祁连山康乐区不同植被带土壤微生物数量及酶活性变化特征

2023-05-30刘新明

防护林科技 2023年3期

摘要通过在祁连山康乐区的山地荒漠草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛带和高山荒漠草甸草原带阴坡采集土样分析，对祁连山康乐区不同植被带土壤微生物和酶活性变化特征进行了研究。结果表明：不同植被带土壤剖面0～40cm土层微生物数量和酶活性均值排序为山地森林草原带>亚高山灌丛带>高山荒漠草甸草原带>山地荒漠草原带，随着土层垂直深度的加深，微生物数量和酶活性在递减，不同植被带不同土层微生物数量和酶活性与土层深度之间呈负相关关系。

关键词祁连山；康乐自然保护区；植被带；土壤微生物；酶活性

中图分类号：S718.8文獻标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.009

VariationCharacteristicsofSoilMicrobialQuantityandEnzymeActivityinDifferentVegetationZonesinKangleDistrictofQilianMountains

LiuXinming

（ManagementCenterofGansuQilianMountainNationalNatureReserve，Zhangye734000，China）

AbstractThesoilmicrobialandenzymeactivitiesindifferentvegetationzonesinKangleDistrictofQilianMountainwerestudiedbycollectingandanalyzingsoilsamplesverticallydownwardfromthesurfaceontheshadyslopesofmountaindesertsteppebelt，mountainforeststeppebelt，subalpineshrubbeltandalpinedesertmeadowsteppebeltinKangleDistrictofQilianMountains.Theresultsshowedasfollows：themeanvaluesofmicrobialquantityandenzymeactivityin0-40cmsoillayersofdifferentvegetationzonesweremountainforeststeppebelt>subalpineshrubbelt>alpinedesertmeadowsteppebelt>mountaindesertsteppebelt;withthedeepeningofverticaldepthofsoillayer，microbialquantityandenzymeactivitydecreased，andmicrobialquantityandenzymeactivitywasofnegativecorrelationwithdifferentdepthsofsoillayers.

KeywordsQilianMountains;KangleNatureReserve;zoneofvegetation;soilmicroorganism;enzymeactivity

有关祁连山森林和草地对土壤有机碳、氮、磷和钾方面研究报道的文献较多，其中，曾立雄等[1]研究得出，祁连山山地森林草原带有机碳密度平均值为60.23t.hm-２；祁连山中段草地0～60cm土壤有机碳密度均值为22.31kg.m-２[2]；祁连山高寒草甸土有机碳在划区轮牧样地中最高，全年禁牧样地次之，而在全年连续放牧样地中最低[3]；祁连山东段山地森林草原带10～20cm土层有机碳含量显著高于其他土层[4]；祁连山排露沟流域土壤有机碳变化顺序为阴坡＞阳坡，高海拔区域＞低海拔区域，青海云杉＞灌丛＞草地[5]；祁连山青海云杉林土壤有机碳含量随土层深度的增加而降低[6]；祁连山青海云杉分布带土壤有机质随海拔的升高而增大，随取样深度的增加，呈递减趋势[7]。张光德等[8]研究得出，祁连山土壤全氮和全磷均随土层深度加深而减小；祁连山中段山地森林草原带不同海拔梯度下土壤全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量都有明显的表聚效应[9]。有关祁连山森林、草原和草地植被带的研究，主要集中在对土壤有机碳和氮磷钾变化特征方面，而祁连山康乐区不同植被带土壤微生物及酶活性变化特征的研究尚未见文献报道。

1研究区概况与研究方法

1.1研究区概况

研究地点位于祁连山康乐自然保护区，日辐射总量110.21kJ.m-2，≥10℃的积温1630℃，平均气温3.6℃，极端最低气温-27.6℃，极端最高气温32.4℃。

1.2研究方法

1.2.1样品采集方法2022年7月在祁连山康乐自然保护区的山地荒漠草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛带和高山荒漠草甸草原带阴坡分别设置4个样品采集区，在每个样品采集区内设80m×80m的样方，按对角线布置5个样点，从地表垂直向下挖掘40cm深的土壤剖面，按照0～<10cm、10～<20cm、20～<30cm和30～<40cm间距自下而上逐层采集土样各2kg，用4分法带回1kg新鲜土样放入4℃冰箱避光保存，用以测定微生物数量和酶活性。

1.2.2测定项目及方法土壤微生物数量和酶活性测定，参考王贺祥《农业微生物学》和关松荫《土壤酶及其研究法》[10，11]。

1.2.3数据处理方法采用Excel2003和SPSS统计软件进行数据统计分析，差异显著性采用多重相比，LSD检验。

2结果与分析

2.1不同植被带土壤剖面微生物数量变化特征

2.1.1真菌数量变化特征由表1可知，山地森林草原带0～40cm土层真菌数量均值为0.54×107个.g-1，与亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带比较差异极显著（P＜0.01）。山地森林草原带0～＜10cm土层真菌数量为0.63×107个.g-1，与10～＜20cm土层比较差异显著（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较差异极显著（P＜0.01）；亚高山灌丛带0～＜10cm土层真菌数量为0.55×107个.g-1，与其他土层比较差异极显著（P＜0.01）；高山荒漠草甸

