全 文 ：不同土地利用方式下赤红壤生物学性状
及其与土壤肥力的关系*
张摇 静摇 高云华摇 张摇 池摇 周摇 波摇 李静娟摇 杨小雪摇 许摇 欢摇 戴摇 军**
(华南农业大学资源环境学院 /国土资源部建设用地再开发重点实验室 /广东省土地利用与整治重点实验室 /农业部耕地保育
重点实验室, 广州 510642)
摘摇 要摇 以我国华南地区典型坡地的赤红壤为对象,研究了不同土地利用方式(新垦旱地、灌
木林、桉树林及果园)下土壤微生物性状、酶活性及其与土壤肥力的关系. 结果表明: 不同土
地利用方式下土壤生物学性质差异极显著.其中,果园土壤的微生物数量和酶活性显著增加;
新垦旱地土壤的呼吸速率显著增加,微生物数量、酶活性显著下降;灌木林和桉树林则介于果
园和新垦旱地之间,且两者具有高度的相似性.不同土地利用方式下的土壤微生物数量和酶
活性与土壤有机碳、大部分养分之间存在显著正相关;高有机质含量和高肥力水平的土壤有
利于微生物的生长和酶活性的提高.
关键词摇 土地利用方式摇 赤红壤摇 土壤微生物摇 土壤酶活性摇 土壤肥力
文章编号摇 1001-9332(2013)12-3423-08摇 中图分类号摇 S158摇 文献标识码摇 A
Biological properties of lateritic red soil and their relationships with soil fertility in Southern
China under different land use types. ZHANG Jing, GAO Yun鄄hua, ZHANG Chi, ZHOU Bo,
LI Jing鄄juan, YANG Xiao鄄xue, XU Huan, DAI Jun (Ministry of Agriculture Key Laboratory of Ara鄄
ble Land Conservation / Ministry of Land and Resources Key Laboratory for Construction Land Trans鄄
formation / Guangdong Province Key Laboratory of Land Use and Consolidation, College of Re鄄
sources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) . 鄄Chin.
J. Appl. Ecol. ,2013,24(12): 3423-3430.
Abstract: Taking the lateritic red soil on a typical slopeland in Southern China as test object, this
paper studied the soil microbial properties, enzyme activities, and their relationships with soil ferti鄄
lity under four land use types ( newly cultivated dryland, shrub land, Eucalyptus land, and or鄄
chard). There existed significant differences in the soil biological properties under different land
use types, among which, orchard soil had the highest microbial quantity and enzyme activities,
newly cultivated dryland soil had the fastest soil respiration rate, the fewest soil microorganism
quantity, and the lowest enzyme activities, whereas shrub land and woodland soils had the biologi鄄
cal properties ranged between newly cultivated dryland and orchard soils, and there was a high simi鄄
larity in the biological properties between shrub land and woodland soils. Under different land use
types, the soil microbial quantity and enzyme activities were positively correlated with soil organic
carbon and most of the soil nutrients. It was suggested the soils with high soil organic matter content
and high fertility level were beneficial to the soil microbial growth and enzyme activities.
Key words: land use type; lateritic red soil; soil microbe; soil enzyme activity; soil fertility.
*国家自然科学基金青年科学基金项目(41201305)、广东省自然科
学基金博士启动项目(S2012040007806)、中国博士后科学基金项目
(2012M511819)、国土资源部公益性行业科研专项(201011006)和广
东省教育部产学研结合项目(2011A09020003)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jundai@ scau. edu. cn
2013鄄01鄄24 收稿,2013鄄09鄄09 接受.
