周聰聰，于東升?，陸曉松，陳 洋，徐志超，潘 月

（1. 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所），南京 210008；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)生物地球化學(xué)循環(huán)和成土過程等均起著重要的調(diào)節(jié)作用[1-3]，被認(rèn)為是最具潛力反映土壤質(zhì)量的敏感性指標(biāo)之一[4-5]。受特定因素影響，土壤微生物群落可呈現(xiàn)出相應(yīng)的空間分布特征[6]。其中，土壤細(xì)菌數(shù)量最大、種類繁多，多樣性大于任何其他生物群落[7]。因此，研究土壤細(xì)菌多樣性的空間變異性，對(duì)制定合理高效的土壤野外調(diào)查采樣方案[8]，定量化研究人為作用下的土壤細(xì)菌及其參與的生物地球化學(xué)循環(huán)和成土過程等，均具有重要意義。

土壤細(xì)菌空間變異性研究在多種尺度上均取得進(jìn)展。Pasternak 等[9]在干旱半干旱區(qū) 0.5～100 km區(qū)域尺度上的研究表明，地理距離顯著影響土壤細(xì)菌群落分布，但在1 cm～500 m 尺度上的影響不顯著。但也有研究指出，在<10 km 的區(qū)域尺度上，土壤細(xì)菌物種的多樣性、群落的豐富度在空間分布上的差異并不顯著[10-12]。易祎[13]在東北黑土區(qū)對(duì)典型流域農(nóng)田土壤的研究表明，土壤細(xì)菌數(shù)量下游與上游和中游的差異顯著，坡中部與坡上部和下部的差異顯著。周賽等[14]研究表明，我國(guó)中亞熱帶（浙江、福建、江西、湖南）的毛竹林土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的地帶性變化趨勢(shì)不顯著，但群落相似度在670 km 距離范圍內(nèi)隨著采樣點(diǎn)間距增大而降低。褚海燕等[15]通過分析地理空間距離與群落距離的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)華北平原麥田的空間距離對(duì)土壤微生物空間分布有重要的作用。

土壤類型對(duì)土壤細(xì)菌多樣性也具有顯著影響。Grz?dziel 和Ga??zka[16]通過不同類型土壤在100 多年相同管理?xiàng)l件下的微區(qū)試驗(yàn)研究，證實(shí)了土壤類型與微生物豐度和多樣性直接相關(guān)。Chen 等[17]針對(duì)重慶、湖北和遼寧三個(gè)地區(qū)不同類型的水稻土，通過10 周不同處理的水稻盆栽實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土壤類型是影響氨氧化細(xì)菌豐度和群落結(jié)構(gòu)的重要因素。但這些研究或是局限于小范圍的試驗(yàn)站中、或是分散于廣大的區(qū)域范圍，忽略了空間尺度帶來的自然環(huán)境條件差異對(duì)于土壤細(xì)菌多樣性影響；且涉及的土壤分類層次僅為高級(jí)分類單元——土類，沒有涉及較低級(jí)的土壤分類單元（如土壤亞類、土屬、土種等）對(duì)土壤細(xì)菌多樣性的影響。

樣點(diǎn)空間距離[18-19]和土壤分類粒度[20-21]是衡量土壤調(diào)查精度和樣點(diǎn)代表性的重要指標(biāo)，但目前兩者對(duì)土壤微生物（如細(xì)菌）的綜合影響作用并不清楚。因此，本研究以稻-麥輪作農(nóng)田為研究對(duì)象，通過實(shí)地調(diào)查和采樣，利用16S rDNA 基因測(cè)序分析技術(shù)，研究土壤細(xì)菌多樣性在不同土壤樣點(diǎn)空間距離和土壤分類粒度上的變異性特征，綜合分析樣點(diǎn)空間距離和土壤分類粒度對(duì)土壤細(xì)菌多樣性的影響，為農(nóng)田土壤微生物研究及其調(diào)查樣點(diǎn)合理布設(shè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為江蘇省常熟市（31°33′～31°50′ N，120°33′～121°3′ E），位于長(zhǎng)江三角洲地區(qū)前緣，下轄虞山、琴川、莫城、常福3 個(gè)街道，支塘、古里、尚湖、辛莊、海虞、沙家浜、梅李、董浜9 個(gè)鎮(zhèn)以及高新區(qū)和碧溪新區(qū)，全市總面積1 301 km2[22]。該市屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫17.4 ℃，降水量1 823 mm。除虞山、顧山、福山等山丘外，地形以水網(wǎng)交織的沖積和湖積平原為主，海拔在3～7 m。土壤類型以水稻土和潮土為主，占全市耕地面積97%以上，主要種植水稻、小麥和一些經(jīng)濟(jì)作物[23]。

