松嫩草地不同植物功能群土壤细菌的碳源利用

曲同宝，于 淼，朱 悦，杨 欣，杨智明

(1.吉林农业大学，吉林 长春 130118； 2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319)

松嫩草地不同植物功能群土壤细菌的碳源利用

曲同宝1，于 淼1，朱 悦1，杨 欣1，杨智明2

(1.吉林农业大学，吉林 长春 130118； 2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319)

基于Biolog-Eco技术，研究了长期受放牧干扰的松嫩草地羊草(Leymuschinensis)、禾草、豆科植物和杂类草4类植物功能群土壤细菌碳源利用规律。结果表明，4类植物功能群土壤细菌碳源利用情况各不相同。其中，杂类草功能群土壤细菌代谢活性最高，其次是禾草功能群、羊草功能群，豆科植物功能群最低。4类植物功能群土壤细菌均对糖类和氨基酸这两类碳源利用较好，对酚酸和胺类这两类碳源利用情况较差。杂类草的Shannon-Wiener指数，Pielou均匀度指数以及Gini多样性指数最高，而豆科的最低。冗余分析(RDA)表明，土壤中全氮和有机质对杂类草及豆科植物功能群土壤细菌碳源利用情况影响较大，电导率、pH以及含水量则对羊草和禾草功能群土壤细菌碳源利用情况影响较大。

Biolog-Eco技术；植物功能群；土壤细菌；碳源利用

草原生态系统是最大的陆地生态系统，土壤微生物作为土壤物质转化的重要参与者，构成了草原生态系统的重要组成部分[1]。在草地生态系统中，土壤细菌是占土壤微生物比例最大且物种多样性非常丰富的一个类群，在维持草地的稳定性方面具有重要的生态功能[2-4]。土壤细菌多样性不但受土壤理化性质影响，而且也受地上植物群落结构的影响[5-7]。草地不同植物群落因为具有特定的功能特征，以及对环境变化和干扰的响应相似而组成不同植物功能群，其特定的枯落物及植物根际分泌物影响土壤细菌多样性[8-10]。所以，研究放牧草地土壤细菌多样性与不同植物功能群之间的相互关系，对于促进放牧草地生态系统稳定性具有积极作用。

松嫩草地位于我国东北中部，微地貌起伏，地下水位较高，土壤中积累大量盐类，形成质地粘重和盐渍化土地，植被类型受草地各方面变化影响呈现多样化[11-14]。目前，土壤细菌多样性受不同植物功能群影响的研究已有报道[15]。但关于松嫩草地植物功能群与土壤细菌多样性关系的研究还较少。且随着各种变化条件的影响，植物功能群和土壤细菌相互间的作用也会随之发生改变[16]。本研究利用Biolog-Eco技术，分析该放牧草地4个主要植物功能群土壤细菌对碳源的利用情况，探讨土壤细菌多样性与植物功能群的关系，以期对草原生态系统的恢复与治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

野外试验地点位于松嫩草地的西南部，吉林省长岭县种马场，东北师范大学草地生态研究站(44°32′44″-44°32′58″ N，120°39′52″-123°40′17″ E)。在该草地，经过多年放牧干扰处理，植物群落间形成镶嵌分布的格局。有以纯羊草(Leymuschinensis)组成的羊草功能群，以及芦苇(Phragmitesaustralis)、虎尾草(Chlorisvirgata)和拂子茅(Calamagrostisepigeios)等组成的禾草功能群，紫花苜蓿(Medicagosativa)和黄花草木樨(Melilotusofficinalis)等组成的豆科植物功能群以及黄花蒿(Artemisiascoparia)等组成的杂类草功能群[16-19]。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤样品采集 土壤样品于2014年8月上旬进行采集。采用“五点混合法”取样，土钻直径 2 cm，取样深度 20 cm，取0-20 cm土壤， 3次重复。除去土样中石块及植物的残余等杂物，5 点土样混匀后，取200 g左右土壤装入无菌塑料袋中，带回实验室并置于-20 ℃冰箱保存。

1.2.2 土壤理化性质的测定 土壤含水量采用烘干称重法测定，pH采用 pH 计法测定，土壤电导率采用电导仪测定，土壤全氮含量采用凯氏定氮法测定，土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定[20-21]。

