王桂紅 何尋陽(yáng) 蘇以榮 徐學(xué)池 王小利 馮書(shū)珍

摘 要：為明確西南喀斯特退耕還林還草與糧改飼等國(guó)家生態(tài)工程建設(shè)對(duì)土壤微生物量的影響，本研究選取廣西環(huán)江縣典型種植模式（玉米與桂牧一號(hào)），按土壤發(fā)生層采集淋溶層（A層，0～10 cm）、過(guò)渡層（AB層，30～50 cm）、淀積層（B層，70～100 cm）樣品，利用氯仿熏蒸、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、磷脂脂肪酸（PLFA）等方法研究作物、土層及其交互作用對(duì)土壤微生物量的影響及其機(jī)制，以期為傳統(tǒng)玉米種植到草食畜牧業(yè)種植模式的轉(zhuǎn)變提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，作物、土層及其交互作用對(duì)土壤微生物生物量碳、真菌遺傳豐度及細(xì)菌PLFAs量均有顯著影響；總體上，土壤微生物生物量與總PLFAs量均表現(xiàn)為隨土層加深而降低，但真菌遺傳豐度及真菌PLFAs量則表現(xiàn)為B層最高；表層土壤微生物量在兩種作物下無(wú)顯著差異，但桂牧一號(hào)地土壤B層細(xì)菌PLFAs量顯著高于玉米地，而玉米地土壤AB層真菌遺傳豐度顯著高于桂牧一號(hào)地。逐步回歸分析表明，全氮、pH、有機(jī)質(zhì)分別影響細(xì)菌遺傳豐度、總PLFAs量與細(xì)菌PLFAs量；速效鉀顯著影響土壤微生物生物量碳、真菌遺傳豐度、總PLFAs量以及真菌PLFAs量。上述結(jié)果表明，傳統(tǒng)玉米轉(zhuǎn)變?yōu)槟敛莘N植模式后更應(yīng)關(guān)注深層土壤微生物群落的變化，同時(shí)，喀斯特地區(qū)農(nóng)田土壤鉀素對(duì)土壤微生物具有重要影響。

關(guān)鍵詞：典型作物；土層；土壤微生物生物量；實(shí)時(shí)熒光定量PCR；PLFA

中圖分類(lèi)號(hào)：X171

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0457（2018）04-0051-007 國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.04.008

Study on Different Land Uses and Soil Layers on Soil Microbial Biomass Distribution of Maize and Guimuyihao

WANG Guihong1，2，HE Xunyang2，3，SU Yirong2，3，XU Xuechi2，4，WANG Xiaoli1*，F(xiàn)ENG Shuzhen5*

（1.College Agriculture， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China； 2. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region， Institute of Subtropical Agriculture， Chinese Academy of Sciences， Changsha， Hunan 410125， China； 3. Huanjiang Observation and Research Station for Karst Ecosystems， Chinese Academy of Sciences， Huanjiang， Guangxi 547100， China； 4. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China； 5.Medical College of Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou， Guangxi 545006， China）

Abstract：The aim of present paper is to clarify the impact of national ecological-engineering reconstruction such as returning farmland to forestry and grassland and replacing grain crops with pasture on the soil microbial biomass in the southwest karst areas. The study was undertaken in Huanjiang County， Guangxi Province， an area with the typical planting patterns of corn and pasture. Samples of leaching were collected from different soil layers： top layer（A，0～10 cm）， transitional layer （AB，30～50 cm） and alluvial layer （B，70～100 cm）. Chloroform fumigation extraction methods，real-time fluorescence-based quantitative PCR （Real-time PCR） and phospholipids fatty acid（PLFA）were adopted to evaluate the impact of different land uses and soil layers and their interactions on soil microbial biomass. The study could provide a theoretical basis for the transformation of the traditional corn cultivation to herbivorous animal husbandry. The results showed that crops and soil layers and their interactions had significant impact on soil microbial biomass carbon， fungal genetic abundance and bacterial PLFAs.On the whole， the soil microbial biomass and total PLFAs were decreased with the deepening of soil layers； however， the fungal genetic abundance and fungal PLFAs were highest in layer B.There was no significant difference in topsoil microbial biomass between the corn planting and pasture； however， the bacterial PLFAs in layer B of grassland was significantly higher than that in corn field， the fungal genetic abundance of AB layer in corn field was significantly higher than that in grassland.Stepwise regression analysis showed that the total nitrogen， pH and organic matter affected bacterial genetic abundance， total PLFAs and bacterial PLFAs， respectively. Available potassium significantly affected soil microbial biomass carbon， fungal genetic abundance， total PLFAs and fungal PLFAs. These results indicate that the transformation of traditional maize into pasture should pay more attention to the changes of the deep soil microbial community. At the same time， in karst area，farmland soil potassium has important influence on soil microbes.

