3種治理模式對(duì)石漠化地區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響及治理能力比較

黃磊 曾亞軍 郭金鵬 許才萬

摘要：為探尋較為合理且高效的石漠化植被修復(fù)的治理模式，為今后選擇治理石漠化的植被組合提供參考依據(jù)。在貴州省黔東南苗族侗族自治州施秉縣設(shè)置樣地，選擇3種治理模式：模式一為針葉林（馬尾松、柏木），模式二為闊葉林（殼斗類，雜灌），模式三為灌木林（莢蒾、雜灌），分析不同治理模式下的土壤養(yǎng)分狀況、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、土壤微生物與環(huán)境因子相關(guān)性。結(jié)果表明，3種模式下土壤中微生物數(shù)量為細(xì)菌>真菌>放線菌;模式二治理下的土壤呈弱堿性，土壤養(yǎng)分含量高于其他2種模式，土壤微生物具有更高的多樣性，羅爾斯通氏菌菌屬（H16）、Gaiella、紅游動(dòng)菌屬（Rhodoplanes）、芽單胞菌屬（Gemmatimonas）、Haliangium、子囊菌門（Ascomycoat）、擔(dān)子菌門（Basidiomycete）、接合菌門（Zygomycota）是其優(yōu)勢(shì)菌屬，且與土壤中大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有顯著正相關(guān)性;石漠化治理效果表現(xiàn)為模式二>模式一>模式三，所以模式二的石漠化治理能力更好。

關(guān)鍵詞：石漠化;植被修復(fù);治理模式;土壤養(yǎng)分;土壤微生物群落結(jié)構(gòu);土壤微生物多樣性

中圖分類號(hào)：S154.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）12-0201-08

收稿日期：2020-08-25

基金項(xiàng)目：貴州黎平石漠化生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站運(yùn)行補(bǔ)助專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。

作者簡(jiǎn)介：黃 磊（1987—），男，四川涼山人，碩士，主要從事森林培育研究。E-mail：465125951@qq.com。

通信作者：曾亞軍，碩士，副研究員，主要從事森林培育理論與技術(shù)方面的研究。E-mail：yjz410@163.com。

石漠化也稱為石質(zhì)荒漠化，指由于水土流失造成的地表植被減少和土壤損失、基巖裸露，最終導(dǎo)致土地喪失農(nóng)業(yè)利用價(jià)值和生態(tài)環(huán)境退化的現(xiàn)象[1]。我國(guó)西南地區(qū)石漠化面積達(dá)13 000 km2，是世界上最大的喀斯特地貌分布區(qū)之一[2-3]。石漠化已成為嚴(yán)重阻礙我國(guó)西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要生態(tài)災(zāi)害[4]，石漠化地區(qū)的生態(tài)環(huán)境更加脆弱，人均可耕地減少;由于在該條件下植被生長(zhǎng)困難，從而導(dǎo)致土壤儲(chǔ)水功能降低，造成人畜飲水困難等問題[5]。全國(guó)范圍內(nèi)石漠化最為嚴(yán)重的是貴州省，其次是云南和廣西地區(qū)，資料顯示，目前貴州省還有396.33萬hm2土地適宜進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，任務(wù)十分艱巨[6]。貴州省石漠化嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，石漠化治理在貴州地區(qū)一直都是政府關(guān)注和環(huán)境科研工作者研究的重點(diǎn)。

1990年以來，石漠化地區(qū)的生態(tài)退化環(huán)境一直靠植被修復(fù)的方式來治理[7]。目前，關(guān)于石漠化生態(tài)環(huán)境修復(fù)的研究主要集中在不同治理模式下植物群落組成及多樣性、造林保存率、土壤肥力、土壤酶活力等方面[8-10]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)土壤微生物對(duì)改善土壤質(zhì)量具有重要作用[11]，土壤微生物多樣性對(duì)塑造陸地生態(tài)系統(tǒng)的功能具有重要作用[12]。一方面，可以通過植被固定土壤來改善石漠化程度，另一方面，該過程中土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷積累，能促進(jìn)植被生長(zhǎng)。此外，土壤微生物對(duì)維持土壤活力具有重要意義[13]，作為土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的動(dòng)力，土壤微生物在土壤的形成及改變土壤肥力等方面有著不可替代的作用[14]。土壤微生物對(duì)土壤環(huán)境變化十分敏感，研究顯示在石漠化植被恢復(fù)過程中細(xì)菌是土壤微生物中的優(yōu)勢(shì)類群[15-17]，因此土壤中細(xì)菌多樣性與石漠化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化密切相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量變化即石漠化修復(fù)效率的指標(biāo)[18]。

