寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式土壤微生物群落多樣性研究

紀(jì)立東，郭鑫年，孫權(quán)，王銳

1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002；2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的因素，是驅(qū)動(dòng)土壤養(yǎng)分循環(huán)過程的重要因子（孫波等，2017；Ha et al.，2008），是構(gòu)成土壤肥力的重要組成部分（Anderson，2003），而土壤微生物多樣性影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的過程、結(jié)構(gòu)及功能，是維持土壤生產(chǎn)力的重要組分（林先貴等，2008），故土壤微生物及其多樣性越來越多的被作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)（Insam et al.，1996；王甜甜等，2019），也是農(nóng)田質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要推薦指標(biāo)（李光宇等，2018）。微生物特征指標(biāo)體系中，土壤微生物生物量、土壤酶活性、土壤微生物群落多樣性等一直是土壤質(zhì)量指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中的研究熱點(diǎn)（張坤等，2017；韋莉莉等，2016；劉恩科等，2008），其中土壤微生物群落多樣性不但能夠靈敏反映土壤生態(tài)環(huán)境變化，而且能揭示微生物功能差異性（Kevin et al.，2016；顧美英等，2016），在微生物生態(tài)領(lǐng)域研究得到廣泛應(yīng)用（張秋芳等，2009）。土壤微生物對(duì)環(huán)境變化具有敏感性，不同的土地利用和管理方式導(dǎo)致土壤環(huán)境差異，進(jìn)而對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性產(chǎn)生影響（陳龍等，2016；姜懿珊等，2014），反之土壤生態(tài)及環(huán)境的變化都能導(dǎo)致微生物群落結(jié)構(gòu)的改變，從而影響土壤養(yǎng)分變化及作物的生長(zhǎng)狀況（李晶等，2013；曹瑞等，2016）。以上說明，不同土地利用方式由于植被種類、耕作歷史、肥力狀況和管理水平等各方面不一致，對(duì)土壤微生物群落的影響不一樣，對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量的反饋也不盡一致，因此開展不同土地利用方式下土壤微生物多樣性研究，對(duì)于從土壤微觀角度篩選有利于土壤質(zhì)量保育、生產(chǎn)力可持續(xù)的土地利用方式和管理措施意義重大。

寧夏引黃灌區(qū)灌溉歷史悠長(zhǎng)，是寧夏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要區(qū)域，同時(shí)也是我國(guó)重要的商品糧基地之一（孫靜等，2006）。經(jīng)濟(jì)發(fā)展促使人為的干擾該區(qū)域?qū)е峦恋乩梅绞蕉鄻踊?，進(jìn)而必然會(huì)影響到土壤養(yǎng)分、微生物生物量及群落結(jié)構(gòu)等方面的變化，但針對(duì)該區(qū)域在此方面的研究較少。為了更好的了解寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤質(zhì)量的影響，本研究以寧夏引黃灌區(qū)農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，通過測(cè)定土壤理化性質(zhì)、土壤微生物生物量、土壤微生物群落多樣性等指標(biāo)，比較不同土地利用方式條件下土壤微生物群落多樣性差異，基于土壤微生物多樣性來評(píng)價(jià)不同土地利用方式對(duì)土壤質(zhì)量的影響，以期為寧夏引黃灌區(qū)土壤可持續(xù)利用及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寧夏引黃灌區(qū)位于我國(guó)西北干旱和半干旱區(qū)，沿黃河兩岸分布，灌溉面積53.3 hm2，是我國(guó)最大和最古老的灌區(qū)之一，是我國(guó)西北地區(qū)重要的商品糧生產(chǎn)基地及寧夏糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品供給的保障基地。引黃灌區(qū)海拔在 1050—1200 m，年降水量200 mm左右，年蒸發(fā)量2200 mm左右，蒸發(fā)量是降雨量的10倍以上；年平均氣溫9 ℃、有效積溫3000—3200 ℃、無霜期在160 d左右，屬于一熟有余兩熟不足的地區(qū)；年太陽總輻射量 5714—6101 MJ·m-2，日照時(shí)數(shù) 2859—3082 h，日照百分率65%—69%，是我國(guó)光能資源高值區(qū)之一。灌區(qū)主要種植農(nóng)作物有小麥、玉米、水稻、蔬菜、果樹，也是寧夏枸杞的主產(chǎn)區(qū)。

