不同土地利用方式下剑湖湿地土壤微生物活性研究
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摘要：采用Li-8100A土壤CO2通量自动测量系统，对剑湖湿地省级自然保护区内7种主要土地利用方式下的土壤微生物活性进行了测量，并对其相关影响因子进行了分析与讨论。研究结果表明：6月7种土地利用方式的土壤呼吸速率依次为：YC>YSL>LH>YM>LXD>SDT>LSL；10月7种土地利用方式的土壤呼吸速率依次为：YM>LXD>LH>YC>YSL>LSL>SDT。6月土壤微生物活性与土壤含水率、氨氮呈极显著线性相关，与土壤全氮、碱解氮、有效磷呈显著线性相关；10月土壤微生物活性与土壤含水率、pH值和氨氮呈极显著线性相关，与土壤碱解氮、有机碳呈显著线性相关。
关键词：土地利用方式；土壤微生物；活性
中图分类号：S154.3
文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10012303
1 引言
微生物活性又称为微生物代谢活力，严格说是指微生物在某一时段内所有生命活动的总和，或在环境介质中微生物介入的所有过程的总和。可见，直接测定微生物活性近乎是不可能的，因而需要以其他指标间接地肀碚鳌M寥篮粑速率即是表征土壤微生物活性的重要指标，土壤呼吸包括土壤微生物的呼吸、植物根系的呼吸以及原生动物的呼吸等，其中土壤微生物呼吸是土壤呼吸的主要来源。
严格意义上说，土壤呼吸包括未扰动土壤中产生CO2的3个生物学过程和1个化学氧化过程，即微生物呼吸和土壤有机质分解过程（微生物异养呼吸 Rh）、植物根系和根际有机体呼吸过程（根系自养呼吸 Ra）、土壤动物呼吸过程（Rf）和含碳物质的化学氧化过程。研究中即以Li-8100A土壤CO2通量自动测量系统野外测得土壤呼吸数值来表征土壤微生物活性。
剑湖是典型的高原湖泊，地处云南省西北部（简称滇西北），为滇西湖群之一。随着经济的发展，人民生活水平不断提高，生活在剑湖周边的人们也从未停止过对剑湖的利用，但是剑湖自身生态环境脆弱，在人为活动的强烈干扰下，其功能不断衰减，生态环境也逐渐恶化，该研究从土地利用方式对土壤微生物的活性影响出发，对各种影响因子展开探讨，旨在为优化剑湖的科学合理开发利用提供科学依据。
2 材料与方法
2.1 研究区概况
剑湖是云南高原湿地中的典型湿地，也是滇西北高原最具代表性的湿地类型之一，位于滇西北横断山脉中南段，大理白族自治州剑川县境内，紧靠县城，地理位置介于东经99°55′～99°59.5′，北纬26°25′～26°31.5′。剑湖南北长12.3 km，东西宽6.2 km，湖面海拔2168 m，2006年剑湖连同玉华水库与二者周围面山流域汇区及面山森林组成剑湖湿地省级自然保护区。本区域气候受印度洋季风气候影响，属南温带冬干夏湿季风气候类型，干湿两季分明，年温差小，日温差大，多年平均气温12.3℃，极端高温35.7℃，最冷均温4.5℃，最热均温18.5℃，7月气温最高，1月气温最低。多年平均降雨量724.4 mm，无霜期151 d，年平均日照时数2218 h。该研究区域土壤均为冲积土。
2.2 土壤样品采集
分别于2016年6月下旬及10月中旬进行2次土壤样品采集，在环湖路内考察后选择了撂荒地（LH）、杨树林（YSL）、柳树林（LSL）、玉米地（YM）、烟草地（YC）、轮歇地（LXD）、水稻田（SDT） 7种土地利用方式类型作为7个样地。在每个样地设立5个平行样点，每个样点采用正方形5点采样法进行5次重复取样，由采样点中心及其四周共5个点的土样现场混匀，作为一个混合土壤样品。采样前先将土壤表面的植被小心去除，使用土钻采集土壤表层0～20 cm土壤，充分混匀，剔除其中明显的石砾和植物根系，土样装入无菌自封袋，约500g，并用冰盒迅速运回实验室，风干后用于测定土壤理化性质。
