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北京城市公园绿地土壤微生物群落碳源代谢活性特征.pdf

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北京城市公园绿地土壤微生物群落碳源代谢活性特征.pdf

第 3 2 卷 第 9 期 2 0 1 9 年 9 月 环 境 科 学 研 究 R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s V o l . 3 2 ꎬ N o . 9 S e p . ꎬ 2 0 1 9 收 稿 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 6  ̄ 2 6 修 订 日 期 2 0 1 8  ̄ 1 0  ̄ 0 8 作 者 简 介 闫 冰 1 9 8 6  ̄ ꎬ 男 ꎬ 黑 龙 江 绥 化 人 ꎬ y a n b i n g 7 1 8 @ 1 2 6 . c o m . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 李 俊 生 1 9 6 8  ̄ ꎬ 男 ꎬ 安 徽 巢 湖 人 ꎬ 研 究 员 ꎬ 博 士 ꎬ 博 导 ꎬ 主 要 从 事 生 物 多 样 性 保 护 、 自 然 保 护 区 管 理 、 生 物 安 全 评 估 以 及 气 候 变 化 影 响 评 价 研 究 ꎬ l i j s h @ c r a e s . o r g . c n 基 金 项 目 江 西 省 科 学 院 重 点 科 研 项 目 N o . 2 0 1 8  ̄ Y Z D 2  ̄ 0 7 ꎻ 江 西 省 科 学 院 博 士 基 金 项 目 N o . 2 0 1 7  ̄ Y Y B  ̄ 0 6 ꎻ 江 西 省 科 学 院 博 士 后 项 目 S u p p o r t e d b y K e y P r o g r a m s o f J i a n g x i A c a d e m y o f S c i e n c e s ꎬ C h i n a N o . 2 0 1 8  ̄ Y Z D 2  ̄ 0 7 ꎻ P h . D . P r o g r a m s F o u n d a t i o n o f J i a n g x i A c a d e m y o f S c i e n c e s ꎬ C h i n a N o . 2 0 1 7  ̄ Y Y B  ̄ 0 6 ꎻ P o s t d o c t o r a l F o u n d a t i o n o f J i a n g x i A c a d e m y o f S c i e n c e s ꎬ C h i n a 北 京 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 碳 源 代 谢 活 性 特 征 闫 冰 1 ꎬ 2 ꎬ 李 俊 生 2 ∗ ꎬ 陆 晴 3 ꎬ 熊 继 海 1 ꎬ 肖 能 文 2 ꎬ 付 刚 2 1 . 江 西 省 科 学 院 能 源 研 究 所 ꎬ 江 西 南 昌 3 3 0 0 9 6 2 . 中 国 环 境 科 学 研 究 院 ꎬ 北 京 1 0 0 0 1 2 3 . 东 华 理 工 大 学 测 绘 工 程 学 院 ꎬ 江 西 南 昌 3 3 0 0 1 3 摘 要 为 深 入 理 解 城 市 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 活 性 ꎬ 以 北 京 城 市 公 园 绿 地 土 壤 为 研 究 对 象 ꎬ 采 用 B i o l o g  ̄ E C O 微 平 板 技 术 ꎬ 研 究 了 不 同 历 史 年 限 公 园 〔 A T 奥 林 匹 克 森 林 公 园 、 C H Y 朝 阳 公 园 、 Y Y T 玉 渊 潭 公 园 、 T R T 陶 然 亭 公 园 、 R T 日 坛 公 园 、 T T 天 坛 公 园 ꎬ 其 建 设 历 史 年 限 分 别 为 8 、 3 2 、 5 2 、 3 1 7 、 4 8 6 、 5 9 2 a 〕 土 壤 微 生 物 群 落 碳 源 代 谢 特 征 . 结 果 表 明 北 京 市 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 利 用 碳 源 能 力 不 同 ꎬ A T 的 A W C D 平 均 颜 色 变 化 率 显 著 低 于 其 他 历 史 年 限 较 长 的 公 园 P 0 􀆰 0 5 . 