采礦廢棄地土壤微生物數(shù)量與理化性狀相關(guān)分析

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材料與方法

1.1試驗(yàn)樣地概況

試驗(yàn)地位于湖北省黃石市黃荊山北麓的采礦廢棄地，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫16.4℃，年平均降雨量1382mm，巖石較堅(jiān)硬且呈微-中風(fēng)化，巖性主要為石灰?guī)r、白云巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，均為裸巖，70°以上邊坡面積達(dá)80%以上，幾乎無植被籠罩。2022年，黃石市針對廢棄地中不同的立地類型，采取平臺、飄臺、燕巢種植、客土噴播等方法舉行了植被恢復(fù)[8]，種植土壤均為客土配置而成，經(jīng)過5年的生長恢復(fù)后，于2022年6月對各樣地舉行了植被調(diào)查，各樣地概括處境見表1。

1.2樣品采集方法

選取坡向、坡位等立地條件根本一致的典型小區(qū)作為采樣地點(diǎn)，于2022年6月采用“S”形法5點(diǎn)取樣，利用不銹鋼管取土器垂直取0～20cm土層，取樣量根本保持一致，同一樣地土樣集中混勻，并用四分法混合收集，現(xiàn)場編號保存于滅菌塑料封口袋。當(dāng)天帶回測驗(yàn)室后分裝一份土壤樣品置于4℃冰箱中保存，用于測量土壤微生物數(shù)量。剩余樣品研磨粉碎、過2mm篩，用于測定土壤理化性狀。

1.3測定方法

土壤pH采用pH計(jì)測定，含水量采用烘干法測定，有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀-容量法，全氮測定采用半微量凱氏定氮法，速效氮測定采用堿解分散法，速效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法[9]。采用稀釋涂布平板法記數(shù)土壤微生物數(shù)量[10]。馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基培養(yǎng)真菌，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，高氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌，阿須貝氏培養(yǎng)基培養(yǎng)固氮菌。真菌用10-2、10-3、10-4稀釋液涂抹平板，細(xì)菌用10-7、10-8、10-9稀釋液涂抹平板，放線菌和固氮菌用10-3、10-4、10-5稀釋液涂抹平板，固氮菌用10-7、10-8、10-9稀釋液涂抹平板，每個(gè)處理重復(fù)3次，接種后置于25～30℃培養(yǎng)室內(nèi)培養(yǎng)，細(xì)菌培養(yǎng)2～3d、真菌培養(yǎng)5～7d、放線菌及固氮菌培養(yǎng)7～10d，分類鑒定并計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)分析采用SPSS19.0軟件。

2結(jié)果與分析

2.1土壤微生物數(shù)量與土壤性狀之間的相關(guān)性分析

土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間存在著緊密聯(lián)系，土壤養(yǎng)分和水分可為土壤微生物供給生長發(fā)育的必備條件，土壤酸堿度對土壤中的生物活性及有效養(yǎng)分有顯著影響。從土壤因子之間的相關(guān)性分析（表2）可見，有機(jī)質(zhì)與全氮、速效氮呈極顯著正相關(guān)，與速效磷呈顯著正相關(guān)；全氮與速效氮、速效磷呈顯著正相關(guān)；速效磷與速效鉀呈顯著正相關(guān)，其他因子之間相關(guān)性不顯著。從土壤微生物數(shù)量的相關(guān)性分析（表3）可知，真菌與放線菌呈顯著正相關(guān)，細(xì)菌與固氮菌呈顯著正相關(guān)，其他因子之間相關(guān)性不顯著。由表4可知，土壤因子與土壤微生物數(shù)量之間的相關(guān)系數(shù)各有差異，真菌數(shù)量與含水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與全氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系；細(xì)菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)、全氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效氮、速效磷、速效鉀呈顯著正相關(guān)關(guān)系；放線菌數(shù)量與含水量、有機(jī)質(zhì)、全氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系；固氮菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)、速效氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與全氮、速效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系。總體來說，有機(jī)質(zhì)、全氮與四大類微生物數(shù)量之間均表現(xiàn)出了較高的相關(guān)程度，而速效鉀和pH與四大類微生物數(shù)量之間卻幾乎無明顯的相關(guān)性。

2.2土壤微生物數(shù)量與土壤性狀的多元線性回歸分析

為進(jìn)一步探討土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間的關(guān)系，以真菌數(shù)量（y1）、細(xì)菌數(shù)量（y2）、放線菌數(shù)量（y3）、固氮菌數(shù)量（y4）作為因變量，pH（x1）、含水量（x2）、有機(jī)質(zhì)（x3）、全氮（x4）、速效氮（x5）、速效磷（x6）、速效鉀（x7）為自變量，對其舉行逐步線性回歸分析，通過引入自變量和根據(jù)自變量對模型付出大小舉行選擇并剔除，建立最優(yōu)關(guān)系模型，分別為：①真菌數(shù)量與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y1=0.6064+0.0741x2+0.7351x4，說明真菌數(shù)量隨著含水量和全氮含量的升高而增加；②細(xì)菌數(shù)量與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y2=7.2391-1.2244x1+0.0707x3+0.0169x5，說明細(xì)菌數(shù)量隨有機(jī)質(zhì)和速效氮含量的升高而增加，隨pH的降低而增加；③放線菌數(shù)量與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y3=-1.6942+0.1342x2+0.0789x3，說明放線菌數(shù)量隨著含水量和有機(jī)質(zhì)含量的升高而增加；④固氮菌數(shù)量與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y4=-0.0132+0.7838x4+0.0195x5-0.0145x6，說明固氮菌數(shù)量隨著全氮和速效氮含量的升高而增加，隨著速效磷含量的升高而裁減。