Key words：typical crop planting patterns； soil layer； soil microbial biomass； real-time PCR； PLFA

中國(guó)西南喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，人口―資源―環(huán)境的矛盾日益突出，強(qiáng)烈的人為干擾導(dǎo)致土地質(zhì)量的下降與石漠化，制約著該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。在喀斯特石漠化地區(qū)，草地畜牧業(yè)發(fā)展已逐漸替代傳統(tǒng)玉米-紅薯等產(chǎn)業(yè)[1]，成為解決喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的重要途徑。目前，對(duì)玉米及牧草兩種種植制度下的土壤質(zhì)量認(rèn)識(shí)主要集中在土壤養(yǎng)分的差異研究，如魏亞偉等[2]發(fā)現(xiàn)，玉米種植地表層土壤有機(jī)碳含量顯著低于放牧+火燒草地等生態(tài)系統(tǒng)；林明月等[3]發(fā)現(xiàn)，玉米種植地土壤全鉀和速效磷較高，牧草地的速效鉀較高；張文娟等[4]發(fā)現(xiàn)，退耕還草模式下，隨著土壤深度的增加，有機(jī)碳含量減少；胡培雷等[5]研究證明，牧草種植地土壤有機(jī)碳、全氮、全磷及全鉀含量均高于相應(yīng)土層玉米地，而堿解氮、速效磷和速效鉀含量則正好相反。從土壤微生物的角度認(rèn)識(shí)玉米與牧草種植模式下的土壤質(zhì)量還相對(duì)比較匱乏。有研究表明，玉米地土壤表層微生物生物量碳低于草地[2，5]；但對(duì)于深層土壤，兩種種植模式下土壤微生物的差異研究還鮮有報(bào)道。因此，現(xiàn)階段的研究缺乏對(duì)傳統(tǒng)玉米種植與草食畜牧業(yè)種植功能有著維持和提升作用的地下土壤微生物的重要認(rèn)識(shí)[6]。

土壤微生物是土壤的重要組成成員，對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定具有非常重要的作用，其中，土壤微生物量作為土壤有機(jī)質(zhì)中的活躍組分，雖然只占很小一部分，但在很大程度上反映了土壤質(zhì)量[7-8]，并且對(duì)于土壤養(yǎng)分循環(huán)與平衡以及理化性質(zhì)的改善有著不可忽視的作用，指示著土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定與變化[9-11]。氯仿熏蒸新鮮土樣時(shí)由于微生物的細(xì)胞膜被氯仿破壞，微生物死亡，細(xì)胞發(fā)生裂解，釋放出微生物生物量碳；實(shí)時(shí)熒光定量PCR從遺傳豐度的角度，能夠定性而且定量地研究土壤微生物的數(shù)量動(dòng)態(tài)變化；磷脂脂肪酸則從活性微生物的角度揭示土壤環(huán)境中微生物群落結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，還可以對(duì)微生物進(jìn)行識(shí)別和定量描述，鑒定過(guò)程避免了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的人為誤判，使得微生物生物量的測(cè)定更加精確；不同檢測(cè)手段在指征土壤微生物量上各有利弊，如何發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)耦合研究傳統(tǒng)玉米種植與草食畜牧業(yè)種植模式下的土壤微生物量具有重要的參考價(jià)值。

