楊尚東，吳 俊，譚宏偉 ，劉永賢，熊柳梅，周柳強(qiáng)，謝如林，黃國(guó)勤，趙其國(guó)

(1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南寧 530004;2.廣西作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室/廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南寧 530007;3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，南昌 330045;4.中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，南京 210008)

桉樹(shù)是桃金娘科(Myrtaceae)桉屬(Eucalyptus)樹(shù)種的總稱。其具有速生，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)，現(xiàn)已成為我國(guó)南方速生豐產(chǎn)林的戰(zhàn)略性樹(shù)種。廣西是桉樹(shù)的適生區(qū)，至2010年，廣西桉樹(shù)人工林的面積已達(dá)165.3萬(wàn)hm2，占全國(guó)桉樹(shù)種植面積的60.4%，已成為我國(guó)桉樹(shù)的主要栽培區(qū)［1－2］。然而廣西桉樹(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)營(yíng)者為了追求最大經(jīng)濟(jì)效益或當(dāng)前的利益，林木采伐后所采用的林地清理方法仍采用傳統(tǒng)的煉山方式［3］。煉山是我國(guó)南方林區(qū)清理林地的一種傳統(tǒng)方法，在我國(guó)已有千余年的應(yīng)用歷史。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煉山的利弊進(jìn)行了廣泛的研究，如:楊玉盛等［4］對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)煉山對(duì)采伐剩余物、水土流失、土壤物理化學(xué)性質(zhì)、土壤肥力等影響問(wèn)題進(jìn)行了綜述，并歸納了煉山的利與弊，提出了相應(yīng)的對(duì)策。

但由于至今對(duì)煉山方式在桉樹(shù)人工林上的應(yīng)用仍缺乏系統(tǒng)、長(zhǎng)期的研究。導(dǎo)致目前對(duì)煉山方式在桉樹(shù)人工林的應(yīng)用上仍存在著不少的分歧。例如，潘輝［5］對(duì)煉山后尾葉桉林地土壤的理化性質(zhì)等進(jìn)行了為期6a的定位調(diào)查與研究，認(rèn)為從維護(hù)地力可持續(xù)發(fā)內(nèi)容展的長(zhǎng)期要求而言，應(yīng)盡快變革煉山這種傳統(tǒng)的林地清理方式。而部分學(xué)者亦認(rèn)為一定頻率和強(qiáng)度的火燒能夠改善生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，對(duì)維持生物多樣性和維護(hù)生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要的作用［6－7］。如今，眾多的研究大多數(shù)集中在燒山后對(duì)土壤養(yǎng)分的影響方面［8－10］，缺乏對(duì)煉山后土壤健康質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

土壤健康質(zhì)量可以通過(guò)土壤健康質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，土壤健康評(píng)價(jià)的生物指標(biāo)體系可區(qū)分為土壤中微生物的量、活性、多樣性和功能性4個(gè)方面［11］。其中土壤微生物生物量水平相關(guān)的基本指標(biāo)和衍生參數(shù)可稱為土壤健康的敏感指標(biāo)，并有潛力作為土壤生態(tài)系統(tǒng)受污和脅迫的預(yù)警性監(jiān)測(cè)指標(biāo)［11－12］。同時(shí)亦是土壤肥力評(píng)價(jià)及改良農(nóng)業(yè)耕作制度的重要理論依據(jù)之一［13－14］。通常土壤微生物生物量碳(C)和氮(N)水平較高則土壤質(zhì)量較高［15］。另外，土壤微生物多樣性可反映土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，亦反映土壤生態(tài)機(jī)制和土壤脅迫對(duì)微生物多樣性的影響，具有成為土壤生物指標(biāo)的潛力［16］。

本文通過(guò)對(duì)廣西紅壤區(qū)桉樹(shù)人工林煉山后土壤肥力變化以及土壤生物學(xué)特性進(jìn)行分析，與非煉山方式進(jìn)行比較，試圖揭示煉山方式對(duì)紅壤區(qū)桉樹(shù)人工林肥力及生物學(xué)特性的影響規(guī)律。評(píng)價(jià)煉山方式對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響，為提高桉樹(shù)人工林土壤肥力和生態(tài)重建提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于廣西東南部橫縣六景道莊(22°89'N，108°81'E)，該桉樹(shù)人工林場(chǎng)位于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫21.4℃，平均降雨量1415.4 mm。林地均為丘陵山地，土壤類型是由砂頁(yè)巖發(fā)育而來(lái)的低丘紅壤。

研究區(qū)桉樹(shù)人工林栽植年限為4a，平均樹(shù)高和胸徑分別為15 m和12 cm，郁閉度為0.4—0.5。煉山在林木砍伐搬運(yùn)完成后進(jìn)行，點(diǎn)火時(shí)間以早晨5點(diǎn)左右開(kāi)始，煉山強(qiáng)度以火燒跡地僅余樹(shù)樁和枝干灰分為主。

