生石灰對(duì)酸性土壤pH值及微生物群落功能多樣性的影響

淡俊豪，齊紹武,2*，黎 娟，靳輝勇，朱 益，梁仲哲

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南雜交水稻研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.江蘇省宿遷市宿豫區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 宿遷 223800；4.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510000)

生石灰對(duì)酸性土壤pH值及微生物群落功能多樣性的影響

淡俊豪1，齊紹武1,2*，黎 娟1，靳輝勇3，朱 益4，梁仲哲1

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南雜交水稻研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.江蘇省宿遷市宿豫區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 宿遷 223800；4.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510000)

【目的】通過(guò)盆栽試驗(yàn)探討了在施加不同水平的生石灰時(shí)，酸性土壤pH值及微生物群落功能多樣性的變化量。【方法】本實(shí)驗(yàn)采用Biolog-ECO檢測(cè)法，探究了在4種不同生石灰施用量CK、T1、T2、T3(0、1125、2250、3375 kg/hm2)下酸性土壤微生物群落碳源代謝的多樣性變化。【結(jié)果】①在240 h的培養(yǎng)期內(nèi)，施加不同量生石灰條件下微生物群落單孔平均顏色變化率AWCD值從高到低依次是T2>T1>T3>CK。②土壤pH值與AWCD值相關(guān)分析表明，兩者呈中度正相關(guān)。③土壤微生物群落功能多樣性指數(shù)結(jié)果顯示，T1、T2、T3處理的Simpson指數(shù)顯著高于CK處理，而Shannon指數(shù)與McIntosh指數(shù)在各處理之間的差異不顯著。④主成分分析結(jié)果表明，T3、CK處理土壤微生物碳源利用方式相似，而T1、T2處理有不同的碳源利用方式。【結(jié)論】由此可見(jiàn)，每公頃施加2250 kg的生石灰(T2處理)能提高土壤pH值、土壤AWCD值、物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)與微生物群落碳源利用能力，對(duì)微生物多樣性的提高有較大的促進(jìn)作用。

Biolog-ECO；pH；石灰施用量；酸性土壤；微生物群落功能多樣性

【研究意義】生態(tài)系統(tǒng)中，土壤微生物擔(dān)任著舉足輕重的角色，其多樣性影響著全球生物多樣性，是生態(tài)系統(tǒng)中的重要的組成部分[1]。土壤微生物用各種不同的形式影響并改變著土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，它參與了土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化、腐質(zhì)化、養(yǎng)分釋放與固定、土壤結(jié)構(gòu)保持和污染物降解等過(guò)程，且在土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)及土壤可持續(xù)生產(chǎn)力中占重要地位[2-3]。土壤微生物群落組成及活性高低是衡量土壤肥力大小和土壤質(zhì)量高低的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，它是由大量微生物種群構(gòu)成的群落系統(tǒng)，土壤微生物群落的多樣性和結(jié)構(gòu)對(duì)外界環(huán)境條件的變化非常靈敏，能反映環(huán)境變化和生態(tài)功能[4-6]。在酸性土壤中施用生石灰可提高土壤pH值，改善酸性土壤，影響土壤微生物的數(shù)量、分布和組成[7]。不同生石灰的施用量對(duì)酸性土壤pH值的提高效果不同，且對(duì)土壤微生物代謝活性也有不同的影響[8]。【前人研究進(jìn)展】熊德中等人在福建研究表明[9]，生石灰適宜添加量為1350 kg/hm2,但在湖南地區(qū)研究較少，特別是對(duì)生石灰對(duì)微生物功能多樣性的影響，本實(shí)驗(yàn)生石灰的施用量根據(jù)湖南地區(qū)具體情況和參照前人的研究而定[10]。因此探究施加不同量的生石灰對(duì)酸性土壤pH值及微生物群落功能多樣性的影響，對(duì)改良酸性土壤具有重要意義。目前多采用Biolog-ECO微平板法測(cè)定各板孔的吸光值來(lái)反映微生物功能多樣性，它是通過(guò)微生物對(duì)多種碳底物的不同利用類(lèi)型來(lái)方便、快捷的測(cè)定微生物群落功能多樣。Biolog法是微生物在對(duì)不同碳源的選擇性利用的過(guò)程中產(chǎn)生自由電子，使四唑染料發(fā)生還原顯色反應(yīng)[11]，形成了不同的代謝指紋，其單孔顏色變化率(AWCD)反映了微生物群落代謝活性和碳源利用能力[11-12]。【本研究切入點(diǎn)】本試驗(yàn)以湖南省長(zhǎng)沙市湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園試驗(yàn)田為材料，通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，利用Biolog微平板分析法研究施加不同水平的生石灰對(duì)土壤微生物群落多樣性的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】可以為合理施用生石灰、改善酸性土壤提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤為湖南省長(zhǎng)沙市湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園試驗(yàn)用地，土壤類(lèi)型為紅壤土，土壤pH值為5.4，為酸性土壤，土壤肥力中等，供試土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由表2可知，盆栽試驗(yàn)采取直徑為26 cm、高為30 cm的塑料盆，每盆裝15 kg已加入不同水平生石灰的酸性土壤。試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)(盆)5盆，每盆種植1株煙草，無(wú)不種植煙草對(duì)照。將試驗(yàn)地劃分為4個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組內(nèi)有4個(gè)小區(qū)，按照隨機(jī)的原則隨機(jī)排列每個(gè)小區(qū)內(nèi)的處理。小區(qū)面積為100 m2(10 m×10 m)，區(qū)組間設(shè)置50 cm的間隔，小區(qū)間間隔20 cm。田間管理按大田常規(guī)操作進(jìn)行。

