蔡進(jìn)軍，董立國(guó)，李生寶，潘占兵，許浩，張?jiān)礉?rùn)

寧夏農(nóng)林科學(xué)院荒漠化治理研究所，寧夏 銀川 750002

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黃土丘陵區(qū)不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性特征

蔡進(jìn)軍，董立國(guó)*，李生寶，潘占兵，許浩，張?jiān)礉?rùn)

寧夏農(nóng)林科學(xué)院荒漠化治理研究所，寧夏 銀川 750002

摘要：土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，分析黃土丘陵區(qū)小流域不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性變化狀況以及與土壤化學(xué)因子間的關(guān)系，以期為區(qū)域土壤微生物研究以及生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供一定的參考依據(jù)。采集區(qū)域主要土地利用類型土樣38份，采用生態(tài)板（Biolog-ECO）方法測(cè)定不同土地利用方式土壤微生物利用碳源的狀況，利用主成分綜合評(píng)價(jià)和相關(guān)系數(shù)等方法，分析不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性，以及平均吸光值、多樣性指數(shù)、6類碳源和土壤化學(xué)因子的關(guān)系；結(jié)果表明：（1）土壤微生物平均吸光值隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物活性呈現(xiàn)直線增加趨勢(shì)，土壤微生物功能多樣性從表層到底層呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)；（2）土壤微生物功能多樣性總體趨勢(shì)為林地＞天然草地＞耕地，苜蓿地土壤微生物功能多樣性不同層次間變異大；（3）土壤全量氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效氮對(duì)土壤微生物功能多樣性具有顯著影響。不同土地利用方式以及相同利用方式下不同措施土壤微生物功能多樣性變化較大，Biolog-ECO技術(shù)可以作為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：土壤微生物功能多樣性；Biolog-ECO；土地利用方式；主成分分析；半干旱黃土丘陵區(qū)

引用格式：蔡進(jìn)軍，董立國(guó)，李生寶，潘占兵，許浩，張?jiān)礉?rùn).黃土丘陵區(qū)不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性特征［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（4）:555-562.

CAI Jinjun，DONG Liguo，LI Shengbao，PAN Zhanbin，XU Hao，ZHANG Yuanrun.The Characteristics of Soil Microbe Function Diversity in Semi-arid Loess Hilly Region ［J］.Ecology and Environmental Sciences，2016，25（4）:555-562.

土壤微生物既是土壤形成的作用者，又是土壤的重要組成分，是土壤養(yǎng)分循環(huán)與轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動(dòng)者之一。土壤微生物功能多樣性是反映不同土壤類型土壤質(zhì)量的指標(biāo)之一，也是表征土壤肥力變化的敏感性指標(biāo)。2008年的Nature Reviews Microbiology發(fā)表了一篇題為“微生物生態(tài)學(xué)的黃金時(shí)代”的編輯點(diǎn)評(píng)：“微生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系對(duì)星球和所有的居住者的健康至關(guān)重要”。Biolog微孔板的碳源最初是為鑒定已分離純化的微生物物種而設(shè)計(jì)的，Garland et al.（1991）首次將Biolog微孔板用來描述微生物的群落特征。目前已有關(guān)于不同森林恢復(fù)類型土壤微生物群落的影響研究（鄭華等，2004）、不同培肥措施下茶園土壤微生物群落功能多樣性的變化（徐華勤等，2008）、不同耕作措施土壤微生物功能多樣性（董立國(guó)等，2010）、不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性研究（張杰等，2015）。Sun et al.（2010）利用Biolog-ECO研究了根系分泌物對(duì)土壤微生物功能多樣性的影響。Nautiyal（2010）利用Biolog-ECO研究了玉米不同培養(yǎng)基細(xì)菌功能多樣性?？傊?，Biolog技術(shù)在微生物功能多樣性以及微生物碳源利用鑒定等方面被廣泛應(yīng)用（杜瀅鑫等，2016；余賢美等，2014）。關(guān)于應(yīng)用Biolog-ECO技術(shù)，然而，基于小流域不同土地利用方式土壤微生物功能的研究，報(bào)道較少。本文擬利用Biolog-ECO技術(shù)，對(duì)小流域不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性進(jìn)行分析，旨在分析不同林地、草地、耕地、苜蓿地土壤微生物功能多樣性的特征，為區(qū)域土壤微生物研究提供一定的參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

