土地整理对岩溶区土壤微生物生物量 碳、氮及酶活性的影
响 ——以重庆丰都县三坝乡为例
祁 乐1，高 明1，杨来淑1，王 丹1，邓 炜1，2
【摘 要】文章以重庆市丰都县三坝乡土地整理项目为例，分别对土地整理前(2012年12月)52个采集点和土地整理后(2013年3月)28个采集点，采用野外采样和室内分析相结合的方法，研究了土地整理对岩溶区土壤微生物群落结构、土壤微生物生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)及酶活性(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶)的影响，结果表明：(1)土地整理对土壤微生物影响显著，土地整理后比整理前土壤中的放线菌数量降低，真菌数量增加。(2)在0～20 cm土层，整理前后SMBC和SMBN含量变化显著，SMBC含量整理后比整理前降低了20.33%，SMBN含量整理后比整理前减少了47.84%；土地整理改变了整理前SMBC、SMBN含量随土层深度变化递减的规律，使SMBC、SMBN含量分别在亚表层(20～40 cm)出现最小值68.34 mg/kg和最大值33.58 mg/kg。(3)整理前后土壤脲酶和过氧化氢酶均在0～20 cm和20～40 cm同一土层差异显著，蔗糖酶活性在各土层差异均显著。土地整理使土壤脲酶和过氧化氢酶活性降低，蔗糖酶活性提高。(4)有机质对表层SMBC、SMBN含量和脲酶活性呈显著正相关，pH值与土壤酶活性呈显著正相关。 【期刊名称】中国岩溶 【年(卷),期】2015(000)001 【总页数】9
【关键词】土地整理；土壤微生物；生物量；土壤酶活性
0 引 言
岩溶地区土壤“先天不足”、土层较薄、漏水漏肥，加之人口压力的增加、不适当的土地利用和资源开发，使岩溶区土壤总是处于负增长趋势，作物产量不高[1]。为了提高作物产量，需要进行土地整理来改善土壤质量。土地整理工程的实施不可避免会对生物资源产生影响，规划设计中生态用地的减少，必然会减少生物的生存空间[2]。微生物在土壤中普遍存在，其对环境条件的变化反应敏捷而被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[3]，土壤微生物对土壤生态系统中的物质循环和能量流动起着决定作用，在土壤养分转化循环、系统稳定性和抗干扰能力以及土壤可持续发展中占据主导地位[4]。土壤微生物生物量的生物指标主要表现在土壤微生物生物量碳(SMBC)和土壤微生物生物量氮(SMBN)两方面[5]，它们是植物所需养分重要的“源”和“库”，是土壤有机碳和氮素循环及其转化的重要指标。通过分析土壤微生物量碳、氮的变化以及微生物群落组成和结构的变化，可以作为对土壤质量影响的指标[6]。而土壤酶在参与有机碳转化、营养物质释放中起着重要的作用，其活性高低直接反映土壤代谢需求和土壤中养分的有效性，是最活跃的土壤肥力因子之一。
近年来，我国学者的研究主要集中在土地整理对土壤性状的影响[7]、土地整理的景观格局与生态效应[8-9]、土地整理对农田土壤碳含量的影响[10]，以及不同耕作措施对土壤微生物的影响[6,11]、施肥状况对土壤SMBC、SMBN及酶活性的影响[12]等方面，现有研究成果大致如下：土地整理前后土壤中有效磷、速效钾和活性有机质均发生明显变化[7]；土地整理产生廊道宽度和连通度提高、植被覆盖增加、合理功能分区等正效应，景观多样性降低和生态服务价值降低等负效应[9]；土地整理后，农田土壤碳含量都有得到提高[10]；不同种植制度(连作、轮作和间作)、施肥制度(有机肥和无机肥配施、单施有机肥和单施化肥)、
保护性耕作制度(秸秆还田和免耕)对土壤微生物数量、生物量和群落结构都有一定影响[11]，但是研究土地整理对土壤微生物及SMBC、SMBN及酶活性之间关系的文献比较少，本文以重庆市丰都县三坝乡土地整理项目为例，研究了土地整理前后土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的变化，以期为土地整理后土壤的合理利用及科学施肥提供依据。
1 研究区概况
重庆市丰都县三坝乡野桃坝村(图1)位于E107°42′52.8″～107°45′30″，N29°35′32.7″～29°39′4.6″，该地区属于中低山地貌，碳酸盐岩面积占土地面积的30%以上。