1.2.3 土壤细菌功能群多样性测定 在10 g过2 mm筛的土壤中加入90 mL 0.85%的无菌NaCl溶液，在振荡器上摇匀(5 min，180 r·min-1)，然后取混合液10 mL，加入90 mL无菌NaCl溶液，用振荡器混匀(5 min，180 r·min-1)，再取混合液10 mL，重复上次操作，即按照10倍稀释法配制成10-3倍土壤稀释液。用移液枪向Eco微平板每孔中注入150 uL土壤稀释液，确保每个微孔移入量相等，并避免土壤稀释液从一个孔中溅入另一个孔中以及产生气泡。把注入土壤稀释液的微平板放置在26 ℃的培养箱中，培养10 d，每隔12 h用Biolog读数仪读数一次。

1.2.4 数据处理与分析

1)土壤样品数据的分类处理和绘图采用Microsoft Excel 2003；方差分析用SPSS 17.0，对样本数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，采用LSD法和Duncan新复极差法检验分析样本间的差异显著性。冗余分析(RDA)软件采用Canoco for Windows 4.5。

2)微孔板的颜色变化采用单孔颜色平均值(average well color development，AWCD)来表示，小于0.06的值按零处理。

AWCD=∑(C590-C750)/31.

式中：C590表示单个孔在590 nm下的吸光度值减去对照孔的吸光度值，C750表示单个孔在750 nm下的吸光度值减去对照孔的吸光度值，31为Biolog-Eco微平板上的碳源种类数。

土壤细菌群落的多样性采用以下指数进行评价：

1)Shannon-Wiener指数(H)=-∑(Pi×lnPi);

2)Pielou均匀度指数(E) =H/Hmax=H/lnS;

3)Gini多样性指数(D) =1-∑Pi2。

式中：Pi=C590-C750/∑(C590-C750)，S为Eco 板中颜色发生变化的孔的数目[22]。

2 结果

2.1 土壤理化性质

4类植物功能群土壤理化性质有差异，其中全氮和有机质存在显著差异(P<0.05)(表1)。羊草功能群的土壤含水量和pH最高，禾草功能群次之，豆科植物功能群最低；禾草功能群土壤的电导率最高，杂类草功能群最低；杂类草功能群土壤的全氮和有机质含量最高，禾草功能群最低。羊草、禾草、豆科植物和杂类草这4类植物功能群土壤理化性质差异显著(P<0.05)。

表1 土壤理化性质Table 1 Physicochemical properties of soil

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，数据为平均值±标准误。表2同。

Note： Different lower case letters indicate significant difference among the different plant functional groups at 0.05 level, the data are average value ± standard error. The same in Table 2.

2.2 土壤细菌的平均吸光度值

随着培养时间增加，4类植物功能群土壤细菌的平均孔颜色变化率(AWCD)均呈现上升趋势(图1)。培养前24 h，杂类草功能群AWCD变化不明显，之后快速增长，到144 h左右增长开始趋于平缓。而其它3类功能群则是36 h前，AWCD变化不明显，72到192 h之间，增长迅速，192 h之后，增长平缓。羊草、禾草和豆科植物功能群土壤细菌的AWCD增长幅度小于杂类草功能群土壤细菌，说明3类碳源利用率不高，且增长趋势相近。杂类草功能群土壤细菌的AWCD增长最快也最高，说明其碳源利用率最好。在这4类植物功能群土壤细菌样品中，杂类草功能群土壤细菌的AWCD在总体上始终高于其它3类功能群土壤细菌的，说明其对碳源的利用效率最高；禾草功能群土壤细菌的AWCD稍高于羊草和豆科植物功能群的；羊草和豆科植物功能群土壤细菌的AWCD值始终接近，说明对碳源的利用情况相近。

2.3 土壤细菌对不同碳源的利用

根据培养土壤细菌的Biolog-Eco微平板可知，其上共有31种碳源并分为六大类，分别为糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类、酚酸类以及胺类。根据4类植物功能群土壤细菌在拐点时间对6类碳源利用情况绘制柱形图可知(图2),在对所有碳源利用情况中，杂类草功能群土壤细菌对所有碳源利用情况明显高于其它3类。对糖类、氨基酸类和酚酸类碳源的利用情况来看，杂类草功能群最好，禾草功能群次之，羊草和豆科植物功能群利用情况相近且较低；在对羧酸类碳源的利用情况上，杂类草功能群最好，其次是禾草和羊草功能群，利用最低的是豆科植物功能群；对多聚物类碳源的利用情况是杂类草功能群最好，羊草和禾草功能群利用情况相近，仅低于杂类草功能群，豆科植物功能群最低；对胺类碳源的利用情况为杂类草功能群最高，豆科植物功能群次之，羊草和禾草功能群利用情况相近且较低。

图1 土壤细菌AWCD变化曲线Fig.1 Curve of average well colour development(AWCD) of soil bacteria

图2 土壤细菌对不同碳源的利用情况Fig.2 Average well colour development(AWCD) change with different carbon sources of soil bacteria

注：不同小写字母表示同一碳源不同植物功能类群间差异显著(P<0.05)。

Note: Different lower case letters indicate significant differences among diferent plant functional groups at the 0.05 level.

