典型黑土区侵蚀-沉积对土壤微生物数量空间分布的影响

doi:10.13287/j.1001-9332.202203.012

应用生态学报 ›› 2022, Vol. 33 ›› Issue (3): 685-693.doi: 10.13287/j.1001-9332.202203.012

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典型黑土区侵蚀-沉积对土壤微生物数量空间分布的影响

莫帅豪¹, 郑粉莉^1,2*, 冯志珍¹, 易祎¹

¹西北农林科技大学水土保持研究所, 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西杨凌 712100;
²中国科学院水利部水土保持研究所, 陕西杨凌 712100

收稿日期:2021-06-21 接受日期:2021-12-29 出版日期:2022-03-15 发布日期:2022-09-15
通讯作者: * E-mail: flzh@ms.iswc.cn
作者简介:莫帅豪, 男, 1997年生, 硕士研究生。主要从事土壤侵蚀退化评价研究。E-mail: moshuaihao@163.com
基金资助:
美丽中国生态文明建设科技工程专项(XDA23060502)和黑土地保护与利用科技创新工程项目(XDA28000000)资助。

Effects of soil erosion and deposition on the spatial distribution of soil microbial quantity in Mollisol area of Northeast China.

MO Shuai-hao¹, ZHENG Fen-li^1,2*, FENG Zhi-zhen¹, YI Yi¹

¹State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on Loess Plateau, Institute of Soil and Water Conservation, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;
²Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources, Yangling 712100, Shaanxi, China

Received:2021-06-21 Accepted:2021-12-29 Online:2022-03-15 Published:2022-09-15

摘要/Abstract

摘要： 研究土壤微生物群落对土壤侵蚀-沉积的响应可为农业生态系统功能提升提供重要指导。选择黑龙江省典型薄层黑土区宾县宾州河流域为研究区,分析土壤微生物数量的空间分布特征,并结合¹³⁷Cs示踪方法估算土壤侵蚀模数,进一步分析坡面和流域尺度土壤侵蚀-沉积对土壤微生物数量的影响。结果表明:季节变化对土壤微生物数量的影响非常明显,夏季土壤微生物数量显著高于秋季;其中,土壤细菌数量对季节变化反应最敏感,其在夏季坡面不同部位和流域不同位置较秋季分别增加1.4～2.6倍和1.4～2.2倍。土壤侵蚀强度的空间分布对土壤微生物群落空间分布有重要影响。土壤细菌数量在坡下部沉积区和流域下游轻度侵蚀区所占比例最高,分别为84.4%和85.4%。除土壤真菌数量外,土壤微生物数量、细菌和放线菌数量均与土壤侵蚀模数有显著负向线性关系,相关系数分别为-0.595、-0.554和-0.291。坡面和流域尺度土壤侵蚀-沉积使土壤理化性质产生空间差异,进而对土壤微生物群落数量的空间分布产生影响。

关键词: 土壤微生物数量, 土壤侵蚀-沉积, 空间分布, 坡面和流域尺度, 薄层黑土区

Abstract: Revealing the responses of soil microbial community to soil erosion can provide guidance for agricultural ecosystem management. We investigated the impacts of soil erosion intensity on soil microbial quantity at the Binzhou River Basin, a typical thin layer Mollisol area in Bin County of Heilongjiang Province, using ¹³⁷Cs tracer. The results showed that there were seasonal variations in soil microbial quantity. The abundance of soil microbes in summer was considerably higher than that in autumn. Bacteria was more sensitive to seasonal variation than fungi and actinomycetes, which was increased by 1.4-2.6 times and 1.4-2.2 times in summer compared with autumn in different parts of slope and watershed, respectively. The spatial variation of soil erosion intensity had an important effect on the spatial distribution of soil microbial community. The highest proportion of bacteria was found at lower deposition area of slope (84.4%) and at the lightly eroded area of the downstream (85.4%). The numbers of soil microbes, soil bacteria and actinomycetes were negative linearly correlated with soil erosion modulus, with correlation coefficients of -0.595, -0.554 and -0.291, respectively. Soil erosion and deposition induced spatial differences in soil physical and chemical properties, with consequences on spatial distribution of soil microbial community.

