全 文 ：灰木莲等 5 种林地春季土壤微生物数量和土壤酶活性的分析
王冠玉1，黄宝灵1* ，唐 天2，吕成群1，韦立秀1，王劲松1
(1．广西大学，广西南宁 530005;2．广西高峰林场，广西南宁 530001)
摘要 ［目的］对广西现代林业科技园优良树种展示区的 5 种林地:灰木莲 8 年生(G1)、灰木莲 45 年生(G2)以及对照林地桉树林
(CK1)、杉木林(CK2)、相思林(CK3)的 0 ～20 cm土层的微生物数量及土壤酶活性进行分析。［方法］采用土壤生物试验法和土壤酶活
性方法进行分析测定。［结果］土壤微生物中细菌数量表现为 CK2 ＞ CK3 ＞ G1 ＞ G2 ＞ CK1;真菌数量表现为 CK1 ＞ CK2 ＞ G2 ＞ CK3 ＞ G1，放
线菌数量表现为 CK1 ＞ CK2 ＞ G2 ＞ G1 ＞ CK3;微生物总量表现为 CK2 ＞ CK3 ＞ G1 ＞ G2 ＞ CK1。［结论］不同林型土壤微生物三大类群数
量，以细菌所占比例最大，其次为放线菌、真菌;各林地蛋白酶活性差异显著，果聚糖蔗糖酶活性差异不显著。
关键词 桉树;杉木;相思;土壤微生物;土壤酶
中图分类号 S154． 37;S718． 5 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2010)28 －15696 －03
Analysis on Soil Microbes Amount and Enzyme Activity of Five Forest Lands Such as Manglietia glauca in Spring
WANG Guan-yu et al (Guangxi University，Nanning，Guangxi 530005 )
Abstract ［Objective］The research aimed to analyze the soil microbe amount and enzymes activity in 0 － 20 cm soil layer of five kinds of for-
ests in good tree species showing area of Guangxi modern forest science and technology garden，including 8-year-old Manglietia glauca forest
(G1)，45-year-old Manglietia glauca forest(G2)，control forest lands Eucalyptus forest (CK1)，Cunninghamia lanceolata forest (CK2)，Aca-
cia confusa forest(CK3)． ［Method］The soil biological experimental method and soil enzymes activity method were used for the analysis and
assay． ［Result］The bacteria amount of soil microbes was CK2 ＞ CK3 ＞ G1 ＞ G2 ＞ CK1 ． The fungi amount was CK1 ＞ CK2 ＞ G2 ＞ CK3 ＞
G1 ． The actinomycetes amount was CK1 ＞ CK2 ＞ G2 ＞ G1 ＞ CK3 ． The total amount of microbes was CK2 ＞ CK3 ＞ G1 ＞ G2 ＞ CK1 ． ［Con-
clusion］Among three groups of soil microbe in different forest lands，the proportion of bacteria was the largest，followed by actinomycetes and
fungi． The soil protease activity among different forest lands had significant difference． Levansucrase activity among different forest lands had
no significant difference．