2.4 土壤细菌碳源利用多样性指数

杂类草植物功能群的Shannon-Wiener指数，Pielou均匀度指数以及Gini多样性指数均最高，说明其多样性与均匀度最好(表2),其次为禾草功能群和羊草功能群，豆科植物功能群最低。方差分析结果表明，4类植物功能群土壤细菌的Shannon-wiener指数和Gini指数均差异显著(P<0.05)；羊草和豆科类群间Pielou均匀度指数差异不显著(P>0.05)，但显著低于禾草和杂类草。

2.5 土壤细菌吸光度值与土壤理化指标冗余分析

对数据进行去趋势对应分析(DCA分析)后，确定对4类植物功能群土壤理化指标和土壤细菌拐点192 h吸光度值做RDA分析。不同植物功能群土壤细菌拐点192 h时，31孔吸光度值数据与土壤各理化指标如图4所示。第1、2、3和4轴的解释量分别为43.0%、11.3%、4.6%以及13.3%。其中，第一轴对土壤细菌功能群变量的解释量最大。沿第一轴方向，5个理化指标对不同植物功能群土壤细菌吸光度值的影响，即土壤细菌对碳源利用率的影响从大到小依次为全氮含量(r=0.31，P<0.01)，有机质含量(r=0.27，P<0.01)，电导率(r=0.18，P<0.01)，pH(r=0.13，P<0.01)以及含水量(r=0.11，P<0.01)。影响4类植物功能群土壤细菌碳源利用的最主要因素为土壤的全氮和机质。杂类草和豆科植物功能群土壤细菌碳源利用率与全氮和有机质关系密切。随着土壤中全氮的增加，对杂类草功能群土壤细菌碳源利用率的影响最大，其次是豆科植物功能群土壤细菌。有机质的影响情况与全氮相同。羊草和禾草功能群土壤细菌碳源利用率与电导率、pH和含水量关系密切。随着电导率的增加，对羊草功能群土壤细菌碳源利用影响最大，其次为禾草功能群土壤细菌。pH与含水量的影响情况相同。

表2 土壤细菌碳源利用多样性指数Table 2 Diversity index of carbon source metabolism of soil bacteria

图3 土壤细菌31孔吸光度值与土壤理化性质冗余分析Fig.3 Redundancy analysis on the 31 hole absorbance value of soil bacteria and physicochemical properties of soil(RDA)

3 讨论

Biolog 技术是目前已知的研究微生物群落功能变化很有效的方法，主要通过土壤微生物对多种碳源底物的不同利用来分析评价其生理代谢特征，反应其功能多样性变化[22-26]。通常情况下，对Biolog-Eco微平板连续培养10 d，读取10 d内的吸光度值并计算AWCD，即平均孔颜色变化率进行分析[27-29]。前人研究表明，AWCD随时间变化呈现出常规生长曲线，包括变化前期，指数变化期和稳定期[30-32]。本研究中松嫩草地4类植物功能群的土壤细菌碳源利用情况的变化曲线符合这一规律。

4类植物功能群土壤细菌对碳源利用情况分析表明，放牧草地4类植物功能群各自影响的土壤细菌群落结构及功能等各个方面不同，导致4类功能群土壤细菌对多种单一碳源的利用情况不同。通过AWCD随时间变化曲线可以看出，4类植物功能群土壤细菌群落的对碳源利用的速度及最终的利用程度各不相同。AWCD越高，表明土壤细菌代谢活性及对碳源利用情况越好[33]。其中，杂类草功能群土壤细菌对碳源的利用情况最好，说明其土壤细菌的活性最好；其次是禾草功能群，羊草和豆科植物功能群土壤细菌碳源利用情况较差。这与2011年对松嫩草地4类植物功能群土壤细菌对碳源利用情况的研究分析结果不同[16]。可能与研究样地经过4年放牧有关，或随时间变化，草地的生态，环境等的多方面变化有关。不同植物功能群土壤中碳源的数量和质量不同，导致土壤细菌对各碳源利用情况不同，从而使细菌群落结构和活性发生改变[34]。 研究表明，植物种类越多，土壤细菌群落的活性及其多样性越高，土壤细菌的生物量及丰富度也会随植物多样性的增加而增加[35]。对6类碳源的利用情况来看，杂类草功能群土壤细菌对糖类、氨基酸和多聚物这3类碳源能利用较好，而对羧酸、酚酸和胺类的利用率较低，但从总体上利用情况明显好于其它3类功能群。4类植物功能群土壤细菌对糖类和氨基酸的利用情况明显高于其它碳源种类，说明利用这两类碳源的土壤细菌最多，且这些土壤细菌的生理代谢活动最强。不同植物功能群下碳源种类、数量不同，土壤细菌能利用的能源和营养物质也不同[36]。