因此，本研究采用氯仿熏蒸、實(shí)時(shí)熒光定量PCR以及磷脂脂肪酸（phospholipids fatty acid，PLFA）分析技術(shù)分別指征土壤微生物量，選擇廣西環(huán)江縣兩種典型種植模式：玉米和桂牧一號(hào)牧草，研究距離地表100 cm的剖面微生物群落，同時(shí)結(jié)合土壤理化性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)、全量養(yǎng)分及速效養(yǎng)分）分析，擬解決以下兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題：不同種植模式下典型農(nóng)業(yè)土壤剖面微生物量的差異分析；種植模式和土層導(dǎo)致的剖面土壤理化性質(zhì)變化與土壤微生物量之間的關(guān)系；旨在為喀斯特地區(qū)草食畜牧業(yè)替代傳統(tǒng)玉米種植的現(xiàn)實(shí)需求從土壤微生物的角度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

11 研究區(qū)自然概況

本研究以廣西環(huán)江縣下南鄉(xiāng)西南部的古周示范區(qū)（107°55′E，24°50′N(xiāo)）[12]作為研究區(qū)域，該區(qū)地處云貴高原向廣西丘陵區(qū)的過(guò)渡地帶，屬典型喀斯特峰叢洼地景觀；海拔為376 ～816 m，年平均氣溫20℃，年平均降雨量為13891 mm[13]，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候；區(qū)域內(nèi)主要為碳酸鹽巖發(fā)育的石灰?guī)r，并伴有石漠化現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查，植被覆蓋率現(xiàn)已高達(dá)90%，主要為草叢和灌木叢。

12 種植模式樣地選擇及土壤樣品采集與處理

在研究區(qū)內(nèi)按照中坡位的分布標(biāo)準(zhǔn)，采用盡量就近的原則，進(jìn)行玉米與桂牧一號(hào)獨(dú)立樣地的選擇。根據(jù)樣地大小，采用S型或?qū)蔷€法布置5～10個(gè)采樣點(diǎn)，按土壤發(fā)生層采集淋溶層（A層，0～10 cm）、過(guò)渡層（AB層，30～50 cm）、淀積層（B層，70～100 cm）土壤樣品，切記不可采集有可見(jiàn)肥料的土壤。將土壤中可見(jiàn)的動(dòng)植物殘?bào)w、石粒等雜質(zhì)去除，在滅菌的牛皮紙上充分混勻之后，采用四分法取約20 g左右新鮮土壤置于滅菌20 mL離心管中，封口后用錫箔紙包裹，立刻置于液氮中帶回實(shí)驗(yàn)室，供土壤微生物遺傳豐度分析[14]，保存在-80℃冰箱中；再分取兩份，每份大約50 g，研磨過(guò)孔徑2 mm篩，一份用于土壤微生物生物量碳與PLFA分析，保存在4℃冰箱中；一份在室溫下風(fēng)干用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。

13 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定

參考鮑士旦的土壤農(nóng)化分析[15]，采用pH計(jì)測(cè)定（土水比為1∶25）土壤pH值；重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)；半微量開(kāi)氏法測(cè)定全氮； 05 mmol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法（Olsen法）測(cè)定速效磷； NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀；含水量用烘干法測(cè)定。

14 土壤微生物生物量碳的測(cè)定

土壤微生物生物量碳（SMBC）采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提-有機(jī)碳自動(dòng)分析儀器法（Phoenix 8000）[16]，公式為：SMBC=EC/kEC，其含義為：熏蒸土壤與未熏蒸土壤提取的有機(jī)碳的差值EC除以轉(zhuǎn)換系數(shù)kEC（045），計(jì)算微生物生物量碳。

15 樣品DNA的提取

將存放于-80℃冰箱的土壤樣品進(jìn)行冷凍干燥后迅速研磨，將細(xì)小根系剔除后分裝于滅菌5 mL離心管中備用。利用土壤DNA快速提取專(zhuān)用試劑盒（Fast DNA SPIN Kit for Soil，MP）對(duì)研磨后的土壤樣品進(jìn)行土壤總DNA的提取，其中，土壤微生物總DNA的提取方法詳見(jiàn)（天根，F(xiàn)ast DNA SPIN Kit for Soil，MP）說(shuō)明書(shū)。提取完成后，經(jīng)12%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)總DNA的片段大小，核酸檢測(cè)儀測(cè)定DNA濃度值，并記錄A260nm/A280nm與A260nm/A230nm值，確定樣品質(zhì)量完全符合后續(xù)試驗(yàn)條件的要求后，將提取的DNA樣品進(jìn)行分裝、備用。