1.2 土樣采集與處理

供試土壤樣品采自寧夏引黃灌區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，其中12年果園田（12年樹齡蘋果園種植田塊，施肥以長(zhǎng)期有機(jī)肥和化肥配合施肥為主）、枸杞田（6年齡枸杞園田塊，施肥以無機(jī)化肥為主）、常年稻田（連續(xù)10年以上稻田種植田塊，施肥以無機(jī)化肥為主）、常年旱田（連續(xù)10年以上玉米、小麥等種植田塊，施肥以無機(jī)化肥為主）采自中寧縣古城子老灌區(qū)同一自然村2 km范圍農(nóng)田耕作層土樣；鹽化旱田（長(zhǎng)年油葵、玉米種植田塊，施肥以作物秸稈還田配合無機(jī)化肥為主）、稻旱輪作田（水稻、玉米長(zhǎng)期隔年輪換種植田塊，施肥以無機(jī)化肥為主）采自平羅縣姚伏鎮(zhèn)老灌區(qū)同一自然村2 km范圍農(nóng)田耕作層土樣。中寧縣和平羅縣是寧夏引黃灌區(qū)兩個(gè)核心縣區(qū)，直線距離不到200 km，主要?dú)夂驐l件、主栽農(nóng)作物、土壤肥力狀況及農(nóng)事管理措施較一致，主要區(qū)別中寧縣地處寧夏境內(nèi)黃河上游，地下水埋深 2—5 m；平羅縣地處寧夏境內(nèi)黃河下游，地下水埋深較高，一般為1.5 m左右，土壤有次生鹽漬化發(fā)生。

每種土地利用方式選擇3塊樣地，每一塊樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置3個(gè)50 m2的樣區(qū)，每個(gè)樣區(qū)采用“五點(diǎn)法”采集耕層土壤樣品（0—20 cm）并混合均勻后帶回實(shí)驗(yàn)室。將混合均勻土壤樣品分成兩份，一份經(jīng)自然風(fēng)干并過篩后進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定；另一份過2 mm篩、去除植株殘?bào)w及石礫，并分為兩個(gè)亞樣本，其中一份亞樣本置于4 ℃低溫儲(chǔ)存，用于土壤微生物生物量碳、氮、磷測(cè)定，另一個(gè)亞樣本置于-80 ℃冷凍儲(chǔ)存，用于土壤磷脂脂肪酸測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

土壤化學(xué)性質(zhì)采用常規(guī)分析方法，pH采用雷磁PHS·3G酸度計(jì)測(cè)定；全鹽采用 DDS-11電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率，采用回歸法計(jì)算土壤全鹽量；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；全氮采用半微量凱氏定氮法；全磷采用鉬銻抗比色法（鮑士旦，2008）。

土壤微生物生物量碳(C)mic、土壤微生物生物量氮(N)mic及土壤微生物生物量磷(P)mic的測(cè)定參照Brooke et al.（1985）、Pankhurst et al.（2001）的方法。土壤微生物生物量碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ω(C)mic，mg·kg-1）用Shimadzu TOC-500型總有機(jī)碳分析儀測(cè)定，氯仿熏蒸土壤和未熏蒸土壤提取的有機(jī)碳測(cè)定值之差（Fc），除以轉(zhuǎn)換系數(shù)K（c0.45），即：ω(C)mic=Fc/Kc=Fc/0.45。土壤微生物生物量氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ω(N)mic，mg·kg-1）用 AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定，氯仿熏蒸土壤和未熏蒸土壤提取的有機(jī)氮測(cè)定值之差（Fc），除以轉(zhuǎn)換系數(shù)Kc（0.54），即：ω(N)mic=Fc/Kc=Fc/0.54。土壤微生物生物量磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ω(P)mic，mg·kg-1）用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，氯仿熏蒸土壤和未熏蒸土壤提取的有機(jī)磷測(cè)定值之差（Fc），除以轉(zhuǎn)換系數(shù)Kc（0.40），即：ω(P)mic=Fc/Kc=Fc/0.40。