1.3 土樣采集

在種植煙葉90 d后對(duì)土壤進(jìn)行采樣，供試土壤按照“S”型取樣法選取6個(gè)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)盆進(jìn)行取樣，根據(jù)“等量”、“隨機(jī)”、“多點(diǎn)混合”的原則進(jìn)行采取，采樣深度為0～15 cm。土壤采集后，去除根系及土壤入侵物，將其混勻后過(guò)2 mm的篩，將1 kg土樣裝入無(wú)菌封口袋，將其分為兩份，放入冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)測(cè)試目的不同，1份置于室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨后過(guò)0.25和1.00 mm篩，用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定；1份放入-20 ℃冰箱保存，第2天即用于土壤微生物多樣性的多樣性分析。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 供試土壤理化性質(zhì)測(cè)定 土壤速效磷采用碳酸氫鈉法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法；土壤速效鉀用1 mol/L醋酸銨提取，火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤堿解氮的測(cè)定采用康維皿擴(kuò)散法測(cè)定；土壤的pH值采用去離子水提取，電位法測(cè)定[12]。

1.4.2 土壤微生物群落功能多樣性的測(cè)定 采用Biolog標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定微生物群落功能多樣性。本試驗(yàn)使用的Biolog-ECO測(cè)試板共有96個(gè)孔，測(cè)試板的第一孔是不添加任何碳源的對(duì)照，其余的孔都含有不同的單一碳源。具體操作是：①稱(chēng)取10 g鮮土到150 mL滅菌的三角瓶中，再向瓶中加入90 mL滅菌生理鹽水；②將三角瓶用封口膜封口，放入旋渦震蕩機(jī)上，以250 r/min轉(zhuǎn)速震蕩30 min，靜置20 min；③吸取上清液5 mL于高壓滅菌的新三角瓶中，再加入45 mL無(wú)菌生理鹽水稀釋至10-2，重復(fù)稀釋至10-3；④取150 μl 10-3倍稀釋液加入到Biolog-Eco微平板中；⑤在28 ℃下黑暗培養(yǎng)，分別在0、24、48、96、120、144、168、192、216、240 h在590 nm讀取數(shù)據(jù)。

表1 供試土壤的基本性質(zhì)

表2 供試生石灰施用水平

表3 不同水平的生石灰土壤理化性質(zhì)

注：同列數(shù)字中不同字母表示差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。下同。

Note: Means followed by different letters indicate significant differences at 0.05 level. The same as below.

1.5 數(shù)據(jù)處理

Biolog-ECO微平板中多底物酶聯(lián)(ELISA)反應(yīng)計(jì)算每孔平均顏色變化率(average well color development AWCD)：AWCD=∑(C-R)/31

Shannon 豐富度指數(shù)：H=-∑PilnPi

式中,C為每個(gè)有單一碳源的吸光值；R為無(wú)碳源的對(duì)照孔的吸光值；Pi為第i個(gè)孔與所有反應(yīng)孔的相對(duì)吸光值總和的比值；ni為第i個(gè)孔的相對(duì)吸光值；N為整個(gè)平板相對(duì)吸光值的總和；D為1/Simpson指數(shù)[13]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel表進(jìn)行初步運(yùn)算，用SPSS 16.0進(jìn)行方差分析、主成分分析及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施加條件下土壤理化性質(zhì)的變化

