土地利用驱动的土壤性状变化影响微生物群落结构和功能

吴希慧,王 蕊, 高长青, 高 胜, 杜兰兰, KHAN Asif , BARMON Milon , 郭胜利,,*

1 西北农林科技大学水土保持研究所, 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 杨凌 712100

2 陕西省长武旱作小麦育种试验中心, 长武 713600

3 中国科学院、水利部水土保持研究所, 杨凌 712100

土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分,是物质循环和能量流动的重要媒介,在调节陆地生态系统碳、氮等元素的地球化学循环过程中具有重要意义[1]。微生物功能及相关过程都是由微生物群落所决定的[2]。大量研究发现土壤中细菌群落主要为酸杆菌(Acidobacteria)、放线菌(Actinobacteria)、变形菌(Proteobacteria)等[3- 4],真菌群落主要是子囊菌(Ascomytota)、担子菌(Basidiomycota)、接合菌(Zygomycotina)等[5-6]。根据这些微生物群落具有的某种相同或相似的生物学功能将其划分成不同的功能群,如：参与土壤氮循环的硝化及反硝化型细菌等[1]；参与土壤碳循环的异养型细菌[7]及腐生型真菌等[8]。据报道,土壤有机碳(SOC)、氮含量及组分、容重等土壤性状的改变显著影响土壤微生物多样性和群落组成[3,9-13]及功能[13-14]。但是,也有报道指出土壤微生物多样性[15]不受土壤性状的影响。因此,明确土壤性状变化对微生物群落和功能的影响,有助于进一步深入探讨陆地生态系统地球化学循环过程。

土地利用方式变化是影响土壤性状的重要因素[16]。研究表明土地利用方式间,不同植被[17]和管理措施[18]都会导致土壤性状存在显著差异。例如,自然条件下[12]牧场、松林、阔叶林中土壤性状变化较大：容重(1.2—1.7 g/cm3)、全氮含量(0.4—0.8 g/kg)、碳含量(9—18 g/kg)、土壤碳氮比(14—22)。耕地、林地、湿地土壤中[13]：全氮含量(0.5—0.8 g/kg)、铵态氮含量(9.2—11.4 mg/kg)。……