土壤微生物群落采用修正的Bligh & Dyer方法進(jìn)行脂類提取和磷酸酯脂肪酸分析（Bligh et al.，1959）。具體方法分為脂類抽提、固相抽提柱層析分離脂類、磷脂的堿性甲醇水解和皂化（甲基化）。然后采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）分析確定雙鍵或環(huán)丙基的位置以PLFA的幾何結(jié)構(gòu)?；静襟E如下：首先，把新鮮土樣放在-20 ℃下冷凍干燥，然后過100目篩。取2.0 g樣品于干凈的試管內(nèi)，用氯仿-甲醇-檸檬酸緩沖液（體積比 1∶2∶0.8）振蕩提取脂類，通過硅酸柱層析法分離得到磷脂脂肪酸，然后經(jīng)堿性甲酯化后用氣相色譜分析各種脂肪酸的含量。特定脂肪酸的排列為：碳的數(shù)目，雙鍵的數(shù)目，隨后跟隨雙鍵的位置（甲基端起）。c、t表示順式和反式脂肪酸，a和i指反異支鏈脂肪酸及異式支鏈脂肪酸，br表示未知結(jié)構(gòu)的支鏈脂肪酸，cy表示環(huán)狀脂肪酸，10Me表示第10個(gè)碳原子的甲基(從羥基端起)。脂肪酸結(jié)構(gòu)意義見表1。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以Excel 2010軟件整理數(shù)據(jù)和作圖，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行主成分分析和最小顯著性差異（LSD）分析。

表1 土壤中部分微生物類群的特征磷脂脂肪酸（PLFA）Table 1 Diagnostic PLFAs as bioindicators in soils1)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土地利用方式土壤理化性質(zhì)比較

供試土壤肥力水平顯著受土地利用類型和土壤培肥措施的影響，其土壤基本化學(xué)性質(zhì)見表2可知。寧夏引黃灌區(qū)土壤pH變化范圍為8.02—8.57，不同土地利用方式以鹽化旱田pH最高，常年稻田最低；全鹽變化范圍為0.53—1.75 g·kg-1，不同土地利用方式以常年稻田＞鹽化旱田＞稻旱輪作田＞枸杞田＞常年旱田＞12年果園。土壤有機(jī)質(zhì)變化范圍為10.57—17.23 g·kg-1，不同土地利用方式以鹽化旱田＞12年果園＞常年旱田＞枸杞田＞稻旱輪作田＞常年稻田，由于油葵秸稈長(zhǎng)期還田改良鹽堿地，顯著促進(jìn)了鹽化旱田有機(jī)質(zhì)含量提高，土壤肥力水平明顯提升，長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)配施促進(jìn) 12年果園肥力水平一直處理較高水平。土壤全氮含量變化范圍為0.44—0.72 g·kg-1，不同土地利用方式以常年旱田最高，常年稻田最低，但常年旱田、12年果園、稻旱輪作田和枸杞田之間差異不顯著。土壤全磷含量變化范圍為 0.47—0.78 g·kg-1，常年旱田和枸杞田最高，常年稻田最低。土壤有效磷含量變化范圍為30.86—59.77 g·kg-1，不同處理以枸杞田有效磷含量最高，和枸杞田大量施入磷肥直接相關(guān)；常年旱田次之，常年稻田最低。整體上，寧夏引黃灌區(qū)，有機(jī)物料長(zhǎng)期投入的鹽化旱田和 12年果園以及常年旱田3種利用方式下，土壤地力水平保持較高。

2.2 不同土地利用方式土壤微生物生物量比較

土壤微生物生物量是土壤有機(jī)質(zhì)的一部分，它含量的多少是土壤肥力高低的重要依據(jù)之一（王磊，2017）。由表3可知，不同土地利用方式之間土壤微生物生物量達(dá)到顯著差異水平。土壤微生物生物量碳變化范圍為 67.82—277.16 mg·kg-1，最高的是長(zhǎng)期有機(jī)肥投入的12年果園，其次為常年旱田，常年稻田微生物生物量碳含量最低。微生物生物量氮仍然是12年果園最高，常年旱田其次，其變化范圍為7.87—78.98 mg·kg-1，平均占全氮的比例高達(dá)5.58%，最高值是最低值的10.04倍。微生物生物量磷含量變化范圍為1.72—6.06 mg·kg-1，平均占總磷的1.98%，其中鹽化旱田中微生物生物量磷顯著高于其他土地利用方式，常年旱田次之，而6年枸杞田含量最低，雖然枸杞田有效磷含量較高，但枸杞田長(zhǎng)期施用化肥，缺少有利于微生物擴(kuò)繁的碳源投入，微生物生物量氮磷都偏低。微生物生物量C/N比平均為4.78，不同土地利用方式以鹽化旱田最高，達(dá)到6.22，其次為6年生枸杞田，由于微生物生物量氮較低，帶來較高的C/N比。整體上，長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)配施條件下的 12年果園和常年旱田微生物生物量炭、氮水平最高，有利于土壤微生物數(shù)量的保持，常年淹水條件下的常年稻田微生物生物量水平最低。