摇 摇 土地利用是人类干预土壤质量最重要、最直接 的活动[1] .土地利用方式在很大程度上决定着土壤
质量变化的程度和方向[2] .它通过不同物质的时空
配置和循环,干扰和调整土壤生物化学循环过
程[3],改变原有土壤的营养循环强度、总量和路径,
以及土壤生物的代谢活动,使土壤供应作物的营养
水平发生变化,并且导致土壤生物学质量的改
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 12 月摇 第 24 卷摇 第 12 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2013,24(12): 3423-3430
变[ 4] .目前,不同利用方式对土壤生物学性质的影
响已逐渐引起人们的重视[5-6] . 广东省是我国重要
的农业生产基地,丰富的水热资源为农业生产提供
了良好的自然条件,而不合理的农业利用方式导致
土壤质量退化[7],对该地区农业可持续发展产生了
严重的影响[8] . 近年来,有关华南地区红壤的退化
及其持续利用研究已引起广泛重视[9-10],但对我国
南方快速发展地区不同利用方式下土壤生物学特征
及其与土壤肥力的关系研究仍显不足. 本研究选取
华南赤红壤典型区域的新垦旱地、灌木林、桉树林和
果园 4 种土壤作为对象,探讨不同土地利用方式下
赤红壤生物学性质的差异及其与土壤肥力的关系,
以期为该地区土壤的合理开发利用和高效管理提供
理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
样品采集区位于华南农业大学增城教学试验基
地(23毅14忆 N,113毅38忆 E). 该地区属南亚热带季风
气候,年均气温 21. 6 益,年均降雨量 1967. 8 mm,日
照时数 1707. 2 h,逸10 益年积温 7800 益 .土壤类型
为花岗岩风化物发育而成的赤红壤. 研究区域海拔
50 m,坡向为东西向,坡度 15毅 ~ 20毅.
选取基地内地形、地貌和成土母质基本一致的
新垦旱地、灌木林、桉树林和果园等 4 个地块.其中,
新垦旱地为 5 年前由灌木林整理的农用地,主要种
植大豆(Glycine max),每年施入少量化肥(以磷肥
为主),常规耕作;灌木林植被为 30 年生的桃金娘
(Rhodomyrtus tomentosa)、芒萁(Dicranopteris dichoto鄄
ma)等,未进行任何人为耕作;桉树林主要树种为 30
年生的桉树(Eucalyptus robusta),每年施入少量化肥
和进行少量耕作;果园主要栽培品种为 30 年生的荔
枝(Litchi chinensis)和杨桃(Averrhoa carambola),每
年分 3 次施入农家肥和化肥,并进行较为精细的耕
作.在每种土地利用方式下选取 6 个地块进行样品采
集,每个地块内随机选取10 m伊10 m的范围,依据“对
角线法冶选取 5点采集 0 ~20 cm耕层土壤,将样品混
匀、用四分法收集备用.土样在室温下自然风干、磨
碎,分别过 2 mm 和 0. 149 mm 筛,密封保存,用于测
定各项生物学指标. 4 种土地利用方式下土壤的理化
性质分析数据来自于文献[11](表 1).
1郾 2摇 分析方法
1郾 2郾 1 土壤微生物生物量及活性的测定摇 土壤微生
物生物量采用氯仿熏蒸鄄硫酸钾浸提法测定[12];土
壤微生物生物量碳(MBC)采取重铬酸钾氧化鄄硫酸
亚铁滴定法测定;微生物生物量氮(MBN)采用过硫
酸钾氧化鄄紫外分光光度法测定.土壤呼吸采用静态
气室法测定[13],微生物代谢熵为基础呼吸与微生物
碳的比值;微生物熵为微生物碳与有机碳的比值.
1郾 2郾 2 土壤酶活性的测定 摇 过氧化氢酶采用 0. 02
mol·L-1高锰酸钾容量法测定;脲酶采用苯酚钠比
色法测定;蔗糖转化酶采用 0. 1 mol·L-1硫代硫酸
钠滴定法测定;磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测
定[14] .
1郾 2郾 3 可培养微生物的测定摇 土壤微生物数量分析
采用平板稀释法[15],利用牛肉膏蛋白胨培养基培养
细菌,高氏一号培养基培养放线菌,马丁氏培养基培
养真菌,阿须贝培养基培养好氧型自生固氮菌,磷酸
三钙无机磷培养基培养解磷菌.
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 DPS 7. 05、ADE鄄4 统计软件
对数据进行整理分析. 采用单因素方差分析( one鄄
way ANOVA)和 Duncan 多重比较法进行差异显著
性检验(琢=0. 05),用 Pearson 相关系数评价不同因
子间的相关关系,运用 ADE鄄4 多元数据分析软件对
数据进行主成分分析和判别分析.