Key words Eucalyptus;Cunninghamia lanceolata;Acacia confusa;Soil microbes;Soil enzymes
基金项目 广西高峰林场横向课题。
作者简介 王冠玉(1986 － ) ，女，广西桂林人，硕士研究生，研究方向:
森林生态学。* 通讯作者，博士，研究员，硕士生导师，从事
森林生态学和土壤微生物学研究，E-mail:hnboln@ 126． com。
收稿日期 2010-07-22
灰木莲是我国特有单种属植物，属于木兰科，国家一级
保护、濒危植物，是广西“十二五”推广的珍贵树种之一。微
生物是反映土壤环境质量的重要指标之一［1］，在根际环境中
微生物起着十分重要的作用，其数量、种类和多样性对土壤
表面的生物活性有着关键的影响［2］。土壤中聚集着的微生
物包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物和病毒，它们对土
壤肥力的形成、树木营养的转化、土壤病害的传播、植物的化
感作用等起着极其显著的作用［4 －5］。土壤中所进行的一切
生物和化学过程都要有酶的参与才能完成，作为土壤的重要
组成部分，土壤酶活性一直是国内外研究的热点和重
点［6 －8］。一般而言，特定的土壤酶活性与细菌、放线菌和真
菌类群等微生物总量有密切的关系。土壤酶活性的测定在
一定意义上反映土壤微生物群落的代谢状况。土壤微生物
和土壤酶既是土壤有机物转化的执行者，又是植物营养元素
的活性库［9］。为了解珍贵树种灰木莲与传统林业上主要造
林树种杉木、短周期工业用材树种桉树以及豆科固氮树种相
思树在人工造林后林地土壤微生物数量和土壤酶的变化情
况，为林业生产提供科学依据，笔者对广西现代林业科技园
优良树种展示区的灰木莲等 5 种林地土壤进行了微生物数
量及土壤酶活性的分析，探讨了相同立地条件下经营措施相
同的，林龄为 8年生灰木莲、相思、桉树林，以及 27 年生的杉
木林，45年生的灰木莲林地的土壤微生物群落组成与数量分
布规律，及其与土壤和林种的关系，旨在揭示这些人工林生
态系统中各主要生态因子的平衡状况及它们之间的关系，为
评价森林系统的健康状况，今后大规模发展人工林，制定合
理措施提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 试验地基本情况 试验地位于广西现代林业科技园，
属南亚热带季风气候，热量丰富，雨量充沛，地理位置为
108°21 E，22°58 N，地处南宁盆地的北缘，大明山山脉南伸
的西支，林地平均海拔 300 m。年均气温为 21． 6 ℃，≥10 ℃
年积温约 7 200 ℃，年降雨量 1 200 ～ 1 500 mm，降雨多集中
在 5 ～9月，空气相对湿度约 80%。年蒸发量 1 250 ～ 1 620
mm，年日照时数1 450 ～1 650 h。试验地位于山坡中下部，海
拔高度约 300 m，坡度 25 ～ 28°，土壤类型为砂页岩发育形成
的红壤，土壤厚度在 70 cm以上，质地为重壤至轻黏，保水保
肥能力尚好。
1． 2 样品采集 该试验所测定的土壤样品采集于广西现代
林业科技园优良树种展示区的 5 种林地:8 年生灰木莲
(G1)、45年生灰木莲(G2)、以及设为对照林地的 8年生桉树
林(CK1)、27年生杉木林(CK2)、8 年生厚荚相思林(CK3)的
0 ～20 cm土层，采集时间为 2010 年春季(3 月)。每种类型
的林地分下坡、中坡、上坡各取 5个点，然后用四分法混匀取
样，用于土壤微生物和酶分析。
1． 3 样品测定方法 真菌、细菌、放线菌培养方法参照土壤
生物试验法［10］，果聚糖蔗糖酶、蛋白酶活性测定方法参照土
壤酶活性方法［11］。
1． 4 数据分析 测定结果采用 SPSS软件进行方差分析。
2 结果与分析
2． 1 土壤微生物在各林地的数量分布 对各林地的细菌、
真菌、放线菌及微生物总量进行统计，见表 1，并用 SPSS软件
进行单因素方差分析，列多重比较进行差异性分析，见表 2、
责任编辑 李菲菲 责任校对 傅真治安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2010，38(28):15696 － 15698，15701
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.28.079
表 3。
表 1 不同林地微生物数量分布
Table 1 The distribution of microbe in different forest lands