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 对 不 同 类 型 碳 源 利 用 能 力 存 在 差 异 ꎬ A T 土 壤 微 生 物 对 多 聚 物 类 碳 源 代 谢 能 力 较 强 ꎬ 其 他 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 对 糖 类 和 氨 基 酸 类 碳 源 的 利 用 能 力 较 强 ꎬ 所 有 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 对 羧 酸 类 碳 源 的 利 用 能 力 相 对 较 弱 . A T 土 壤 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 显 著 低 于 其 他 公 园 P 0 􀆰 0 5 . 对 土 壤 微 生 物 群 落 碳 源 利 用 能 力 进 行 主 成 分 分 析 显 示 ꎬ 提 取 与 土 壤 微 生 物 碳 源 利 用 相 关 的 主 成 分 的 累 计 贡 献 率 为 8 9 􀆰 0 0 % ꎬ 对 主 成 分 分 离 起 主 要 作 用 的 碳 源 为 糖 类 和 氨 基 酸 类 物 质 . 冗 余 分 析 R D A 表 明 ꎬ 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 能 力 的 主 要 影 响 因 素 是 总 碳 T C ꎬ 但 值 得 注 意 的 是 ꎬ 公 园 历 史 年 限 对 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 能 力 也 有 很 强 的 影 响 . 关 键 词 城 市 公 园 ꎻ 土 壤 微 生 物 ꎻ 功 能 多 样 性 ꎻ B i o l o g  ̄ E C O 微 平 板 技 术 中 图 分 类 号 X 1 7 2 文 章 编 号 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 2 0 1 9 0 9  ̄ 1 5 6 7  ̄ 0 8 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 􀆰 1 3 1 9 8 ∕ j 􀆰 i s s n 􀆰 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 􀆰 2 0 1 8 􀆰 1 0 􀆰 1 0 S o i l M i c r o b i a l C a r b o n M e t a b o l i c A c t i v i t y o f G r e e n  ̄ L a n d o f U r b a n P a r k i n B e i j i n g Y A N B i n g 1 ꎬ 2 ꎬ L I J u ns h e n g 2 ∗ ꎬ L U Q i n g 3 ꎬ X I O N G J i h a i 1 ꎬ X I A O N e ng w e n 2 ꎬ F U G a n g 2 1 . I n s t i t u t e o f E n e r g y ꎬ J i a n g x i A c a d e m y o f S c i e n c e ꎬ N a n c h a n g 3 3 0 0 9 6 ꎬ C h i n a 2 . C h i n e s e R e s e a r c h A c a d e m y o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s ꎬ B e i j i n g 1 0 0 0 1 2 ꎬ C h i n a 3 . F a c u l t y o f G e o m a t i c s ꎬ E a s t C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ꎬ N a n c h a n g 3 3 0 0 1 3 ꎬ C h i n a A b s t r a c t T o u n d e r s t a n d t h e d i v e r s i t y o f s o i l m i c r o b i a l c o m m u n i t i