由表3可知，處理T3的最低，含量為12.89 mg/kg；處理T2的速效磷的含量最高，速效磷含量為23.12 mg/kg，相比處理T3提高了79.36 %，相比對(duì)照CK提高了37.44 %處理T2的土壤速效磷含量與處理T1、T3和對(duì)照CK差異顯著，且處理T1與處理T3差異不顯著。有機(jī)質(zhì)含量CK處理最高，為14.60 g/kg；T2處理最低，其值為9.64 g/kg，且處理CK有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)處理T2提高了51.45 %。處理T1、T2、T3之間有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著，而各處理與處理CK差異顯著。速效鉀含量從高到低排序是：T1>T2,T3,CK，處理T1速效鉀含量最高為160.90 mg/kg；對(duì)照CK最低，其含量為95.32 mg/kg，且處理T1相比CK提高了68.79 %。從方差分析來(lái)看，處理T1的速效鉀含量與處理T2、T3、CK的差異顯著，而處理T2、T3、CK間的差異不顯著。土壤中堿解氮含量T2處理最高，其值為137.84 mg/kg；處理CK的堿解氮含量最低，為112.62 mg/kg，較處理T2減少了22.39 %。方差分析顯示，T2處理的堿解氮含量較對(duì)照CK的差異顯著，處理T3與處理T1的差異顯著，而處理T1與處理CK的差異不顯著。T3處理的土壤pH值最高，其pH值為7.05；對(duì)照CK的PH值最低，其值為5.91，施加不同量的生石灰的土壤pH值從大到小依次是：T3>T2>T1>CK。方差分析表明，處理T1、T2、T3間的土壤pH值差異顯著，且各處理的土壤pH值與對(duì)照CK的差異顯著。

2.2 添加不同量的生石灰對(duì)土壤微生物群落AWCD值的影響

平均顏色變化率(AWCD)是體現(xiàn)土壤微生物群落代謝活性和對(duì)單一碳源的利用能力的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)。土樣開(kāi)始培養(yǎng)后每隔1 d 測(cè)定 ECO微板孔的AWCD值，共計(jì)10 d。添加不同生石灰量，隨培養(yǎng)時(shí)間的增加AWCD值變化如圖1。AWCD值隨培養(yǎng)時(shí)間增加，整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在培養(yǎng)24 h內(nèi)各處理的AWCD值均無(wú)明顯變化，說(shuō)明此時(shí)微生物幾乎沒(méi)有代謝碳源；在24～96 h內(nèi)AWCD值快速增長(zhǎng)，表明微生物在此刻進(jìn)入指數(shù)生長(zhǎng)期；96～240 h，AWCD值增加速度減慢，逐漸趨于平穩(wěn)。不同施加水平下的AWCD值增長(zhǎng)速率不同，表明不同處理間土壤微生物代謝活性與利用碳源能力有較大的差異。不同生石灰的量土壤微生物AWCD值從大到小依次為T(mén)2>T1>T3>CK。處理T1、T2、T3的AWCD值相對(duì)于CK都有較大提高，說(shuō)明在土壤中施加生石灰可以提高土壤微生物代謝活性；其中處理T2的AWCD值高于其他處理，說(shuō)明處理T2的土壤微生物群落代謝活性最快，碳源利用強(qiáng)度最高。

圖1 土壤微生物群落AWCD值隨培養(yǎng)時(shí)間的變化Fig.1 Change of AWCD of soil microbial community with culture time

回歸方程Regressionequation相關(guān)系數(shù)CorrelationcoefficientAWCD0131x-03590506

2.3 添加生石灰后土壤pH值與AWCD值的相關(guān)性分析

土壤pH值是影響土壤微生物群落活性的重要因子[14]，并對(duì)土壤養(yǎng)分有較大的影響。在酸性土壤中添加生石灰后，對(duì)土壤pH值與土壤微生物群落AWCD值進(jìn)行相關(guān)性分析。由表4可知，土壤pH值與土壤微生物群落AWCD值正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)為0.506，為中度正相關(guān)。