×107个 / g
林地类型
Type of forest
land
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Actinomycetes
微生物总量
Total amount
of microbes
G1 5 319． 00 31． 83 255． 00 5 605． 83
G2 3 040． 00 39． 00 334． 00 3 413． 00
CK1 793． 33 49． 00 841． 00 1 683． 33
CK2 36 033． 33 41． 67 657． 27 36 732． 27
CK3 9 813． 67 38． 40 199． 40 10 051． 47
由表 1可知，杉木(CK2)的细菌数量最多，相思林(CK3)
其次，桉树林(CK1)最少;真菌以桉树(CK1)林地最多，杉木
(CK2)次之，灰木莲 8 年生林地(G1)最少;放线菌以桉树
(CK1)最多，杉木(CK2)次之，相思林(CK3)最少;微生物总
量以杉木(CK2)最多，相思林(CK3)次之，桉树(CK1)最少。
对不同林地微生物数量单因素进行方差分析可知，5 种
不同林地的土壤微生物中，细菌，微生物总量存在显著差异;
真菌，放线菌差异不显著。取 α = 0． 05，查 F 分布表得
F0． 05(4，10)=3． 48，F0． 01(4，10)=5． 99，列细菌和微生物总量
多重比较于表 2和表 3。
表 2 不同林地细菌多重比较
Table 2 The multiple comparison of bacteria in different forest lands
林地类型
Types of
forest land
平均
Mean
∣ xi － x5 ∣∣ xi － x4 ∣∣ xi － x3 ∣∣ xi － x2 ∣
G1 细(x1) 5 319．00 4 494．67 30 714．33* 4 525．67 2 279．00
G2 细(x2) 3 040．00 6 773．67 32 993．33* 2 246．67 0
CK1 细(x3) 793．33 9 020．34 35 240．00＊＊ 0
CK2 细(x4) 36 033．33 26 219．66* 0
CK3 细(x5) 9 813．67 0
注:* 表示在5%水平差异显著，＊＊表示在1%水平差异显著。下表同。
Note:* stands for significant difference at 5% level;＊＊ stands for sig-
nificant difference at 1% level;The same as below．
由表 2可知，5 种不同林地的土壤微生物中的细菌数量
存在显著差异，其中杉木林(CK2)与灰木莲 8 年生(G1)、相
思林(CK3)、灰木莲 45年生(G2)差异显著，杉木林(CK2)与桉
树林(CK1)差异极其显著。其他4种林地间差异均不显著。
表 3 不同林地微生物总量多重比较
Table 3 The multiple comparison on total amount of microbes among
different forest lands
林地类型
Types of
forest land
平均
Mean
∣ xi － x5 ∣∣ xi － x4 ∣∣ xi － x3 ∣∣ xi － x2 ∣
G1 总(x1) 5 605．83 4 445．64 31 126．44* 3 922．50 2 192．83
G2 总(x2) 3 413．00 6 638．47 33 319．27* 1 729．67 0
CK1总(x3) 1 683．33 8 368．14 35 048．94＊＊ 0
CK2 总(x4) 36 732．27 26 680．80* 0
CK3 总(x5) 10 051．47 0
由表 3可知，5 种不同林地的土壤微生物总量存在显著
差异，杉木林(CK2)与相思林(CK3)差异显著，与灰木莲 8年
生(G1)、灰木莲 45 年生(G2)差异显著。杉木林(CK2)与桉
树林(CK1)差异极其显著。其他 4种林地间差异均不显著。
不同的林地微生物类群比较，在 0 ～ 20 cm土层中，杉木
(CK2)和相思林(CK3)的细菌较多;桉树(CK1)和杉木
(CK2)的真菌较多;桉树(CK1)和杉木(CK2)的放线菌最多。