目前關(guān)于石漠化治理的研究主要集中在探討一種治理模式或該治理模式下植被演替過程中土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)變化，而在不同的治理模式下土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)及治理效果比較的研究則鮮見報(bào)道。因此，本研究擬從3種不同的治理模式入手，分別為模式一：針葉林，馬尾松、柏木;模式二：闊葉林，殼斗類、雜灌;模式三：灌木林，莢蒾、雜灌。以上3種模式中的馬尾松[19-20]、柏木[21]、殼斗類植物[22-23]、莢蒾[24]、雜灌植物[25]都被研究報(bào)道過是石漠化治理的先鋒樹種。因此，探究以上3種不同治理模式下土壤養(yǎng)分含量及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的異同，旨在找到較為合理且高效的石漠化植被修復(fù)的治理模式，為今后石漠化治理工作提供一定的選擇依據(jù)，提高石漠化治理效果從而達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

研究地區(qū)位于貴州省黔東南苗族侗族自治州施秉縣（108° 06′00″～108° 07′12″ E、27°12′00″～27°10′12″ N），屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均溫度 16 ℃，年均降水 1 220 mm[26]。其喀斯特石漠化面積282.95 km2，是典型的石漠化代表地區(qū)[27]。采樣地點(diǎn)如下：編號(hào)2 （108°14′38″ 3E、26°57′31″ 3N）即治理模式一，海拔850 m，其植被類型為針葉林，主要樹種為馬尾松、柏木;編號(hào)12（108°14′26″ E、26°57′57″ N）即治理模式二，海拔833 m，其植被類型為闊葉林，主要樹種為殼斗類、雜灌;編號(hào)26（108°15′32″ E 、26°57′46″ N）即治理模式三，海拔887 m，其植被類型為灌木林，主要樹種為莢蒾、雜灌。

1.2 采樣

采樣時(shí)間為2018年秋季，每樣地設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況盡量挖深度為0～20 cm的土壤剖面，每個(gè)采樣點(diǎn)取2份土壤樣品，各500 g，1份用于測(cè)定土壤養(yǎng)分含量，1份用于微生物群落結(jié)構(gòu)分析。

1.3 土壤養(yǎng)分含量測(cè)定

測(cè)定土壤pH值及有機(jī)碳、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、有效磷含量。

1.4 DNA提取及高通量測(cè)序

宏基因組DNA提取，并測(cè)序分析。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用QIIME （V1.9.1）、Canoco 4.5、MEGA 5.0、Mothur、SPSS 25.0等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種治理模式下各土壤養(yǎng)分含量

由表1可以看出，除了在模式二治理下土壤呈弱堿性外其余2種治理模式下土壤都呈酸性，這表明不同治理模式會(huì)對(duì)土壤的酸堿性產(chǎn)生不同的影響。在模式二治理下，土壤的全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及有機(jī)碳含量都較其他2種治理模式高。有效磷含量在3種治理模式下并無明顯差異。而全鉀含量在模式一治理下的土壤中含量最高，速效鉀在模式二下含量最高。

土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量與石漠化程度密切相關(guān)，綜上分析結(jié)果表明整體上在第2種治理模式下土壤具有更高的養(yǎng)分，其次是模式一、模式三。所以石漠化治理效果為模式二>模式一>模式三。

2.2 3種治理模式下土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

不同治理模式下土壤的營(yíng)養(yǎng)成分即恢復(fù)效果不同，可能是由于在不同的植被治理下其土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成差異造成的。土壤微生物是土壤的重要組成部分，在土壤中動(dòng)植物殘?bào)w和有機(jī)質(zhì)及其有害物質(zhì)的分解、生物化學(xué)循環(huán)和土壤結(jié)構(gòu)的形成過程起著重要的作用。因此，本文對(duì)所采用的3種治理模式下的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，目的在于通過解析土壤微生物群落結(jié)構(gòu)為不同石漠化治理模式恢復(fù)效率，為更好地選擇石漠化治理模式提供理論依據(jù)。