e s i n u r b a n a r e a ꎬ t h e c a r b o n s o u r c e m e t a b o l i c a c t i v i t i e s i n t h e u r b a n p a r k s o f d i f f e r e n t h i s t o r y A T O l y m p i c F o r e s t P a r k ꎬ C H Y S u n P a r k ꎬ Y Y T Y u y u a n t a n P a r k ꎬ T R T T a o r a n t i n g P a r k ꎬ R T R i t a n P a r k ꎬ T T T i a n t a n P a r k ꎬ c o n s t r u c t e d 8 ꎬ 3 2 ꎬ 5 2 ꎬ 3 1 7 ꎬ 4 8 6 ꎬ 5 9 2 y e a r s a g o ꎬ r e s p e c t i v e l y w e r e a n a l y z e d u s i n g B i o l o g  ̄ E C O p l a t e s . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e c a r b o n  ̄ s o u r c e u t i l i z a t i o n o f s o i l m i c r o o r g a n i s m s w e r e d i f f e r e n t a m o n g d i f f e r e n t u r b a n p a r k s i n B e i j i n g . T h e A W C D o f A T w a s s i g n i f i c a n t l y l o w e r t h a n o t h e r p a r k s w i t h l o n g e r h i s t o r i c a l y e a r s P 0 􀆰 0 5 . T h e s o i l m i c r o b e s m o s t l y u s e d p o l y m e r s a s c a r b o n  ̄ s o u r c e i n A T a n d m a i n l y u t i l i z e d t h e c a r b o n  ̄ s o u r c e o f c a r b o h y d r a t e ꎬ a m i n o a c i d s i n o t h e r p a r k s . T h e f u n c t i o n a l d i v e r s i t y o f s o i l m i c r o b i a l c o m m u n i t y i n A T w e r e s i g n i f i c a n t l y l o w e r t h a n t h a t i n o t h e r p a r k s P 0 􀆰 0 5 . P r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e p r i n c i p a l c o m p o n e n t s e x t r a c t e d f r o m 3 1 c a r b o n s o u r c e s w e r e r e l a t e d t o s o i l m i c r o b i a l c a r b o n s o u r c e u t i l i z a t i o n ꎻ t h e p r i n c i p a l c o m p o n e n t s a c c o u n t e d f o r 8 9 􀆰 0 0 % o f t h e t o t a l v a r i a b l e s v a r i a n c e . T h e i m p o r t a n t c a r b o n s o u r c e s w e r e c a r b o h y d r a t e s a n d a m i n o a c i d s . R e d u n d a n c y A n a l y s i s s h o w e d t h a t t o t a l c a r b o n T C w a s a k e y f a c t o r t h a