从总体分析结果可知，27年生杉木林(CK2)的微生物总量比
其他样地多，而灰木莲 8 年生(G1)的微生物总量偏少、灰木
莲 45年生(G2)的微生物总量居中。
比较相同立地条件、经营措施基本相同、同时造林的 8
年生灰木莲、桉树和相思人工试验林的土壤微生物，发现 3
种林地的细菌、真菌、放线菌以及微生物总量都不存在显著
差异。
2． 2 各林地土壤酶活性的测定 对 4种林地的果聚糖蔗糖
酶、蛋白酶活性进行分析，结果见表 4、表 5。
表 4 不同林地土壤酶活性的分析
Table 4 The analysis of soil enzyme activity in different forest lands
林地类型
Type of forest land
果聚糖蔗糖酶∥g /7 d
Levansucrase
蛋白酶∥μg /2h
Protease
G1 总 (x1) 2． 81 26． 65
G2 总 (x2) 3． 43 45． 81
CK1总(x3) 2． 36 24． 35
CK2 总 (x4) 3． 82 28． 56
CK3 总 (x5) 3． 80 21． 10
由表 4可知，5种不同林地的土壤果聚糖蔗糖酶活性:杉
木林(CK2)＞相思林(CK3)＞灰木莲 45 年生(G2)＞灰木莲
8年生(G1)＞桉树林(CK1)。而蛋白酶活性为:灰木莲 45年
生(G2)＞ 杉木林(CK2)＞ 灰木莲 8 年生(G1)＞ 桉树林
(CK1)＞相思林(CK3)。
对不同林地土壤微生物酶活性单因素进行方差分析可
知，5种林地的果聚糖蔗糖酶活性差异不显著，蛋白酶差异显
著。取 α = 0． 05，查 F 分布表得 F0． 05 (4，10)= 3． 48，
F0． 01(4，10)=5． 99，列蛋白酶多重比较于表 5。
表 5 各林地蛋白酶活性多重比较
Table 5 The multiple comparison of protease activity among different
forest lands
林地类型
Types of
forest land
平均
Mean
∣ xi － x5 ∣∣ xi － x4 ∣∣ xi － x3 ∣∣ xi － x2 ∣
G1 总(x1) 26．65 5．55 1．91 2．30 19．16*
G2 总(x2) 45．81 24．71* 17．25* 21．46* 0
CK1总(x3) 24．35 3．25 4．21 0
CK2 总(x4) 28．56 7．46 0
CK3 总(x5) 21．10 0
由表 5可知，5种不同林地的土壤蛋白酶存在显著差异，
其中灰木莲 45年生林地(G2)与灰木莲 8 年生(G1)、桉树林
(CK1)、杉木林(CK2)、相思林(CK3)差异显著。其他 4 种林
地蛋白酶活性差异不显著。同时对同一立地条件、基本相同
经营措施、同时造林的 8 年生灰木莲、桉树和相思人工试验
林的土壤果聚糖蔗糖酶和蛋白酶活性进行分析，发现 3种林
地的 2种酶都没有显著差异。
3 结论与讨论
土壤微生物在土壤养分的转化循环、森林系统稳定性和
7965138 卷 28 期 王冠玉等 灰木莲等 5 种林地春季土壤微生物数量和土壤酶活性的分析
抗干扰能力以及土壤可持续发展中占据主导地位［12］，并且
土壤微生物是土壤生态系统变化的敏感指标之一，其活性和
群落结构的变化能敏感地反映出土壤生态系统的质量和健
康状况［13］。一般来说，土壤微生物的数量是细菌 ＞放线菌
＞真菌。在该试验中 5 种林地的情况基本符合此规律。微
生物类群主要集中在 0 ～ 20 cm的土层中，并随着土层深度
的增加，微生物数量呈有规律地减少［14］。这说明林地 0 ～ 20
cm的土层中积累了较多的有机物质、养分，同时水分、温度
和通气状况适宜，从而微生物活动旺盛。该试验测定了灰木
莲等5种林地的0 ～20 cm土层的微生物数量及土壤酶活性，
用以说明该 5种林分土壤养分转化循环存在的差异。
一般情况下，微生物数量分布与林龄、树种、凋落物成
分、有机物含量、土壤养分、pH 值、水分等有密切关系。通
常，林龄大，造林时间长的林地，土壤腐殖质和枯落物的数量
多，微生物数量和种类相对较丰富。在该试验中，27 年生杉
木林的细菌及微生物总量大于 8 年生的桉树林、灰木莲和厚
夹相思林地。说明杉木虽然属针叶树种，但林龄大，造林时
间长，林地森林凋落物多，土壤有机质含量高，真菌和细菌活
动旺盛，物质转化快，土壤肥力高。而造林时间短的林地，细
菌及真菌数量较少，说明土壤物质积累比较少，土壤肥力较