1.2 樣品采集

土壤樣品于2011年4月24日采集。采集地點(diǎn)海拔均為200 m。分別取自煉山1周、4個(gè)月和非煉山桉樹(shù)人工林地。每個(gè)取樣點(diǎn)分0—3 cm、3—25 cm、25 cm以下分層采樣。每層各取3份土樣及重復(fù)3次。新鮮土壤用四分法分成兩份，一份自然風(fēng)干后剔除植物根系，研缽磨細(xì)過(guò)0.5 mm篩，供理化性質(zhì)分析使用;另一份過(guò)2 mm篩后置于4℃保存，用于土壤生物學(xué)特性以及微生物多樣性的分析使用。

1.3 測(cè)定方法

理化性狀:土壤pH值采用PHS－3C型精密酸度計(jì)測(cè)定，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測(cè)定;全氮用半微量凱氏法測(cè)定;用氫氧化鈉堿熔法將土壤樣品熔融后提取待測(cè)液，鉬藍(lán)比色法測(cè)全P，火焰光度計(jì)測(cè)全K;用0.5 mol/L碳酸氫鈉提取土壤樣品后，用鉬藍(lán)比色法測(cè)速效P;用1 mol/L的中性醋酸鈉提取土壤樣品后，用火焰光度計(jì)測(cè)速效 K［17］。

生物學(xué)特性:土壤微生物計(jì)數(shù)用稀釋平板法［18］，微生物生物量碳、氮(Biomass C、N)測(cè)定采用氯仿熏蒸提取法［18－19］測(cè)定。

土壤細(xì)菌多樣性:土壤基因組總DNA的提取，參照Krsek M和 Welington的方法［20］并稍加修改進(jìn)行。稱取5 g土壤，采用提取液和回收試劑盒(Biospin gel extraction kit，Bioflux，產(chǎn)品號(hào):bsc02m1)進(jìn)行基因組總DNA的提取和純化，粗提和純化結(jié)果采用1.0%(w/V)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè);純化后樣品于－20℃冰箱保存?zhèn)溆?

土壤細(xì)菌16SrDNA V3可變區(qū)的PCR擴(kuò)增，采用對(duì)大多數(shù)細(xì)菌的16S rRNA基因V3區(qū)具有特異性的引物對(duì) F338GC 和 R518［21－23］，它們的序列分別(上游引物)為:

F338GC5'－(CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGACTCCTACGGGAGGCAGCAG－3');

下游引物為 R518(5'－AT－TACCGCGGCTGCTGG－3')，PCR 產(chǎn)物用1.5%(W/V)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。

變性梯度凝膠電泳(DGGE)分析:采用Bio－Rad公司DCodeTM基因突變檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)PCR反應(yīng)產(chǎn)物分離。樣品在變性劑濃度30%到60%(100%的變性膠為7 mol/L的尿素和40%的去離子甲酰胺的混合物)的8%聚丙烯酰胺凝膠中，在100 V的恒定電壓下，60℃電泳6 h。電泳完畢后，凝膠銀染20—30 min后用GelDoc凝膠成像分析系統(tǒng)(北京賽百奧科技有限公司)觀察并拍照。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用Quantity one分析軟件(Bio－Rad)對(duì)各土壤樣品的電泳條帶多少及密度進(jìn)行定量分析。多樣性指數(shù)(H)，豐度(S)和均勻度(EH)的計(jì)算方法參照羅海峰等的方法［24］進(jìn)行。數(shù)據(jù)處理用Excel2003進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 煉山后桉樹(shù)人工林土壤理化性狀的變化