1.2 采樣方案設(shè)計(jì)

考慮不同土壤類型及其分類粒度（土類、亞類、土屬、土種），按村（<10 km）、鎮(zhèn)（10～20 km）、縣域（>20 km）3 種空間尺度選擇稻麥輪作的8 個(gè)農(nóng)田樣區(qū)（S_1 - S_8），并按田塊尺度（<50 m）在每個(gè)農(nóng)田區(qū)設(shè)計(jì)4 個(gè)6 m×10 m 相鄰采樣區(qū)，如S_1農(nóng)田區(qū)設(shè)計(jì)S_11 - S_14 四個(gè)采樣區(qū)（圖1）。這8個(gè)農(nóng)田區(qū)涉及研究區(qū)主要土壤類型，涵蓋2 個(gè)土類，3 個(gè)亞類，6 個(gè)土屬，7 個(gè)土種（表1），分布在尚湖、辛莊和支塘3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、6 個(gè)村莊。其中尚湖與辛莊相鄰，位于市域西部，而支塘鎮(zhèn)位于市域東南角，與上述兩鎮(zhèn)距離最遠(yuǎn)（表2）。

1.3 樣品采集與分析

首先調(diào)查各樣區(qū)農(nóng)田管理信息，如施肥量、小麥與水稻總產(chǎn)量及秸稈還田量等（表3）。在2016年11 月水稻收割后，在各采樣區(qū)按梅花狀采集表層土壤混合樣品，共32 個(gè)土壤樣品。土樣在剔除根系后，一份低溫密封貯運(yùn)，帶回實(shí)驗(yàn)室-80 ℃保存，用于土壤微生物分析；另一份在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后用于測(cè)定理化性質(zhì)（表4）。

土壤微生物DNA 提取使用MiSeq Reagent Kit v2 試劑盒，按試劑盒操作說明書提?。徊⒉捎铆傊悄z電泳檢測(cè)基因組DNA 完整性，Nanodrop 2000檢測(cè)基因組DNA 質(zhì)量。對(duì)土壤細(xì)菌16S rDNA 基因V 4-V 5 區(qū)進(jìn)行 P C R 擴(kuò)增，擴(kuò)增引物采用 F（GTGCCAGCMGCCGCGG）和R（CCGTCAATTCM TTTRAGTTT）。PCR 擴(kuò)增程序：94 ℃ 2 min；94 ℃20 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 1 min，25 個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸10 min。擴(kuò)增后產(chǎn)物瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，應(yīng)用核酸純化磁珠純化，得到一個(gè)樣本的原始文庫(kù)。對(duì)文庫(kù)定量、混合、質(zhì)量檢驗(yàn)后，采用Miseq 平臺(tái)進(jìn)行雙端測(cè)序。

表1 各農(nóng)田樣區(qū)土壤類型Table 1 Soil types relative to sample area

表2 各農(nóng)田樣區(qū)相互空間距離Table 2 Spacing of sample areas /km

表3 研究區(qū)主要農(nóng)田管理措施統(tǒng)計(jì)特征Table 3 Statistic characteristics of farmland management measures in the study area

表4 研究區(qū)主要土壤理化性質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征Table 4 Statistic characteristics of physico-chemical properties of the soils in the study area