2.3 研究方法
2.3.1 土壤理化性质测定
土壤含水率、pH值、氨氮、硝氮、全氮、碱解氮、有效磷、有机碳均根据《土壤学实验指导教程》内方法测定。
2.3.2 土壤微生物活性测定
使用PVC环及Li-8100A土壤CO2通量自动测量系统在样地原位测定土壤呼吸，布点方式对照土样采样时使用的正方形五点采样法，每个样地做5个重复。开始测定前将环刀内的植物尽数剪除，以去除植物呼吸对测定的影响，并且在环刀位置固定后稳定20～30 min，减少环刀内环境的扰动。
2.3.3 数据处理
使用SPSS 22.0软件进行方差及相关性分析，使用Microsoft Excel 2003软件作图。
3 结果与分析
3.1 主要土壤理化参数
由图1 可知，6月不同土地利用方式下土壤微生物活性分别为14.968、9.256、7.172、5.52、3.352、1.706、1.256 μmol/（m2・s），其特征为YC>YSL>LH>YM>LXD>SDT>LSL，YC最高，SD和LSL最低；10月不同土地利用方式下土壤微生物活性分别为5.602、4.76、4.34、3.844、3.66、2.322、1.102μmol/（m2・s），其特征为YM>LXD>LH>YC>YSL>LSL>SDT，LSL和SDT最低，其他样地差异不大。可见，不论是在6月还是在10月，SDT和LSL的土壤微生物活性都处于最低水平， 这与两种样地常年淹水的利用方式有关，有研究指出，基质、水分、温度等因素都会对土壤呼吸产生影响。此外，水稻的种植模式与SDT的土壤呼吸速率较低也有关，秧苗期的水稻需要很高的田间持水量，此时水层长期覆盖土层，表层土壤中的微生物存活收到很大影响，而收获期的水稻，土层覆盖的水虽然被排出，但是土壤中好氧微生物无法在短期内恢复，因此导致了SDT土壤的呼吸速率较低，这与朱英等（2015）对上海市郊不同耕地类型土壤微生物活性的研究结果相一致。对于LSL样地，因其地处剑湖湖滨带，常年淹水，土壤呼吸速率低的原因与SDT相类似。YC在6月呼吸速率明显高于其他6种样地，很可能是6月是烟草的生长旺盛期，烟农施以肥料增加YC样地的肥力，肥料的施用不仅促进了烟草的生长，也使土壤微生物活性增强，呼吸速率增强，而10月YC的呼吸速率处于较低水平，与烟草连作的种植制度有关，烟草连作对土壤肥力消耗较大，烟叶收割后，土壤肥力无法在短期内恢复，土壤微生物也无法获取更多的养分，故而活性降低，呼吸速率降低，与6月时活性产生了明显的差别。YC样地的土壤呼吸速率在7种样地中均处于中间水平，且6月与10月差异不大，这可能与玉米地的利用方式有关，6月是玉米生长旺盛期，有肥料施用，10月虽然玉米收取后土地闲置，但是有秸秆还田，在微生物的作用下，秸秆被分解，其中的养分也随之再次进入土壤，土壤微生物的生存状态所受影响并不大，所以土壤呼吸速率变化也不明显。
可见，不论是6月还是10月，土壤呼吸速率都与土壤含水率有着极显著的线性相关关系（p
4 结论
（1）6月不同土地利用方式下土壤微生物活性以YC为最高，SDT、LSL最低；10月不同土地利用方式下土壤微生物活性以YM为最高，LSL、SDT最低。
（2）6月、10月土壤微生物活性均与土壤含水率、氨氮呈极显著线性相关；10月土壤微生物活性与土壤pH值也有显著线性相关关系。
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