对多样性指数分析表明，杂类草功能群土壤细菌丰富度和均匀度最高，进一步反映出杂类草功能群土壤细菌群落的代谢功能多样性更好。多样性指数可以反映群落内物种总数和物种相对多度并进一步反映土壤细菌群落结构和功能等特征[37-39]。多样性指数高的植物功能群向土壤提供碳源的数量和质量也高[40]。RDA分析表明，影响4类植物功能群土壤细菌碳源利用最主要因素为土壤的全氮及有机质含量。杂类草功能群与土壤中有机质与全氮含量关系密切，土壤细菌碳源利用率和细菌的代谢活动比其它3类植物功能群强。从中可以看出，不同植物功能群的土壤营养因素不同，而土壤营养又是限制土壤细菌的主要原因，土壤细菌多样性低归根结底是土壤贫瘠所造成的。土壤营养限制了土壤细菌且土壤理化性质会受年份变化和植被类型的影响。不同植物功能群对土壤有机质、全氮含量等理化性质有影响，导致土壤生境发生改变，从而影响土壤细菌的分布、活动以及多样性等方面[41-43]。

在松嫩草地有限的资源中，土壤细菌根据自身对营养物质等资源的需要不断进行着竞争和淘汰，使其在群落数量、质量和功能性等方面发生变化，而土壤细菌的这些变化也能够影响植物功能群及其多样性。草地植物无论是本身的生长发育、枯落物或根系分泌物等，都对土壤细菌产生一定影响[44-46]。综上所述，植物功能群和土壤细菌之间有相互作用，植物各方面因素会对土壤细菌多样性产生一定的影响[16,47-48]。但同时，草地生态环境、气候变化，土壤物理条件和人为因素等一系列变化条件也会对土壤细菌多样性产生影响[18]。因此，关于对土壤细菌多样性影响的研究还需我们进一步探讨和完善。

4 结论

4类植物功能群土壤细菌碳源利用情况各不相同，说明不同植物功能群下土壤细菌代谢强度有差异。植物功能群土壤细菌群落多样性越高，土壤细菌碳源利用情况越好，且不同土壤理化性质对4类植物功能群土壤细菌碳源利用情况影响不同。4类植物功能群土壤细菌均对糖类和氨基酸这两类碳源有较好的利用，对酚酸和胺类这两类碳源的利用较差。

References：

[1] 张成霞，南志标.放牧对草地土壤微生物影响的研究述评.草业科学，2010，27(1)：65-70. Zhang C X,Nan Z B.Research progress on effect of grazing on soil microbes of grassland.Pratacultural Science,2010,27(1):65-70.(in Chinese)

[2] Amann R L,Ludwig W,Schleifer K H.Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation.Microbiological Reviews,1995,59(1):143-169.

[3] 杨成德，龙瑞军，薛莉，陈秀蓉，徐长林.东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态.中国草地学报，2014，36(2)：78-84. Yang C D,Long R J,Xue L,Chen X R,Xu C L.Seasonal dynamics of soil microbial biomass and enzymatic activities in alpine grasslands of the eastern Qilian Mountains.Chinese Journal of Grassland,2014,36(2):78-84.(in Chinese)

[4] 尹娜.中国北方主要草地类型土壤细菌群落结构和多样性变化.长春：东北师范大学硕士学位论文，2014. Yin N.Changes in structure and diversity of soil microbial communities across the main grasslands in northern China.Master Thesis.Changchun:Northeast Normal University,2014.(in Chinese)

[5] Zak D R,Holmes W E,White D C,Peacock A D,Tilman D.Plant diversity,soil microbial communities,and ecosystem function:Are there any links?Ecology,2003,84(8):2042-2050.