如表1所示，與非煉山區(qū)土壤相比，煉山處理1周后，其表土層(0—3 cm)和下層(3—25 cm)土壤pH值增加了2.3%—14%，但煉山4個(gè)月后，除表土層外，下層土pH值與非煉山區(qū)土壤的pH值無(wú)顯著差異。煉山1周后各土層有機(jī)質(zhì)含量比非煉山區(qū)土壤增加了14.9%—53.3%，但煉山4個(gè)月后卻下降了21.8%—48.8%。原因可能是煉山后短期內(nèi)增加了土壤養(yǎng)分的有效性［25］，刺激土壤微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量增加(表2)的同時(shí)，加速了土壤有機(jī)質(zhì)的合成有關(guān);同時(shí)煉山后經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間，表土層失去樹(shù)冠、草被等植物保護(hù)易引起水土流失而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量下降有關(guān)。另外，與非煉山區(qū)土壤相比，煉山1周后各土層土壤的T－N、T－P、T－K 含量均不同程度高于前者，尤其是表層土壤的全 N、全P、全K 含量分別增加了72.7%，122.8%和2.7%。但煉山4個(gè)月后，除全P含量外，各土層中全N和全K含量均低于非煉山處理。這一現(xiàn)象可能是煉山后植物內(nèi)含的礦質(zhì)元素經(jīng)燃燒后釋放至土壤中，短期內(nèi)雖提高了土壤礦質(zhì)元素的含量，但煉山后導(dǎo)致土壤表層裸露，若出現(xiàn)降雨就會(huì)導(dǎo)致水土流失或淋溶使不易被土壤固定的N和K流失較為嚴(yán)重，而易于與土壤中Ca、Fe、Al等元素結(jié)合的P流失相對(duì)較少有關(guān)。同時(shí)，表征土壤速效養(yǎng)分含量指標(biāo)的堿解N、速效P和速效K含量亦呈現(xiàn)出與全量相一致的趨勢(shì)。表明:煉山雖然短期(1周)內(nèi)可以增加土壤的速效養(yǎng)分，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)效果而言，卻導(dǎo)致了速效養(yǎng)分的減少。這一試驗(yàn)結(jié)果與孫毓鑫等［26］的研究報(bào)道相一致。

表1 桉樹(shù)人工林地未煉山區(qū)與煉山區(qū)土壤的理化性狀Table 1 Physical-chemical properties of soils at non-burnt and burnt sites

2.2 煉山后桉樹(shù)人工林土壤生物學(xué)性狀的變化

由表2可知，無(wú)論是煉山或非煉山處理，以及煉山后不同時(shí)間的土壤中，土壤微生物數(shù)量大小的順序均呈細(xì)菌＞放線菌＞真菌的趨勢(shì)，并且隨著土層的下降而遞減。這一結(jié)果與馮建等［27］報(bào)道的研究結(jié)果相一致。

土壤細(xì)菌數(shù)量受土壤溫度、濕度、同期狀況、耕作制度、有機(jī)質(zhì)含量及作物種類等因素的影響［28］。與非煉山土壤相比，煉山1周時(shí)土壤表層(0—3 cm)的微生物數(shù)量在達(dá)到最高，而且無(wú)論是細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量均顯著高于非煉山處理。但煉山4個(gè)月后，各土層中除真菌數(shù)量與非煉山之間無(wú)顯著差異外，下層土壤細(xì)菌數(shù)量以及表層、中層土壤的放線菌數(shù)量均顯著低于非煉山處理。這一現(xiàn)象可能與煉山并經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間后，表層水土流失導(dǎo)致淋溶至下層土壤的有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量低于非煉山土壤有關(guān)(表1)。而且本試驗(yàn)結(jié)果亦與馮宏等［29］報(bào)道的研究結(jié)果相類似。

表2 土壤微生物數(shù)量的變化Table 2 Spatial and temporal variations in soil microorganisms at different treatment sites

土壤微生物生物量是衡量土壤質(zhì)量、維持土壤肥力和作物生產(chǎn)力的一個(gè)重要指標(biāo)［29］。研究表明，微生物量越大，土壤保肥作用越強(qiáng)，并使土壤養(yǎng)分趨于積累。因此，土壤微生物生物量是植物礦質(zhì)養(yǎng)分的源和匯，是穩(wěn)定態(tài)養(yǎng)分轉(zhuǎn)變?yōu)橛行B(tài)養(yǎng)分的催化劑［30－31］。由圖1可知，無(wú)論是煉山或非煉山處理，土壤微生物生物量碳和氮均隨著土層深度的增加而遞減(圖1)。煉山1周后，除表層(0—3cm)的土壤微生物量碳和氮均顯著高于非煉山土壤外，其余各層土壤微生物生物量碳均低于非煉山土壤。在中層土壤(3—25cm)微生物生物量氮雖顯著高于非煉山土壤，但至下層時(shí)兩者間已無(wú)顯著性差異。

另外，隨著時(shí)間的推移，煉山4個(gè)月后，無(wú)論是土壤微生物量碳或氮在剖面各土層中均顯著低于相應(yīng)的非煉山土壤。何友軍等［30］對(duì)杉木人工林土壤微生物生物量碳氮特征的研究表明，土壤微生物量碳與土壤全氮、全鉀和速效鉀呈極顯著的正相關(guān)性;土壤微生物量氮亦與土壤養(yǎng)分具有極顯著的正相關(guān)性。本試驗(yàn)的結(jié)果顯示，煉山后土壤微生物生物量碳和氮的分布及時(shí)間上的變化趨勢(shì)與土壤養(yǎng)分的分布及時(shí)間變化趨勢(shì)基本一致。