Key words: soil microbial quantity, soil erosion and deposition, spatial distribution, sloping and watershed scales, thin layer Mollisol area

莫帅豪, 郑粉莉, 冯志珍, 易祎. 典型黑土区侵蚀-沉积对土壤微生物数量空间分布的影响[J]. 应用生态学报, 2022, 33(3): 685-693.

MO Shuai-hao, ZHENG Fen-li, FENG Zhi-zhen, YI Yi. Effects of soil erosion and deposition on the spatial distribution of soil microbial quantity in Mollisol area of Northeast China.[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2022, 33(3): 685-693.

参考文献 42

[1]	沈仁芳, 赵学强. 土壤微生物在植物获得养分中的作用. 生态学报, 2015, 35(20): 6584-6591
[2]	Sofi J, Lone A, Ganie M, et al. Soil microbiological activity and carbon dynamics in the current climate change scenarios: A review. Pedosphere, 2016, 26: 577-591
[3]	Singh JS, Raghubanshi A, Singh R, et al. Microbial biomass acts as a source of plant nutrient in dry tropical forest and savanna. Nature, 1989, 338: 499-500
[4]	魏媛, 张金池, 俞元春, 等. 退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响. 土壤, 2010, 42(2): 230-235
[5]	Pascual JA, Garcia C, Hernandez T, et al. Soil microbial activity as a biomarker of degradation and remediation processes. Soil Biology and Biochemistry, 2000, 32: 1877-1883
[6]	武琳慧, 邵玉琴, 鲁槚银, 等. 乌梁素海湿地过渡带土壤微生物类群数量与分布特征. 农业环境科学学报, 2014, 33(4): 759-764
[7]	安然, 龚吉蕊, 尤鑫, 等. 不同龄级速生杨人工林土壤微生物数量与养分动态变化. 植物生态学报, 2011, 35(4): 389-401
[8]	Qi L, Zhou P, Yang L, et al. Effects of land reclamation on the physical, chemical, and microbial quantity and enzyme activity properties of degraded agricultural soils. Journal of Soils and Sediments, 2020, 20: 973-981
[9]	王志瑞, 杨山, 马锐骜, 等. 内蒙古草甸草原土壤理化性质和微生物学特性对刈割与氮添加的响应. 应用生态学报, 2019, 30(9): 3010-3018
[10]	覃乾, 朱世硕, 夏彬, 等. 黄土丘陵区侵蚀坡面土壤微生物量碳时空动态及影响因素. 环境科学, 2019, 40(4): 1973-1980
[11]	胡婵娟, 刘国华, 郭雷, 等. 土壤侵蚀对土壤理化性质及土壤微生物的影响. 干旱区研究, 2014, 31(4): 702-708
[12]	张孝存, 郑粉莉, 安娟, 等. 典型黑土区坡耕地土壤侵蚀对土壤有机质和氮的影响. 干旱地区农业研究, 2013, 31(4): 182-186
[13]	Lu J, Zheng FL, Li GF, et al. The effects of raindrop impact and runoff detachment on hillslope soil erosion and soil aggregate loss in the Mollisol region of Northeast China. Soil and Tillage Research, 2016, 161: 79-85
[14]	王国兵, 阮宏华, 唐燕飞, 等. 北亚热带次生栎林与火炬松人工林土壤微生物生物量碳的季节动态. 应用生态学报, 2008, 19(1): 37-42
[15]	易祎, 郑粉莉, 王彬, 等. 典型黑土区坡耕地土壤微生物群落数量的空间分布研究. 水土保持通报, 2013, 33(6): 42-45, 50
[16]	王彬, 郑粉莉, 王玉玺. 东北典型薄层黑土区土壤可蚀性模型适用性分析. 农业工程学报, 2012, 28(6): 126-131
[17]	冯志珍, 郑粉莉, 易祎. 薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀-沉积的响应. 土壤学报, 2017, 54(6): 1332-1344
[18]	An J, Zheng FL, Wang B. Using 137Cs technique to investigate the spatial distribution of erosion and deposition regimes for a small catchment in the black soil region, Northeast China. Catena, 2014, 123: 243-251