第3期刘新明祁连山康乐区不同植被带土壤微生物数量及酶活性变化特征草原带0～＜10cm土层真菌数量为0.39×107个.g-1，与10～＜20cm土层比较差异显著（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较差异极显著（P＜0.01）；山地荒漠草原带0～＜10cm土层真菌数量为0.23×107个.g-1，与其他土层比较差异极显著（P＜0.01）。山地森林草原带比其他植被带更有利于提高0～40cm土层真菌数量。

2.1.2细菌数量变化特征经分析，山地森林草原带、亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原带不同土层细菌数量与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）为-0.9882、-0.9814、-0.9733和-0.9813。由表1可知，山地森林草原带0～＜10cm土层与其他土层比较差异极显著（P＜0.01）；亚高山灌丛带0～＜10cm与10～＜20cm比较差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较差异极显著（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原带0～＜10cm与10～＜20cm土层比较差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较差异极显著（P＜0.01）；山地荒漠草原带0～＜10cm土层与10～＜20cm土层比较差异显著（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较差异不显著（P＞0.05）。

2.1.3放线菌数量变化特征由表1可知，山地森林草原带、亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带不同土层放线菌数量与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）为-0.9710、-0.9689、-0.9892和-0.9596。山地森林草原带0～＜10cm土层与10～＜20cm比较差异显著（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较差异极显著（P＜0.01）；亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带0～＜10cm与其他土层比较差异极显著（P＜0.01）。

2.2不同植被带土壤剖面酶活性变化特征

2.2.1脲酶活性变化特征经分析，山地森林草原带、亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带不同土层脲酶活性与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）为-0.9783、-0.9750、-0.9854和-0.9846。由表1可知，山地森林草原带0～＜10cm与10～＜20cm土层比较，增加了4.35%（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了11.63%和23.08%（P＜0.01）；亚高山灌丛带0～＜10cm与10～＜20cm比较，增加了3.30%（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了11.91%和22.08%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原带0～＜10cm土层与10～＜20cm比较，增加了4.00%（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了13.04%和20.00%（P＜0.01）；山地荒漠草原带0～＜10cm土层与10～20cm层比较，增加了4.69%（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了15.52%和26.42%（P＜0.01）。山地森林草原带比其他植被带更有利于提高脲酶活性。

2.2.2蔗糖酶活性变化特征经分析，山地森林草原带、亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带不同土层蔗糖酶活性与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）为-0.9936、-0.9825、-0.9718和-0.9786。由表1可知，山地森林草原带0～＜10cm土层与10～＜20cm土层比较，增加了6.48%（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了15.68%和28.71%（P＜0.01）；亚高山灌丛带0～＜10cm土层与10～＜20cm比较，增加了6.34%（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了15.63%和28.84%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原带0～＜10cm与10～＜20cm比较，增加了5.23%（P＜0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了19.79%和39.36%（P＜0.01）；山地荒漠草原带0～＜10cm土层与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了11.29%、26.81%和47.35%（P＜0.01）。山地森林草原带比其他植被带更有利于提高蔗糖酶活性。

2.2.3磷酸酶活性变化特征由表1可知，山地森林草原带0～40cm土层与亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带比较，磷酸酶活性分别增加了17.46%、49.25%和67.51%（P＜0.01）。山地森林草原带、亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带不同土层磷酸酶活性与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）为-0.9979、-0.9889、-0.9466和-0.9848。山地森林草原带0～＜10cm与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了11.58%、27.15%和47.96%（P＜0.01）；亚高山灌丛带0～＜10cm土层与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了10.80%、26.18%和47.06%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原带0～＜10cm与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了14.34%、48.89%和58.02%（P＜0.01）；山地荒漠草原带0～＜10cm土层与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了16.67%、26.99%和51.85%（P＜0.01）。山地森林草原带比其他植被带更有利于提高0～40cm土层磷酸酶活性。

2.2.4多酚氧化酶活性变化特征山地森林草原带、亚高山灌丛带、高山荒漠草甸草原带和山地荒漠草原带不同土层多酚氧化酶活性与剖面土层深度之间呈负相关关系，相关系数（r）为-0.9987、-0.9843、-0.9786和-0.9902。由表1可知，山地森林草原带0～＜10cm土层多酚氧化酶活性为1.57mL.g-1，与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了13.77%、36.52%和67.02%（P＜0.01）；亚高山灌丛带0～＜10cm土层多酚氧化酶活性为1.33mL.g-1，与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了13.68%、24.81%和46.15%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原带0～＜10cm土层多酚氧化酶活性为1.10mL.g-1，与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了13.40%、29.41%和48.65%（P＜0.01）；山地荒漠草原带0～＜10cm土层多酚氧化酶活性为0.92mL.g-1，与10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土层比较，分别增加了10.84%、27.78%和58.62%（P＜0.01）。山地森林草原带比其他植被带更有利于提高多酚氧化酶活性。

3结论

不同植被带土壤剖面0～40cm土层真菌、细菌和放线菌数量均值变化顺序为山地森林草原带>亚高山灌丛带>高山荒漠草甸草原带>山地荒漠草原带，且均随着土层的加深而减少，这种变化规律与叶存旺等研究结果相吻合[12]，不同植被带不同土层微生物数量与土层深度之间呈负相关关系。不同植被带土壤剖面0～40cm土层脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性和多酚氧化酶活性均值变化顺序为：山地森林草原带>亚高山灌丛带>高山荒漠草甸草原带>山地荒漠草原带，不同层次酶活性均随着土壤剖面垂直深度的增加而递减，各土层之间差异达到显著和极显著水平，不同植被带不同土层酶活性与土层深度之间呈负相关关系。

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