說(shuō)明施用生石灰后隨著土壤pH值的增加，土壤中微生物群落的代謝活性也相應(yīng)的增加。

2.4 不同生石灰的施加量對(duì)土壤微生物群落功能多樣性的影響

土壤微生物分布規(guī)律對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境改變起重要作用，其中土壤微生物數(shù)量和區(qū)系分布對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響最為關(guān)鍵。土壤微生物多樣性是衡量土壤質(zhì)量高低的關(guān)鍵指標(biāo)[15]。土壤微生物群落的功能多樣性可用多樣性指數(shù)進(jìn)行分析，多樣性指數(shù)體現(xiàn)了土壤微生物群落多樣性的各個(gè)方面。

Shannon指數(shù)是用于評(píng)價(jià)群落物種及個(gè)體數(shù)和分布均勻程度，主要反映了群落物種豐富度。McIntosh指數(shù)是基于群落多維空間上的Euclidian距離的多樣性指數(shù)，是群落物種均一性的度量，Simpson指數(shù)用于評(píng)估群落最常見(jiàn)種的優(yōu)勢(shì)度[16]。采用前人的研究[13-20]，實(shí)驗(yàn)選取第4天(96 h)的數(shù)據(jù)，計(jì)算Shannon指數(shù)、 McIntosh指數(shù)、 Simpson指數(shù)(表5)。處理T1的Shannon指數(shù)最高，指數(shù)值為3.32，處理CK的Shannon指數(shù)值最低，為3.13。添加了生石灰處理的Shannon指數(shù)高于對(duì)照CK，說(shuō)明施用生石灰對(duì)土壤微生物群落的豐富度有一定的影響，各處理之間無(wú)顯著性差異；4個(gè)處理T1、T2、T3、CK的McIntosh指數(shù)未達(dá)到顯著水平；處理T1的Simpson指數(shù)最高，其值為0.99；處理CK的Simpson指數(shù)最低，為0.18；處理T1的Simpson指數(shù)值是對(duì)照CK的5.58倍。處理T1、T2、T3的Simpson指數(shù)顯著高于對(duì)照處理，表明生石灰對(duì)土壤微生物群落的優(yōu)勢(shì)度的影響較大。

2.5 主成分分析

2.5.1 施加不同水平生石灰的條件下土壤微生物群落碳源利用類(lèi)型的主成分分析 根據(jù)提取的主成分個(gè)數(shù)一般要求累計(jì)方差達(dá)到85 %的原則[21]，總共選取了3個(gè)成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到86.562 %。其中第1主成分(PC1)的方差貢獻(xiàn)率為54.736 %；第2主成分(PC2)為20.25 %；第3主成分貢獻(xiàn)率為11.575 %；3個(gè)成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為86.561 %。因此選取2個(gè)主成分進(jìn)行分析，以PC1為橫軸，PC2為縱軸，根據(jù)不同處理在2個(gè)主成分上的得分值的不同，繪制主成分分析圖(圖2)。

主成分分析結(jié)果顯示，不同水平的生石灰在PC軸上的分布出現(xiàn)了明顯的差異，T1處理分布在PC1軸的正方向上、PC2軸的正方向上，即位于第二象限；T2處理分布在PC1軸的正方向上、PC2軸的負(fù)方向上，即處在第三象限；處理T3和CK分布在PC1軸的負(fù)方向上、PC2軸的正方向上，均位于第一象限。

不同生石灰施用量處理的分布差異表明，T1處理對(duì)PC1相關(guān)碳源利用較多，對(duì)PC2相關(guān)碳源利用較少；T2處理對(duì)PC1相關(guān)碳源利用最多、對(duì)PC2相關(guān)碳源利用最少； 生石灰施加量處理T3與處理CK對(duì)PC1、PC2相關(guān)碳源的利用能力相似，2個(gè)處理對(duì)PC1相關(guān)碳源的利用能力都較弱，且CK處理對(duì)PC2相關(guān)碳源的利用能力大于T3處理。

表5 土壤微生物群落功能多樣性指數(shù)

圖2 土壤微生物碳源利用類(lèi)型的主成分分析Fig.2 Principal components analysis of soil microbial carbon utilization