表2 供試土壤的基本化學(xué)性質(zhì)Table 2 Basic chemical properties of experimental Soil

表3 不同土地利用方式對(duì)土壤微生物生物量的影響Table 3 Effect of different land management on soil microbial biomass

2.3 不同土地利用方式磷脂脂肪酸（PLFA）摩爾組成比例分析

寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式土壤均含有各種飽和的、不飽和的、甲基及環(huán)狀脂肪酸及總脂肪酸量，其中試驗(yàn)鑒定C12—C20的35種磷脂脂肪酸（圖1、2）。不同土地利用方式下PLFA總量變幅為 81.1—94.8 nmol·g-1，均值為 88.05 nmol·g-1，排序?yàn)辂}化旱田＞12年果園＞稻旱輪作＞常年旱田＞枸杞園和常年稻田；磷脂脂肪酸的總量與土壤有機(jī)碳及微生物生物量碳顯著相關(guān)，其中PLFA總量與有機(jī)質(zhì)相關(guān)系數(shù)為r=0.5527（P＜0.05），所以有機(jī)質(zhì)較高的鹽化旱田取得最高值，有機(jī)質(zhì)最低的常年稻田取得最小值。PLFA總量與 pH呈顯著相關(guān)（r=0.6387，P＜0.05），與可鑒定特征脂肪酸種類呈顯著相關(guān)（r=0.763，P＜0.05）。

圖1 不同土地利用方式土壤磷脂脂肪酸（PLFA）摩爾組成總量Fig.1 Amount of Mol composition of PLFA in soil under different land use

圖2 不同土地利用方式土壤磷脂脂肪酸（PLFA）摩爾組成比例Fig.2 Variation of Mol composition of PLFA in soil under different land use

不同土地利用方式下PLFA含量差異顯著。由圖 2可知，常年旱田代表好氧細(xì)菌的飽和脂肪酸14:0比例最高，PLFA 含量為 25.62 nmol·g-1，占PLFA總量的 26.13%；其次由反異好氧細(xì)菌16:0anteiso表征的革蘭氏陽性細(xì)菌次之，PLFA含量為18.19 nmol·g-1，占PLFA總量的18.55%；代表真菌的飽和脂肪酸 18:3 w6c (6,9,12)含量為 2.7 nmol·g-1，占PLFA總量的2.75%。12年果園代表好氧細(xì)菌的飽和脂肪酸14:0、16:0、18:0比例最高，PLFA 含量分為 9.85、16.01、26.13 nmol·g-1，此者占PLFA總量的55.56%，但同時(shí)代表真菌的飽和脂肪酸 18:3w6c (6,9,12)含量達(dá)到 9.24 nmol·g-1，占PLFA總量的 9.87%。枸杞地代表好氧細(xì)菌的飽和脂肪酸14:0、16:0比例最高，PLFA含量分為13.45、15.54 nmol·g-1，此兩者占PLFA總量的34.83%，代表真菌的飽和脂肪酸18:3w6c (6,9,12)含量為2.57 nmol·g-1，占PLFA總量的3.09%。常年稻田代表好氧細(xì)菌的飽和脂肪酸14:0、16:0比例最高，PLFA含量分為14.43、18.89 nmol·g-1，此兩者占 PLFA總量的37.50%，代表真菌的飽和脂肪酸18:3 w6c (6,9,12)含量為2.57 nmol·g-1，占PLFA總量的3.29%。鹽化旱田代表好氧細(xì)菌的飽和脂肪酸 14:0、16:0、18:0比例最高，PLFA含量分為12.07、14.07、27.06 nmol·g-1，此三者占PLFA總量的53.98%，但同時(shí)代表真菌的飽和脂肪酸18:3w6c (6,9,12)含量達(dá)到13.6 nmol·g-1，占PLFA總量的13.80%。稻旱輪作代表好氧細(xì)菌的飽和脂肪酸 18:0比例最高，PLFA含量為21.93 nmol·g-1，占PLFA總量的22.82%；代表革蘭氏陽性細(xì)菌的飽和脂肪酸16:0 iso比例次之，PLFA 含量為 19.11 nmol·g-1，占 PLFA 總量的19.89%；但同時(shí)代表真菌的飽和脂肪酸18:3 w6c (6,9,12)含量達(dá)到 8.18 nmol·g-1，占 PLFA 總量的8.51%。總體上，寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式下，好氧細(xì)菌14:0、16:0和18:0比例最大，革蘭氏陽性細(xì)菌16:0iso在12年果園、稻旱輪作田中含量顯著提高，放線菌次之，而真菌18:3ω6c在12年果園、鹽化旱田、稻旱輪作3種利用方式下含量升高，并以鹽化旱田含量最大，表明真菌適應(yīng)鹽化逆境能力更為突出。