16 實(shí)時(shí)熒光定量PCR擴(kuò)增

采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（Real-time PCR）測(cè)定細(xì)菌16SrRNA、真菌18SrRNA基因拷貝數(shù)。擴(kuò)增引物選取如下：

細(xì)菌[17] F1369：5′-CGGTGAATACGTTCYCGG-3′，

R1492：5′-GGWTACCTTGTTACGACTT-3′；

真菌[18] Fung：5′-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3′，

NSI：5′-ATTCCCCGTTACCCGTTG-3′；

按照2×SuperReal PreMix Plus（TIANGEN，China）試劑盒的使用說(shuō)明采用兩步法SYBR GreenI熒光定量PCR擴(kuò)增，所用儀器為ABI 7900HT，定量分析喀斯特地區(qū)典型農(nóng)田土壤剖面微生物遺傳豐度。

質(zhì)粒的提取及標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：對(duì)目的基因進(jìn)行克隆后，送往深圳華大基因科技有限公司測(cè)序，選擇測(cè)序合格的陽(yáng)性克隆子進(jìn)行培養(yǎng)，將獲得的菌液用質(zhì)粒小提試劑盒（TIANGEN）提取質(zhì)粒DNA并檢測(cè)其濃度后，計(jì)算拷貝數(shù)，并用無(wú)菌水對(duì)提取的質(zhì)粒進(jìn)行10倍的梯度稀釋?zhuān)?個(gè)梯度，作為定量模板備用。以384孔板為載體進(jìn)行Q-PCR的擴(kuò)增，所有樣品均3次重復(fù)。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：橫坐標(biāo)為初始梯度模板DNA量C的對(duì)數(shù)，縱坐標(biāo)為每個(gè)DNA樣品擴(kuò)增過(guò)程中的Ct值 [19]，生成的擴(kuò)增溶解曲線是單峰，說(shuō)明擴(kuò)增具有特異性。本研究中擴(kuò)增效率范圍在95%～100%，R2值大于099，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)曲線可以用于下一步的定量分析。

17 磷脂脂肪酸（phospholipids fatty acid，PLFA）分析技術(shù)

171 磷脂脂肪酸的分離與氣相色譜檢測(cè)

土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)分析根據(jù)左易靈等[20]的研究方法，通過(guò)提取分離、純化、甲酯化等過(guò)程進(jìn)行土壤中微生物磷脂脂肪酸的鑒定分析。

172 磷脂脂肪酸的命名與含量測(cè)定

參考Frostagard等[21]的方法對(duì)磷脂脂肪酸進(jìn)行命名。每種脂肪酸通過(guò)單個(gè)樣品中的內(nèi)標(biāo)（C19：0，10 ng/μL）來(lái)表達(dá)定量（nmol/g）[22]，PLFA含量的計(jì)算依據(jù)Abaye等[23]的計(jì)算方法，公式為：mF=（PFAME×cng，std×V）/（PISTD×Mng，std×W）；其中，PFAME和PISTD分別代表每個(gè)甲酯化脂肪酸和內(nèi)標(biāo)峰面積，Cng，std為內(nèi)標(biāo)濃度（ng/μL），V（μL）代表溶樣體積，Mng，std為內(nèi)標(biāo)摩爾質(zhì)量，W（g）代表土壤干重。

本研究中，12：0anteiso、13：0anteiso、14：0、15：0anteiso、15：0iso、15：0、16：0anteiso、16：1ω7c、16：0、17：1isoω9c、17：0anteiso、17：0iso、17：1ω8c、17：0cycloω7c、18：1ω7c、18：1ω5c、19：0cycloω7c用來(lái)指征細(xì)菌；18：1ω9c和18：2ω6c表征真菌。