表 1摇 不同土地利用方式下土壤理化性质方差分析结果
Table 1摇 ANOVA results of soil physical and chemical properties under different land uses (mean依SD, n=6)
土地利用类型
Landscape
types
pH 孔隙度
Porosity
(% )
有机碳
Organic C
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
碱解氮
Available N
(mg·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
玉 4. 81依0. 04a 34. 3依1. 4c 6. 8依3. 3b 0. 297依0. 103c 30. 2依5. 7c 0. 362依0. 111b 7. 68依4. 13ab
域 4. 27依0. 10c 39. 2依2. 1b 22. 5依3. 2a 0. 923依0. 159b 58. 0依3. 6b 0. 747依0. 071a 5. 40依2. 29b
芋 4. 45依0. 15bc 41. 7依2. 7b 23. 8依6. 3a 0. 997依0. 325b 58. 0依1郾 7b 0. 743依0. 146a 3. 85依1. 88c
郁 4. 67依0. 52ab 46. 8依3. 0a 27. 7依3. 2a 1. 350依0. 181a 80. 1依9. 6a 0. 698依0. 263a 10. 50依3. 40a
F 4. 48 29. 2 27. 9 26. 4 23. 8 7. 62 5. 32
P 0. 015 <0. 0001 <0. 0001 <0. 0001 <0. 0001 0. 001 0. 007
玉:新垦旱地 New cultivated dry land; 域:灌木林 Shrub land; 芋:桉树林 Eucalyptus land; 郁:果园 Orchard land. 同列不同小写字母表示显著差
异(P<0. 05) Different small letters in the same row meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same below.
4243 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同土地利用方式下的土壤可培养微生物数
量比较
由表 2 可以看出,除了细菌数量以外,不同土地
利用方式下的土壤中可培养微生物数量的差异均达
到显著水平. 其中,土壤中的真菌数量以果园最高
(26. 33 伊104 cfu·g-1),新垦旱地最低 (1. 33 伊 104
cfu·g-1);放线菌数量为果园与其他 3 种土地利用
方式间的差异达到极显著水平;解磷菌数量以果园
最高,新垦旱地最低,果园的解磷菌数量约是新垦旱
的 10 倍,而灌木林与桉树林的差异不显著;固氮菌
数量为果园>桉树林>灌木林>新垦旱地,果园和桉
树林的固氮菌数量约是新垦旱地的 5 倍和 3 倍.
2郾 2摇 不同土地利用方式下的土壤微生物生物量及
土壤呼吸比较
由表 3 可以看出,不同土地利用方式下,土壤呼
吸速率的差异达到显著水平,为新垦旱地>果园>桉
树林>灌木林;土壤微生物熵的差异达到极显著水
平,为新垦旱地>灌木林>果园>桉树林;而土壤微生
物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、呼吸
熵等指标的差异均不显著.
2郾 3摇 不同土地利用方式下的土壤酶活性比较
由表 4 可以看出,不同土地利用方式下,土壤中
的蔗糖转化酶和碱性磷酸酶的活性的差异均未达到
显著水平,但果园土壤碱性磷酸酶活性的变异程度
远大于其他 3 种土地利用方式;土壤中过氧化氢酶、
脲酶、酸性磷酸酶的活性存在显著差异. 其中,过
氧化氢酶活性为果园>桉树林>灌木林>新垦旱地,
表 2摇 不同土地利用方式下可培养微生物数量方差分析结果
Table 2摇 ANOVA results of the number of culturable microorganisms under different land uses (105cfu·g-1, mean依SD, n=6)
土地利用类型
Land use types
真菌
Fungi
放线菌
Actinomycetes
细菌
Bacteria
解磷菌
P鄄solubilizing bacteria
固氮菌
Azotobacter
玉 0. 13依0. 07b 1. 67依0. 95b 66. 70依22. 30b 3. 00依1. 44c 5. 67依3. 32c
域 0. 67依0. 26b 6. 33依3. 16b 133. 30依27. 20ab 16. 67依2. 11b 7. 00依2. 24bc