如圖3所示，不同土地利用方式下土壤PLFA含量差異顯著，主成分分析表明，提取的主元向量的兩個(gè)主分量 PC1和 PC2的貢獻(xiàn)率分別為 55.94%和27.89%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到83.83%，可以認(rèn)為這兩個(gè)主分量可以解釋磷脂脂肪酸的特征，且以PC1為主。在同一點(diǎn)的枸杞園、常年旱田、常年稻田投影點(diǎn)都在PC1正端，說明這3種土地利用方式結(jié)構(gòu)相似，和此3種土地利用方式屬于同一區(qū)域采樣點(diǎn)直接相關(guān)。但與這3種利用方式同為一個(gè)區(qū)域的12年果園卻在PC1負(fù)端，主要是12年果園長(zhǎng)期大量施用有機(jī)肥對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。鹽化旱田和12年果園投影點(diǎn)相近，同在主分量PC1和PC2的負(fù)端，表現(xiàn)出相近的磷脂脂肪酸含量，相似的微生物群落結(jié)構(gòu)，和兩樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)、全氮及全磷含量相近直接相關(guān)，相同的土壤肥力狀況下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相近。常年稻田及枸杞園投影點(diǎn)相近，可歸為一類。稻旱輪作和常年旱田同處于PC2的正端，但又處于PC1的正負(fù)兩端，兩樣點(diǎn)土壤化學(xué)性質(zhì)具有顯著差異，但水旱交替促進(jìn)稻旱輪作田保持了適宜的水分條件，形成特有的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。

2.4 不同土地利用方式土壤微生物區(qū)系分布特征

圖3 不同土地利用方式土壤磷脂脂肪酸（PLFA）摩爾組成主成分分析Fig.3 The analysis of Mol composition of PLFA under different land use types

表4 不同土地方式下土壤微生物區(qū)系分布（PLFA法）Table 4 Effect of different land management on microorganism structure (PLFA)

由表4可知，寧夏引黃灌區(qū)12年果園、稻旱輪作田、枸杞田和鹽化旱田，土壤微生物區(qū)系以細(xì)菌為主，真菌次之，放線菌最低，由于真菌數(shù)量的增高，相應(yīng)真菌/細(xì)菌顯著升高，放線菌/細(xì)菌明顯降低；而常年旱田和常年稻田，土壤微生物區(qū)系以細(xì)菌為主，放線菌次之，真菌最低，相應(yīng)放線菌/細(xì)菌明顯升高，表明微生物區(qū)系特征顯著受到土地利用方式的影響。常年旱田、稻旱輪作田和枸杞田顯著提高了土壤革蘭氏陽性細(xì)菌數(shù)量，相應(yīng)G+/G-比值顯著升高，而此 3種利用方式下土壤水分條件較差，可見革蘭氏陽性菌與干旱程度顯著相關(guān)。革蘭氏陰性細(xì)菌在不同土地利用方式下含量相差不大。長(zhǎng)期連作的12年果園和受鹽漬化脅迫影響鹽化旱田，真菌數(shù)量顯著增加，相應(yīng)真菌/細(xì)菌比例顯著增加，而革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌劑及G+/G-顯著降低。