[19]	史衍玺, 唐克丽. 人为加速侵蚀下土壤质量的生物学特性变化. 土壤侵蚀与水土保持学报, 1998, 4(1): 3-5
[20]	李阜棣, 喻子牛, 何绍江. 农业微生物实验技术. 北京: 中国农业出版社, 1996
[21]	鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京: 中国农业科技出版社, 2000
[22]	Zhang XB, Walling D, He QL. Simplified mass balance models for assessing soil erosion rates on cultivated land using caesium-137 measurements. Hydrological Sciences Journal, 1999, 44: 33-45
[23]	杨维鸽, 郑粉莉, 王占礼, 等. 地形对黑土区典型坡面侵蚀-沉积空间分布特征的影响. 土壤学报, 2016, 53(3): 572-581
[24]	中华人民共和国水利部. 土壤侵蚀分类分级标准: L190—2007. 北京: 中国水利水电出版社, 2008
[25]	杨华, 陈莎莎, 冯哲叶, 等. 土壤微生物与有机物料对盐碱土团聚体形成的影响. 农业环境科学学报, 2017, 36(10): 2080-2085
[26]	张振佳, 曹银贵, 王舒菲, 等. 平朔黄土露天矿区复垦地表层土壤微生物数量与酶活性的特征及差异分析. 生态学报, 2021, 41(1): 1-14
[27]	Wang L, Zheng FL, Liu G, et al. Seasonal changes of soil erosion and its spatial distribution on a long gentle hillslope in the Chinese Mollisol region. International Soil and Water Conservation Research, 2021, 9: 394-404
[28]	Wang X, Cammeraat ELH, Cerli C, et al. Soil aggregation and the stabilization of organic carbon as affected by erosion and deposition. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 72: 55-65
[29]	陈瑞州, 李静, 范家慧, 等. 不同施肥配比对芒果园土壤养分、微生物数量和酶活性的影响. 热带作物学报, 2018, 39(6): 1055-1060
[30]	高文慧, 郭宗昊, 高科, 等. 生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响. 生态环境学报, 2021, 30(1): 205-212
[31]	高雪峰, 韩国栋, 张功, 等. 放牧对荒漠草原土壤微生物的影响及其季节动态研究. 土壤通报, 2007, 38(1): 145-148
[32]	王群, 尹飞, 郝四平, 等. 下层土壤容重对玉米根际土壤微生物数量及微生物量碳、氮的影响. 生态学报, 2009, 29(6): 3096-3104
[33]	Li CH, Ma BL, Zhang TQ. Soil bulk density effects on soil microbial populations and enzyme activities during the growth of maize (Zea mays L.) planted in large pots under field exposure. Canadian Journal of Soil Science, 2002, 82: 147-154
[34]	朱敏, 郭志彬, 曹承富, 等. 不同施肥模式对砂姜黑土微生物群落丰度和土壤酶活性的影响. 核农学报, 2014, 28(9): 1693-1700
[35]	吴勇, 刘晓静, 童长春, 等. 施氮对西北荒漠灌区紫花苜蓿土壤理化性质及微生物数量的影响. 草原与草坪, 2020, 40(6): 58-64
[36]	林璐, 乌云娜, 田村宪司, 等. 呼伦贝尔典型退化草原土壤理化与微生物性状. 应用生态学报, 2013, 24(12): 3407-3414
[37]	张旭博, 徐梦, 史飞. 藏东南林芝地区典型农业土地利用方式对土壤微生物群落特征的影响. 农业环境科学学报, 2020, 39(2): 331-342
[38]	葛荣盛. 鼎湖山土壤的微生物及其对酸度的适应特征. 生态学杂志, 1993, 12(3): 11-18
[39]	高日平, 赵思华, 刁生鹏, 等. 秸秆还田对黄土风沙区土壤微生物、酶活性及作物产量的影响. 土壤通报, 2019, 50(6): 1370-1377
[40]	Kokalis-Burelle N, McSorley R, Wang KH, et al. Rhizosphere microorganisms affected by soil solarization and cover cropping in Capsicum annuum and Phaseolus lunatus agroecosystems. Applied Soil Ecology, 2017, 119: 64-71
[41]	Dennis PG, Miller AJ, Hirsch PR. Are root exudates more important than other sources of rhizodeposits in structuring rhizosphere bacterial communities? FEMS Microbiology Ecology, 2010, 72: 313-327
[42]	李增强, 李丹丹, 赵炳梓, 等. 秸秆施用和作物种植对土壤团聚体和微生物群落组成的影响. 农业环境科学学报, 2017, 36(8): 1557-1565