18 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 180處理，以種植模式和土層作為處理因子對(duì)土壤微生物生物量進(jìn)行雙因素方差分析和S-N-K多重比較（P<005）；種植模式和土層導(dǎo)致的土壤理化性質(zhì)變化與土壤微生物生物量、遺傳豐度、PLFAs量間的關(guān)系采用回歸分析法（regression analysis method）。用Excel 2010制圖。

2 結(jié)果與分析

21 種植模式和土層對(duì)喀斯特地區(qū)典型農(nóng)業(yè)土壤剖面理化性質(zhì)及微生物的影響

桂牧一號(hào)牧草和玉米兩種種植模式，整體剖面上，pH、速效磷均表現(xiàn)為B層最高，顯著高于A層和AB層（P<005），而全氮、有機(jī)碳、速效鉀則表現(xiàn)為B層最低；不同的種植模式，相應(yīng)的土層，除AB層速效鉀含量無(wú)顯著差異（P>005），A層與B層均表現(xiàn)為玉米顯著高于桂牧一號(hào)（P<005），而全氮、有機(jī)質(zhì)等含量則沒(méi)有顯著性差異（P>005）（見(jiàn)表1）。

雙因素方差分析結(jié)果（表2）表明，作物和土層對(duì)剖面土壤理化性質(zhì)和微生物均有不同程度的影響，其中作物和土層對(duì)速效磷、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、真菌遺傳豐度及細(xì)菌PLFAs量均有顯著影響，同時(shí)存在顯著的作物和土層交互作用（P<001）。從表中數(shù)據(jù)還可以看出，土層對(duì)于剖面土壤理化性質(zhì)及微生物的影響較作物來(lái)說(shuō)更顯著。

22 作物和土層對(duì)喀斯特典型農(nóng)田土壤剖面微生物生物量的影響

由圖1（a）可知，土層對(duì)土壤微生物生物量碳的影響顯著，同一種植模式下，均表現(xiàn)為表層（A層）最高（P<005）；但在同一土層，土壤微生物生物量碳在牧草地與玉米地間均無(wú)顯著差異（P>005）（圖1（a））。

23 作物和土層對(duì)喀斯特典型農(nóng)田土壤剖面微生物遺傳豐度的影響

兩種種植模式下，細(xì)菌遺傳豐度在各土層的分布（以干土計(jì)，下同）為111×1010～202×1010 copies/g（圖1（b））；真菌遺傳豐度則顯著低于細(xì)菌遺傳豐度，為442×106～214×107 copies/g（圖1（c））。同一種植模式下，細(xì)菌遺傳豐度均表現(xiàn)為A層顯著高于B層，而真菌遺傳豐度正好相反，表現(xiàn)為B層顯著高于A層，且在牧草種植模式下，細(xì)菌、真菌遺傳豐度均表現(xiàn)為AB層最低（P<005）；在AB層，牧草種植地土壤真菌遺傳豐度顯著低于玉米種植地（P<005）。

24 作物和土層對(duì)喀斯特典型農(nóng)田土壤剖面微生物PLFAs量的影響

同一種植模式下，總PLFAs量與細(xì)菌PLFAs量均表現(xiàn)為A層最高，而真菌PLFAs量則表現(xiàn)為B層最高（P<005）（圖1（f））；同一土層，總PLFAs量與真菌PLFAs量在兩種種植模式下并無(wú)顯著差異（P>005），但在B層，細(xì)菌PLFAs量則表現(xiàn)為牧草地顯著高于玉米地（P<005）（圖1（e））。

25 土壤微生物與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)性分析

采用逐步回歸分析剖面土壤的基本理化性質(zhì)對(duì)土壤微生物的影響，獲得其主要影響因子（表3），結(jié)果表明：全氮、pH、有機(jī)質(zhì)分別是影響細(xì)菌遺傳豐度、總PLFAs量與細(xì)菌PLFAs量的顯著影響因子，速效鉀顯著影響土壤微生物生物量碳、真菌遺傳豐度及PLFAs量、總PLFAs量。