[6] Loranger-Merciris G,Barthes L,Gastine A,Leadley P.Rapid effects of plant species diversity and identity on soil microbial communities in experimental grassland ecosystems.Soil Biology & Biochemistry,2006,38(8):2336-2343.

[7] 闫素丽，皇甫超河，李刚，左照江，马杰，杨殿林.四种牧草植物替代控制对黄顶菊入侵土壤细菌多样性的影响.植物生态学报，2011，35(1)：45-55. Yan S L,Huangfu C H,Li G,Zuo Z J,Ma J,Yang D L.Effects of replacement control with four forage species on bacterial diversity of soil invaded byFlaveriabidentis.Chinese Journal of Plant Ecology,2011,35(1):45-55.(in Chinese)

[8] 鲍雅静，李政海.基于能量属性的植物功能群划分方法探索——以内蒙古锡林河流域草原植物群落为例.生态学报，2008，28(9)：4540-4546. Bao Y J,Li Z H.Classification of plant functional groups based on the energy attributes:A case study on the steppe community in Xilin River basin,Inner Mongolia.Acta Ecologica Sinica,2008,28(9):4540-4546.(in Chinese)

[9] 胡楠，范玉龙，丁圣彦，廖秉华.陆地生态系统植物功能群研究进展.生态学报，2008，28(7)：3302-3311. Hu N,Fan Y L,Ding S Y,Liao B H.Progress in researches on plant functional groups of terrestrial ecosystems.Acta Ecologica Sinica,2008,28(7):3302-3311.(in Chinese)

[10] 李骁，王迎春.土壤微生物多样性与植物多样性.内蒙古大学学报，2006，37(6)：708-713. Li X,Wang Y C.The biodiversity of soil microbes and plants.Acta Scientiarum Naturalium Universitatis NeiMongol,2006,37(6):708-713.(in Chinese)

[11] 曲国辉，郭继勋.松嫩平原不同演替阶段植物群落和土壤特性的关系.草业学报，2003，12(1)：18-22. Qu G H,Guo J X.The relationship between different plant communities and soil characteristics in Songnen grassland.Acta Prataculturae Sinica,2003,12(1):18-22.(in Chinese)

[12] 周道玮，张正祥，靳英华，王平，王学志.东北植被区划及其分布格局.植物生态学报，2010，34(12)：1359-1368. Zhou D W,Zhang Z X,Jin Y H,Wang P,Wang X Z.Regionalization and distribution pattern of vegetation of Northeast China.Chinese Journal of Plant Ecology,2010,34(12):1359-1368.(in Chinese)

[13] 高超，张月学，陈积山，邸桂俐，潘多锋，王建丽，康昕彤，张强，钟鹏.松嫩平原苜蓿和羊草栽培草地土壤氮素动态分析.草业科学，2015，32(4)：501-507. Gao C,Zhang Y X,Chen J S,Di G L,Pan D F,Wang J L,Kang X T,Zhang Q,Zhong P.Analysis of soil nitrogen dynamics ofMedicagosativaandLeymuschinensispasture in the Songnen Plain.Pratacultural Science,2015,32(4):501-507.(in Chinese)

[14] 杨春雪，陈飞，岳英男，阎秀峰.松嫩盐碱草地26种植物根围丛枝菌根真菌多样性特征.草业科学，2015，32(12)：2008-2020. Yang C X,Chen F,Yue Y N,Yan X F.Diversity characteristics of arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere of twenty six species of plants in Songnen saline-alkaline grassland.Pratacultural Science,2015,32(12):2008-2020.(in Chinese)

[15] 陈颖.典型草原植物功能群及物种对土壤微生物多样性的影响.呼和浩特：内蒙古大学硕士学位论文，2012. Chen Y.Effects of plant functional groups and plant species on soil microbial composition in typical grasslands.Master Thesis.Huhhot:Inner Mongolia University,2012.(in Chinese)

[16] 曲同宝，王呈玉，庞思娜，张建峰.松嫩草地4种植物功能群土壤微生物碳源利用的差异.生态学报，2015，35(17)：5695-5702. Qu T B,Wang C Y,Pang S N,Zhang J F.Utilization of carbon sources by soil microbial communities of four plant functional groups in Songnen Steppe.Acta Ecologica Sinica,2015,35(17):5695-5702.(in Chinese)

[17] 李萍.松嫩草地群落植物多样性及密度对土壤抗蚀性的影响.长春：东北师范大学硕士学位论文，2012. Li P.Influence of community plant diversity and density on soil resistance in Songnen Grassland.Master Thesis.Changchun:Northeast Normal University,2012.(in Chinese)