在石漠化治理模式植被恢復(fù)過程中開展土壤微生物區(qū)系的數(shù)量和組成研究，有助于診斷石漠化地區(qū)土壤質(zhì)量和植物營(yíng)養(yǎng)的修復(fù)狀況，土壤微生物菌落統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示細(xì)菌>真菌>放線菌數(shù)量。

2.2.1 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

由物種相對(duì)豐度（圖1）可以看出，在3種治理模式下的土壤微生物中優(yōu)勢(shì)菌群都是變形菌門（Proteobacteria，46.256%、35.727%、31.570%）、酸桿菌門（Acidobacteria，22.145%、22.988%、32.584%）以及疣微菌門（Verrucomicrobia，8.353%、14.071%、32.584%）。根據(jù)所有樣品在屬水平的物種注釋及豐度信息，選取豐度排名前35的屬，根據(jù)其在每個(gè)樣品中的豐度信息進(jìn)行聚類，結(jié)果顯示（圖2）在3種治理模式下其微生物的群落結(jié)構(gòu)明顯不同。在模式一植被治理下，根瘤菌屬（Rhizobium，0.749%）、溶桿菌屬（Lysobacter，1.344%）、馬賽菌屬（Massilia，0.456%）、土微菌屬（Pedomicrobium，0.562%）、寡養(yǎng)單胞菌屬（Stenotrophobacter，0.261%）以及分支桿菌屬（Mycobacterium，0.367%）等是主要優(yōu)勢(shì)菌屬。在模式二治理下，羅爾斯通氏菌菌屬（H16，3.557%）、Gaiella（0.382%）、紅游動(dòng)菌屬（Rhodoplanes，3.613%）、芽單胞菌屬（Gemmatimonas，0.612%）及Haliangium（0.982%）是優(yōu)勢(shì)菌屬。而在模式三治理土壤中根微菌屬（Rhizomicrobium，0.936%）、苔蘚桿菌屬（Bryobacter，0.553%）及酸桿菌屬（Acidibacter，0.925%）等屬于優(yōu)勢(shì)菌屬。同時(shí)，由于土壤理化性質(zhì)結(jié)果顯示模式二治理下土壤肥力較高，因此可推測(cè)在模式二的植被治理下其土壤中的優(yōu)勢(shì)微生物比其他微生物在石漠化治理過程中具有更重要的作用，為今后選擇治理石漠化植被提供參考依據(jù)。

2.2.2 土壤細(xì)菌多樣性

總體上來看，各個(gè)樣品的覆蓋率均大于98%，說明樣品的采樣率足夠獲得最豐富的OTU（表2）。選擇香農(nóng)指數(shù)（Shannon）、辛普森多樣性指數(shù)（Simpson）和Chao1指數(shù)，對(duì)不同樣品在97%一致性閾值下的α多樣性進(jìn)行分析。從表2可以看出，3種治理模式下土壤微生物的香農(nóng)指數(shù)分別為9.20、9.29、9.33，辛普森多樣性指數(shù)均為0.99，Chao1指數(shù)分別為3 707.239、3 988.579、4 128.411。表明這幾種土壤樣品的群落結(jié)構(gòu)差異不顯著，具有較高的微生物多樣性。

選用Weighted Unifrac距離和Unweighted Unifrac距離這2個(gè)指標(biāo)來衡量樣品之間的相異系數(shù)。由圖3可知，以Weighted Unifrac距離作為標(biāo)準(zhǔn)（上方），內(nèi)生細(xì)菌群落相異系數(shù)最大的為模式一與模式三，為0.226。結(jié)果表明模式二與模式一、模式三之間內(nèi)生菌的物種多樣性差異低于模式一與模式三之間的內(nèi)生菌多樣性。以Unweighted Unifrac距離作為標(biāo)準(zhǔn)（下方），相異系數(shù)最大的為模式一與模式三，為0.303;其次為模式一與模式二，為0.287。結(jié)果表明3種治理模式下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)具有差異。