芋 2. 23依0. 64a 3. 00依0. 68b 156. 70依47. 20ab 17. 67依4. 18b 17. 33依2. 35ab
郁 2. 63依0. 59a 46. 00依9. 99a 176. 70依36. 30a 31. 00依6. 28a 27. 33依5. 72a
F 9. 499 14. 571 2. 093 10. 726 8. 186
P 0. 0009 0. 0001 0. 144 0. 0005 0. 0018
表 3摇 不同土地利用方式下土壤微生物生物量及土壤呼吸方差分析结果
Table 3摇 ANOVA results of soil microbial biomass and respiration under different land uses (mean依SD, n=6)
土地利用类型
Landscape
types
微生物生物量碳
Microbial biomass
C (mg·kg-1)
微生物生物量氮
Microbial biomass
N (mg·kg-1)
呼吸速率
Respiration rate
(mg·g-1·d-1)
呼吸熵
Metabolic quotient
(mg·mg-1)
微生物熵
Microbial quotient
(mg·mg-1)
玉 82. 32依3. 59b 17. 49依2. 10b 1. 15依0. 25a 0. 54依0. 04a 0. 0152依0. 0031a
域 129. 53依26. 22ab 17. 11依3. 16b 0. 52依0. 06b 0. 83依0. 23a 0. 0056依0. 0010b
芋 104. 11依23. 47ab 20. 62依1. 85ab 0. 57依0. 10b 1. 02依0. 22a 0. 0046依0. 0009b
郁 138. 00依16. 77a 25. 70依2. 21a 0. 66依0. 03b 0. 99依0. 12a 0. 0051依0. 0007b
F 2. 205 3. 037 3. 759 2. 131 8. 723
P 0. 129 0. 062 0. 034 0. 139 0. 001
表 4摇 不同土地利用方式下土壤酶活性的方差分析结果
Table 4摇 ANOVA results of soil enzyme activity under different land uses (mean依SD, n=6)
土地利用类型
Land use
types
过氧化氢酶
Catalase
(mL·g-1)
脲酶
Urease
(mg·g-1)
蔗糖转化酶
Invertase
(mL·g-1)
酸性磷酸酶
Acid phosphatase
(mg·g- 1)
碱性磷酸酶
Alkaline phosphatase
(mg·g-1)
玉 0. 012依0. 0009c 1. 00依0. 040b 0. 39依0. 051ab 0. 73依0. 047b 0. 10依0. 006a
域 0. 018依0. 0011ab 1. 41依0. 096a 0. 56依0. 038a 1. 00依0. 044a 0. 26依0. 090a
芋 0. 015依0. 0015bc 1. 27依0. 154a 0. 33依0. 073b 0. 92依0. 099a 0. 15依0. 041a
郁 0. 022依0. 0019a 1. 42依0. 088a 0. 46依0. 069ab 1. 04依0. 030a 0. 41依0. 165a
F 10. 26 5. 51 2. 88 6. 03 1. 64
P 0. 001 0. 009 0. 071 0. 007 0. 222
524312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 静等: 不同土地利用方式下赤红壤生物学性状及其与土壤肥力的关系摇 摇 摇 摇 摇
差异极为显著;脲酶、酸性磷酸酶活性以果园最高,
新垦旱地最低,且以新垦旱地的酶活性差异显著.
2郾 4摇 不同土地利用方式对土壤生物学性质的综合
影响
2郾 4郾 1 土壤生物学及理化综合特征的主成分分析摇
对 4 种土地利用方式下 24 个样点的 16 个土壤质量
生物学指标及 pH、有机碳、孔隙度等指标进行了主
成分分析.结果表明,第一、二主成分累计方差贡献
率达到 49. 1% ,2 个独立的主成分变量可以反映原
始变量 50%的信息.其中, 第一主成分的贡献率为
34. 7% ,其主要受有机碳、孔隙度、放线菌、酸碱性磷
酸酶、过氧化氢酶、解磷菌、呼吸速率、微生物熵等的
影响;第二主成分的贡献率为14. 3% ,其主要受呼
图 1摇 赤红壤生物学及理化综合特征的主成分分析
Fig. 1摇 Principal component analysis of biological, physical and
chemical comprehensive qualities of lateritic red soil under dif鄄
ferent land uses.