彭陽縣中莊村位于彭陽縣城東北方21 km處，東經(jīng)106°41′～106°45′，北緯35°51′～35°55′，屬于典型的溫帶大陸性氣候，地貌類型屬黃土高原腹部梁峁丘陵地，該地區(qū)年平均降水量433.6 mm左右，干濕季明顯，其中50%～75%的降水集中在6─9月份。年平均氣溫7.4 ℃，≥10 ℃的積溫為2200～2750 ℃。地面平均氣溫8～9 ℃，7月最高，平均為22～23 ℃；1月最低，平均為-8 ℃左右。一般11月中下旬土壤結(jié)凍，至翌年3月初開始解凍。最大凍土深度一般超過100 cm。日照時(shí)數(shù)為2200～2700 h，日照百分率為50%～65%，一年之中，6月日照時(shí)數(shù)最多，9月日照時(shí)數(shù)最少。近10年的干燥度為1.40～3.04（可能蒸散量/降雨量），無霜期140～160 d。主要?dú)庀鬄?zāi)害有干旱、霜凍、冰雹等。干旱是示范區(qū)發(fā)生次數(shù)多、影響面廣、危害最嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。

1.2樣品采集與實(shí)驗(yàn)

1.2.1土壤樣品的采集

于8月5日野外采集土壤樣品，選擇典型代表樣地10 m2范圍內(nèi)，采取3點(diǎn)混合樣，每取樣地分為0～15和15～30 cm 2層進(jìn)行取樣，樣品用保溫箱保存并帶回實(shí)驗(yàn)室，室內(nèi)試驗(yàn)在8月9日進(jìn)行。取樣地點(diǎn)主要狀況如表1。土壤化學(xué)指標(biāo)由寧夏農(nóng)林科學(xué)院質(zhì)量檢測(cè)中心按照標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試（董立國(guó)，2012）。

1.2.2Biolog-ECO實(shí)驗(yàn)

Biolog技術(shù)通過分布于96孔中的碳源底物來分析評(píng)價(jià)土壤微生物生理代謝特征。本研究采用有31種碳源的生態(tài)板（Biolog-ECO）分析微生物群落的代謝特征，即功能多樣性。Biolog-ECO板含有6 類31種碳源（4種聚合物、10種糖類、7種羧酸、6種氨基酸、2種胺類和2種酚類）。具體方法見文獻(xiàn)（董立國(guó)等，2010）。

1.3數(shù)據(jù)分析

孔的平均顏色變化率（Average well color development，AWCD）（Garland et al.，1991）計(jì)算方法如下：

式中，Ci為每個(gè)有培養(yǎng)基孔的光密度值；R為對(duì)照孔的光密度值；n為培養(yǎng)基碳源種類數(shù)，n=31；豐富度指數(shù)指被利用的碳源的總數(shù)目，為每孔中（C-R）的值大于0.25的孔數(shù)（Rogers et al.，2001）。

Shannon-Wiener指數(shù)（H′）計(jì)算公式如下：

式中，Pi為有培養(yǎng)基的孔與對(duì)照孔的光密度值差與整板總差的比值（Dobranic et al.，1999），即

Simpson指數(shù)（D）又稱優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，是對(duì)多樣性的方面即集中性的度量，也被稱為Gini指數(shù)（1912由Gini提出）。

表1　樣地主要特征Table 1 Main feature of samples

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（one-way ANOVA），并用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，利用Pearson相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià)不同因子間的相關(guān)關(guān)系，利用主成分綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行排序。利用R3.2.5進(jìn)行主成分分析作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1樣本平均吸光值分析

平均吸光值大小反映的是土壤微生物利用碳源能力的強(qiáng)弱。圖1反映了19個(gè)取樣點(diǎn)平均吸光值動(dòng)態(tài)變化，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤微生物對(duì)碳源的利用量增加，采用直線函數(shù)進(jìn)行方程擬合，和土壤層次的可決系數(shù)分別為0.997（0～15 cm）和0.993（15～30 cm），即在所測(cè)定的192 h內(nèi)，樣本總體吸光值呈現(xiàn)直線增加趨勢(shì)，通常來說，單個(gè)樣品所測(cè)吸光值應(yīng)該呈現(xiàn)指數(shù)變化。取不同測(cè)定時(shí)間0～15和15～30 cm土壤層次土壤微生物平均吸光值進(jìn)行LSD方差分析，得出：0～15 cm土壤層次土壤微生物平均吸光值（0.428，n=8）顯著（P=0.004）高于15～30 cm土壤層次土壤微生物平均吸光值（0.294，n=8）。

