祁連山康樂區不同植被帶土壤微生物數量及酶活性變化特征

摘要通過在祁連山康樂區的山地荒漠草原帶、山地森林草原帶、亞高山灌叢帶和高山荒漠草甸草原帶陰坡采集土樣分析，對祁連山康樂區不同植被帶土壤微生物和酶活性變化特征進行了研究。結果表明：不同植被帶土壤剖面0～40cm土層微生物數量和酶活性均值排序為山地森林草原帶>亞高山灌叢帶>高山荒漠草甸草原帶>山地荒漠草原帶，隨著土層垂直深度的加深，微生物數量和酶活性在遞減，不同植被帶不同土層微生物數量和酶活性與土層深度之間呈負相關關系。

關鍵詞祁連山；康樂自然保護區；植被帶；土壤微生物；酶活性

中圖分類號：S718.8文獻標識碼：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

有關祁連山森林和草地對土壤有機碳、氮、磷和鉀方面研究報道的文獻較多，其中，曾立雄等[1]研究得出，祁連山山地森林草原帶有機碳密度平均值為60.23t.hm-２；祁連山中段草地0～60cm土壤有機碳密度均值為22.31kg.m-２[2]；祁連山高寒草甸土有機碳在劃區輪牧樣地中最高，全年禁牧樣地次之，而在全年連續放牧樣地中最低[3]；祁連山東段山地森林草原帶10～20cm土層有機碳含量顯著高于其他土層[4]；祁連山排露溝流域土壤有機碳變化順序為陰坡＞陽坡，高海拔區域＞低海拔區域，青海云杉＞灌叢＞草地[5]；祁連山青海云杉林土壤有機碳含量隨土層深度的增加而降低[6]；祁連山青海云杉分布帶土壤有機質隨海拔的升高而增大，隨取樣深度的增加，呈遞減趨勢[7]。張光德等[8]研究得出，祁連山土壤全氮和全磷均隨土層深度加深而減??；祁連山中段山地森林草原帶不同海拔梯度下土壤全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀含量都有明顯的表聚效應[9]。有關祁連山森林、草原和草地植被帶的研究，主要集中在對土壤有機碳和氮磷鉀變化特征方面，而祁連山康樂區不同植被帶土壤微生物及酶活性變化特征的研究尚未見文獻報道。

1研究區概況與研究方法

1.1研究區概況

研究地點位于祁連山康樂自然保護區，日輻射總量110.21kJ.m-2，≥10℃的積溫1630℃，平均氣溫3.6℃，極端最低氣溫-27.6℃，極端最高氣溫32.4℃。

1.2研究方法

1.2.1樣品采集方法2022年7月在祁連山康樂自然保護區的山地荒漠草原帶、山地森林草原帶、亞高山灌叢帶和高山荒漠草甸草原帶陰坡分別設置4個樣品采集區，在每個樣品采集區內設80m×80m的樣方，按對角線布置5個樣點，從地表垂直向下挖掘40cm深的土壤剖面，按照0～<10cm、10～<20cm、20～<30cm和30～<40cm間距自下而上逐層采集土樣各2kg，用4分法帶回1kg新鮮土樣放入4℃冰箱避光保存，用以測定微生物數量和酶活性。

1.2.2測定項目及方法土壤微生物數量和酶活性測定，參考王賀祥《農業微生物學》和關松蔭《土壤酶及其研究法》[10，11]。

1.2.3數據處理方法采用Excel2003和SPSS統計軟件進行數據統計分析，差異顯著性采用多重相比，LSD檢驗。

2結果與分析

2.1不同植被帶土壤剖面微生物數量變化特征

2.1.1真菌數量變化特征由表1可知，山地森林草原帶0～40cm土層真菌數量均值為0.54×107個.g-1，與亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶比較差異極顯著（P＜0.01）。山地森林草原帶0～＜10cm土層真菌數量為0.63×107個.g-1，與10～＜20cm土層比較差異顯著（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較差異極顯著（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～＜10cm土層真菌數量為0.55×107個.g-1，與其他土層比較差異極顯著（P＜0.01）；高山荒漠草甸

第3期劉新明祁連山康樂區不同植被帶土壤微生物數量及酶活性變化特征草原帶0～＜10cm土層真菌數量為0.39×107個.g-1，與10～＜20cm土層比較差異顯著（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較差異極顯著（P＜0.01）；山地荒漠草原帶0～＜10cm土層真菌數量為0.23×107個.g-1，與其他土層比較差異極顯著（P＜0.01）。山地森林草原帶比其他植被帶更有利于提高0～40cm土層真菌數量。

2.1.2細菌數量變化特征經分析，山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶不同土層細菌數量與剖面土層深度之間呈負相關關系，相關系數（r）為-0.9882、-0.9814、-0.9733和-0.9813。由表1可知，山地森林草原帶0～＜10cm土層與其他土層比較差異極顯著（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～＜10cm與10～＜20cm比較差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較差異極顯著（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶0～＜10cm與10～＜20cm土層比較差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較差異極顯著（P＜0.01）；山地荒漠草原帶0～＜10cm土層與10～＜20cm土層比較差異顯著（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較差異不顯著（P＞0.05）。