采样区土壤主要是由嘉陵江组石灰岩母质发育形成的黄壤，土壤质地轻壤至中壤。研究区海拔多在1 300～1 500 m，平均年降雨量1 066.7 mm。全年无霜期299 d，气候温和，年平均气温17.5 ℃。耕地主要种植玉米、红薯等粮食作物，经济作物以烟草、土豆为主。
2 研究方法
重庆市丰都县三坝乡土地整理项目于2012年5月进行规划设计，2013年3月完成施工，主要包括土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程。土地平整工程首先把田块的表土剥离，将岩石挖除，深耕深松，再覆土，土层厚度不够的情况下还需客土[13]；然后进行田块归并，对边角田块、不规则田块进行规整，使施工后各地块土层平均厚度达到50 cm。项目区施工完成之后，大面积的土地承包给农户种植烟叶，并在此过程中按照各地块肥力状况进行平衡施肥或有机肥培肥。 2.1 样品采集与测定方法
本次研究共分两次进行采样，采集土样样点空间分布图分别如图2、图3所示：第一次为土地整理前样品采集(2012年12月)，共选择52个采集点；第二次为土地整理工程实施后的样品采集，共选择28个采集点(2013年3月)。两次采样过程中均根据田块面积、地形特征、土壤类型选择具有代表性的土壤，按照“S”型随机布设采样点位置，并在第一次采样完成分析后，对第二次采样进行合理选择。每个采样点均采集0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm三层土样，同时为保证样品的代表性，每个采样点以取土点为中心，在5 m半径内选择3～5个点，制成混合土样，并用GPS记录中心点坐标，回到室内将鲜样保存在4 ℃的冰箱里供土壤微生物特性分析。
土壤微生物数量用稀释平板表面涂抹法，其中细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基；真菌采用马丁氏-孟加拉红培养基；放线菌采用改良高氏一号培养基[14]。土壤微生物量碳、氮采用氯仿熏蒸0.5 mol/L K2SO4浸提法，分别用重铬酸钾氧化法和凯氏定氮法测定提取液中的碳、氮[15]。土壤过氧化氢酶活性采用滴定法,即定量滴定酶促反应后剩余的过氧化氢量来表示酶活性。土壤脲酶活性采用苯酚钠比色法，结果以24 h后100 g土壤中NH4-N的毫克数表示。蔗糖酶活性：采用3,5二硝基水杨酸比色法测定，其活性以24 h后100 g土壤中葡萄糖的毫克数表示[16]。土壤容重采用环刀法测定，重复三次，结果取三个数值的算术平均值。土壤pH值采用pH计测定。土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、全氮采用常规方法测定。 2.2 数据处理
试验数据采用Excel 2010和SPSS22.0软件，进行统计分析。土壤微生物量碳、氮以及酶活性之间的线性相关分析数据采用总平均值。不同处理间的差异显著
性采用单因素方差分析(ONE-WAY ANOVA)检验[17]。方差分析认为，观测变量值的变动会受控制变量和随机变量两方面的影响。单因素方差分析是把总变异的离均差平方和SS及自由度分别分解为组间和组内两部分，其计算公式[17]如下：
SST=SSA+SSE[17]
式中，SST为观测变量总离差平方和；SSA为组间离差平方和，是由控制变量的不同水平造成的变差；SSE为组内离差平方和，是由抽样误差引起的变差。 SST=Σki=1Σnij=1(xij-)2
式中，k为控制变量的水平数；xij为控制变量第i个水平下第j个样本值；ni为控制变量第i个水平下的样本量；为观测变量均值。 SSA=Σki=1ni(i-)2
式中，i为控制变量第i个水平下观测变量的样本均值。 SSE=Σki=1Σnij=1(xij-i)2
方差分析采用的检验统计量是F统计量[17]，数学定义为： F=SSA/(k-1)SSE/(n-k)=MSAMSE
式中，n为样本总量，k-1和n-k分别为SSA和SSE的自由度；MSA是平均组间平方和；MSE是平均组内平方和，目的是消除水平数和样本量对分析带来的影响。根据F值和对应的概率P值，与给定显著性水平作比较，若P<，则拒绝原假设，认为控制变量不同水平下观测变量各总体的均值存在显著性差异，控制变量不同水平对观测变量产生了显著影响；反之，控制变量不同水平对观测变量没有产生显著影响。
3 结果与分析
土地整理对岩溶区土壤微生物生物量碳、氮及酶活性的影响--以重庆