圖1　土壤微生物平均吸光值平均值動(dòng)態(tài)變化Fig.1 The change for soil micro-average absorbance value

2.2主成分分析

對(duì)19個(gè)樣點(diǎn)0～15和15～30 cm土壤中的31種碳源利用狀況進(jìn)行主成分分析。

2.2.1主成分分析（0～15 cm）

由PCA分析得出前7個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.814%，前2個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為57.1%，利用前2個(gè)主成分做不同土地利用方式土壤對(duì)碳源利用的排序（圖2），可以得出第1主成分與c15、c29等多數(shù)碳源呈高度正相關(guān)；第2主成分與c7、c25等成正相關(guān)，與c10、c26等呈負(fù)相關(guān)。樣地所在象限不同即其所利用的碳源不同，從而得出研究區(qū)域土壤微生物利用的主要碳源，以及不同土地利用方式利用的碳源。樣地間的距離表示其相互關(guān)系，距離越遠(yuǎn)差異越大，表明區(qū)域不同土地利用方式間具有較大的差異。

圖2　不同土地利用方式土壤微生物碳源利用排序圖（0～15 cm，n=3）Fig.2 Principal component analysis of carbon utilization of different treatment （0～15 cm，n=3）

前7個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.814%，計(jì)算前7個(gè)主成分得分，通過不同土地利用方式主成分得分可以比較不同土地利用方式對(duì)碳源的利用狀況，以主成分方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重計(jì)算不同土地利用方式綜合得分，對(duì)研究區(qū)域不同土地利用方式進(jìn)行排序（表2）。同時(shí)將區(qū)域土地利用類型劃分為紫花苜蓿Medicago sativa、林地、天然草地和耕地，對(duì)4種土地利用類型的綜合得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表3），由表3得出0～15 cm土壤微生物功能多樣性在不同土地利用類型間的排序狀況為：紫花苜蓿地＞林地＞天然草地＞耕地。由表3得出不同取樣點(diǎn)的排序狀況：11（紫花苜蓿3）＞16（林地6）＞18（林地7）＞9（林地3）＞12（耕地6）＞15（天然草地1）＞8（林地2）＞17（天然草地2）＞1（紫花苜蓿1）＞13（林地4）＞19（天然草地3）＞3（耕地1）＞10（耕地5）＞4（紫花苜蓿2）＞14（林地5）＞2（林地1）＞7（耕地4）＞6（耕地3）＞5（耕地2），同一土地利用類型不同取樣點(diǎn)對(duì)碳源利用能力并不是總強(qiáng)于另一土地利用類型不同取樣點(diǎn)，說明同一土地利用類型土壤微生物功能多樣性也具有較大的差異。對(duì)于紫花苜蓿地來說，川臺(tái)地苜蓿＞陰坡生長(zhǎng)7年的苜蓿地＞峁頂15年以上苜蓿地。對(duì)于林地來說，16（林地6）＞18（林地7）＞9（林地3）＞8（林地2）＞13（林地4）＞14（林地5）＞2（林地1），也即采取整地造林時(shí)間越長(zhǎng)，土壤微生物功能多樣性越強(qiáng)，且林齡越長(zhǎng)，土壤微生物功能多樣性越強(qiáng)。對(duì)天然草地來說，采取水土保持措施的天然草地土壤微生物功能多樣性優(yōu)于坡度較大的無措施自然恢復(fù)的天然草地。對(duì)農(nóng)地來說，撂荒地＞坡耕地＞川臺(tái)地＞梯田，也即撂荒地土壤微生物功能多樣性優(yōu)于常年耕種的耕地。

表2　主成分得分和排序（0～15 cm）Table 2 Principal component scores and sequence （0～15 cm）

表3　不同土地利用類型PCA得分的統(tǒng)計(jì)特征與排序（0～15 cm）Table 3 Statistical characteristics of PCA scores and ordinations for different land use types （0～15 cm）

2.2.2主成分分析（15～30 cm）

由PCA分析得出前4個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.5%，前2個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為66.7%，利用前2個(gè)主成分做不同土地利用方式土壤對(duì)碳源利用的排序圖（圖3），可以得出第1主成分與c4、c12等多數(shù)碳源呈高度負(fù)相關(guān)；第2主成分與等成c19、c26正相關(guān)，與c2、c13等呈負(fù)相關(guān)。15～30 cm土壤層次土壤微生物碳源利用與表層相比明顯不同。除了個(gè)別樣地，多數(shù)樣地間土壤微生物碳源利用差異較小。