[18] 毕江涛，贺达汉.植物对土壤微生物多样性的影响研究进展.中国农学通报，2009，25(9)：244-250. Bi J T,He D H.Research advances in effects of plant on soil microbial diversity.Chinese Agricultural Science Bulletin,2009,25(9):244-250.(in Chinese)

[19] 魏晓凤.松嫩草地不同放牧强度下植物物种枯落物分解的变化规律研究.长春：东北师范大学硕士学位论文，2013. Wei X F.Study on plant species litter decomposition changes under different grazing intensities in the Songnen grassland.Master Thesis.Changchun:Northeast Normal University,2013.(in Chinese)

[20] 杜玮超.松嫩草地植物群落土壤细菌遗传多样性研究.长春：吉林农业大学硕士学位论文，2012. Du W C.The genetic diversity of soil bacteria in Songnen grassland by different plant community.Master Thesis.Changchun:Jilin Agricultural University,2012.(in Chinese)

[21] 冯薪硕.主要林下参地的土壤理化性质测定及林下参的RAPD分析.延吉：延边大学硕士学位论文，2009. Feng X S.Analysis of soil physical and chemical properties and RAPD analysis of translated wild ginseng.Master Thesis.Yanji:Yanbian University,2009.(in Chinese)

[22] 金剑，王光华，陈雪丽，刘晓冰，Herbert S J.Biolog-ECO解析不同大豆基因型R1期根际微生物群落功能多样性特征.大豆科学，2007，26(4)：565-570. Jin J,Wang G H,Chen X L,Liu X B,Herbert S J.Analysis of microbial community functional diversity in rhizosphere of different soybean genotypes at R1 stage using Biolog-ECO method.Soybean Science,2007,26(4):565-570.(in Chinese)

[23] Choi K H,Dobbs F C.Comparison of two kinds of Biolog microplates(GN and ECO) in their ability to distinguish among aquatic microbial communities.Journal of Microbiological Methods,1999,36(3):203-213.

[24] Liu B,Li Y X,Zhang X L,Wang J,Gao M. Effects of chlortetracycline on soil microbial communities:Comparisons of enzyme activities to the functional diversity via Biolog EcoPlate.European Journal of Soil Biology,2015,68:69-76.

[25] Zhang T Y,Wu Y H,Zhuang L L,Wang X X,Hu H Y.Screening heterotrophic microalgal strains by using the Biolog method for biofuel production from organic wastewater.Algal Research,2014,6:175-179.

[26] 朱平，陈仁升，宋耀选，刘光琇，陈拓，张威.祁连山不同植被类型土壤微生物群落多样性差异.草业学报，2015，24(6)：75-84. Zhu P,Chen R S,Song Y X,Liu G X,Chen T,Zhang W.Soil microbial community diversity under four vegetation types in the Qilian Mountains,China.Acta Prataculturae Sinica,2015,24(6):75-84.(in Chinese)

[27] 杨元根，Paterson E，Campbell C.Biolog方法在区分城市土壤与农村土壤微生物特性上的应用.土壤学报，2002，39(4)：582-589. Yang Y G,Paterson E,Campbell C.Application of Biolog method to study on microbial features in urban and rural soils.Acta Pedologica Sinica,2002,39(4):582-589.(in Chinese)

[28] 贾夏，董岁明，周春娟.微生物生态研究中Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响.应用基础与工程科学学报，2013，21(1)：10-19. Jia X,Dong S M,Zhou C J.Effects of Biolog Eco-plates incubation time on analysis results in microbial ecology researches.Journal of Basic Science and Engineering,2013,21(1):10-19.(in Chinese)

[29] 田雅楠，王红旗.Biolog法在环境微生物功能多样性研究中的应用.环境科学与技术，2011，34(3)：50-57. Tian Y N,Wang H Q.Application of biolog to study of environmental microbial function diversity.Environmental Science &Technology,2011,34(3):50-57.(in Chinese)

[30] Zhang Q C,Shamsi I H,Xu D T,Wang G H,Lin X Y,Jilani G,Hussain N,Chaudhry A N.Chemical fertilizer and organic manure inputs in soil exhibit a vice versa pattern of microbial community structure.Applied Soil Ecology,2012,57:1-8.