3 結(jié)論與討論

31 牧草替代傳統(tǒng)玉米種植模式的可行性分析

玉米與桂牧一號(hào)牧草種植模式在整體剖面上，土壤微生物生物量、總PLFAs量、細(xì)菌遺傳豐度及PLFAs量，均表現(xiàn)為表層（A層）最高，且顯著高于深層（AB層、B層），這與前人研究結(jié)果[24-25]一致。對(duì)于剖面土壤來(lái)說(shuō)，表層土壤細(xì)根生物量富集、有機(jī)質(zhì)含量較高，加上良好的透氣性、適宜的溫度和濕度條件，有利于微生物的生長(zhǎng)。但隨著土層的加深，因養(yǎng)分的垂直滲漏而相對(duì)貧瘠的深層部位，生境條件變差，有研究表明真菌偏好低營(yíng)養(yǎng)的有機(jī)物，而細(xì)菌則在營(yíng)養(yǎng)豐富的土壤中較為活躍，因此，真菌遺傳豐度及真菌PLFAs量則表現(xiàn)為B層最高。

玉米和桂牧一號(hào)牧草兩種不同的種植模式下，雖表層（A層）土壤微生物群落間無(wú)顯著差異，但是在深層土壤，微生物群落出現(xiàn)顯著差異，這可能是由于玉米與牧草根系發(fā)育差異引起土壤養(yǎng)分差異進(jìn)而引起深層土壤微生物量的顯著差異。有研究表明，玉米80%以上的根系均分布在距離地表40 cm以?xún)?nèi)的土層內(nèi)，而牧草屬于深根系，入土深度為1～2 m，甚至更深[26]；本研究中，不同深度的剖面土壤下，表層及深層玉米種植地速效磷、速效鉀含量均顯著高于牧草地，而玉米地和牧草地的全氮、有機(jī)質(zhì)等含量在相應(yīng)的土層并沒(méi)有顯著性差異。這說(shuō)明，在喀斯特地區(qū)農(nóng)田土壤種植農(nóng)耕和免耕作物對(duì)土壤養(yǎng)分的影響有顯著差異，牧草有利于深層土壤養(yǎng)分的維持。其中，細(xì)菌與真菌作為分解者對(duì)兩種種植模式下的不同土壤環(huán)境有著不同的適應(yīng)性。真菌是土壤有機(jī)質(zhì)分解的重要參與者，能夠分解有機(jī)物中因具有特殊結(jié)構(gòu)而難以分解的纖維素、木質(zhì)素；而與真菌相比，細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的利用效率較低。牧草地真菌遺傳豐度在AB層顯著低于玉米地，而細(xì)菌PLFAs量在B層則顯著高于玉米地，說(shuō)明，相較玉米而言，采用牧草種植模式，更有利于深層土壤穩(wěn)定碳庫(kù)的固持，這與前人研究結(jié)果相似。研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田土壤退耕還草后的固碳能力顯著增加[27]；且多年生牧草有利于深層土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)存和固定，其對(duì)土壤碳庫(kù)的固定能力要顯著高于冬麥田土壤；另外，有研究證明，玉米種植地的0～50 cm的剖面土壤有機(jī)碳含量均低于相應(yīng)土層栽培草地[5]，這說(shuō)明，相比玉米農(nóng)耕地，桂牧1號(hào)栽培草地有效提高土壤活性有機(jī)碳組分，土壤有機(jī)碳積聚較多，更有利于深層土壤穩(wěn)定碳庫(kù)的固持。說(shuō)明在喀斯特地區(qū)種植牧草代替?zhèn)鹘y(tǒng)玉米種植模式的可行性。