同理，計(jì)算前4個(gè)主成分得分，以主成分方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重計(jì)算不同土地利用方式綜合得分見表4，對(duì)4種土地利用類型主成分綜合得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析見表5，由表5得出土壤微生物功能多樣性的排序?yàn)椋毫值兀咎烊徊莸兀靖兀拒俎５?。由?得出的排序狀況：2（林地1）＞14（林地5）＞10（耕地5）＞18（林地7）＞9（林地3）＞17（天然草地2）＞19（天然草地3）＞16（林地6）＞8（林地2）＞1（紫花苜蓿1）＞11（紫花苜蓿3）＞3（耕地1）＞6（耕地3）＞7（耕地4）＞15（天然草地1）＞4（紫花苜蓿2）＞13（林地4）＞12（耕地6）＞5（耕地2）。對(duì)于紫花苜蓿地來說，陰坡生長(zhǎng)7年苜蓿地＞川臺(tái)地苜蓿＞峁頂15年以上苜蓿地；對(duì)于林地來說，水平溝整地7年林地和峁頂7年生沙棘純林地變?yōu)樽畲笈c0～15 cm結(jié)論相反，其它取樣點(diǎn)排序也發(fā)生了變化；對(duì)天然草地來說，坡度較大的無措施天然草地土壤微生物功能多樣性處于2種采取水土保持措施的天然草地之間；對(duì)農(nóng)地來說，川臺(tái)地＞坡耕地＞撂荒地＞梯田?？傮w狀況為林地土壤微生物功能多樣性最好，耕地最劣。

圖3　不同土地利用方式土壤微生物碳源利用排序圖（15～30 cm）（n=3）Fig.3 Principal component analysis of carbon utilization of different treatment （15～30 cm） （n=3）

表4　主成分得分和排序（15～30 cm）Table 4 Principal component scores and sequence （15～30 cm）

表5　不同土地利用類型PCA得分的統(tǒng)計(jì)特征與排序（15～30 cm）Table 5 Statistical characteristics of PCA scores and ordinations for different land use types （15～30 cm）

2.2土壤微生物功能多樣性與土壤化學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系

以72 h的光密度值，計(jì)算6類碳源的平均吸光值，和總的平均吸光值、Shannon-Wiener指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)Richness、Simpson指數(shù)，應(yīng)用Spss 17.0，計(jì)算平均吸光值、多樣性指數(shù)和土壤化學(xué)因子間的Pearson相關(guān)系數(shù)見表6，Shannon-Wiener指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)Richness和Simpson指數(shù)、31種碳源的平均吸光值、聚合物、糖類、羧酸、氨基酸、胺類和酚類的平均吸光值間相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平，Shannon-Wiener指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)、和Simpson指數(shù)與土壤化學(xué)因子間相關(guān)系數(shù)不顯著，豐富度指數(shù)Richness與全量氮和速效磷在P=0.05的顯著水平上有較好的相關(guān)性，31種碳源的平均吸光值與速效磷有較好的負(fù)相關(guān)性，羧酸類與土壤化學(xué)性質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)較小，碳水化合物類的平均吸光值與速效磷有較好的負(fù)相關(guān)性，氨基酸類的平均吸光值與全量氮（正相關(guān)）和速效磷（負(fù)相關(guān)）在P=0.05的顯著水平上有較好的相關(guān)性，聚合物類的平均吸光值與全量氮、有機(jī)質(zhì)、速效氮具有正相關(guān)性，與速效磷有較好的負(fù)相關(guān)性，酚類化合物的平均吸光值與有機(jī)質(zhì)、全量氮和速效氮具有較好的正相關(guān)性，胺類與土壤化學(xué)性質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)較小。因此，土壤微生物功能多樣性與土壤全量氮、有機(jī)質(zhì)、速效氮具有正相關(guān)，與速效磷具有負(fù)相關(guān)。