t w a s m o s t h i g h l y c o r r e l a t e d w i t h s o i l m i c r o b i a l c a r b o n  ̄ s o u r c e m e t a b o l i s m i n d i f f e r e n t u r b a n p a r k s . P a r k h i s t o r y h a s a s t r o n g i n f l u e n c e o n t h e c a r b o n  ̄ s o u r c e m e t a b o l i c c a p a c i t y o f s o i l m i c r o o r g a n i s m s i n u r b a n p a r k g r e e n  ̄ l a n d . K e y w o r d s u r b a n p a r k ꎻ s o i l m i c r o o r g a n i s m s ꎻ f u n c t i o n a l d i v e r s i t y ꎻ B i o l o g  ̄ E C O p l a t e 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷土 壤 微 生 物 在 土 壤 有 机 质 分 解 和 生 态 系 统 养 分 循 环 过 程 中 扮 演 着 重 要 角 色 ꎬ 是 生 物 地 球 化 学 循 环 和 养 分 元 素 迁 移 转 化 的 重 要 参 与 者 [ 1  ̄ 2 ] ꎬ 影 响 植 被 的 发 育 与 演 替 [ 3 ] ꎬ 对 生 态 系 统 的 稳 定 健 康 发 挥 着 至 关 重 要 的 作 用 . 城 市 土 壤 微 生 物 多 样 性 作 为 土 壤 微 生 物 多 样 性 的 重 要 组 成 部 分 ꎬ 引 起 了 人 们 的 广 泛 关 注 [ 4  ̄ 7 ] ꎬ 但 对 城 市 环 境 中 的 土 壤 微 生 物 群 落 以 及 城 市 化 对 其 的 影 响 研 究 较 少 . 城 市 公 园 绿 地 作 为 城 市 中 面 积 最 大 的 绿 地 空 间 ꎬ 对 城 市 生 态 系 统 中 土 壤 污 染 的 缓 解 和 改 善 具 有 不 可 替 代 的 作 用 [ 8 ] ꎬ 其 生 物 多 样 性 对 公 园 绿 地 的 健 康 发 展 产 生 积 极 影 响 ꎬ 因 此 备 受 关 注 [ 9  ̄ 1 0 ] . 目 前 ꎬ 关 于 城 市 公 园 绿 地 生 物 多 样 性 的 研 究 主 要 集 中 在 植 物 和 动 物 [ 1 1 ] ꎬ 对 于 土 壤 微 生 物 多 样 性 的 研 究 相 对 缺 乏 . R a m i r e z 等 [ 6 ] 研 究 发 现 ꎬ 纽 约 城 市 中 央 公 园 的 土 壤 微 生 物 多 样 性 极 其 丰 富 ꎬ 与 全 球 数 据 库 中 的 微 生 物 多 样 性 类 似 . B a r be r n 等 [ 1 2 ] 也 发 现 ꎬ 与 城 市 以 外 的 样 品 相 比 ꎬ 城 市 降 尘 中 的 微 生 物 多 样 性 并 未 呈 现 出 显 著 降 低 的 情 况 . X U 等 [ 4 ] 对 我 国 不 同 城 市 的 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 多 样 性 的 研 究 发 现 ꎬ 土 壤 pH 、 年 均 降 水 量 、 年 均 温 度 、 年 均 湿 度 、 城 市 日 照 时 间 、 M n 和 M g 是 导 致 城 市 公 园 土 壤 细 菌 群 落 变 异 的 主 要 因 子 ꎬ 同 时 城 市 化 也 对 城 市 公 园 土 壤 细 菌 群 落 组 成 也 有 影 响 . 公 园 草 地 土 壤 微 生 物 多 样 性 试 验 研 究 [ 1 3 ] 表 明 ꎬ 土 壤 p H 是 土 壤 理 化 性 质 中 决 定 土 壤 微 生 物 量 、 微 生 物 组 成 和 多 样 性 的 主 要 因 子 ꎬ 并 且 植 物 物 种 丰 度 和 植 物 生 产 力 没 有 显 示 出 和 微 生 物 多 样 性 有 显 著 的 相 关 关 系 . 