2.2.3 3種治理模式下土壤細(xì)菌組成與環(huán)境因子相關(guān)性

微生物菌屬與環(huán)境因子相關(guān)性（圖4）結(jié)果表明，全鉀含量與模式一中優(yōu)勢(shì)菌屬根瘤菌屬（Rhizobium，0.828，P<0.01）、寡養(yǎng)單胞菌屬（Stenotrophobacter，0.867，P<0.01）以及分支桿菌屬（Mycobacterium，0.833，P<0.01）等菌屬具有極顯著正相關(guān)關(guān)系。有效磷含量?jī)H與模式三中優(yōu)勢(shì)菌屬酸桿菌屬（Acidibacter，0.921，P<0.01）呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系。

其余的環(huán)境因子與模式二中優(yōu)勢(shì)菌屬具有顯著正相關(guān)性。如有機(jī)碳含量與Gaiella（0.683，P<0.05）顯著正相關(guān);速效鉀與Gaiella（0.767，P<0.05）、紅游動(dòng)菌屬（Rhodoplanes，0.739，P<0.05）具有顯著正相關(guān)關(guān)系;硝態(tài)氮與芽單胞菌屬（Gemmatimonas，0.867，P<0.01）及Haliangium（0.850，P<0.01）表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系;銨態(tài)氮與Gaiella（0.883，P<0.01）、紅游動(dòng)菌屬（Rhodoplanes，0.840，P<0.01）具有極顯著正相關(guān)性;全氮含量與芽單胞菌屬（Gemmatimonas，0.700，P<0.05）具有顯著正相關(guān)性;最后是pH值與Gaiella（0.683，P<0.05）、Haliangium（0.700，P<0.05）具有顯著正相關(guān)性。由此可以看出，土壤中的大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與模式二治理下的土壤微生物具有正相關(guān)性，意味著在模式二的治理下土壤具有更高的營(yíng)養(yǎng)，有利于植被生長(zhǎng)，石漠化治理效果最好。

2.3 3種治理模式下土壤真菌群落結(jié)構(gòu)

2.3.1 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)

由圖5可知，在3種治理模式下真菌群落結(jié)構(gòu)各有不同。在模式一治理下子囊菌門（Ascomycoat，71.263%）>擔(dān)子菌門（Basidiomycete，14.972%）>接合菌門（Zygomycota，10.331%），為主要優(yōu)勢(shì)菌群。模式二治理下子囊菌門（Ascomycoat，56.731%）>擔(dān)子菌門（Basidiomycete，38.729%）>接合菌門（Zygomycota，3.702%）。而在模式三治理下?lián)泳T（Basidiomycete，95.005%）為優(yōu)勢(shì)菌群。根據(jù)所有樣品在屬水平的物種注釋及豐度信息，選取豐度排名前35的屬，根據(jù)其在每個(gè)樣品中的豐度信息進(jìn)行聚類。結(jié)果（圖6）顯示在3種治理模式下其微生物的群落結(jié)構(gòu)明顯不同。在模式一治理下木霉屬（Trichoderma，6.107%）、Ilyonectria（4.351%）、Idriella（2.859%）、青霉菌屬（Penicillium，1.256%）、枝頂孢霉屬（Acremonium，0.199%）、鐮刀菌屬 （Fusarium，0.584%）、Cyphellophora（0.095%）等為優(yōu)勢(shì)菌屬。模式二治理下短梗蠕孢屬（Trichocladium，3.637%）、塊菌屬（Tuber，1.906%）、大團(tuán)囊菌屬（Elaphomyces，2.074%）、Gloeoporus（0.150%）、Campylocarpon（0.139%）、蘑菇屬（Clavaria，0.358%）、明梭孢屬（Monographella，0.103%）、多毛菌屬（Hirsutella，0.850%）、鵝膏菌屬（Amanita，0.123%）、革菌屬（Thelephora，0.600%）等為優(yōu)勢(shì)菌屬。模式三治理下乳菇屬（Lactarius，39.970%）、濕傘屬（Hygrocybe，6.904%）為優(yōu)勢(shì)菌屬。由于不同治理模式下土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌屬明顯不同，推測(cè)在不同治理模式下土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)即土壤肥力不同，同時(shí)檢測(cè)土壤理化性質(zhì)發(fā)現(xiàn)在模式二治理下土壤具有較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此模式二治理下土壤中的優(yōu)勢(shì)菌屬在石漠化恢復(fù)過程中具有重要作用，這可為今后選擇治理石漠化植被提供參考依據(jù)。