3　討論

Biolog法是描述微生物群落功能變化的重要指標(biāo)，其反應(yīng)特征能代表實(shí)際土壤微生物群體底物利用的動(dòng)力學(xué)特征（鄭華等，2004；章家恩等，2004）。研究區(qū)域土壤微生物平均吸光值隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，和眾多研究相同（董立國(guó)等，2010）；區(qū)域土壤微生物功能多樣性在0～30 cm的土壤層次，呈現(xiàn)從表層向底層遞減趨勢(shì)，土壤淺層具有較多的土壤微生物，與區(qū)域土壤養(yǎng)分變化趨勢(shì)相同。

表6　平均吸光值、不同碳源與土壤化學(xué)因子間的相關(guān)系數(shù)Table 6 The correlation coefficients for AWCD，different carbon and soil chemical factors

主成分分析得出不同土地利用方式土壤微生物利用碳源的強(qiáng)弱不同，同類型下不同措施下碳源利用也不同，不同土壤層次土壤微生物利用碳源能力不同，綜合反映了不同土地利用方式以及相同利用方式下不同措施間土壤微生物功能多樣性具有一定的差異。部分學(xué)者研究了特征碳源在Biolog測(cè)定中的應(yīng)用（譚兆贊等，2006；李勝華等，2010），取得了較好的結(jié)果。本文研究結(jié)果得出，區(qū)域土壤微生物對(duì)31種碳源都有不同程度的利用，不同土地利用方式利用碳源多少不同，在特征碳源選擇方面可以根據(jù)不同測(cè)試要求、不同植被類型進(jìn)行選擇。以主成分綜合得分為依據(jù)，按照耕地、林地、草地、苜蓿地4種土地利用類型統(tǒng)計(jì)排序得出：除了苜蓿地發(fā)生較大變化外，其余3種土地利用類型都呈現(xiàn)林地、天然草地、耕地依次遞減的趨勢(shì)。苜蓿地不同層次土壤微生物功能多樣性變化較大可能與土壤水分有關(guān)，有關(guān)研究表明（方新宇等，2010），由于受降水的影響，苜蓿草地0～20 cm表土層土壤濕度較高，接近或大于穩(wěn)定濕度值。在20～1000 cm土層之間，15、20和28年生苜蓿草地平均土壤濕度分別為10.81%、9.88%和9.50%，均小于土壤穩(wěn)定濕度值15.50%；在表層由于苜蓿地地表覆蓋度遠(yuǎn)高于其它3種土壤利用類型，所以土壤微生物功能多樣性較高，在較深的層次由于土壤水分的制約，土壤微生物功能多樣性急劇較少。對(duì)于苜蓿地，除去川臺(tái)地苜蓿地，隨著苜蓿生長(zhǎng)年限的延長(zhǎng)，土壤微生物功能多樣性下降，7年生苜蓿地土壤微生物功能多樣性優(yōu)于15年以上苜蓿地，與董立國(guó)等（2011）研究結(jié)果相同。對(duì)于林地，總體趨勢(shì)為林齡越大，土壤微生物功能多樣性越好。對(duì)于天然草地，采取水土保持措施的天然草地土壤微生物功能多樣性優(yōu)于坡度較大的無措施自然恢復(fù)的天然草地。對(duì)于耕地，撂荒地土壤微生物功能多樣性在不同層次變異較大，淺層較豐富，深層缺乏，除去撂荒地，耕地總體趨勢(shì)川道地＞坡耕地＞梯田。從不同取樣點(diǎn)土壤微生物功能多樣性分析得出，區(qū)域不同土地利用方式土壤微生物功能多樣性變異較大，如樣地10、樣地11、樣地12同為川臺(tái)地彼此相鄰，在0～15 cm的排序?yàn)榇ㄅ_(tái)地苜蓿地＞川臺(tái)地撂荒地＞川臺(tái)地冬小麥；在15～30 cm的排序?yàn)榇ㄅ_(tái)地冬小麥于＞川臺(tái)地苜蓿地＞川臺(tái)地撂荒地。

土壤微生物平均吸光值、6類碳源的各自的平均吸光值、Shannon-Wiener指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)Richness和Simpson指數(shù)彼此間具有顯著的相關(guān)性，任何一個(gè)指標(biāo)都能代表土壤微生物功能多樣性。土壤微生物功能多樣性與土壤全量氮、有機(jī)質(zhì)、速效氮具有正相關(guān)，與速效磷具有負(fù)相關(guān)。郝曉暉等（2010）研究得出中、高量有機(jī)肥處理提高了稻田土壤微生物的碳源利用率和微生物群落功能多樣性。鐘芳等（2010）研究得出細(xì)菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。侯曉杰等（2007）研究得出土壤微生物對(duì)碳源利用受到土壤pH、速效鉀的顯著影響，有機(jī)碳、速效氮含量和土壤碳氮比與土壤微生物群落功能多樣性密切相關(guān)。本研究沒有得出土壤微生物功能多樣性與pH、速效鉀之間的顯著關(guān)系，可能與本區(qū)域pH變化不大以及本區(qū)域土壤鉀素較豐富有關(guān)。