笔 者 所 在 课 题 组 前 期 的 研 究 发 现 ꎬ 城 市 化 对 城 市 绿 地 土 壤 微 生 物 多 样 性 有 显 著 影 响 ꎬ 土 壤 p H 是 形 成 不 同 城 市 环 路 内 土 壤 细 菌 多 样 性 和 群 落 组 成 的 重 要 驱 动 因 子 [ 5 ] ꎬ 并 且 发 现 城 市 发 展 可 能 使 得 土 壤 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 趋 于 同 质 化 [ 1 4 ] . 虽 然 研 究 结 果 认 为 ꎬ 在 北 京 城 市 发 展 过 程 中 ꎬ 环 境 因 子 p H 、 T C 、 T N 、 E C 、 土 壤 含 水 量 可 以 解 释 土 壤 细 菌 多 样 性 及 群 落 组 成 变 化 的 36 􀆰 3 7 % ꎬ 但 是 仍 有 大 约 全 部 变 异 的 6 3􀆰 6 3 % 不 能 被 这 些 环 境 因 子 所 解 释 [ 5 ] ꎬ 说 明 城 市 发 展 对 北 京 城 市 土 壤 微 生 物 群 落 的 影 响 极 其 复 杂 ꎬ 还 存 在 其 他 未 知 因 子 影 响 土 壤 微 生 物 群 落 多 样 性 . 已 有 研 究 认 为 ꎬ 除 了 土 壤 特 性 及 自 然 环 境 等 因 子 外 ꎬ 人 类 活 动 导 致 的 环 境 变 化 也 展 现 出 对 土 壤 微 生 物 有 很 大 的 影 响 ꎬ 如 施 肥 [ 1 5  ̄ 1 6 ] 、 耕 作 方 式 [ 1 7  ̄ 1 8 ] 、 土 地 利 用 历 史 [ 1 9  ̄ 2 1 ] 等 . 有 鉴 于 此 ꎬ 该 研 究 选 取 城 市 不 同 历 史 年 限 公 园 作 为 研 究 对 象 ꎬ 基 于 B i o l o g  ̄ E C O 微 平 板 技 术 分 析 了 北 京 城 市 不 同 历 史 年 限 公 园 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 特 征 ꎬ 以 揭 示 城 市 公 园 土 壤 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 ꎬ 探 明 城 市 公 园 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 特 征 的 主 要 影 响 因 子 ꎬ 探 讨 城 市 公 园 历 史 年 限 是 否 也 是 土 壤 微 生 物 功 能 多 样 性 的 影 响 因 素 ꎬ 以 期 为 城 市 生 物 多 样 性 研 究 及 城 市 公 园 生 态 系 统 健 康 发 展 提 供 基 础 数 据 . 1 材 料 与 方 法 1 􀆰 1 研 究 区 概 况 及 样 品 采 集 北 京 市 3 9􀆰 4 N 41􀆰 6 N 、 11 5􀆰 7 E 1 1 7􀆰 4 E ꎬ 中 心 位 置 3 9􀆰 9 N 、 1 16􀆰 4 E 位 于 华 北 平 原 北 部 ꎬ 总 面 积 1 6 4 10􀆰 5 4 km 2 . 属 典 型 的 北 温 带 半 湿 润 大 陆 性 季 风 气 候 ꎬ 夏 季 高 温 多 雨 ꎬ 冬 季 寒 冷 干 燥 ꎬ 春 秋 季 短 促 ꎬ 全 年 无 霜 期 18 0 200 d ꎬ 年 均 气 温 13􀆰 4 ℃ ꎬ 年 均 降 水 量 5 95 m m . 降 水 季 节 分 配 不 均 匀 ꎬ 全 年 降 水 的 80 % 集 中 在 夏 季 6 8 月 . 图 1 北 京 城 市 公 园 采 样 点 分 布 F i g . 1 S a m p l i n g s i t e s o f u r b a n p a r k s i n B e i j i n g 该 研 究 分 别 于 2 014 年 8 月 、 9 月 进 行 土 壤 样 品 采 集 ꎬ 选 取 北 京 城 区 内 A T 奥 林 匹 克 森 林 公 园 、 C H Y 朝 阳 公 园 、 Y Y T 玉 渊 潭 公 园 、 T R T 陶 然 亭 公 园 、 R T 日 坛 公 园 、 T T 天 坛 公 园 6 个 公 园 作 为 采 样 点 见 图 1 ꎬ 共 采 集 样 品 18 个 . 每 个 公 园 设 置 3 个 平 行 样 地 ꎬ 每 个 样 地 选 取 3 个 样 方 进 行 重 复 取 样 ꎬ 样 地 大 小 为 10 m 10 m . 公 园 内 样 地 采 用 随 机 选 取 方 式 ꎬ 尽 可 能 均 匀 地 分 布 在 公 园 内 ꎬ 同 时 样 地 距 离 道 路 和 公 园 围 栏 的 距 离 大 于 1 0 m ꎬ 以 减 少 干 扰 . 