典型黑土区侵蚀-沉积对土壤微生物数量空间分布的影响

Effects of soil erosion and deposition on the spatial distribution of soil microbial quantity in Mollisol area of Northeast China.

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[1]	陈材, 唐光大, 董晓全, 徐颂军. 雷州半岛风水林灌木层优势种群空间分布格局与关联性 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(2): 371-380.
[2]	连子文, 杜虎, 谷俊锟, 曾馥平, 彭晚霞, 尹力初, 隆庆之, 刘坤平, 孙瑞, 谭卫宁. 喀斯特常绿落叶阔叶林土壤有效中微量元素空间异质性 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(4): 955-961.
[3]	刘强, 吴志伟, 林世滔, 李顺, 方志斌. 松材线虫病发生点格局及影响因素 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(9): 2530-2538.
[4]	郭香瑶, 罗颖, 尹秋龙, 杨治春, 贾仕宏, 郝占庆. 秦岭皇冠暖温带落叶阔叶林灌木层结构与物种多样性 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(8): 2017-2026.
[5]	韩安霞, 邱婧, 何春梅, 尹秋龙, 贾仕宏, 罗颖, 李晨璐, 郝占庆. 秦岭皇冠优势灌木苦糖果的空间分布格局及种内种间关联 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(8): 2027-2034.
[6]	邱婧, 韩安霞, 何春梅, 尹秋龙, 贾仕宏, 罗颖, 李晨璐, 郝占庆. 秦岭优势乔木锐齿槲栎的空间分布格局及种内关联 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(8): 2035-2042.
[7]	庞景文, 卜崇峰, 郭琦, 鞠孟辰, 江熳, 莫秋霞, 王鹤鸣. 毛乌素沙地区域尺度生物结皮有机碳 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(7): 1755-1763.
[8]	杨文松, 容丽, 叶天木, 王梦洁, 李璇, 王琪, 李婷婷, 曾珍. 黔中喀斯特次生林优势物种空间分布格局及关联性 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(5): 1215-1222.
[9]	刘建康, 冯湘, 张克斌, 刘淑琴, 刘新月. 荒漠草原优势种群油蒿空间分布格局对封育恢复的响应 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(3): 720-726.
[10]	滕慧颖, 耿艳楼, 张恒硕, 查同刚. 冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量评价 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(11): 3046-3054.
[11]	陈利娟, 肖乔芝, 仇玉萍, 陈国柱. 云南滇池入侵虾虎鱼类的共存策略 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(9): 3357-3369.
[12]	何春梅, 刘润清, 杨治春, 尹秋龙, 贾仕宏, 罗颖, 郝占庆. 秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林物种组成与群落结构 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(8): 2737-2744.
[13]	陈科屹, 张会儒, 张博, 何友均. 基于地理加权回归拓展模型的天然次生林碳储量空间分布 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(4): 1175-1183.
[14]	刘玮, 辛美丽, 周健, 詹冬梅, 丁刚, 吴海一. 基于生境适宜性指数模型的俚岛海黍子生境层级分布 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(3): 1061-1068.
[15]	尉文, 闫琰, 刘晓云, 张硕新. 太白山锐齿栎林群落结构特征 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(6): 1923-1932.