2.1.3放線菌數量變化特征由表1可知，山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶不同土層放線菌數量與剖面土層深度之間呈負相關關系，相關系數（r）為-0.9710、-0.9689、-0.9892和-0.9596。山地森林草原帶0～＜10cm土層與10～＜20cm比較差異顯著（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較差異極顯著（P＜0.01）；亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶0～＜10cm與其他土層比較差異極顯著（P＜0.01）。

2.2不同植被帶土壤剖面酶活性變化特征

2.2.1脲酶活性變化特征經分析，山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶不同土層脲酶活性與剖面土層深度之間呈負相關關系，相關系數（r）為-0.9783、-0.9750、-0.9854和-0.9846。由表1可知，山地森林草原帶0～＜10cm與10～＜20cm土層比較，增加了4.35%（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了11.63%和23.08%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～＜10cm與10～＜20cm比較，增加了3.30%（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了11.91%和22.08%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶0～＜10cm土層與10～＜20cm比較，增加了4.00%（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了13.04%和20.00%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶0～＜10cm土層與10～20cm層比較，增加了4.69%（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了15.52%和26.42%（P＜0.01）。山地森林草原帶比其他植被帶更有利于提高脲酶活性。

2.2.2蔗糖酶活性變化特征經分析，山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶不同土層蔗糖酶活性與剖面土層深度之間呈負相關關系，相關系數（r）為-0.9936、-0.9825、-0.9718和-0.9786。由表1可知，山地森林草原帶0～＜10cm土層與10～＜20cm土層比較，增加了6.48%（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了15.68%和28.71%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～＜10cm土層與10～＜20cm比較，增加了6.34%（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了15.63%和28.84%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶0～＜10cm與10～＜20cm比較，增加了5.23%（P＜0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了19.79%和39.36%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶0～＜10cm土層與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了11.29%、26.81%和47.35%（P＜0.01）。山地森林草原帶比其他植被帶更有利于提高蔗糖酶活性。

2.2.3磷酸酶活性變化特征由表1可知，山地森林草原帶0～40cm土層與亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶比較，磷酸酶活性分別增加了17.46%、49.25%和67.51%（P＜0.01）。山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶不同土層磷酸酶活性與剖面土層深度之間呈負相關關系，相關系數（r）為-0.9979、-0.9889、-0.9466和-0.9848。山地森林草原帶0～＜10cm與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了11.58%、27.15%和47.96%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～＜10cm土層與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了10.80%、26.18%和47.06%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶0～＜10cm與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了14.34%、48.89%和58.02%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶0～＜10cm土層與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了16.67%、26.99%和51.85%（P＜0.01）。山地森林草原帶比其他植被帶更有利于提高0～40cm土層磷酸酶活性。

2.2.4多酚氧化酶活性變化特征山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶不同土層多酚氧化酶活性與剖面土層深度之間呈負相關關系，相關系數（r）為-0.9987、-0.9843、-0.9786和-0.9902。由表1可知，山地森林草原帶0～＜10cm土層多酚氧化酶活性為1.57mL.g-1，與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了13.77%、36.52%和67.02%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～＜10cm土層多酚氧化酶活性為1.33mL.g-1，與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了13.68%、24.81%和46.15%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶0～＜10cm土層多酚氧化酶活性為1.10mL.g-1，與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了13.40%、29.41%和48.65%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶0～＜10cm土層多酚氧化酶活性為0.92mL.g-1，與10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm土層比較，分別增加了10.84%、27.78%和58.62%（P＜0.01）。山地森林草原帶比其他植被帶更有利于提高多酚氧化酶活性。

3結論

不同植被帶土壤剖面0～40cm土層真菌、細菌和放線菌數量均值變化順序為山地森林草原帶>亞高山灌叢帶>高山荒漠草甸草原帶>山地荒漠草原帶，且均隨著土層的加深而減少，這種變化規律與葉存旺等研究結果相吻合[12]，不同植被帶不同土層微生物數量與土層深度之間呈負相關關系。不同植被帶土壤剖面0～40cm土層脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性和多酚氧化酶活性均值變化順序為：山地森林草原帶>亞高山灌叢帶>高山荒漠草甸草原帶>山地荒漠草原帶，不同層次酶活性均隨著土壤剖面垂直深度的增加而遞減，各土層之間差異達到顯著和極顯著水平，不同植被帶不同土層酶活性與土層深度之間呈負相關關系。

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收稿日期：2023-01-20

基金項目：國家自然科學基金重點支持項目“黑河流域生態水分樣帶調查”（91025002/D010106）

作者簡介：劉新明（1980-），男，甘肅民樂人，工程師，從事林業工程技術研究，E-mail：3226234967@qq.com