圖1 土壤微生物量的變化Fig.1 Spatial and temporal variations in soil biomass at different treatment sites

2.3 煉山對(duì)桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌多樣性的影響

2.3.1 基因組DNA提取和PCR擴(kuò)增分別于煉山后不同時(shí)段土樣中提取微生物總DNA，取4μL DNA樣用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。從圖2可以看出，試驗(yàn)提取的總DNA亮度較好，而且無(wú)明顯拖帶現(xiàn)象，大小均約為23 kb左右。另外，在核酸蛋白測(cè)定儀上測(cè)定OD260和OD280的值，OD260/OD280值介于1.8和2.0之間，說(shuō)明所得到的總DNA質(zhì)量符合實(shí)驗(yàn)要求［31］。

以提取的土壤微生物總DNA為模板，F(xiàn)338－GC和R518為擴(kuò)增引物，對(duì)16SrDNAV3可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。如圖3所示，16SrDNA擴(kuò)增后的DNA片段長(zhǎng)度是250bp左右，特異性好、無(wú)雜帶，與理論值相符。說(shuō)明該P(yáng)CR程序適用于16SrDNA的擴(kuò)增，并且能夠得到較好的產(chǎn)物。

2.3.2 土壤細(xì)菌群落DGGE圖譜分析

應(yīng)用DGGE技術(shù)分離16SrDNAV3片段PCR產(chǎn)物，可分離到數(shù)目不等、位置各異的電泳條帶(圖4)。根據(jù)DGGE能分離長(zhǎng)度相同而序列不同DNA的原理，每一個(gè)條帶大致與群落中的一個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群或操作分類單元(OUT)相對(duì)應(yīng)，條帶數(shù)越多，說(shuō)明生物多樣性越豐富;條帶染色后的熒光強(qiáng)度越亮，表示該種屬的數(shù)目越多。從而反映土壤中的微生物種類和數(shù)量［20］。

圖2 煉山與非煉山處理林地土壤總DNA的瓊脂糖電泳圖譜Fig.2 Agarose gel electrophoresis of total DNA extracted from burning and non-burning eucalyptus plantation soils at different times

采用凝膠成像分析系統(tǒng)對(duì)DGGE圖譜進(jìn)行分析，結(jié)果表明:桉樹(shù)人工林煉山1周、4個(gè)月后，各自泳道的條帶位置和數(shù)目不僅與未煉山的桉樹(shù)林土壤之間存在較大的差異，而且與未煉山的闊針葉混合林之間的條帶亦存在大的差異(圖3)。說(shuō)明煉山導(dǎo)致了桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌多樣性發(fā)生了顯著變化。此外，各特異條帶在亮度上亦存在差異，表明煉山和非煉山桉樹(shù)人工林地土壤中細(xì)菌在DNA水平上存在明顯差異。

從圖4還可以得知:以未煉山桉樹(shù)人工林的表層(0—3 cm)土壤為對(duì)照，煉山1周和4個(gè)月后，桉樹(shù)人工林表層土壤細(xì)菌DGGE圖譜的條帶數(shù)量大小順序?yàn)?未煉山(S為11)＞煉山4個(gè)月后(S為10)＞煉山1周后(S為9);其次，中層土(3—25 cm)細(xì)菌DGGE圖譜的條帶數(shù)量順序則為:煉山1周后(S為11)＞煉山4個(gè)月后(S為10)＞未煉山(S為7);下層土(25 cm以下)細(xì)菌DGGE圖譜的條帶數(shù)量大小順序?yàn)?煉山4個(gè)月后(S為8)＞未煉山(S為6)=煉山1周后(S為6)。表明煉山對(duì)桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌豐度的影響依土壤深度的變化而異。煉山顯著降低了表層土壤細(xì)菌的豐度，但隨著時(shí)間的推移，土壤細(xì)菌豐度呈現(xiàn)緩慢回升的趨勢(shì);同時(shí)，對(duì)于中層土和下層土而言，煉山處理后無(wú)論時(shí)間長(zhǎng)短均提高了土壤細(xì)菌的豐度，這可能與煉山后土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，改變了土壤水分和氣體的通透性以及改變了土層中有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷鉀等養(yǎng)分含量有關(guān)(表1)。此外，各泳道中的條帶粗細(xì)不一，對(duì)應(yīng)其在DGGE膠上的密度大小不同，密度大，則條帶比較粗黑;密度小，則條帶比較細(xì)。圖中顯示共有26類條帶，其中12號(hào)條帶是除未煉山桉樹(shù)人工林下層土(泳道6)之外在其余每個(gè)樣品中均有出現(xiàn)。同時(shí)，每個(gè)特征條帶在各泳道的粗細(xì)各異，表明煉山對(duì)桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌的密度影響也很大。