取 样 时 除 去 地 表 的 凋 落 物 层 ꎬ 垂 直 取 0 15 c m 的 土 壤 ꎬ 每 个 样 方 内 用 五 点 取 样 法 取 样 进 行 充 分 混 匀 后 记 作 1 个 样 品 ꎬ 除 去 植 物 残 体 、 根 系 、 石 块 等 杂 物 ꎬ 用 无 菌 自 封 袋 封 装 . 将 土 壤 样 品 分 为 两 份 一 份 风 干 过 2 m m 筛 ꎬ 用 8 6 5 1第 9 期 闫 冰 等 北 京 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 碳 源 代 谢 活 性 特 征 于 测 定 土 壤 理 化 性 质 ꎻ 另 一 份 用 冰 盒 带 回 实 验 室 ꎬ 放 入 4 ℃ 冰 箱 中 保 存 ꎬ 待 用 . 采 用 电 位 法 测 定 土 壤 pH ꎬ 称 取 1 0 g 过 2 m m 筛 的 风 干 土 ꎬ 加 入 25 m L 去 C O 2 的 超 纯 水 ꎬ 土 水 比 为 1 ∶ 2􀆰 5 ꎬ 振 荡 2 m i n 后 静 置 30 m i n 进 行 土 壤 p H 测 定 . 用 元 素 分 析 仪 C o s t e c h E C S 4 0 12 ꎬ I t a l y 测 量 土 壤 中 w T C 、 w T N . 土 壤 含 水 量 采 用 烘 干 法 测 定 ꎬ 将 盛 有 新 鲜 土 样 的 铝 盒 ꎬ 置 于 105 ℃ 的 恒 温 干 燥 箱 烘 6 8 h 至 恒 质 量 . 用 土 水 比 1 ∶ 5 配 置 溶 液 采 用 电 导 率 仪 测 量 土 壤 电 导 率 . 用 环 刀 法 测 量 土 壤 容 重 . 土 壤 样 品 的 基 本 理 化 性 质 见 表 1 . 1 􀆰 2 土 壤 微 生 物 功 能 多 样 性 测 定 表 1 不 同 城 市 公 园 土 壤 理 化 性 质 T a b l e 1 S o i l c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f d i f f e r e n t u r b a n p a r k s 城 市 公 园 历 史 年 限 ∕ a p H w T C ∕ g ∕ k g w T N ∕ g ∕ k g 土 壤 含 水 量 ∕ % 土 壤 容 重 ∕ g ∕ c m 3 土 壤 电 导 率 ∕ d S ∕ m A T 8 8 􀆰 2 4 0 􀆰 1 9 a 0 􀆰 8 3 0 􀆰 1 5 b c 1 8 􀆰 1 7 5 􀆰 0 9 b 1 3 􀆰 9 7 3 􀆰 1 2 a b 1 􀆰 4 2 0 􀆰 1 1 a 1 􀆰 7 3 0 􀆰 5 1 a C H Y 3 2 8 􀆰 3 5 0 􀆰 0 9 a 1 􀆰 0 3 0 􀆰 4 4 b c 2 4 􀆰 4 6 1 􀆰 1 7 a b 1 0 􀆰 2 3 3 􀆰 3 9 a 1 􀆰 3 9 0 􀆰 1 6 a b 1 􀆰 7 1 0 􀆰 2 9 a Y Y T 5 2 8 􀆰 2 0 0 􀆰 0 6 a b 1 􀆰 0 8 0 􀆰 1 8 b c 2 1 􀆰 6 4 2 􀆰 8 6 b 9 􀆰 6 1 2 􀆰 2 9 a 1 􀆰 4 0 0 􀆰 1 5 a b 1 􀆰 1 1 0 􀆰 2 3 b T R T 3 1 7 7 􀆰 9 6 0 􀆰 1 4 b 0 􀆰 2 1 0 􀆰 0 1 d 6 􀆰 1 3 2 􀆰 1 6 c 1 9 􀆰 2 4 5 􀆰 6 4 b c 1 􀆰 1 7 0 􀆰 1 0 b 1 􀆰 1 0 0 􀆰 2 3 b R T 4 8 6 8 􀆰 2 6 0 􀆰 1 0 a 1 􀆰 1 9 0 􀆰 1 2 a c 3 0 􀆰 3 2 6 􀆰 7 1 a 2 3 􀆰 9 0 2 􀆰 6 9 c 1 􀆰 4 3 0 􀆰 0 3 a 1 􀆰 1 5 0 􀆰 1 5 b T T 5 9 2 8 􀆰 1 4 0 􀆰 2 3 a b 1 􀆰 5 8 0 􀆰 3 9 a 2 4 􀆰 5 6 2 􀆰 7 6 a b 1 5 􀆰 7 3 5 􀆰 1 5 a b 1 􀆰 2 8 0 􀆰 1 5 a b 1 􀆰 4 8 0 􀆰 3 5 a b注 数 据 为 平 均 值 标 准 偏 差 . 