1.4 多樣性指數(shù)計(jì)算

α 多樣性（Chao1 指數(shù)、Shannon 指數(shù)和Simpson指數(shù)）表征環(huán)境群落內(nèi)的物種豐度和多樣性。其中，Chao1 指數(shù)用于估計(jì)樣品中所含OTU（Operational Taxonomic Unit）數(shù)目，數(shù)值越大代表物種越多，菌群豐度越大。Shannon 指數(shù)（H）和Simpson 指數(shù)（D）均用來估算樣品中微生物的多樣性指數(shù)：前者數(shù)值越大，菌群多樣性越高，均一性越好；后者數(shù)值越大，菌群多樣性越低。它們的計(jì)算方法如下[24-26]：

式中，Sobs表示樣本中觀察到的物種數(shù)目；F1為樣本中數(shù)量只為1 的物種數(shù)目；F2為樣本中數(shù)量只為2 的物種數(shù)目。

式中，Pi為物種i的個(gè)體數(shù)目占總個(gè)體數(shù)的百分比；S為物種總數(shù)。

式中，Pi為物種i的個(gè)體數(shù)目占總個(gè)體數(shù)的百分比；S為物種總數(shù)。

β 多樣性表征沿環(huán)境梯度不同生境群落之間物種組成的相異性，其指標(biāo) Bray-Curtis 相異度（DBray-Curtis）表示兩個(gè)樣本間微生物的群落組成差異，數(shù)值越大，差異越大。計(jì)算方法如下[27]：

式中，SA,i和SB,i表示第i個(gè)OTU 分別在A 群落和B群落中的計(jì)數(shù)；min 表示取兩者最小值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

對(duì)16S rDNA V4-V5 檢測(cè)區(qū)的原始序列數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量過濾（去除末尾質(zhì)量低于Q15 的堿基，通過重疊關(guān)系拼接成對(duì)序列，去除短序列末尾的雜序列以及非特異性擴(kuò)增片段，根據(jù)堿基質(zhì)量的累加值進(jìn)行過濾），剔除總堿基錯(cuò)誤率高于2 的序列后得到1 796 464 個(gè)優(yōu)化序列，優(yōu)化序列中Q30 數(shù)據(jù)達(dá)到80%以上。使用UPARSE 聚類方法將優(yōu)化序列在相似性≥97%的水平上進(jìn)行OTU 聚類，并利用RDP數(shù)據(jù)庫(kù)[28]進(jìn)行物種注釋。應(yīng)用mothur[29]軟件計(jì)算土壤細(xì)菌α 多樣性（Chao1、Shannon 和Simpson 指數(shù)），應(yīng)用R 軟件vegan 包進(jìn)行β 多樣性分析（Bray-Curtis相異度）、層次聚類分析、SIMPER 分析和Mantel分析[30]。

利用土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的變異系數(shù)CV 與Bray-Curtis 相異度評(píng)估3 種不同類型尺度下土壤細(xì)菌群落的變異性特征。分別為：（1）空間距離尺度，分別為田塊尺度（<50 m）、鄉(xiāng)村尺度（<10 km）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度（10～20 km）、縣域尺度（>20 km）4 種空間距離尺度；（2）土壤分類粒度，分別為土類、亞類、土屬、土種4 種土壤分類粒度；（3）空間距離-土壤分類的綜合尺度，在空間距離尺度上進(jìn)一步按土類、亞類、土屬進(jìn)行分組。利用Microsoft Excel 2016 統(tǒng)計(jì)分析不同尺度下土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)的變異系數(shù)，利用IBM Statistics SPSS 22.0 對(duì)不同尺度的多樣性進(jìn)行差異顯著性分析（LSD 法，α=0.05）和啞元相關(guān)分析，并采用Origin8.5 軟件制作相應(yīng)圖件。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究區(qū)土壤細(xì)菌多樣性總體特征

研究區(qū)所有樣點(diǎn)土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)特征（表5）表明，Shannon 指數(shù)屬于弱變異，Chao1 指數(shù)和Simpson 指數(shù)屬于中等強(qiáng)度變異。土壤細(xì)菌群落組成分析結(jié)果（圖2）顯示，在細(xì)菌門水平分類下，各樣點(diǎn)主要優(yōu)勢(shì)菌群有變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）與擬桿菌門（Bacteroidetes），但優(yōu)勢(shì)群落相對(duì)豐度的占比存在差異。SIMPER 分析結(jié)果表明，變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）與擬桿菌門（Bacteroidetes）共同提供了40%～60%群落結(jié)構(gòu)差異的解釋度。