2.3.3 土壤細(xì)菌群落Shannon多樣性指數(shù)分析

根據(jù)細(xì)菌16SrDNA的PCR－DGGE圖譜中條帶的位置和亮度的數(shù)值化結(jié)果計(jì)算了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)Shannon－Wiener指數(shù)，Shannon指數(shù)值越大，表明細(xì)菌群落多樣性越高［32］。

圖3 煉山與非煉山處理林地土壤細(xì)菌16Sr DNA基因V3區(qū)擴(kuò)增片段圖譜Fig.3 PCR amplified fragment 16Sr DNA(V3)gene of burning and non-burning eucalyptus plantation soils

圖4 煉山與非煉山處理桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌的DGGE圖譜(a)和DGGE條帶強(qiáng)度示意圖(b)Fig.4 DGGE profile of burning and non-burning eucalyptus plantation soils(a)and sketch map of bands distribution and its relative luminance(b)

分析不同處理林地土壤細(xì)菌Shannon指數(shù)、豐度和均勻度指數(shù)。結(jié)果表明(圖5):表層土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)的大小順序?yàn)?未煉山桉樹(shù)人工林(2.285)＞煉山4個(gè)月桉樹(shù)人工林(2.192)＞煉山1周桉樹(shù)人工林(1.972);而中層土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)大小則表現(xiàn)為:煉山1周桉樹(shù)人工林(2.257)＞煉山四個(gè)月桉樹(shù)人工林(2.206)＞未煉山桉樹(shù)人工林(1.843);下層土為:煉山四個(gè)月桉樹(shù)人工林(1.977)＞未煉山桉樹(shù)人工林(1.749)＞煉山1周桉樹(shù)人工林(1.688)。同時(shí)，與非煉山處理多樣性指數(shù)呈上層土＞中層土＞下層土的順序相比，煉山后不論時(shí)間長(zhǎng)短，中層土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)均高于表層土壤。表明煉山對(duì)林地土壤的影響以表層土(0—3 cm)為主，同時(shí)破壞了土壤結(jié)構(gòu)，擾亂了林地土壤細(xì)菌的分布，尤其降低了桉樹(shù)人工林表層土壤細(xì)菌豐度和群落的多樣性。

另一方面，均勻度是表示物種在環(huán)境中的分布狀況，各物種數(shù)目越接近，數(shù)值越高［33］。圖5中均勻度的數(shù)據(jù)顯示:煉山亦導(dǎo)致了表層土壤細(xì)菌均勻度的降低，但隨著時(shí)間的推移，呈現(xiàn)回升的趨勢(shì)。表明煉山對(duì)林地各層土壤細(xì)菌均勻度指數(shù)的影響亦是以表層土壤為主，呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，但其影響效果隨著時(shí)間的推移而減弱。

2.3.4 土壤細(xì)菌群落相似性分析

針對(duì)煉山和非煉山桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌群落多樣性進(jìn)行相似性分析。結(jié)果顯示:煉山1周后，煉山和非煉山桉樹(shù)人工林表層土壤細(xì)菌群落的相似性系數(shù)僅為12.8%，4個(gè)月后雖上升至32.4%;中層土則分別為6.7%和31.2%(表3)，各層土壤細(xì)菌群落相似性系數(shù)均隨著煉山后時(shí)間的推移呈上升的趨勢(shì)，但相似性系數(shù)均低于60%。一般認(rèn)為，相似性系數(shù)高于60%的兩個(gè)群體具有較好的相似性［34］。這一論據(jù)說(shuō)明煉山不僅對(duì)土壤細(xì)菌群落多樣性的影響很大，而且影響持續(xù)的效果在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)(4個(gè)月)也得不到有效恢復(fù)。

3 結(jié)論與討論

狹義的土壤肥力概念就是指土壤供給養(yǎng)分的能力，其主要包括土壤養(yǎng)分的含量、存在形態(tài)、對(duì)植物的有效性和供給力［11］。從表1的結(jié)果可知，煉山處理方式雖然短期(1周)內(nèi)可以增加土壤的速效成分，但煉山后山體裸露引發(fā)的水土流失導(dǎo)致了后期土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量的降低。表明煉山方式并不利于長(zhǎng)期維持和提升退化紅壤區(qū)桉樹(shù)人工林的土壤肥力，反而容易導(dǎo)致桉樹(shù)人工林土壤肥力下降。這一結(jié)論與潘輝［5］報(bào)道的在福建從事類似研究的試驗(yàn)結(jié)果相一致。

圖5 煉山和非煉山處理桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌種群多樣性、豐度指數(shù)Fig.5 Shannon-Wiener(H)，Richness(S)and Evenness(EH)of each soil samples estimated by the DGGE bands patterns of burning and non-burning eucalyptus plantation soils