a)主成分载荷 Principal components in projection; b)主成分得分
Scores on different principal components. 玉:新垦旱地 New cultivated
dry land; 域:灌木林 Shrub land; 芋:桉树林 Eucalyptus land; 郁:果园
Orchard land.下同 The same below. 1)真菌 Fungi; 2)放线菌 Actino鄄
mycetes; 3)细菌 Bacteria; 4)解磷菌 P鄄solubilizing bacteria; 5)固氮菌
Azotobacter; 6)微生物生物量碳 Microbial biomass C (MBC); 7)微生
物生物量氮 Microbial biomass N (MBN); 8)呼吸速率 Respiration
rate; 9)呼吸熵 Metabolic quotient; 10)微生物熵 Microbial quotient;
11)过氧化氢酶 Catalase; 12)脲酶 Urease; 13)蔗糖转化酶 Invertase;
14)酸性磷酸酶 Acid phosphatase; 15)碱性磷酸酶 Alkaline phospha鄄
tase; 16)孔隙度 Porosity; 17)微生物生物量碳 /氮MBC / MBN; 18)pH.
吸熵、MBC、MBC / MBN、细菌、真菌、固氮菌、蔗糖转
化酶、MBN、pH 等的影响(图 1a). 主成分得分图
(1b)显示,不同土地利用方式对土壤生物学性质的
影响已达到极显著水平,果园土壤含有较多的解磷
菌、固氮菌、放线菌、真菌数量,较高的酸碱性磷酸酶
和过氧化氢酶活性;而新垦旱地土壤的呼吸速率较
快、土壤酶活性较低和微生物数量较少;桉树林和灌
木林土壤生物学及理化综合性质介于果园和新垦旱
地之间,且两者高度相似,主要差别在于两者受第二
主成分相关指标的影响,灌木林土壤的 MBC 含量、
MBC / MBN和蔗糖酶活性较高,桉树林土壤的固氮
菌、真菌数量和 MBN含量较高.
2郾 4郾 2 不同土地利用方式下土壤中 N、P养分循环与
转化的主成分分析 摇 由图 2 可以看出, 第一、二主
成分累计方差贡献率达到 62. 7% ,这两个独立的主
成分变量可以反映原始变量的大部分信息. 第一主
成分的贡献率为 46. 3% ,其主要受到酸性磷酸酶、
速效氮、有机碳、全氮、解磷菌、固氮菌、脲酶等的影
图 2摇 土壤中 N、P养分循环与转化特征的主成分分析结果
Fig. 2摇 Principal component analysis of characteristics of the cy鄄
cle and transformation of lateritic red soil N, P nutrients under
different land uses.
1)解磷菌 P鄄solubilizing bacteria; 2)固氮菌 Azotobacter; 3)脲酶 Ure鄄
ase; 4)酸性磷酸酶 Acid phosphatase; 5)碱性磷酸酶 Alkaline phos鄄
phatase; 6)有机碳 Organic C; 7)全氮 Total N; 8)全磷 Total P; 9)速
效氮 Available N; 10)速效磷 Available P; 11)pH.
6243 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
响;第二主成分的贡献率为 16. 4% ,其主要受 pH、
碱性磷酸酶、速效磷、全磷等的影响.
摇 摇 主成分得分图(图 2b)显示,不同土地利用方式
对土壤中 N、P 养分循环与转换的影响达到极显著
水平.果园土壤中酸性磷酸酶、脲酶活性高,有机碳、
全氮、全磷含量丰富,解磷菌和固氮菌数量多;新垦
旱地土壤解磷菌、固氮菌数量少,酸性磷酸酶、脲酶
的活性低;桉树林和灌木林土壤介于果园和新垦旱
地之间,且两者高度相似.
2郾 5摇 不同土地利用方式下土壤生物学参数的相关
分析
由表 5 可以看出,有机碳与土壤微生物数量、微
生物活性和酶活性显著正相关;孔隙度与真菌、放线
菌、MBN和蔗糖转化酶极显著正相关;放线菌与
MBN、蔗糖转化酶显著正相关;细菌数量与 MBN 显
著正相关,而与呼吸速率和蔗糖转化酶负相关;呼吸
速率仅与 pH、放线菌和呼吸速率正相关,与其他微
生物数量活性及土壤酶活性均负相关;MBC 与有机
碳显著相关,与其他指标无显著相关性;蔗糖转化酶
与土壤理化、微生物指标均无显著相关性.