低，不太利于微生物的生长。
土壤微生物与树种类型、植物之间有密切关系，不同树
种影响下，土壤微生物的数量变化各不相同。植物的这种对
土壤微生物数量分布的影响差异在很大程度上取决于森林
凋落物的质和量，凋落物的组成成分会影响微生物数量。一
般来说，凋落物的组成和结构，影响土壤的 pH值。针叶树的
叶子含灰分少，且多含树脂和单宁等酸性物质，所以针叶树
下的土壤常呈酸性反应;而阔叶树叶子含灰分较多，林下土
壤酸性较弱［15］。所以针叶林植被的酸性反应会限制微生
物，特别是细菌活动，所以分解慢，阔叶林则相反。然而在该
试验中，灰木莲为乡土阔叶树种，在该试验的 5 种林地中，其
林地的微生物总数仅居中。同时，比较 8 年生灰木莲和 45
年生灰木莲林地的土壤微生物总量，还发现处于成熟的 45
年生灰木莲林地的土壤微生物总量少于 8 年生的灰木莲林
地，这其中的原因值得进一步探讨。
该试验还发现，桉树林地的细菌和微生物总量在 5种林
地中是最少的。张明慧等在研究桉树、相思树林地微生物区
系时也有相似的结果［16］。这可能是因为桉树枯落物中含有
单宁，桉叶油等会抑制微生物。水是一切生命的活动基础，
也是影响土壤微生物生命活动和繁殖的重要因子之一［17］。
虽然广西的年降雨量充沛，但大多集中在夏季，深秋至第 2
年早春季节为干旱季节，早春气温回升后，正是桉树开始生
长发芽的季节，由于桉树生长速度一般比其他树种快，需要
消耗大量水分，而土壤水分供给不足会使桉树出现红梢丫枝
或叶细小等不良生理现象，这是因为水分的不足而导致桉树
林不健康生长。随着夏季雨量的增加，这种现象会逐渐消
失，桉树又恢复正常的生长特性。所以早春土壤水分的胁迫
势必会影响土壤微生物生命活动的进行，最终导致土壤物质
的循环作用减缓，这种减缓作用在微生物数量分布上体现出
来，就是微生物数量减少［18］，这也许就是在相同立地条件
下，桉树林的土壤微生物数量分布比较少的原因之一。
土壤中的酶和微生物活性高低，可以代表土壤中物质代
谢的旺盛程度，在一定程度上反映作物对营养元素的吸收利
用与生长发育状况，是土壤肥力的一个重要指标［19］。同时
土壤的生态条件决定着土壤微生物的组成、数量、分布及生
化活性［20］。在林地土壤酶中，果聚糖蔗糖酶和蛋白酶发挥
着比较重要的作用。果聚糖蔗糖酶在物质转化中起作用，在
转氨酶的作用下，使氨基酸的氨基转移形成新的氨基化合
物。蛋白酶参与土壤中存在的氨基酸、蛋白质以及其他含蛋
白氮的有机化合物的转化。它们的水解产物是高等植物的
氮源之一。该试验研究了不同林地果聚糖蔗糖酶和蛋白酶
的活性情况，结果表明，蛋白酶的活性情况是灰木莲 45 年生
林地的酶活性最强，且与灰木莲 8年生、对照的桉树林、杉木
林、相思林差异显著。虽然测试的 5块林地的果聚糖蔗糖酶
活性差异不显著，但灰木莲 45年生林地、27年生的杉木林的
酶活性比较强。这应该与多年生灰木莲、杉木林地的林龄
大，造林时间长的林地，森林凋落物和地下枯落物多，酶活性
强，加速着土壤有机质的积累、转化和土壤养分循环有关。
人工林地土壤微生物数量具有明显的季节变化，各林地
均以秋季最多，微生物以细菌为主要类群，其次是放线菌和
真菌［21］。李志辉等认为，细菌 ＞放线菌 ＞真菌，且微生物的
数量在一年内随季节变化也很大，表现为秋 ＞ 春 ＞ 冬 ＞
夏［22 －23］。季节对土壤微生物的影响是通过土壤的温度、湿
度、有机物的供应和植物生长状况等因素的综合作用形成
的［24］。不同林型土壤微生物区系的年动态变化原因可能在
于春季和夏季(雨季)是林木生长的旺盛时期，植物吸收的营
养多，土壤养分含量相对低，微生物的数量减少，部分死亡的
微生物体矿化并释放养分，促进了林木生长;但秋季和冬季
(旱季) ，林木处于营养生长缓慢期，吸收养分少，土壤因凋落
物的增加而养分含量较高，土壤微生物的数量相应地增大。
由于该试验样品仅采集于春季，而地点也仅限于广西现代林
业科技园，是否在其他季节和地区，土壤微生物数量和土壤
酶活性也表现为此规律，还有待进一步研究。
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(下转第 15701页)
89651 安徽农业科学 2010年
根据式(4)求得各采样点肥力质量指标 IFI 值见表 4。
按照 5级分类法，则 IFI≥0． 8 为土壤肥力高，0． 6≤IFI ＜ 0． 8
为较高，0． 4≤IFI ＜0． 6 为中等，0． 2≤IFI ＜0． 4 为较低，IFI ＜
