佳木斯市郊區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]測定不同土地利用方式下微生物的多樣性及與pH、有機質含量、含水量、總磷含量的關系，探究佳木斯市郊區不同土地利用方式對土壤微生物的影響。[方法]通過稀釋涂布平板法測定微生物數量，重鉻酸鉀氧化法測定有機質含量，硫酸-過氧化氫消煮紫外分光光度法測定總磷含量。[結果]菜地微生物總數、有機質含量、總磷含量、pH及含水量均高于田地。[結論]不同土地利用方式對微生物多樣性的影響不同，減少化肥的使用，增施有機肥是實現土地資源可持續利用的重要途徑。

關鍵詞土地利用方式；微生物多樣性；總磷量；土壤有機質含量；佳木斯市

中圖分類號S154.3文獻標識碼A文章編號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價微生物群落特征的重要內容，其中土壤微生物群落功能多樣性是表達土壤微生物群落與生態功能的重要指標之一[1]。土壤微生物也與土壤肥力息息相關，它們不僅影響自然界的物質循環，也影響土壤生態系統的物質循環。土壤微生物的生物量以及區系組成與所處空間位置的環境條件密切相關，生活環境的環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，進而影響整個生態系統的功能[2]。由于受到人口、資源、糧食等問題的壓力，人類越來越多地干預土壤環境，各種耕作類型對土壤物理、化學及生物性質產生了深遠的影響[3]。有研究表明，土壤管理方式不合理直接導致土壤質量退化[4]。

以佳木斯市郊區為試驗樣地，進行不同土地利用方式下土壤微生物多樣性探究，結合土壤中有機質含量、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，同時針對不同區域的問題提出相應改進措施，為佳木斯市土地資源的可持續利用提供科學依據，并進一步豐富土地利用結構研究。

1材料與方法

1.1樣品采集

樣品采集時間為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點取樣法對所需樣品進行重復取樣，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研究，另一部分則除去其他雜質，自然風干，過篩，留作理化性質分析。

1.2培養基配制

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

牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基：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測定方法

使用微生物平板記數法[5]測量土壤中微生物的含量，使用pH計測定pH，利用重鉻酸鉀氧化法[5] 測定有機質含量，使用硫酸-過氧化氫消煮、紫外分光光度法[6]測定總磷含量。

1.4數據處理與分析

采用Excel 2003對所有數據進行統計分析。微生物多樣性分析采用Shannon-Wiener公式計算出物種豐富度指數H。

H=-Si=1Pi（lnPi）

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

2結果與分析

2.1不同土地利用方式對土壤微生物數量及多樣性的影響

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，微生物多樣性指數不斷減少，微生物數量也呈現出下降的趨勢，微生物數量分布菜地大于田地。

2.2不同土地利用方式下土壤有機質含量

由圖1可知，隨著土壤深度的增加，有機質含量呈現下降的趨勢，整體有機質含量菜地大于田地。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，總磷含量呈現遞增趨勢，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結論與討論

試驗結果表明，菜地土壤微生物數量與微生物多樣性均高于田地；有機質含量和總磷含量呈現出菜地高于田地趨勢；菜地與田地的含水量和pH相差不多，基本保持小范圍波動，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對微生物含量及多樣性指數造成影響。菜地常年施有機肥，土壤的結構及質地日趨合理，土壤的有機質、總磷及保水能力均比大規模施用化肥的耕地高。雖然化肥的施用可以提高農作物產量，

但如果施用過多的化肥，土壤的結構及質地發生變化，土壤日趨板結，土壤有機質及保水能力均降低，所以應減少化肥的施用，增施有機肥；還可以根據不同的土壤微生物群落指標及理化性質，因地制宜配方施肥，促進精準農業的發展，增加土壤肥力，提高土地可持續利用能力。

參考文獻

[1] 王楠楠，韓冬雪，孫雪，等.降水變化對紅松闊葉林土壤微生物功能多樣性的影響[J].生態學報，2017，37（3）：868-876.

[2] 方圓，王娓，姚曉東，等.我國北方溫帶草地土壤微生物群落組成及其環境影響因素[J].北京大學學報（自然科學版），2017，53（1）：142-150.

[3] 樊曉剛，金軻，李兆君，等.不同施肥和耕作制度下土壤微生物多樣性研究進展[J].植物營養與肥料學報，2010，16（3）：744-751.

[4] 肖輝林.華南紅壤丘陵坡地的環境特征與可持續利用問題[J].山地學報，2002，20（5）：594-599.

[5] 吳才武，趙蘭坡.土壤微生物多樣性的研究方法[J].中國農學通報，2011，27（11）：231-235.

[6] 趙東鵬，馬軍，李姍姍，等.松花江佳木斯段北岸耕地水旱田土壤要素指標變遷[J].農業與技術，2017，37（7）：11-12，27.