表3 煉山和非煉山桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌群落相似性系數(shù)Table 3 Similarity coefficient of soil bacterial communities between burning and non-burning eucalyptus plantation

另一方面，土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的敏感指標(biāo)之一，其活性和群落結(jié)構(gòu)變化能敏感地反映出土壤生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和健康狀況［35］，土壤微生物指標(biāo)已被公認(rèn)為土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警及敏感指標(biāo)［36］。土壤細(xì)菌占土壤微生物總數(shù)的70%—90%，是土壤中最活躍的因素［12］，研究煉山對(duì)桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌多樣性的影響，不僅能評(píng)價(jià)煉山對(duì)桉樹(shù)人工林地生態(tài)系統(tǒng)的影響，并對(duì)保障桉樹(shù)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土壤細(xì)菌的數(shù)量受土壤溫度、濕度、同期狀況、耕作制度、有機(jī)質(zhì)含量及作物種類等因素的影響［28］。煉山后短期(1周)雖表現(xiàn)出細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量均顯著高于非煉山處理，但經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間(4個(gè)月)后，以細(xì)菌為主的微生物數(shù)量顯著低于非煉山處理。這可能與煉山并經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間后，坡地植被尚未恢復(fù)，裸露的表層在雨季降雨的反復(fù)沖刷下，水土流失導(dǎo)致土壤中的有機(jī)質(zhì)和各種速效養(yǎng)分含量低于非煉山土壤有關(guān)(表1)。另外，作為衡量土壤質(zhì)量、維持土壤肥力和作物生產(chǎn)力重要指標(biāo)的土壤微生物生物量亦表現(xiàn)出煉山初期僅具有短暫的“刺激”效果，但隨著時(shí)間的推移均呈下降趨勢(shì)(圖1)。

同時(shí)，煉山還導(dǎo)致了桉樹(shù)人工林土壤細(xì)菌豐度和多樣性指數(shù)(Shannon－Wiener index)的下降，尤其在0—3 cm的表層土壤中體現(xiàn)更為明顯。另外，煉山亦改變了桉樹(shù)人工林地土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)多樣性，甚至在煉山后經(jīng)歷了4個(gè)月的時(shí)間，也無(wú)法恢復(fù)至與未煉山處理相似性系數(shù)高于60%的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。

綜合以上結(jié)果，煉山無(wú)助于長(zhǎng)效提高桉樹(shù)人工林的土壤肥力，在煉山后4個(gè)月期間內(nèi)桉樹(shù)人工林土壤生態(tài)質(zhì)量指標(biāo)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明煉山也不利于桉樹(shù)人工林土壤生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)長(zhǎng)期穩(wěn)定。

［1］Xiang D Y.The sustainable development of Eucalyptus plantation in Guangxi during new century.Guangxi Forestry Science，2002，31(3):114－121

［2］He B Y，Zhen R，Pan D.Explores the developing ideas and approaches of Eucalyptus plantation in Guangxi.Guangxi Forestry Science，2012，41(1):65－68.

［3］Xiang D Y，Chen J B，Ye L，Shen W H.Present development situation，problems and countermeasure of Eucalyptus plantation in Guangxi.Guangxi Forestry Science，2006，35(4):195－201.

［4］Yang Y S，He Z M，Ma X Q，Lin K M，Yu X T.On the advantages and disadvantages of the effects of controlled burning on the ecological system of Chinese fir plantation and the countermeasures.Journal of Natural Resources，1997，12(2):153－159.

［5］Pan H.Effect of different ground clearance on productivity of E.grandis×E.urophylla forests.Journal of Fujian College of Forestry，2003，23(4):312－316.

［6］Kennard D K，Gholz H L.Effects of high－and low－intensity fires on soil properties and plant growth in a Bolivian dry forest.Plant and Soil，2001，234(1):119－129.

［7］Certini G.Effects of fire on properties of forest soils a review.Oecologia，2005，143(1):1－10.

［8］Mohamed A，H?rdtle W，Jirjahn B，Niemeyer T，Oheimb G.Effects of prescribed burning on plant available nutrients in dry health land ecosystems.Plant Ecology，2007，189(2):279－289.

［9］Moghaddas E E Y，Stephens S L.Thinning，burning，and thin－burn fuel treatment effects on soil properties in a Sierra Nevada mixed－conifer forest.Forest Ecology and Management，2007，250(3):156－166.

［10］Wang L，Kazuto S.Research on the dynamic change of soil nutrients in the burned area of mountain forest.Bulletin of Soil and Water Conservation，2008，28(1):81－85.

［11］Xu JM，Zhang G L，Xie Z M，Lv X N.Indices and Assessment of Soil Quality.Beijing:Science Press，2010:4－36.