2.3土壤性狀對土壤微生物數(shù)量的通徑分析

通徑分析是回歸分析的拓展，可以更好地處理自變量和因變量之間的繁雜關(guān)系。對主要土壤因子舉行了通徑分析后的結(jié)果見表5，由表5可知，影響真菌數(shù)量的土壤因子直接通徑系數(shù)大小依次為含水量>全氮，說明含水量對真菌數(shù)量的影響最大；影響細(xì)菌數(shù)量的土壤因子直接通徑系數(shù)大小依次為有機(jī)質(zhì)>pH>速效氮，說明有機(jī)質(zhì)對細(xì)菌數(shù)量的影響最大；影響放線菌數(shù)量的土壤因子直接通徑系數(shù)大小依次為有機(jī)質(zhì)>含水量，說明有機(jī)質(zhì)對放線菌數(shù)量的影響也最大，但其直接通徑系數(shù)并未達(dá)成顯著水平；影響固氮菌數(shù)量的土壤因子直接通徑系數(shù)大小依次為速效氮>速效磷>全氮，說明速效氮是影響固氮菌數(shù)量的最關(guān)鍵因子，上述結(jié)果與簡樸相關(guān)分析的結(jié)果一致。

3議論

植被恢復(fù)后產(chǎn)生持續(xù)的凋落物和腐爛的根系，進(jìn)一步增加了有機(jī)質(zhì)的積累，促進(jìn)了有機(jī)物質(zhì)的礦化和再合成，同時(shí)恢復(fù)植被中豆科植物居多，在生長過程中固氮作用較大，故全氮、速效氮、速效磷含量易受其影響，而速效鉀含量雖然與有機(jī)質(zhì)含量存在確定的相關(guān)性，但這種相關(guān)性并不顯著，這可能與不同的林分組成有關(guān)。真菌與放線菌在微生物中充當(dāng)著特殊分解者的作用，它們都具有豐富的酶系統(tǒng)，能夠分解難分解物質(zhì)，且喜分布于類似的土壤環(huán)境中，兩者之間息息相關(guān)；同時(shí)前人的研究結(jié)果顯示，通常處境下細(xì)菌和固氮菌的數(shù)量會隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加而增多，細(xì)菌和固氮菌之間存在著顯著的相關(guān)性，與本研究結(jié)果根本一致。

土壤微生物是土壤中有機(jī)物的重要分解者，與土壤理化性質(zhì)變化息息相關(guān)，土壤微生物能充分反映土地利用及其生態(tài)功能的變化，可作為土壤質(zhì)量評價(jià)的重要指示指標(biāo)[11]。植被恢復(fù)會對微生物產(chǎn)生積極影響，這與土壤中的生物量緊密相關(guān)，如凋落物、根系分泌物等。大量學(xué)者對兩者之間的關(guān)系舉行了探討，楊寧等[12]對不同植被恢復(fù)階段的丘陵坡地舉行了研究，察覺土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷等與微生物量碳有較大的關(guān)聯(lián)度。趙萌等[13]那么察覺杉木林地中土壤中的微生物總數(shù)及細(xì)菌、放線菌的數(shù)量會隨著土壤含水率的升高而顯著增加，細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量隨著土壤有機(jī)碳、全氮含量的升高而增加。邵寶林等[14]那么對橫斷山北部高山區(qū)35個(gè)樣點(diǎn)的土樣舉行了分析，結(jié)果說明，放線菌數(shù)量與pH呈顯著正相關(guān)關(guān)系，真菌數(shù)量與土壤全鉀含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。王岳坤等[15]對海南清瀾港紅樹林的土壤微生物數(shù)量與土壤因子關(guān)系舉行了研究，察覺土壤細(xì)菌數(shù)量與土壤pH、含水量、全磷含量、全鉀含量明顯相關(guān)；放線菌的數(shù)量與土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、有效鉀含量明顯相關(guān)；真菌數(shù)量與土壤pH、全鉀含量明顯相關(guān)。由本研究中通徑分析可知，含水量和全氮是影響真菌數(shù)量的主要因子，其中含水量的直接作用最大，這可能是由于真菌能在潮濕氣候環(huán)境下大量繁殖，受水分條件影響較大有關(guān)；有機(jī)質(zhì)、pH和速效氮是影響細(xì)菌數(shù)量的主要因子，其中有機(jī)質(zhì)的影響最大，這與細(xì)菌較強(qiáng)的分解才能聯(lián)系精細(xì)，它們能促進(jìn)植物殘?bào)w的分解，使土壤中有機(jī)物質(zhì)顯著增加；有機(jī)質(zhì)和含水量是影響放線菌數(shù)量的主要因子，其中有機(jī)質(zhì)的直接作用最大，這可能與其特殊分解作用有關(guān)；速效氮、全氮和速效磷是影響固氮菌數(shù)量的主要因子，其中速效氮的直接作用最