32 剖面土壤微生物量的影響因子分析

種植模式影響土壤理化性質(zhì)進(jìn)而影響土壤微生物：喀斯特地區(qū)由于施氮而引起的土壤微生物生物量明顯增加，說(shuō)明對(duì)于提升土壤生產(chǎn)力以及微生物的活性，氮素具有一定的限制作用 [28]，顯著影響剖面土壤細(xì)菌遺傳豐度；土壤pH與土壤水、氣、熱等因素相比對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的存在狀態(tài)和有效性的影響更為顯著，而且還影響土壤微生物的活性，顯著影響剖面土壤微生物的總PLFAs量；喀斯特土壤有機(jī)質(zhì)含量的多少受制于地上植被及其根系有機(jī)質(zhì)的輸入及分解的動(dòng)態(tài)平衡[29]，喀斯特地區(qū)由于人為干擾，土壤有機(jī)質(zhì)分解加劇，進(jìn)而影響土壤微生物，顯著影響細(xì)菌PLFAs量。由于喀斯特地區(qū)特殊的巖性特點(diǎn)，土壤全鉀的絕大部分被特殊的晶體結(jié)構(gòu)所固定，唯有長(zhǎng)久的風(fēng)化才可使其從礦物晶體中釋放出來(lái)供植物吸收利用[30]；但土壤鉀素的供應(yīng)是否充足主要由速效鉀決定[31]，而喀斯特地區(qū)鉀素受成土母質(zhì)制約大且易受地上與地下二元水分流失的影響[32]。因此，速效鉀是喀斯特地區(qū)農(nóng)田土壤改變種植制度后的土壤質(zhì)量及微生物變化的重要影響因子，顯著影響土壤微生物生物量碳、真菌遺傳豐度及PLFAs量、總PLFAs量。

33 土壤微生物量的測(cè)定方法的選擇

利用土壤微生物生物量、遺傳豐度以及PLFAs量來(lái)表征土壤微生物量，均受土層影響較為敏感（表2），說(shuō)明喀斯特地區(qū)土壤養(yǎng)分的垂直滲漏比改變種植制度之后的土壤質(zhì)量及微生物變化更值得關(guān)注；種植制度對(duì)土壤微生物生物量碳與總PLFAs量無(wú)顯著影響，但對(duì)真菌遺傳豐度與細(xì)菌PLFAs量有影響，說(shuō)明在喀斯特地區(qū)牧草與玉米種植模式下，更應(yīng)注重地下微生物群落結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)以土壤微生物生物量碳來(lái)指征微生物量，雖減緩了土壤微生物種群及數(shù)量的測(cè)定難度[33]，但也忽視了微生物的功能多樣性所帶來(lái)的生態(tài)效應(yīng)[28，34]，以細(xì)菌、真菌遺傳豐度來(lái)指征微生物量，在很大程度上進(jìn)行了彌補(bǔ)[14]；其中，土壤微生物量碳、真菌遺傳豐度及細(xì)菌PLFAs量均受種植制度與土層的交互作用的影響較為敏感，說(shuō)明不同技術(shù)指征土壤微生物量均存在一定優(yōu)勢(shì)，但不同技術(shù)的研究結(jié)果之間，如何進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)而共同指征土壤微生物量，是未來(lái)耦合研究地下土壤微生物多樣性與生態(tài)功能的重要內(nèi)容。

34 結(jié)論

兩種種植模式下，表層土壤微生物無(wú)顯著差異，但在深層土壤，牧草地真菌遺傳豐度顯著低于玉米地，而細(xì)菌PLFAs量則顯著高于玉米地，說(shuō)明：在喀斯特地區(qū)玉米與牧草種植模式的改變更應(yīng)注意深層土壤微生物群落的變化；且與玉米相比，牧草可能更有利于深層土壤穩(wěn)定碳庫(kù)的固持。

種植模式引起土壤剖面理化性質(zhì)的改變，進(jìn)而影響土壤剖面微生物的生存環(huán)境，其中，速效鉀顯著影響土壤微生物生物量碳、真菌遺傳豐度及PLFAs量、總PLFAs，說(shuō)明鉀素是喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤改變種植制度后的土壤微生物群落變化的重要影響因素，但仍需進(jìn)一步的驗(yàn)證。

以氯仿熏蒸、實(shí)時(shí)熒光定量PCR及磷脂脂肪酸（PLFA）分析技術(shù)檢測(cè)并指征土壤微生物量，均受土層影響較為敏感；但種植制度對(duì)土壤微生物量的影響，則應(yīng)從遺傳豐度及PLFAs量方面關(guān)注地下微生物群落結(jié)構(gòu)的改變。說(shuō)明不同技術(shù)的研究結(jié)果對(duì)耦合研究地下土壤微生物多樣性與功能具有重要意義。

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