壤微生物數(shù)量及其活性[45- 46]。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和有效氮的提高會(huì)促進(jìn)微生物量碳氮的積累[47- 48],土壤微生物量與土壤可利用氮之間有極顯著正相關(guān)關(guān)系[49]。本研究發(fā)現(xiàn)漓江河岸帶隨著水淹時(shí)間的減少土壤細(xì)菌、放線菌和微生物量(MBC、MBN、MBP)與土壤有效養(yǎng)分(AN、AP、AK)變化規(guī)律相同,均呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)；相關(guān)性分析得出微生物數(shù)量及微生物量和土壤全效養(yǎng)分含量(TN、TP、TK)的關(guān)系不密切,但卻和土壤有效養(yǎng)分(AN、AP 、AK)的相關(guān)性較大,與盧成陽等(2013)研究結(jié)果一致[50],表明土壤微生物數(shù)量可指示土壤有效養(yǎng)分含量水平,微生物生物量也可作為判斷土壤有效養(yǎng)分含量高低的敏感指標(biāo),是土壤有效養(yǎng)分的源和庫。土壤微生物與土壤養(yǎng)分之間的冗余分析也表明,土壤有效氮、有效磷和含水量是影響微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量、MBC、MBN和MBP的重要因素,而有機(jī)質(zhì)和全氮是影響放線菌數(shù)量的重要因素。由此可見,漓江河岸帶土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分含量(AN、AP等)與微生物數(shù)量及微生物量有緊密聯(lián)系,土壤微生物的活性有賴于土壤有效養(yǎng)分水平及環(huán)境狀況,土壤微生物與土壤有效養(yǎng)分之間相互促進(jìn),協(xié)同發(fā)展。因此,漓江河岸生態(tài)系統(tǒng)在進(jìn)行土壤或植被恢復(fù)過程中應(yīng)充分考慮土壤養(yǎng)分與微生物的變化特征及耦合關(guān)系,采取措施控制土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮和有效磷含量,改善土壤養(yǎng)分有效性及微生物特性,使得河岸帶生態(tài)系統(tǒng)朝更健康、更高級(jí)的方向發(fā)展。