佳木斯市郊区不同土地利用方式下土壤微生物多样性

安呈洁 宋宏刚 王美妮 于奇峰 张武

摘要[目的]测定不同土地利用方式下微生物的多样性及与pH、有机质含量、含水量、总磷含量的关系，探究佳木斯市郊区不同土地利用方式对土壤微生物的影响。[方法]通过稀释涂布平板法测定微生物数量，重铬酸钾氧化法测定有机质含量，硫酸-过氧化氢消煮紫外分光光度法测定总磷含量。[结果]菜地微生物总数、有机质含量、总磷含量、pH及含水量均高于田地。[结论]不同土地利用方式对微生物多样性的影响不同，减少化肥的使用，增施有机肥是实现土地资源可持续利用的重要途径。

关键词土地利用方式；微生物多样性；总磷量；土壤有机质含量；佳木斯市

中图分类号S154.3文献标识码A文章编号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评价微生物群落特征的重要内容，其中土壤微生物群落功能多样性是表达土壤微生物群落与生态功能的重要指标之一[1]。土壤微生物也与土壤肥力息息相关，它们不仅影响自然界的物质循环，也影响土壤生态系统的物质循环。土壤微生物的生物量以及区系组成与所处空间位置的环境条件密切相关，生活环境的环境因素变化将直接或间接地影响微生物群落的组成和功能，进而影响整个生态系统的功能[2]。由于受到人口、资源、粮食等问题的压力，人类越来越多地干预土壤环境，各种耕作类型对土壤物理、化学及生物性质产生了深远的影响[3]。有研究表明，土壤管理方式不合理直接导致土壤质量退化[4]。

以佳木斯市郊区为试验样地，进行不同土地利用方式下土壤微生物多样性探究，结合土壤中有机质含量、总磷含量、pH以及含水量，比较不同土地利用方式造成的土壤肥力差异，同时针对不同区域的问题提出相应改进措施，为佳木斯市土地资源的可持续利用提供科学依据，并进一步丰富土地利用结构研究。

1材料与方法

1.1样品采集

样品采集时间为2016年5月。样品采自佳木斯市市郊具有代表性的田地以及菜地。采用4点取样法对所需样品进行重复取样，并且以垂直取样的形式采集0～10、10～20、20～30 cm共6种土样。收集好的土样一部分留作微生物多样性试验研究，另一部分则除去其他杂质，自然风干，过筛，留作理化性质分析。

1.2培养基配制

分离细菌使用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，分离真菌使用马铃薯蔗糖琼脂培养基，分离放线菌使用淀粉琼脂培养基（高氏一号培养基）。

牛肉膏蛋白胨琼脂培养基：牛肉浸膏5.0 g/L、蛋白胨10 g/L、NaCl 5.0 g/L、琼脂20.0 g/L，pH 7.2～7.4。

马铃薯蔗糖琼脂培养基：马铃薯200.0 g/L、葡萄糖20.0 g/L、琼脂20.0 g/L，自然pH。

淀粉琼脂培养基：可溶性淀粉20 g/L、硝酸钾1 g/L、氯化钠0.5 g/L、磷酸氢二钾0.5 g/L、硫酸镁0.5 g/L、硫酸亚铁0.01 g/L、琼脂20 g/L，pH 7.2～7.4。

1.3测定方法

使用微生物平板记数法[5]测量土壤中微生物的含量，使用pH计测定pH，利用重铬酸钾氧化法[5] 测定有机质含量，使用硫酸-过氧化氢消煮、紫外分光光度法[6]测定总磷含量。

1.4数据处理与分析

采用Excel 2003对所有数据进行统计分析。微生物多样性分析采用Shannon-Wiener公式计算出物种丰富度指数H。

H=-Si=1Pi（lnPi）

其中，Pi=Ni/N；式中Ni为种i的个体数，N为所在群落的所有物种的个体数之和，S为所在群落物种的种数。

2结果与分析

2.1不同土地利用方式对土壤微生物数量及多样性的影响

由表1可以看出，菜地微生物多样性指数明显高于田地。随着土壤深度的不断增加，微生物多样性指数不断减少，微生物数量也呈现出下降的趋势，微生物数量分布菜地大于田地。

2.2不同土地利用方式下土壤有机质含量

由图1可知，随着土壤深度的增加，有机质含量呈现下降的趋势，整体有机质含量菜地大于田地。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总磷含量

由图2可以看出，随着土壤深度的增加，总磷含量呈现递增趋势，整体总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

由图3可以看出，土壤含水量波动范围为21.4%～24.6%。随着土壤深度的增加，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

图4显示，随着土壤深度的增加，pH随之增加，整体pH分布在6.23～6.85，整体pH菜地大于田地。

3结论与讨论

试验结果表明，菜地土壤微生物数量与微生物多样性均高于田地；有机质含量和总磷含量呈现出菜地高于田地趋势；菜地与田地的含水量和pH相差不多，基本保持小范围波动，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。

由此可见，不同土地利用方式下的土壤会对微生物含量及多样性指数造成影响。菜地常年施有机肥，土壤的结构及质地日趋合理，土壤的有机质、总磷及保水能力均比大规模施用化肥的耕地高。虽然化肥的施用可以提高农作物产量，

但如果施用过多的化肥，土壤的结构及质地发生变化，土壤日趋板结，土壤有机质及保水能力均降低，所以应减少化肥的施用，增施有机肥；还可以根据不同的土壤微生物群落指标及理化性质，因地制宜配方施肥，促进精准农业的发展，增加土壤肥力，提高土地可持续利用能力。

参考文献

[1] 王楠楠，韩冬雪，孙雪，等.降水变化对红松阔叶林土壤微生物功能多样性的影响[J].生态学报，2017，37（3）：868-876.

[2] 方圆，王娓，姚晓东，等.我国北方温带草地土壤微生物群落组成及其环境影响因素[J].北京大学学报（自然科学版），2017，53（1）：142-150.

[3] 樊晓刚，金轲，李兆君，等.不同施肥和耕作制度下土壤微生物多样性研究进展[J].植物营养与肥料学报，2010，16（3）：744-751.

[4] 肖辉林.华南红壤丘陵坡地的环境特征与可持续利用问题[J].山地学报，2002，20（5）：594-599.

[5] 吴才武，赵兰坡.土壤微生物多样性的研究方法[J].中国农学通报，2011，27（11）：231-235.

[6] 赵东鹏，马军，李姗姗，等.松花江佳木斯段北岸耕地水旱田土壤要素指标变迁[J].农业与技术，2017，37（7）：11-12，27.