表5 研究區(qū)樣點(diǎn)土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)特征Table 5 Statistic characteristics of α diversity index of soil bacteria in the study area

2.2 土壤細(xì)菌多樣性在不同土壤分類粒度下的變異特征

各土壤分類粒度下土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的平均變異系數(shù)計(jì)算（圖3）表明，土壤分類時(shí)三種多樣性指數(shù)的變異系數(shù)較未分類時(shí)均降低。其中，Chao1 指數(shù)變異系數(shù)在土類、亞類、土屬和土種分類粒度上分別降低了1.22%、2.64%、6.55%和7.05%，Shannon 指數(shù)變異系數(shù)分別降低了1.32%、1.71%、2.18%和2.26%，Simpson 指數(shù)變異系數(shù)分別降低了9.25%、11.12%、13.13%和14.05%，各土壤分類粒度的多樣性指數(shù)變異系數(shù)幾乎均小于10%。隨著土壤分類粒度的減小，三種多樣性指數(shù)的變異系數(shù)均有減小趨勢(shì)。土壤分類使土壤細(xì)菌α 多樣性的變異性降低，并隨著土壤分類粒度的減小，這種變異性越來越小，表明按土壤分類進(jìn)行布點(diǎn)采樣，土壤細(xì)菌α 多樣性分析數(shù)據(jù)更具代表性，分類粒度越小，代表性越強(qiáng)。

從β 多樣性來看，Bray-Curtis 相異度（群落相異度）由高到低依次為不同土類（兩個(gè)樣本為不同土類）、土類、亞類、土屬和土種。不同土類分組、土類分組與其他分組差異均達(dá)到顯著水平，但土種分組、土屬分組和亞類分組之間差異不顯著（圖4）。表明隨著土壤分類粒度的減小，土壤細(xì)菌群落相異度有降低趨勢(shì)。土壤分類后采樣使樣點(diǎn)數(shù)據(jù)更具代表性，若分別按土種和土類分類粒度進(jìn)行布點(diǎn)采樣，土種粒度采樣模式的土壤β 多樣性分析數(shù)據(jù)較土類粒度采樣模式代表性更強(qiáng)。

2.3 土壤細(xì)菌多樣性在不同空間距離尺度下的變異性特征

不同空間距離尺度下土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的變異系數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖5）顯示，三種多樣性指數(shù)的變異系數(shù)均呈現(xiàn)出隨樣點(diǎn)空間距離增加而提升的變化特征，Chao1 指數(shù)、Shannon 指數(shù)和Simpson指數(shù)的變異系數(shù)變化范圍分別為3.32%～10.77%、0.81%～3.08%和 7.71%～22.26%。Chao1 指數(shù)和Shannon 指數(shù)的變異系數(shù)在設(shè)定的所有空間距離尺度下幾乎均小于10%，Simpson 指數(shù)變異系數(shù)在田塊（< 50 m）和鄉(xiāng)村（<10 km）尺度下小于10%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)（10～20 km）和縣域（>20 km）尺度下大于10%。三種多樣性指數(shù)的變異系數(shù)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度（10～20 km）下較鄉(xiāng)村尺度（<10 km）增加最為顯著，表明在此區(qū)域范圍內(nèi)土壤樣點(diǎn)空間距離或樣點(diǎn)密度對(duì)農(nóng)田土壤細(xì)菌多樣性分析將具有顯著性影響。對(duì)細(xì)菌群落Bray-Curtis 相異度的分析也具有同樣特點(diǎn)。

不同空間距離尺度下土壤細(xì)菌群落的Bray-Curtis 相異度顯示（圖6），細(xì)菌群落相異度也呈現(xiàn)出隨樣點(diǎn)空間距離的增加而增大的變化規(guī)律，除鄉(xiāng)鎮(zhèn)（10～20 km）與縣域（>20 km）尺度之間無顯著差異，其他空間距離尺度之間差異顯著。田塊尺度（<50 m）下群落相異度最小，同一田塊內(nèi)土壤細(xì)菌群落組成大致相同。群落相異度在縣域尺度（>20 km）未有明顯增加，說明隨著空間距離尺度的擴(kuò)大，土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的差異增大，而且在一定距離之后，差異增加減緩。