2.5.2 主成分中不同碳源的載荷值 初始載荷因子是體現(xiàn)主成分相關(guān)性大小與碳源利用的相關(guān)系數(shù)，載荷因子的載荷值越大,表示該種碳源對(duì)主成分的影響越大[22]。本實(shí)驗(yàn)利用第4天(96 h)的AWCD值做主成分分析。Biolog 微孔板上PC1與PC2的載荷因子(表6，以PC1載荷值降序排列)。由表6可知，對(duì)第一主成分(PC1)貢獻(xiàn)較大的碳源種類(lèi)有25種，糖類(lèi)在PC1的相關(guān)性較高，即11種糖類(lèi)；氨基酸類(lèi)對(duì)PC1的貢獻(xiàn)其次，主要包括6種；脂類(lèi)與其他類(lèi)與PC1的相關(guān)相關(guān)性較小，均有4種。而與第二主成分(PC2)相關(guān)性較大(≥0.5)的碳源種類(lèi)有7種，主要包括1種糖類(lèi)，1種氨基酸類(lèi)，1種脂類(lèi)和4種其他類(lèi)。在PC1上權(quán)重最大的碳源是糖類(lèi)，其次是氨基酸類(lèi)；而對(duì)PC2貢獻(xiàn)較大的碳源是其他類(lèi)。表明糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)和其他類(lèi)是對(duì)PC1與PC2起分異作用的主要碳源。且糖類(lèi)、脂類(lèi)、氨基酸類(lèi)、其他類(lèi)在PC1上的權(quán)重均大于其在PC2的權(quán)重。

表6 Biolog微孔板上PC1和PC2載荷因子

續(xù)表6 Continued table 6

序號(hào)No碳源類(lèi)型CarbonsubstratePC1PC2H3D?蘋(píng)果酸(其他)D?MalicAcid04390827C32?羥基苯甲酸(其他)2?HydroxyBenzoicAcid0329082H2D，L?α?磷酸甘油(其他)D，L?α?GlycerolPhosphate00210816

3 討 論

土壤的基本理化性質(zhì)反映了土壤的肥力和質(zhì)量[23-24]。本試驗(yàn)表明，不同的生石灰的施加量，土壤的速效磷、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、堿解氮、pH值等都有不同的變化。在土壤中施加生石灰能有效地提高土壤的pH值，降低土壤酸性[25]，因此土壤里pH值在添加了生石灰后相對(duì)于對(duì)照CK都有較大的提高。施加了生石灰的處理的土壤速效鉀含量和堿解氮含量比不施加生石灰的處理高，且每公頃施加2250 kg的生石灰的處理(T2處理)對(duì)堿解氮的提高較明顯，與對(duì)照CK的差異較顯著，所以在土壤中施加合理劑量的生石灰可以能有效的改善土壤基本理化性質(zhì)，創(chuàng)造良好的土壤生態(tài)環(huán)境，這也與前人的研究一致[26]。

土壤微生物是構(gòu)成土壤生物活性的重要組成成分[27]。不同的生石灰的施加量會(huì)導(dǎo)致土壤微生物群落功能多樣性的系統(tǒng)變化。微生物代謝活性的大小由AWCD值體現(xiàn)，由本試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，不同生石灰的施加量微生物群落單孔顏色變化率不同。AWCD值總體變化趨勢(shì)為T(mén)2>T1>T3>CK，即每公頃施加2250 kg的生石灰(T2處理)的微生物平均顏色變化率(AWCD)值最高，說(shuō)明在T2處理的生石灰施用水平下土壤微生物群落對(duì)碳源的利用能力最強(qiáng)，微生物代謝活性最大。崔紅標(biāo)等研究表明在土壤中施加生石灰后能提高土壤微生物的碳源利用率，進(jìn)而增加了土壤中微生物能對(duì)單一碳源底物進(jìn)行利用的數(shù)量[28]。

土壤微生物多樣性指數(shù)的分析表明，從土壤微生物群落的Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)來(lái)看，施加生石灰后能對(duì)土壤豐富度產(chǎn)生影響并明顯提高土壤的優(yōu)勢(shì)度。徐光澤等研究指出適當(dāng)施用生石灰，能提高土壤中微生物的多樣性與土壤酶活性[29]。分析其原因可能是在土壤中施加生石灰會(huì)增加土壤中某些細(xì)菌的數(shù)量，從而提高了土壤微生物群落的豐富度[30]。而不同生石灰的施用水平下各處理間的McIntosh指數(shù)的差異不顯著，可能是由于在土壤中添加生石灰后，土壤內(nèi)原有的一些微生物種群數(shù)量減少，而一些新的微生物種群數(shù)量增加，因此土壤的均一度指數(shù)穩(wěn)定。