[31] 曹成有，姚金冬，韩晓姝，张颖.科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性.应用生态学报，2011，22(9)：2309-2315. Cao C Y,Yao J D,Han X S,Zhang Y.Soil microbes functional diversity in sand-fixingCaraganamicrophyllacommunities in Horqin Sandy Land.Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(9):2309-2315.(in Chinese)

[32] 党雯，郜春花，张强，李建华，卢朝东，靳东升，卢晋晶.Biolog法测定土壤微生物群落功能多样性预处理方法的筛选.中国农学通报，2015，31(2)：153-158. Dang W,Hao C H,Zhang Q,Li J H,Lu C D,Jin D S,Lu J J.Screening of preprocessing methods of Biolog for soil microbial community functional diversity.Chinese Agricultural Science Bulletin,2015,31(2):153-158.(in Chinese)

[33] Konopka A,Oliver L,Turco R F.The use of carbon substrate utilization patterns in environmental and ecological microbiology.Microbial Ecology,1998,35(2):103-115.

[34] Grayston S J,Campbell C D,Bardgett R D,Mawdsley J L,Clegg C D,Ritz K,Griffiths B S,Rodwell J S,Edwards S J,Davies W J,Elston D J,Millard P.Assessing shifts in microbial community structure across a range of grasslands of differing management intensity using CLPP,PLFA and community DNA techniques.Applied Soil Ecology,2004,25(1):63-84.

[35] Chung H G,Zak D R,Reich P B,Ellsworth D S.Plant species richness,elevated CO2,and atmospheric nitrogen deposition alter soil microbial community composition and function.Global Change Biology,2007,13(5):980-989.

[36] 陈颖，李肖肖，应娇妍，梁存柱，白永飞.内蒙草原不同植物功能群及物种对土壤微生物组成的影响.生物多样性，2012，20(1)：59-65. Chen Y,Li X X,Ying J Y,Liang C Z,Bai Y F.Effects of plant functional groups and plant species on soil microbial composition in a Inner Mongolian grassland.Biodiversity Science,2012,20(1):59-65.(in Chinese)

[37] 王文鹏，毛如志，陈建斌，朱书生，汤东生，朱有勇，何霞红.种植方式对玉米不同生长期土壤微生物群落功能多样性的影响.中国生态农业学报，2015，23(10)：1293-1301. Wang W P,Mao R Z,Chen J B,Zhu S S,Tang D S,Zhu Y Y,He X H.Analysis of functional diversity of soil microbial communities under different cultivation patterns at different growth stages of maize.Chinese Journal of Eco-Agriculture,2015,23(10):1293-1301.(in Chinese)

[38] 胡可，王利宾.BIOLOG 微平板技术在土壤微生态研究中的应用.土壤通报，2007，38(4)：819-821. Hu K,Wang L B.Application of BIOLOG microplate technique to the study of soil microbial ecology.Chinese Journal of Soil Science,2007,38(4):819-821.(in Chinese)

[39] 隋心，张荣涛，杨立宾，许楠，柴春荣，王继丰，付晓玲，钟海秀，邢军会，张玉，倪红伟.模拟氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤细菌多样性的影响.草业科学，2016，33(4)：589-598. Sui X,Zhang R T,Yang L B,Xu N,Chai C R,Wang J F,Fu X L,Zhong H X,Xing J H,Zhang Y,Ni H W.Effect of simulation nitrogen depositions on bacterial diversity ofDeyeuxiaangustifoliain wetland of Sanjiang Plain.Pratacultural Science,2016,33(4):589-598.(in Chinese)

[40] 马凡茹.东祁连山高寒草地土壤细菌多样性的初步研究.兰州：甘肃农业大学硕士学位论文，2009. Ma F R.Study on soil bacterial diversity of alpine meadow in the eastern Qilian mountains.Master Thesis.Lanzhou:Gansu Agricultural University,2009.(in Chinese)

[41] 杨官品，男兰，贾海波，朱艳红，刘英杰，张凯.土壤细菌遗传多样性及其与植被类型相关性研究.遗传学报，2000，27(3)：278-282. Yang G P,Nan L,Jia H B,Zhu Y H,Liu Y J,Zhang K.Bacterial genetic diversity in soil and their correlation with vegetation.Acta Genetica Sinica,2000,27(3):278-282.(in Chinese)

[42] Pengthamkeerati P,Motavalli P P,Kremer R J.Soil microbial activity and functional diversity changed by compaction,poultry litter and cropping in a claypan soil.Applied Soil Ecology,2011,48:71-80.