［12］Cao Z P.Soil Ecology.Beijing:Press of Chemical Industry，2007:211－222.

［13］Gao Y C，Zhu W S，Chen W X.Estimation for biomass and turnover of soil microorganisms.Chinese Journal of Ecology，1993，12(6):6－10.

［14］Gao Y C，Zhu W S，Chen W X.Bacterial and fungal biomass and activities in straw mulch no－tillage soils.Chinese Journal of Ecology，2001，20(2):30－36.

［15］García－Gil J C，Plaza C，Solerrovia P，Polo A.Long－term effects of municipal solid waste compost application on soil enzyme activities and microbial biomass.Soil Biology and Biochemistry，2000，32(13):1907－1913.

［16］Schloter M，Dilly O，Munch J C.Indicators for evaluating soil quality.Agriculture，Ecosystems and Environment，2003，98(1/3):255－262.

［17］Bao SD.Soil and Agricultural Chemistry Analysis.3rd ed.Beijing:China Agriculture Press，2007:25－109.

［18］Li Z G，Luo Y M，Teng Y.Soil and Environmental Microbial Research.Beijing:Science Press，2008:90－99，319－329.

［19］Vance E D，Brookes P C，Jenkinson D S.An extraction method for measuring soil microbial biomass C.Soil Biology and Biochemistry，1987，19(6):703－707.

［20］Krsek M，Welington E M H.Comparison of different methods for the isolation and purification of total community DNA from soil.Journal of Microbiological Methods，1999，39(1):1－16.

［21］Li A J，Yang S F，Li X Y，Gu J D.Microbial population dynamics during aerobic sludge granulation at different organic loading rates.Water Research，2008，42(13):3552－3560.

［22］Liu W，Zhang JC，Deng G H.Influence of cultivation time on the rhizosphere microbial diversity of Syzygium grijsii and its PCR－DGGE analysis.Bulletin of Botanical Research，2010，30(5):582－587.

［23］van Hannen E J，Zwart G，van Agterveld M P，Gons H J，Ebert J，Laanbroek H J.Changes in bacterial and Eukaryotic community structure after mass lysis of filamentous cyanobacteria associated with virus.Applied and Environmental Microbiology，1999，65(2):795－801.

［24］Luo H F，Qi H Y，Zhang H X.The impact of acetochlor the bacterial diversity in soil.Acta Microbiologica Sinica，2004，44(4):519－522.

［25］Carter M C，F(xiàn)oster C D.Prescribed burning and productivity in southern pine forests a review.Forest Ecology and Management，2004，191(1/3):93－109.

［26］Sun Y X，Wu JP，Zhou L X，Lin Y B，F(xiàn)u SL.Changes of soil nutrient contents after prescribed burning of forestland in Heshan City，Guangdong Province.Chinese Journal of Applied Ecology，2009，20(3):513－517.

［27］Feng J，Zhang J.Ecological distribution patterns of soil microbes under artificial Eucalyptus Grandis stand.Chinese Journal of Applied Ecology，2005，16(8):1422－1426.

［28］Liu JJ，F(xiàn)ang SZ，Xie B D，Hao JJ.Effects of bio－mulching on rhizosphere soil microbial population，enzyme activity and tree growth in polar plantation.Chinese Journal of Applied Ecology，2008，19(6):1204－1210.

［29］Feng H，Guo Y B，Wei X H，Zhang Z H，Li H X.Study on variation of soil nutrient and microbe on different erosion position of Hily slope in Latosolic red soil region.Journal of Soil and Water Conservation，2008，22(6):149－152，201－201.

［30］He Y J，Wang Q K，Wang SL，Yu X J.Characteristics of soil microbial biomass carbon and nitrogen and their relationships with soil nutrients in Cunninghamia lanceolata plantations.Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17(12):2292－2296.

［31］Xu X Y，Min H，Liu H，Wang Y P.Comparison of DNA extraction methods for PCR_DGGE analysis of bacterial community in soil.Journal of Agricultural Biotechnology，2005，13(3):377－381.

［32］Xue D，Yao H Y，Huang CY.Genetic diversity of microbial communities in tea orchard soil.Chinese Journal of Applied Ecology，2007，18(4):843－847.

［33］Wu Z C，Yu X S，Xu Y T.Analysis on microbial diversity of different agricultural soils by using molecular biology technique.Scientia Agricultura Sinica，2005，38(12):2474－2480.

［34］Chen F L，Zhang K，Zheng H，Lin X Q，Ouyang Z Y，Tu N M.Analyzing the effect of mixed decomposition of conifer and broadleaf litters on soil microbial communities by using PCR_DGGE.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，2011，17(2):145－150.