2.4 土壤細(xì)菌在空間距離-土壤分類綜合尺度下的變異性特征

因在<50 m 范圍內(nèi)為相同土種，>20 km 無相同土類土壤，將土壤樣本在鄉(xiāng)村尺度（<10 km）和鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度（10～20 km）空間距離分類的基礎(chǔ)上，各自按不同土壤分類粒度進(jìn)行分組，得到兩者綜合尺度下的 α 多樣性指數(shù)的變異系數(shù)和樣本間的Bray-Curtis 相異度（表6）。兩種尺度的共同作用下，土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的變異系數(shù)和細(xì)菌群落相異度較單一尺度均有所降低。鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度（10～20 km）下樣點(diǎn)土壤分類后的α 多樣性指數(shù)變異系數(shù)較鄉(xiāng)村尺度（<10 km）的減少為更明顯，表明在樣區(qū)達(dá)到一定空間距離時(shí)，考慮土壤分類粒度的樣點(diǎn)布設(shè)方案可顯著提升樣點(diǎn)代表性。

在不同空間距離尺度下土壤分類粒度對(duì)土壤細(xì)菌群落相異度的影響也不同。在鄉(xiāng)村（<10 km）尺度下，細(xì)菌群落相異度隨土壤分類粒度的變化有限，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)（10～20 km）尺度下，群落相異度隨著土壤分類粒度細(xì)化而減小。表明在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度研究土壤細(xì)菌多樣性，調(diào)查樣點(diǎn)布設(shè)不僅需關(guān)注土壤分類粒度，而且需選擇合適的土壤分類粒度，對(duì)提升土壤樣點(diǎn)代表性和調(diào)查精度更為有效。

3 討 論

3.1 土壤細(xì)菌群落相異度與土壤分類粒度和空間距離尺度關(guān)系比較

上述結(jié)果表明土壤分類粒度與空間距離尺度均對(duì)土壤細(xì)菌群落相異度有影響（圖4、圖6）。兩者與土壤細(xì)菌群落相異度的啞元相關(guān)分析結(jié)果（圖7）顯示，空間距離尺度與細(xì)菌群落相異度的Spearman等級(jí)相關(guān)系數(shù)和Pearson 相關(guān)系數(shù)，均遠(yuǎn)高于土壤分類粒度，表明樣點(diǎn)空間距離尺度與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異的相關(guān)性較土壤分類粒度更強(qiáng)。利用Bray-Curtis距離矩陣進(jìn)行層次聚類分析也可直觀看出，研究區(qū)樣本間土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度與空間距離相關(guān)，但因土壤分類的聚集分布并不明顯（圖8）。因此，在農(nóng)田土壤微生物調(diào)查研究中采樣布設(shè)方案更多地關(guān)注土壤樣點(diǎn)空間距離尺度變化對(duì)土壤微生物分析的影響作用。

表6 土壤細(xì)菌在空間距離-土壤分類綜合尺度下的多樣性指標(biāo)變異系數(shù)與Bray-Curtis 相異度Table 6 CVs of soil bacterial α diversity index and Bray-Curtis dissimilarity relative to spacing-classification granularity combination

3.2 土壤理化性質(zhì)差異是空間距離尺度影響細(xì)菌多樣性的重要因素

土壤細(xì)菌對(duì)于土壤環(huán)境的改變是靈敏和顯著的，土壤pH[32]、土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素[33]等均對(duì)土壤細(xì)菌產(chǎn)生影響。土壤理化性質(zhì)在不同空間距離尺度的差異，是空間距離尺度影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征重要因素。黃晶晶[34]、王秀虹等[35-36]在縣域幅度范圍內(nèi)研究表明，土壤pH、土壤質(zhì)地（黏粒、粉粒、砂粒）和有機(jī)質(zhì)等屬性的空間變異性，在一定區(qū)域幅度范圍內(nèi)，均隨著樣區(qū)幅度擴(kuò)大而急速增加，研究區(qū)土壤理化性質(zhì)隨著樣區(qū)空間距離的擴(kuò)展，空間變異性增強(qiáng)，并且大于隨土壤分類粒度的變化（表7）。