2.3.2 土壤真菌多樣性

總體上來看，各組樣品覆蓋率均大于99%，說明樣品的采樣率足夠獲得最豐富的OUT（表3）。選擇香農(nóng)指數(shù)（Shannon）、辛普森多樣性指數(shù)（Simpson）和Chao1指數(shù)，對(duì)不同樣品在97%一致性閾值下的α多樣性進(jìn)行分析。從表3可以看出，3種治理模式下土壤微生物的香農(nóng)指數(shù)分別為為5.371、5.908、3.946，辛普森多樣性指數(shù)分別為0.941、0.957、0.858，Chao1指數(shù)分別為685、788、397。表明在模式二治理下土壤微生物具有更高的多樣性，其次是模式一、模式三。

選用Weighted Unifrac距離和Unweighted Unifrac距離這2個(gè)指標(biāo)來衡量樣品之間的相異系數(shù)。由圖7可知，以Weighted Unifrac距離作為標(biāo)準(zhǔn)（上方），內(nèi)生細(xì)菌群落相異系數(shù)最大的為模式一與模式三，為1.867;其次為模式二與模式三，為1.756。結(jié)果表明模式一與模式三之間內(nèi)生菌的物種多樣性差異高于模式二與模式一、模式三的內(nèi)生菌多樣性。以Unweighted Unifrac距離作為標(biāo)準(zhǔn)（下方），相異系數(shù)最大的為模式一與模式三，為0.736，其次為模式一與模式二，為0.671。結(jié)果表明3種治理模式下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)具有差異。

2.3.3 不同治理模式下土壤真菌群落與環(huán)境因子相關(guān)性

真菌屬與環(huán)境因子相關(guān)性（圖8）結(jié)果表明：有機(jī)碳含量與模式二下優(yōu)勢(shì)菌屬Gloeoporus（0.800，P<0.01）、Campylocarpon（0.821，P<0.01）、

蘑菇屬（Clavaria，0.928，P<0.01）具有極顯著相關(guān)性。速效鉀與模式二下優(yōu)勢(shì)菌屬明梭孢屬（Monographella，0.722，P<0.05）、多毛菌屬（Hirsutella，0.780，P<0.05）、塊菌屬（Tuber，0.728，P<0.05）具有顯著相關(guān)性。全鉀含量與模式一下優(yōu)勢(shì)菌屬枝頂孢屬（Acremonium，0.800，P<0.01）、鐮刀菌屬（Fusarium，0.800，P<0.01）、Idriella（0.800，P<0.01）及Ilyonectria（0.800，P<0.01）具有極顯著正相關(guān)性。硝態(tài)氮含量與模式二下優(yōu)勢(shì)菌屬鵝膏菌屬（Amanita，0.672，P<0.05）及革菌屬（Thelephora，0.700，P<0.05）具有顯著正相關(guān)性。全氮含量與模式二下優(yōu)勢(shì)菌屬Campylocarpon（0.821，P<0.01）及蘑菇屬（Clavaria，0.928，P<0.01）具有極顯著正相關(guān)性。pH值與模式二下優(yōu)勢(shì)菌屬鵝膏菌屬（Amanita，0.808，P<0.01）具有極顯著正相關(guān)性。有效磷含量與銨態(tài)氮基本上與所有菌屬均無顯著相關(guān)性。

由上述結(jié)果可看出，土壤中大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均與模式二下土壤微生物菌屬具有顯著正相關(guān)性，說明在模式二的治理下土壤營(yíng)養(yǎng)元素更多，養(yǎng)分更充足，更有利于植被的生長(zhǎng)及石漠化的修復(fù)。綜上所述，在模式二即闊葉林植被為殼斗類，雜灌的治理下，土壤的肥力更佳，石漠化治理能力更好。

2.3.4 真菌營(yíng)養(yǎng)類型預(yù)測(cè)

營(yíng)養(yǎng)類型預(yù)測(cè)結(jié)果（圖9）表明，在模式一治理下的真菌主要為未分類腐生真菌（Undefined Saprotroph，27.249%），模式二下為未分類腐生真菌（Undefined Saprotroph，13.280%）及外生根菌（Ectomycorrhizal，6.786%），模式三下為未分類腐生真菌（Undefined Saprotroph，8.329%）及外生根菌（Ectomycorrhizal，57.461%）。腐生真菌能夠分解落葉、動(dòng)物糞便，在森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中具有重要作用。同時(shí)試驗(yàn)表明外生根菌能使樹木提前4～5年成材，在發(fā)展林業(yè)育苗、促進(jìn)樹木的生長(zhǎng)及綠化荒山等方面扮演著重要角色。這2種菌在3種治理模式下都屬于優(yōu)勢(shì)菌，該菌有利于增加土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)及石漠化地區(qū)植被的恢復(fù)。