［35］Zhong W H，Cai Z C.Effect of soil management practices and environmental factors on soil microbial diversity:a review.Biodiversity Science，2004，12(4):456－465.

［36］Ren T Z，Grego S.Soil bioindicators in sustainable agriculture.Scientia Agricultura Sinica，2000，33(1):68－75.

參考文獻(xiàn):

［1］項(xiàng)東云.新世紀(jì)廣西桉樹(shù)人工林可持續(xù)發(fā)展策略討論.廣西林業(yè)科學(xué)，2002，31(3):114－121.

［2］何彬元，曾嶸，潘丹.廣西桉樹(shù)現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展思路與對(duì)策的探討.廣西林業(yè)科學(xué)，2012，41(1):65－68.

［3］項(xiàng)東云，陳健波，葉露，申文輝.廣西桉樹(shù)人工林發(fā)展現(xiàn)狀，問(wèn)題與對(duì)策.廣西林業(yè)科學(xué)，2006，35(4):195－201.

［4］楊玉盛，何宗明，馬祥慶，林開(kāi)敏，俞新妥.論煉山對(duì)杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)影響的利弊及對(duì)策.自然資源學(xué)報(bào)，1997，12(2):153－159.

［5］潘輝.不同林地清理方式對(duì)巨尾桉林地生產(chǎn)力的影響.福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，23(4):312－316.

［10］王麗，嵨一徹.山地林火燒跡地土壤養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化.水土保持通報(bào)，2008，28(1):81－85.

［11］徐建明，張甘霖，謝正苗，呂曉男等.土壤質(zhì)量指標(biāo)與評(píng)價(jià).北京:科學(xué)出版社，2010:4－36.

［12］曹志平.土壤生態(tài)學(xué).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007:211－222.

［13］高云超，朱文珊，陳文新.土壤微生物生物量周轉(zhuǎn)的估算.生態(tài)學(xué)雜志，1993，12(6):6－10.

［14］高云超，朱文珊，陳文新.秸稈覆蓋免耕土壤細(xì)菌和真菌生物量與活性的研究.生態(tài)學(xué)雜志，2001，20(2):30－36.

［17］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 (第三版).北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007:25－109.

［18］李振高，駱永明，騰應(yīng).土壤與環(huán)境微生物研究法.北京:科學(xué)出版社，2008:90－99，319－329.

［22］劉瑋，張嘉超，鄧光華.不同栽培時(shí)間三葉赤楠根際微生物多樣性及其PCR－DGGE分析.植物研究，2010，30(5):582－587.

［24］羅海峰，齊鴻雁，張洪勛.乙草胺對(duì)農(nóng)田土壤細(xì)菌多樣性的影響.微生物學(xué)報(bào)，2004，44(4):519－522.

［26］孫毓鑫，吳建平，周麗霞，林永標(biāo)，傅聲雷.廣東鶴山火燒跡地植被恢復(fù)后土壤養(yǎng)分含量變化.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20(3):513－517.

［27］馮健，張健.巨桉人工林地土壤微生物類群的生態(tài)分布規(guī)律.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16(8):1422－1426.

［28］劉久俊，方升佐，謝寶東，郝娟娟.生物覆蓋對(duì)楊樹(shù)人工林根際土壤微生物、酶活性及林木生長(zhǎng)的影響.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，19(6):1204－1210.

［29］馮宏，郭彥彪，韋翔華，張志紅，李華興.赤紅壤丘陵坡地不同侵蝕部位土壤養(yǎng)分和微生物特征變異性研究.水土保持學(xué)報(bào)，2008，22(6):149－152，201－201.

［30］何友軍，王清奎，汪思龍，于小軍.杉木人工林土壤微生物生物量碳氮特征及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(12):2292－2296.

［31］徐曉宇，閔航，劉和，王遠(yuǎn)鵬.土壤微生物總DNA提取方法的比較.農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2005，13(3):377－381.

［32］薛冬，姚槐應(yīng)，黃昌勇.茶園土壤微生物群落基因多樣性.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18(4):843－847.

［33］吳展才，余旭勝，徐源泰.采用分子生物學(xué)技術(shù)分析不同施肥土壤中細(xì)菌多樣性.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38(12):2474－2480.

［34］陳法霖，張凱，鄭華，林學(xué)強(qiáng)，歐陽(yáng)志云，屠乃美.PCR－DGGE技術(shù)解析針葉和闊葉凋落物混合分解對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2011，17(2):145－150.

［35］鐘文輝，蔡祖聰.土壤管理措施及環(huán)境因素對(duì)土壤微生物多樣性影響研究進(jìn)展.生物多樣性，2004，12(4):456－465.

［36］任天志，Grego S.持續(xù)農(nóng)業(yè)中的土壤生物指標(biāo)研究.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33(1):68－75.