Biolog ECO微平板的碳源利用了許多與生態(tài)有關(guān)的化合物，31種碳源中至少有9種是植物根系分泌液的組分，適用于土壤微生物群落功能多樣性研究。目前還不能直接通過Biolog代謝指紋分析微生物群落結(jié)構(gòu)信息。今后應(yīng)該結(jié)合其它群落結(jié)構(gòu)分析方法，通過對(duì)代謝特征指紋的解析研究組成環(huán)境微生物群落的功能類群，通過不同類型微生物的代謝特征分析它們?cè)谌郝渲械慕M成及動(dòng)態(tài)變化，更深入地研究環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)與功能及其相互關(guān)系。

4　結(jié)論

黃土丘陵區(qū)土壤微生物平均吸光值隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。土壤微生物功能多樣性總體變化趨勢(shì)為從地表到深層次遞減的態(tài)勢(shì)。苜蓿地土壤微生物功能多樣性在0～15和15～30 cm土壤層次間變異較大，區(qū)域土壤微生物功能多樣性總體趨勢(shì)為：林地＞天然草地＞耕地。在進(jìn)行土壤微生物功能多樣性比較時(shí)，因綜合考慮不同土壤層次土壤微生物功能多樣性。土壤全量氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效氮對(duì)土壤微生物功能多樣性影響較大。

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The Characteristics of Soil Microbe Function Diversity in Semi-arid Loess Hilly Region

CAI Jinjun，DONG Liguo，LI Shengbao*，PAN Zhanbin，XU Hao，ZHANG Yuanrun
Institute of desertification control，Ningcia Academy of Agriculture and Forestry Science，Yinchuan 750002，China

Abstract：Soil microbe is an important part of terrestrial ecosystem.The objective of this paper is to elucidate the function of soil microbe diversity and its relationship with the soil environment of semi-arid Loess Hilly Region Watershed，to provide some reference for regional monitoring of soil microbial ecology.38 types of soil sample were analyzed by eco-plates （Biolog-ECO） method，and the data for AWCD ，soil microbial functional diversity and soil chemical factors were analyzed by principal component analysis（PCA） and correlation analysis.The results show that，（1） The AWCD showed a linear upward trend with incubation time，The data of 72 hours was a turning point，Soil microbial functional diversity showed decreasing trend from the surface to the bottom in area.（2） principal component analysis showed that using carbon sources were different for different land use types，and the sort were different of different soil layers of same land use types on PCA.（3） The general trend of soil microbial functional diversity showed that:Forest land ＞ Natural grassland ＞ Cuttivated land.（4） Correlation analysis showed that soil total nitrogen，organic matter，available P and available N have greater impact on soil microbial functional diversity.Soil microbial functional diversity as a sensitive indicator for soil qualtiy has high correlation coefficient with soil environmental factor ，Larger changes with microbial functional diversity for different land uses and the same land use types.

Key words：soil microbial functional diversity； Biolog-ECO； land use patterns； principal component； Semi-arid loess hilly region

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.04.002

中圖分類號(hào)：S154.36； X17

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5906（2016）04-0555-08

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2015BAC01B01）；寧夏科技攻關(guān)項(xiàng)目（2012ZZS50）；寧夏農(nóng)林科學(xué)院自主研發(fā)項(xiàng)目（NKYJ-15-19）；寧夏“十三五”重點(diǎn)項(xiàng)目（寧夏多功能林業(yè)分區(qū)域研究與示范）

作者簡(jiǎn)介：蔡進(jìn)軍（1976年生），男，副研究員，主要研究方向?yàn)辄S土丘陵區(qū)流域生態(tài)修復(fù)。E-mail:ncyccai@163.com

*通信作者：董立國(guó)（1980年生），男，助理研究員，主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)、水土保持、流域治理等研究工作?E-mail:dlg0303@163.com

收稿日期：2016-01-26