2.4 3種治理模式下土壤樣品與環(huán)境因子相關(guān)性

在石漠化治理過程中，土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化與石漠化恢復(fù)情況密切相關(guān)。在石漠化恢復(fù)過程中，土壤營(yíng)養(yǎng)成分不斷增加，土壤肥力增加，微生物生長(zhǎng)繁殖快，有利于石漠化的恢復(fù)。圖10結(jié)果顯示，3種治理模式下土壤樣品與環(huán)境因子的相關(guān)性。如模式一治理下的土壤樣品與全鉀、速效鉀含量以及銨態(tài)氮含量呈正相關(guān)關(guān)系，模式二土壤樣品與除有效磷含量外的全部環(huán)境因子都呈正相關(guān)關(guān)系，模式三則僅與有效磷和硝態(tài)氮含量具有正相關(guān)關(guān)系。此結(jié)果表明，模式二治理下土壤具有較高的肥力，而其他2種治理模式下土壤肥力由于受到環(huán)境因子的限制而低于模式二治理下，因此模式二治理下土壤的各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總體上高于另外2種。

3 結(jié)論與討論

賀祥等研究認(rèn)為，土壤容重隨著石漠化程度的加劇而增大，與原生林地相比，石漠化區(qū)域的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等養(yǎng)分含量較低，速效養(yǎng)分含量與其相差不顯著[28-29]。土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量與土地退化的演替過程一致，石漠化程度越高，土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量越低。李孝良等研究認(rèn)為，隨著石漠化程度的增加，土壤全氮、有機(jī)碳含量均呈降低的趨勢(shì)。微生物量碳與有機(jī)質(zhì)之間有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，同時(shí)與土壤肥力緊密相關(guān)，可以作為指示肥力的重要指標(biāo)[30]。土壤酸堿度受母質(zhì)、生物氣候及管理措施等條件的制約，是土壤肥力的重要影響因素之一。氮是成土過程中由于生物作用積累的，氮含量高意味著土壤中微生物的生物作用活躍。同時(shí)有機(jī)碳含量能直接影響土壤肥力，它們之間為正相關(guān)關(guān)系。磷參與組成植物體內(nèi)許多重要的化合物，是植物體生長(zhǎng)代謝過程不可缺少的。通過對(duì)不同治理模式下土壤樣品的各理化性質(zhì)進(jìn)行分析比較得出，模式二治理下土壤的各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)整體上較其他的要高，說明不同模式的石漠化修復(fù)能力有差別，其中模式二的修復(fù)效果相對(duì)較好，土壤肥力較高。

不同治理模式下土壤微生物均表現(xiàn)為變形菌門、酸桿菌門以及疣微菌門相對(duì)豐度較高。物種相對(duì)豐度聚類熱圖結(jié)果顯示在不同的治理模式下土壤中占優(yōu)勢(shì)的菌屬各不相同，推測(cè)這可能是由于受環(huán)境因子影響的關(guān)系。土壤微生物物種不同可能是造成土壤肥力差異的原因，意味著在不同的治理模式下其土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的差異造成對(duì)石漠化的恢復(fù)能力不同。同時(shí)，將不同模式治理下的土壤與環(huán)境因子作相關(guān)性分析，結(jié)果表明在模式二治理下的土壤跟與土壤肥力相關(guān)的全氮、有機(jī)碳含量等都具有較高的相關(guān)性。

不同的治理模式造成石漠化地區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)不同，而不同的微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)土壤的肥力即石漠化的恢復(fù)能力具有不同的效果。一系列的分析比較結(jié)果顯示土壤中的優(yōu)勢(shì)菌屬為羅爾斯通氏菌菌屬、芽孢單菌屬以及Gaiella的模式二即闊葉林植被為殼斗類，雜灌的治理下，土壤的肥力更佳，石漠化治理能力更好。

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