由表 6 可以看出,有机碳与微生物数量、酶活性
均显著正相关,其中与解磷菌、酸性磷酸酶、脲酶、真
菌和放线菌极显著相关;全磷与微生物、酶活性存在
相关关系,与解磷菌和脲酶极显著相关;速效磷与放
线菌显著正相关,与细菌数量呈负相关关系;解磷菌
与酸性磷酸酶、放线菌和细菌极显著正相关;固氮菌
与有机碳、全氮、速效氮、放线菌和真菌极显著相关,
与其他理化和生物指标呈正相关关系;真菌与有机
表 5摇 土壤生物学参数相关系数
Table 5摇 Correlation coefficients among soil biological variables
摇 摇 pH 摇 摇 有机碳
摇 摇 Organic C
摇 摇 孔隙度
摇 摇 Porosity
摇 摇 真菌
摇 摇 Fungi
摇 摇 放线菌
摇 摇 Actino鄄
摇 摇 mycetes
摇 摇 细菌
摇 摇 Bacteria
摇 摇 呼吸速率
摇 摇 Respiration
摇 摇 rate
摇 摇 MBC
摇 摇 Microbial
摇 摇 biomass鄄C
摇 摇 MBN
摇 摇 Microbial
摇 摇 biomass鄄N
摇 摇 过氧化
摇 摇 氢酶
摇 摇 Invertase
摇 蔗糖转
摇 化酶
摇 Catalase
pH 1
有机碳 Organic C -0. 310 1
孔隙度 Porosity -0. 140 0. 690** 1
真菌 Fungi -0. 080 0. 700** 0. 630** 1
放线菌 Actinomycetes 0. 260 0. 520** 0. 530** 0. 240 1
细菌 Bacteria -0. 230 0. 250 0. 370 0. 000 0. 290 1
呼吸速率 Respiratoion rate 0. 340 -0. 730** -0. 410* -0. 330 -0. 150 -0. 180 1
MBC -0. 220 0. 460* 0. 170 0. 110 0. 310 0. 350 -0. 320 1
MBN -0. 110 0. 390 0. 560** 0. 040 0. 410* 0. 420* -0. 320 0. 340 1
过氧化氢酶 Invertase -0. 030 0. 520** 0. 690** 0. 240 0. 510** 0. 390 -0. 390 0. 260 0. 270 1
蔗糖转化酶 Catalase -0. 200 0. 120 0. 060 -0. 050 0. 020 -0. 060 0. 010 0. 030 -0. 230 0. 380 1
* P<0. 05; **P< 0. 001.
表 6摇 土壤 N、P养分循环与转化相关系数
Table 6摇 Correlation coefficientss among variables of the cycle and transformation of soil N, P nutrients
摇 摇 pH 摇 摇 有机碳
摇 摇 Organic
摇 摇 C
摇 全磷
摇 Total
摇 P
摇 摇 速效磷
摇 摇 Available
摇 摇 P
摇 摇 解磷菌
摇 摇 P鄄
摇 摇 solubilizing
摇 bacteria
摇 摇 摇 酸性
摇 摇 摇 磷酸酶
摇 摇 摇 Acid
摇 摇 摇 摇 phosphatase
摇 摇 摇 全氮
摇 摇 摇 Total N
摇 摇 摇 速效氮
摇 摇 摇 Available
摇 摇 摇 N
摇 摇 摇 脲酶
摇 摇 摇 Urease
摇 摇 摇 固氮菌
摇 摇 摇 Azotobacter
摇 摇 摇 真菌
摇 摇 摇 Fungi
摇 摇 摇 放线菌
摇 摇 摇 Actino鄄
摇 摇 摇 mycetes
摇 细菌
摇 Bacteria
pH 1
有机碳 Organic C -0. 310 1