0． 2 为低［9］。由表 4可以看出，恩施州建始县花坪乡绿色食
品魔芋基地 2号点耕作层土壤肥力高，其余各点耕作层土壤
肥力为较高水平。6号点犁底层土壤肥力较低，其余各点肥
力中等。耕作层和犁底层平均 IFI分别为0． 73、0． 47，耕作层
与犁底层土壤肥力质量差异明显。
表 4 各样点肥力质量指标 IFI
Table 4 Soil fertility quality indicator(IFI)of different sample points
样号
Sample
number
耕作层 IFI
IFI of plow
layer
犁底层 IFI
IFI of
compacted
soil layer
样号
Sample
number
耕作层 IFI
IFI of plow
layer
犁底层 IFI
IFI of
compacted
soil layer
1 0． 669 9 0． 531 5 4 0． 764 3 0． 597 0
2 0． 801 4 0． 411 9 5 0． 685 3 0． 458 7
3 0． 666 4 0． 412 0 6 0． 767 6 0． 398 5
3． 2 影响土壤肥力的主要因素 通过 SPSS软件中相关性
分析，计算土壤肥力指数与各理化指标相关性，分析结果见
表 5。耕作层速效钾平均含量为 146 mg /kg，其含量变化范围
为 128 ～178 mg /kg。速效钾含量处于相对较低水平，2 号样
土壤肥力最高，其土壤速效钾含量在取样中也最高。由表 5
可知，耕作层中土壤肥力与速效钾含量具有显著的相关性，
表明土壤肥力质量明显受到速效钾含量的影响。而耕作层
中碱解氮、速效磷、全磷、pH值含量处于中等水平，有机质含
量处于较低水平。同时，相关性分析表明碱解氮、速效磷、有
机质、pH值、全磷等差异不显著。可能的原因是魔芋在长期
的进化过程中，自然形成了低有机质含量需求的生理特性。
犁底层中碱解氮平均含量为 114 mg /kg，其含量变化范
围为 98 ～138 mg /kg。各地块碱解氮含量差异不大，均处于
较低水平。犁底层全磷平均含量为 0． 71 mg /kg，在 0． 67 ～
0. 76 mg /kg范围内变化，处于较低水平。由表 5 可知，犁底
层中土壤肥力与碱解氮含量具有极显著相关性，表明土壤肥
力质量明显受到碱解氮含量的影响。同时，土壤肥力与全磷
含量具有显著相关性，表明犁底层肥力质量明显受到碱解氮
和全磷含量的影响。
表 5 土壤肥力指数与各理化指标相关性分析
Table 5 The correlation analysis of the soil fertility indicator and physicochemical indicators
土壤层
Layer of soil
指标
Index
速效钾
Fast-acting potassium
碱解氮
Alkaline hydrolytic nitrogen
速效磷
Fast-acting phosphorus
有机质
Organic matter
pH值
pH value
全磷
Total P
耕作层 IFI 0． 845* 0． 720 0． 214 0． 170 0． 464 0． 213
犁底层 IFI 0． 713 0． 934＊＊ 0． 051 0． 779 0． 272 0． 911*
注:＊＊，在 0． 01 水平(双侧)上极显著相关;* ，在 0． 05 水平(双侧)上显著相关。
Note:＊＊ stands for extremely significant correlation at 0． 01 level(two － tailed) ;* stands for significant correlation at 0． 05 level(two － tailed)．
4 结论
利用层次分析法对魔芋种植基地土壤肥力进行了评价，
结果与模糊数学评价法结果相符［11］，说明应用层次分析法
对土壤质量进行评价是可行的。该研究结果表明，恩施州魔
芋基地耕作层土壤肥力整体较高;犁底层土壤肥力中等。速
效钾是影响耕作层土壤肥力的重要因素，全磷和碱解氮是影
响犁底层土壤肥力质量的重要因素，施肥时应注意氮肥适
中，钾肥多施，磷肥少量。
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1075138 卷 28 期 王 鹍等 基于层次分析法的恩施州魔芋种植基地土壤质量评价