由表5可知，土壤微生物總磷酸脂肪酸與土壤pH、微生物生物量碳及微生物生物量磷之間呈極顯著正相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)。細(xì)菌磷酸脂肪酸量與土壤全磷呈極顯著正相關(guān)，與土壤全氮、有效磷之間呈顯著正相關(guān)。真菌磷酸脂肪酸量與土壤 pH、有機(jī)質(zhì)、微生物量磷之間呈顯著正相關(guān)。而放線菌磷酸脂肪酸量則與土壤有效磷呈顯著負(fù)相關(guān)。對(duì)于革蘭氏陽性菌磷酸脂肪酸來說，與土壤各指標(biāo)無顯著性相關(guān)，但革蘭氏陰性菌磷酸脂肪酸與土壤微生物生物量磷存在極顯著負(fù)相關(guān)，與有效磷、微生物生物量碳之間存在顯著相關(guān)性。

3 討論

土壤微生物的群落組成、數(shù)量以及功能多樣性等群落特征的變化能敏感的反映土壤的質(zhì)量（李東坡等，2005；趙艷等，2007；Chu et al.，2007；Smith et al.，1990），反之土壤理化性質(zhì)的改變是導(dǎo)致微生物群落代謝特征變化的主要原因（朱珂等，2018）。土壤利用方式不同，土壤養(yǎng)分含量有較大差異（王振芬，2019），土壤微生物生物量受到顯著影響（杜寧寧等，2017）。本研究發(fā)現(xiàn)，寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式下，常年淹水條件的常年稻田土壤肥力水平低下，微生物生物量最低，而稻旱輪作后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及微生物生物量碳氮顯著提升，長(zhǎng)期秸稈還田的鹽化旱田、長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)配施的12年果園以及常年旱田3種利用方式下，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷水平最高，相應(yīng)土壤微生物生物量炭、氮含量最高，和王磊（2017）在蘋果園施用生物有機(jī)肥提高土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全量養(yǎng)分含量和土壤微生物生物量進(jìn)而提升土壤肥力、秸稈還田有利于增加水稻根際與非根際土壤微生物生物量碳、氮含量（潘孝晨等，2019）、施用有機(jī)肥可以提高土壤微生物碳水平（賈偉等，2008）的研究結(jié)論一致。整體隨著水地、水旱輪作、旱地模式的變化，土壤肥力水平逐漸提高，說明干旱半干旱區(qū)土壤肥力水平、微生物活性和土壤水分條件直接相關(guān)。

表5 土壤性質(zhì)與各種微生物磷脂脂肪酸間的Pearson相關(guān)性Table 5 Pearson’s correlation analyses among soil microbial PLFAs and soil properties

不同種植模式對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能有不同程度的影響（Ball-Coelho et al.，2001）。寧夏引黃灌區(qū)12年果園、稻旱輪作田、枸杞田和鹽化旱田，土壤微生物區(qū)系以細(xì)菌為主，真菌次之，放線菌最低，由于真菌數(shù)量的增高，相應(yīng)真菌/細(xì)菌比例顯著升高，而常年旱田和常年稻田真菌數(shù)量最低，表明微生物區(qū)系特征顯著受到土地利用方式的影響。華菊玲等（2012）研究表明，隨著連作年限的增加，土壤中真菌的數(shù)量呈上升趨勢(shì)，而細(xì)菌和放線菌的數(shù)量下降（李志剛等，2012；周寶利等，2010），本研究12年果園連作條件下，真菌數(shù)量顯著上升，細(xì)菌和放線菌的數(shù)量下降，研究結(jié)果一致。相關(guān)分析表明，土壤總磷酸脂肪酸與土壤pH、微生物生物量碳、微生物生物量磷之間呈極顯著正相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)，而劉晶等（2018）研究發(fā)現(xiàn)豫西黃土丘陵區(qū)不同土地利用方式下微生物生物量碳、氮與PLFA總量、表征細(xì)菌和真菌PLFA含量均呈顯著或極顯著正相關(guān)，結(jié)論較為一致。