全磷 Total P 0. 030 0. 620** 1
速效磷 Available P 0. 100 0. 100 -0. 260 1
解磷菌
P鄄solubilizing bacteria
-0. 070 0. 610** 0. 400* 0. 120 1
酸性磷酸酶
Acid phosphatase
-0. 340 0. 610** 0. 360 0. 030 0. 530** 1
全氮 Total N -0. 150 0. 950** 0. 590** 0. 150 0. 680** 0. 590** 1
速效氮 Available N -0. 250 0. 880** 0. 490* 0. 220 0. 580** 0. 720** 0. 880** 1
脲酶 Urease -0. 04 0. 640** 0. 680** 0. 150 0. 320 0. 200 0. 570** 0. 450* 1
固氮菌 Azotobacter 0. 200 0. 490* 0. 320 0. 200 0. 240 0. 280 0. 590** 0. 510** 0. 220 1
真菌 Fungi -0. 080 0. 700** 0. 350 0. 090 0. 310 0. 360 0. 670** 0. 750** 0. 43* 0. 430* 1
放线菌 Actinomycetes 0. 260 0. 520** 0. 220 0. 500* 0. 66** 0. 320 0. 610** 0. 520** 0. 32 0. 500* 0. 240 1
细菌 Bacteria -0. 230 0. 250 0. 190 -0. 090 0. 600** 0. 320 0. 230 0. 240 0. 190 0. 190 0. 000 0. 290 1
* P<0. 05;**P< 0. 001.
724312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 静等: 不同土地利用方式下赤红壤生物学性状及其与土壤肥力的关系摇 摇 摇 摇 摇
碳、氮元素和脲酶极显著正相关;放线菌和有机碳、
氮和磷等养分元素极显著正相关;细菌数量与解磷
菌极显著正相关,与其他指标的关系并不密切.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同土地利用方式对土壤生物学性质的综合
影响
土地利用方式通过改变植被类型、轮作制度以
及人为活动强度来影响土壤有机物的数量和土壤微
生物活动的环境因素[16],造成土壤微生物数量、组
成、活性和酶活性的显著差异[17-18] . 本研究结果表
明,不同土地利用方式下,新垦旱地与果园、桉树林
和灌木林的土壤生物学特征差异极显著(图 1b).新
垦旱地的土壤呼吸速率快、酶活性低,主要是新垦旱
地在开垦过程中地表植被丧失殆尽,破坏了土壤原
有的团粒结构,改变了土壤微生物的生存环境[19],
使土壤微生物呼吸速率加快,以消耗更多的有机物
来维持其生存代谢,从而加快了表土有机质的矿化
速度.这与前人的研究结果[20-22]一致,即桉树林开
垦为旱地后,其土壤有机质含量显著下降.新垦旱地
中的微生物数量少,一方面是由于新垦旱地土壤有
机质和各种养分含量低,限制了微生物的生长繁殖
和生命代谢活动,微生物数量总体上较少;另一方
面,大豆具有与根瘤菌共生固氮的作用,根瘤菌或其
他联合固氮菌的存在影响自生固氮菌的生长[23] .
果园土壤的微生物数量和酶活性较高,且土壤
微生物数量显著多于其他 3 种土地利用方式. 果园
中的放线菌数量特别多,与其土壤 pH 相对较高、有
机质及养分含量丰富有关,放线菌适宜生长在中性
至偏碱性富含有机质的土壤[24],施加有机肥能促进
放线菌的大量繁殖;另一方面,放线菌和根际存在共
生关系,根际土壤中的放线菌数量略高于非根际土
壤,且老龄植株的根际放线菌多于幼树.