主成分分析結(jié)果顯示(圖2)，農(nóng)田土壤在施加不同生石灰量的處理下對(duì)PC1和PC2相關(guān)碳源的利用能力不同。處理TI和處理T2對(duì)第一主成分(PC1)相關(guān)碳源的利用率較大；處理T3和對(duì)照CK對(duì)與第二主成分(PC2)相關(guān)的碳源的利用能力較高，對(duì)與第一主成分相關(guān)碳源的利用率較低。由表6可知，第一和二主成分的碳源都包括了糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)、脂類(lèi)和其他類(lèi)，表明土壤中添加了生石灰后，土壤中微生物群落生物組成被改變，使得土壤中主要以糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)和其他類(lèi)為碳源的微生物群落生長(zhǎng)發(fā)育得到了較大的促進(jìn)作用。從PC1和PC2的載荷因子值可看出，糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)和其他類(lèi)是對(duì)PC1與PC2起分異作用的主要碳源。

綜合表5和圖2可知，處理T3和對(duì)照CK的Shannon指數(shù)較為接近，兩者對(duì)PC1和PC2相關(guān)碳源的利用能力也類(lèi)似，說(shuō)明處理T3(3375 kg/hm2)對(duì)微生物的影響不明顯。分析其原因可能是施用高劑量的生石灰會(huì)使土壤的通透性變差，造成土壤板結(jié)，影響土壤酶活性[29]，土壤的基本理化性質(zhì)被改變后，土壤微生物群落活性的大小也被相應(yīng)的改變，導(dǎo)致土壤微生物的豐富度增加不明顯，碳源利用方式也發(fā)生改變。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)適量添加生石灰。

4 結(jié) 論

在酸性土壤中施用生石灰可有效提高土壤pH值。不同水平的生石灰對(duì)農(nóng)田植煙土壤微生物群落功能多樣性的改變量不同，處理T2(2250 kg/hm2)的生石灰施用量對(duì)土壤微生物代謝活性和種群優(yōu)勢(shì)度都有顯著提高，并能有效地提高土壤微生物的碳源利用率，進(jìn)而對(duì)土壤微生物多樣性明顯提高。本研究為酸性土壤合理施用生石灰的方式提供了一定的理論基礎(chǔ)。

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EffectofQuicklimeonAcidSoilpHandMetabolicFunctionalDiversityofMicrobialCommunity

DAN Jun-hao1, QI Shao-wu1.2*, LI Juan1, JIN Hui-yong3, ZHU Yi4, LIANG Zhong-zhe1

(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University，Hunan Changsha 410128,China；2.Hunan Hybrid Rice Research Center，Hunan Changsha 410128,China；3.Agricultural Committee of Suyu Distriction in Suqian City,Jiangsu Suqian 223800,China；4.China Tobacco Guangdong Industrial Co., Ltd，Guangdong Guangzhou 510000,China)

【Objective】The effects of different levels of quicklime fertilizer on acid soil pH and soil microbial community functional diversity were investigated with pot experiments.【Method】The experiment of Biolog-Eco microplate technical to was carried out to study the changes of soil microbialcommunity carbon metabolism diversity under four different treatments[CK (0 kg/hm2), T1(1125 kg/hm2), T2(2250 kg/hm2) and T3(3375 kg/hm2)]. 【Result】(i)During the culture period of the 240 hours, the AWCD values of the acid soil microbial communities followed the order:T2>T1>T3>CK. (ii)The canonical analysis of soil pH and AWCD showed that they were moderate correlation between soil pH and AWCD. (iii)Soil microbial community functional diversity index showed that T1, T2 and T3 treatments significantly higher than CK treatment of Simpson index, however, there were not significant differences in Shannon index and McIntosh index among the four treatments. (iv)Principal component analysis showed that microbial carbon utilization was similar to T3 and CK treatments and different from T1 and T2 treatments. 【Conclusion】It was concluded that T2 treatment with 2250 kg quicklime per hectare could significantly improve the soil pH, the metabolic activity of microorganism, the dominance, the carbon utilization styles of soil microbial community, which would increase the soil microbial diversity.

Biolog-ECO; pH; Quicklime addition; Acid soil; Microbial community functional diversity

1001-4829(2017)12-2739-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.12.021

2017-01-10

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015NK3002)

淡俊豪(1995-)，女，貴州貴陽(yáng)人，碩士在讀，主要從事煙草品質(zhì)與生態(tài)安全、耕地重金屬污染治理等研究，E-mail：335094608@qq.com，*為通訊作者。

S154.3

A

(責(zé)任編輯陳 虹)