磷脂脂肪酸（PLFA）是磷脂的構(gòu)成成分，具有結(jié)構(gòu)多樣性和生物特異性，土壤中PLFA的存在及其豐度可揭示特定生物或生物種群的存在及其豐度（顏慧等，2006）。李忠佩等（2007）研究發(fā)現(xiàn)亞熱帶地區(qū)不同土地利用方式下土壤的生物和生物化學(xué)性狀有顯著不同，其中稻田利用方式下土壤微生物群落功能多樣性等均較該區(qū)的旱地和林地土壤高。而本研究發(fā)現(xiàn)，寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式下PLFA總量高低排序?yàn)辂}化旱田＞12年果園＞稻旱輪作＞常年旱田＞枸杞園＞常年稻田；也即溫帶大陸性干旱、半干旱地區(qū)，常年旱田或水旱輪作土壤微生物群落多樣性等均較該區(qū)常年稻田土壤高，和亞熱帶地區(qū)結(jié)果截然不同。同時(shí)不同土地利用方式下，好氧細(xì)菌14:0、16:0和18:0比例最大，革蘭氏陽性細(xì)菌16:0iso在12年果園、稻旱輪作田中含量顯著提高，放線菌次之，而真菌18:3ω6c在12年果園、鹽化旱田、稻旱輪作3種利用方式下含量升高，并以鹽化旱田含量最大，表明真菌適應(yīng)鹽化逆境能力更為突出；12年果園次之，長(zhǎng)期果樹連作條件下真菌數(shù)量明顯增高。同時(shí)，土壤含水率過高或過低均不利于微生物生長(zhǎng)，常年稻田長(zhǎng)期淹水條件下，土壤微生物多樣性明顯降低。PLFA主成分分析表明，灌淤土微生物群落結(jié)構(gòu)在土地利用方式下具有明顯的差異性，說明土地利用方式變化改變了土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致了土壤微生物功能群落的不同。綜合分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)年有機(jī)無機(jī)配施常年果園利用模式和秸稈還田常年旱田利用模式，土壤肥力水平高，微生物生物量較高，微生物數(shù)量及群落多樣性豐富，可視為寧夏引黃灌區(qū)較為適用的土地利用與管理方式，有利于區(qū)域土壤可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

4 結(jié)論

本研究對(duì)寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式土壤微生物群落多樣性研究結(jié)果表明，不同土地利用方式中，長(zhǎng)期秸稈還田的鹽化旱田、長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)配施的12年果園以及常年旱田3種利用方式下，土壤地力水平較高，相應(yīng)土壤微生物生物量炭、氮水平最高，有利于土壤微生物數(shù)量的保持，而常年淹水條件下的常年稻田土壤肥力水平低下，微生物生物量最低，而稻旱輪作后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及微生物生物量碳氮顯著提升。寧夏引黃灌區(qū)磷脂脂肪酸PLFA總量變幅為81.1—94.8 nmol·g-1，不同土地利用方式為鹽化旱田＞12年果園＞稻旱輪作＞常年旱田＞枸杞園＞常年稻田；好氧細(xì)菌14:0、16:0和18:0比例最大，革蘭氏陽性細(xì)菌16:0iso在12年果園、稻旱輪作田中含量顯著提高，放線菌次之，而真菌18:3ω6c在12年果園、鹽化旱田、稻旱輪作3種利用方式下含量升高，并以鹽化旱田含量最大，12年果園次之，表明真菌適應(yīng)長(zhǎng)期連作和鹽化逆境的能力更為突出。相關(guān)分析表明，寧夏引黃灌區(qū)土壤微生物總磷酸脂肪酸與土壤 pH、微生物量碳及微生物量磷之間呈極顯著正相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)。主成分分析表明，鹽化旱田和12年果園具有相近的微生物群落結(jié)構(gòu)，和兩樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)、全氮及全磷含量相近直接相關(guān)，相同的土壤肥力狀況下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相近。通過對(duì)寧夏引黃灌區(qū)不同土地利用方式土壤理化性質(zhì)、微生物生物量、微生物群落結(jié)構(gòu)及其相關(guān)性進(jìn)行系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無機(jī)配施常年果園和秸稈還田常年旱地種植是適用于該地區(qū)的土地利用與管理方式。