灌木林和桉树林的土壤生物学质量介于果园和
新垦旱地之间,且两者具有高度的相似性.这是因为
灌木林和林地的种植年限在 30 年左右,林下植被
(草木和少量灌木)生长良好,扰动少,土层中可见
明显的 A层,每年地表有大量的凋落物归还土壤,
为微生物提供了丰富的碳源[25],也保持了表层土壤
的水分[26],以维持微生物的繁殖和酶活性[27] . 此
外,两者采取的管理方式比较粗放,其土壤生物学质
量高于新垦旱地而低于果园.同时,灌木林与桉树林
的土壤生物学特征也存在一定的差异,主要受
MBC、MBN、蔗糖转化酶、真菌和固氮菌等生物学指
标的影响.与灌木林相比,桉树林的真菌、固氮菌和
MBN数量较高.两者不同植被的凋落物和根系分泌
物是影响其土壤微生物数量及酶活性的一个重要原
因.理永霞等[28]和张明慧等[29]研究表明,桉树林的
凋落物中含有单宁、桉油等物质,会降低土壤微生物
的多样性,有利于真菌的繁殖生长. 也有研究表明,
桉树根系能分泌多种氨基酸、糖类物质和激素,其中
有些物质可能成为固氮菌良好的碳源和氮源物质而
被吸收利用.康丽华[30]通过在培养基上添加桉树根
系分泌物发现,桉树根际环境适合固氮菌的生长.灌
木林的 MBC、MBC / MBN和蔗糖酶活性较高,可能与
其粘粒含量丰富有关. 金发会等[31] 研究表明,
<0郾 01 mm的物理性粘粒与 MBC、MBN、全氮、有机
质、速效氮均呈显著或极显著正相关.这一部分土壤
颗粒细、表面积大,易与有机质形成复合体,有机质
的矿化速率低.
3郾 2摇 不同土地利用方式下土壤生物学性质与土壤
肥力的关系
土壤微生物是生态系统的重要组成部分,参与
土壤碳、氮循环和土壤矿物质的矿化过程,对有机物
质的分解转化、养分的转化和供应起着主导作用.本
研究表明,土壤微生物数量及活性与有机碳、矿质养
分呈极显著正相关,这与前人的研究结果一
致[32-33] .此外,解磷菌与全磷、放线菌与速效磷均极
显著相关,真菌、解磷菌、固氮菌、放线菌及脲酶与全
氮和速效氮均极显著正相关. 放线菌不仅与某些非
豆科植物共生固氮,还可能与腐殖质的形成和分解
有关[24] .因此放线菌与土壤肥力关系密切. 这与宋
漳[34]研究发现土壤放线菌的分布与土壤肥力因素
成正相关的结果一致. 其原因可能是微生物的生长
繁殖以及一系列的代谢活动除了需要有机碳为其提
供能量,也需要各种矿质元素.
土壤中一切物质的转化都少不了酶的参与,而
土壤酶大部分来自土壤微生物[35] . 因此,影响土壤
微生物活动的因素必然影响到酶的活性[36] .由表 5
可以看出,脲酶与有机碳、全磷、全氮呈极显著正相
关,与速效氮、真菌显著正相关,与其他微生物数量
及酶活性成正相关关系.这与刘梦云等[37]的研究结
果一致.酸性磷酸酶与有机质、解磷菌、全氮及其速
效氮极显著正相关,与全磷、速效磷以及三大微生物
数量均成正相关.过氧化氢酶活性可以表征土壤腐
化强度和有机质积累程度[38] . 过氧化氢酶与有机
碳、孔隙度和细菌存在极显著正相关. 脲酶、磷酸酶
和过氧化氢酶与土壤有机质及各养分关系密切,可
8243 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
以用来表示土壤肥力水平.
4摇 结摇 摇 论
不同土地利用方式下的土壤生物学性质差异极
为显著.果园土壤养分丰富,土壤微生物数量多、酶
活性高;新垦旱地由于在整地开垦工程中表土被破
坏、土壤紧实和养分贫瘠,导致其土壤微生物数量
少、酶活性低;灌木林和桉树林由于种植植被相近、
管理方式粗放,两者的土壤生物学特征相似,且土壤
生物学质量低于果园而高于新垦旱地.
土壤生物学性质与土壤肥力关系密切.土壤微
生物总数、酶活性与土壤大部分养分含量之间存在
着一定的正相关关系,即养分含量高的土壤中微生
物数量、酶活性也高,高有机质含量、高肥力水平的
土壤可以促进微生物的大量繁殖和酶活性的提高.
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作者简介摇 张摇 静,女,1987 年生,硕士研究生.主要从事土
壤资源可持续利用和土壤生态等方面的研究. E鄄mail:
zhangkejing. ip@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
0343 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