同 一 列 不 同 字 母 表 示 差 异 显 著 P 0 􀆰 15 表 示 〕 来 表 征 土 壤 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 [ 2 3 ] . A W C D A W C D = ∑ n i = 1 C i - R ∕ n 1 S ha n n o n  ̄ W i e ne r 指 数 H ′ H ′ = - ∑ n i = 1 P i l n P i 2 Si m ps o n 指 数 D D = 1 - ∑ n i = 1 P i 2 3 M c I nt o s h 指 数 U U = ∑ n i = 1 t i 2 4 式 中 C i 为 第 i 孔 在 5 90 nm 下 的 光 密 度 值 ꎻ R 为 对 照 孔 的 光 密 度 值 ꎬ 若 C i - R ≤ 0 ꎬ 记 为 0 ꎻ n = 3 1 ꎻ P i 为 第 i 孔 相 对 光 密 度 值 C - R 与 整 个 平 板 相 对 光 密 度 总 和 的 比 值 ꎻ t i 为 第 i 孔 的 相 对 吸 光 度 值 . 1 􀆰 4 统 计 分 析 利 用 S P S S 2 2 􀆰 0 对 土 壤 微 生 物 功 能 多 样 性 指 数 进 行 单 因 素 方 差 分 析 O n e  ̄ W a y A N O V A ꎬ 采 用 最 小 显 著 差 异 法 L SD 进 行 多 重 比 较 ꎬ 采 用 P e a r s o n 相 关 分 析 探 讨 土 壤 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 指 数 与 土 壤 理 化 性 质 间 的 相 关 性 . 根 据 培 养 72 h 的 数 据 ꎬ 利 用 R 软 件 v e g a n 包 进 行 主 成 分 分 析 P C A 和 冗 余 分 析 R D A . 2 结 果 与 分 析 2 􀆰 1 不 同 历 史 年 限 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 的 A W C D A W C D 能 反 映 土 壤 微 生 物 对 B i o l o g  ̄ E C O 微 平 板 中 不 同 类 型 碳 源 的 整 体 利 用 能 力 ꎬ 是 土 壤 微 生 物 活 性 、 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 的 一 个 重 要 指 标 [ 2 4  ̄ 2 5 ] . 随 着 培 养 时 间 的 延 长 ꎬ 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 A W C D 呈 升 高 趋 势 ꎬ 2 4 h 时 A W C D 接 近 0ꎬ 2 4 9 6 h 内 A W C D 处 于 指 数 增 长 期 ꎬ 12 0 h 后 达 到 稳 定 期 见 图 2 . 整 个 培 养 过 程 中 ꎬ A T 土 壤 微 生 物 的 A W C D 明 9 6 5 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 图 2 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 A WC D 随 时 间 的 变 化 F i g . 2 V a r i a t i o n o f s o i l m i c r o b i a l c o m m u n i t i e s A W C D w i t h i n c u b a t i o n t i m e f o r g r e e n  ̄ l a n d o f d i f f e r e n t u r b a n p a r k s 显 低 于 其 他 公 园 ꎬ 而 T R T 土 壤 微 生 物 的 A W C D 相 对 较 高 ꎬ 说 明 A T 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 水 平 较 低 ꎬ T R T 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 水 平 相 对 较 高 . C H Y 、 Y Y T 、 R T 、 T T 土 壤 微 生 物 的 A W C D 无 显 著 差 异 P 0􀆰 05 ꎬ 说 明 这 些 公 园 土 壤 微 生 物 碳 源 代 谢 水 平 相 近 . 培 养至 第 1 68 小 时 ꎬ T R T 、 Y Y T 、 T T 、 R T 、 C H Y 、 A T 的 A W C D 分 别 为 1􀆰 32 9 、 0 􀆰 993 、 0􀆰 9 33 、 0􀆰 856 、 0􀆰 796 、 0􀆰 2 6 7 . 