[43] 张海芳，李刚，宋晓龙，刘红梅，张静妮，杨殿林，赵树兰，多立安.内蒙古贝加尔针茅草原不同利用方式土壤微生物功能多样性.生态学杂志，2012，31(5)：1143-1149. Zhang H F,Li G,Song X L,Liu H M,Zhang J N,Yang D L,Zhao S L,Duo L A.Functional diversity of soil microbial communities inStipabaicalensissteppe in Inner Mongolia as affected by different land use patterns.Chinese Journal of Ecology,2012,31(5):1143-1149.(in Chinese)

[44] 夏北成.植被对土壤微生物群落结构的影响.应用生态学报，1998，9(3)：296-300. Xia B C.Effect of vegetation on structure of soil microbial community.Chinese Journal of Applied Ecology,1998,9(3):296-300.(in Chinese)

[45] 解文科，王小青，李斌，林锦波，郭丽丽，孔斌.植物根系分泌物研究综述.山东林业科技，2005(5)：63-67. Xie W K,Wang X Q,Li B,Lin J B,Guo L L,Kong B.Review on the research of plant root exudates.Shandong Forestry Science and Technology,2005(5):63-67.(in Chinese)

[46] 刘芳鹏，徐光勤，刘倩纯，李金前，寇文伯，吴兰.南矶山湿地典型植物群落土壤细菌群落结构变化.湿地科学，2015，13(4)：444-450. Liu F P,Xu G Q,Liu Q C,Li J Q,Kou W B,Wu L.Variation of structure of bacterial communities in soil with typical plant communities in Nanjishan Wetlands.Wetland Science,2015,13(4):444-450.(in Chinese)

[47] 赵官成，梁健，淡静雅，王静，秦源，张武会.土壤微生物与植物关系研究进展.西南林业大学学报，2011，31(1)：83-88. Zhao G C,Liang J,Dan J Y,Wang J,Qin Y,Zhang W H.Review of studies on relationship between soil microbes and plants.Journal of Southwest Forestry University,2011,31(1):83-88.(in Chinese)

[48] 韩丛丛，杨阳，刘秉儒，谢应忠.草地土壤微生物多样性影响因子.草业科学，2014，31(12)：2242-2250. Han C C,Yang Y,Liu B R,Xie Y Z.Influencing factors of soil microbial diversity in grassland.Pratacultural Science,2014,31(12):2242-2250.(in Chinese)

(责任编辑 苟燕妮)

Utilization of carbon sources by soil bacteria in different plant functional groups in the Songnen Steppe

Qu Tong-bao1, Yu Miao1, Zhu Yue1, Yang Xin1, Yang Zhi-ming2

(1.Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China;2.Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)

Biolog EcoPlates were used to analyse carbon source utilization by soil bacteria in different plant functional groups (Leymuschinensis, grass, legume, and forb) in the Songnen steppe. The results showed there were differences in carbon source utilization and bacterial metabolic activity among the four plant functional groups. Carbon source utilization of the soil bacteria community was the highest in the forb group, followed by grass andL.chinensisgroups, and was lowest in the legume group. Carbohydrate and amino acids were used the most by soil bacteria in the four plants functional groups; however, phenolic acids and amines were poorly used in all plant functional groups. The Shannon-Wiener index, Pielou index, and the Gini index were the highest in the forb group and the lowest in the legume group. Redundancy analysis (RDA) showed that total N and organic matter were the major factors affecting carbon source utilization by soil bacteria in the forb and legume functional groups, and electrical conductivity, pH value, and moisture content were the major factors in theL.chinensisand grass groups.

Biolog-Eco; plant functional groups; soil bacteria; carbon source utilization

Yang Zhi-ming E-mail：35538867@qq.com

2016-02-21接受日期：2016-04-05

国家自然科学基金目(31201839)；中国博士后科学基金第四十九批面上资助项目(20110491286)

曲同宝(1970-)，男，吉林永吉人，副教授，博士，研究方向为植物生态学。E-mail：419730800@qq.com

杨智明(1979-)，男，宁夏固原人，副教授，博士，研究方向为草地生态与管理。E-mail：35538867@qq.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0074

S812;S154.38+1

A

1001-0629(2016)12-2398-09*

曲同宝,于淼,朱悦,杨欣,杨智明.松嫩草地不同植物功能群土壤细菌的碳源利用.草业科学,2016,33(12)：2398-2406.

Qu T B,Yu M,Zhu Y,Yang X,Yang Z M.Utilization of carbon sources by soil bacteria in different plant functional groups in the Songnen Steppe.Pratacultural Science，2016,33(12)：2398-2406.