相 同 培 养 时 间 内 ꎬ 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 的 A W C D 大 小 顺 序 为 T R T Y Y T T T R T C H Y A T . 2 􀆰 2 土 壤 微 生 物 群 落 对 不 同 类 型 碳 源 利 用 特 征 B i o l o g  ̄ E C O 微 平 板 中 含 有 31 种 单 一 碳 源 ꎬ 可 划 分 为 多 聚 物 4 种 、 糖 类 10 种 、 氨 基 酸 类 6 种 、 胺 类 2 种 、 羧 酸 类 7 种 、 酚 酸 类 2 种 共 6 类 . 由 图 3 可 见 ꎬ 6 个 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 对 6 类 碳 源 的 利 用 程 度 不 同 ꎬ 各 公 园 土 壤 对 不 同 类 型 碳 源 的 利 用 能 力 也 存 在 差 异 . 总 体 上 看 ꎬ A T 土 壤 微 生 物 利 用 各 类 碳 源 的 能 力 低 于 其 他 公 园 ꎬ 且 其 土 壤 微 生 物 以 多 聚 物 类 碳 源 代 谢 为 主 ꎬ 其 他 公 园 土 壤 微 生 物 对 糖 类 和 氨 基 酸 类 碳 源 的 利 用 能 力 较 强 ꎬ 各 公 园 对 羧 酸 类 碳 源 的 利 用 能 力 相 对 较 弱 . 值 得 注 意 的 是 ꎬ A T 土 壤 微 生 物 对 酚 酸 类 、 羧 酸 类 、 糖 类 和 氨 基 酸 类 碳 源 的 代 谢 能 力 显 著 低 于 其 他 公 园 P 0 􀆰 0 5 . 图 3 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 利 用 不 同 类 型 碳 源 的 A WC D F i g . 3 T h e A W C D o f s o i l m i c r o b i a l c a r b o n u t i l i z a t i o n f o r g r e e n  ̄ l a n d o f d i f f e r e n t u r b a n p a r k s 2􀆰 3 土 壤 微 生 物 群 落 功 能 多 样 性 指 数 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 的 S h a n no n  ̄ W i e ne r 指 数 、 Si m ps o n 指 数 、 M c I nt o s h 指 数 、 丰 富 度 指 数 如 表 2 所 示 . 由 表 2 可 见 ꎬ A T 的 各 指 数 均 最 低 ꎬ T R T 的 各 指 数 均 最 高 ꎬ 且 这 2 个 公 园 的 各 指 数 间 都 存 在 显 著 差 异 P 0􀆰 0 5 ꎬ 而 M c I nt o s h 指 数 和 丰 富 度 指 数 在 各 公 园 绿 地 间 均 存 在 显 著 差 异 P 0􀆰 0 5 . A T 生 物 多 样 性 指 数 显 著 低 于 其 他 公 园 P 0 􀆰 05 ꎬ 而 A T 历表 2 不 同 城 市 公 园 绿 地 土 壤 微 生 物 群 落 多 样 性 指 数 T a b l e 2 D i v e r s i t y i n d e x o f s o i l m i c r o b i a l c o m m u n i t i e s i n g r e e n  ̄ l a n d o f d i f f e r e n t u r b a n p a r k s 城 市 公 园 S h a n n o n  ̄ W i e n e r 指 数 S i m p s o n 指 数 M c I n t o s h 指 数 丰 富 度 指 数 A T 2 􀆰 2 5 0 􀆰 4 8 b 0 􀆰 8 0 0 􀆰 1 0 b 1 􀆰 8 2 0 􀆰 3 9 d 4 􀆰 0 0 2 􀆰 0 0 d C H Y 2 􀆰 9 6 0 􀆰 1 2 a 0 􀆰 9 4 0 􀆰 0 1 a 3 􀆰 3 8 0 􀆰 6 7 c 1 9 􀆰 0 0 1 􀆰 7 3 c Y Y T 3 􀆰 0 5 0 􀆰 1 2 a 0 􀆰 9 4 0 􀆰 0 1 a 5 􀆰 1 8 0 􀆰 9 1 b 2 3 􀆰 0 0 3 􀆰 0 0 b T R T 3 􀆰 1 2 0 􀆰 0 2

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