土壤pH 被認(rèn)為是土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的重要預(yù)測(cè)因子[32]，Mantel 分析也表明pH 與土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)的相關(guān)性最強(qiáng)（表8）。群落相異度在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度隨樣點(diǎn)空間距離增大，但在縣域尺度增加微弱，原因可能在于pH 的變異系數(shù)在達(dá)到縣域尺度（>20 km）后增加變緩（表7），使得細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異不再擴(kuò)大。而pH 在土壤分類粒度上變異系數(shù)小，且變化不大，未能體現(xiàn)細(xì)菌群落相異度隨土壤分類粒度的變化特征。因此，農(nóng)田土壤理化性質(zhì)尺度變化對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響，是空間距離尺度對(duì)細(xì)菌多樣性影響的重要體現(xiàn)。

表7 主要土壤理化性質(zhì)在不同尺度下的變異系數(shù)Table 7 CVs of main soil physico-chemical properties relative to scale in the study area/%

表8 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)和農(nóng)田管理措施的相關(guān)性Table 8 Relationship of soil bacterial community structure with soil physico-chemical properties and farmland management measures in the study area

3.3 農(nóng)田管理措施變化是空間距離尺度影響土壤細(xì)菌多樣性的重要體現(xiàn)

農(nóng)田管理措施不僅可以影響土壤性質(zhì)，也是影響土壤細(xì)菌多樣性的重要因子[37-40]。圖8 中尚湖鎮(zhèn)的3 號(hào)農(nóng)田區(qū)與4 號(hào)農(nóng)田區(qū)，辛莊鎮(zhèn)的6 號(hào)、7 號(hào)與8 號(hào)農(nóng)田區(qū)分別聚集分布，這可能由于當(dāng)樣點(diǎn)空間距離達(dá)到一定尺度，人類活動(dòng)按村、鎮(zhèn)等聚集分布，農(nóng)田管理措施發(fā)生了變化。Mantel 分析表明氮肥量、磷肥量、總產(chǎn)量與土壤細(xì)菌結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)（表8），而這些管理措施在鄉(xiāng)村尺度下（<10 km）最為一致（表9），這可能與當(dāng)?shù)剞r(nóng)技指導(dǎo)隨地域變化有關(guān)。但管理措施變異特征在土壤分類粒度上無明顯規(guī)律，甚至出現(xiàn)隨著分類粒度減小，管理措施差異變大的現(xiàn)象，這可能是由于人為因素干擾了土壤分類粒度的尺度效應(yīng)，相同土屬農(nóng)田因不同地域農(nóng)戶的管理而差異較大，相同土類農(nóng)田因一戶多田管理或按地域分布集中，差異反而較小。因此，農(nóng)田管理措施的地域性差異，是空間距離尺度影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征重要因素。

表9 研究區(qū)主要農(nóng)田管理措施在不同尺度下的變異系數(shù)Table 9 CVs of farmland management measures relative to scale/%

4 結(jié) 論

常熟市稻麥輪作農(nóng)田土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)中Chao1 指數(shù)與Shannon 指數(shù)變異系數(shù)總體較低，Simpson 指數(shù)為中等變異性，隨著土壤分類粒度和樣點(diǎn)空間距離的減小而降低。土壤細(xì)菌群落相異度隨著土壤分類粒度的減小有降低趨勢(shì)，從田塊到鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度隨樣點(diǎn)空間距離增大而顯著性增加，但擴(kuò)大到縣域尺度增加微弱。兩種尺度共同作用下，土壤細(xì)菌α 多樣性指數(shù)的變異系數(shù)和細(xì)菌群落相異度較單一尺度均有所降低；但在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度下樣點(diǎn)土壤分類粒度降低后，α 多樣性指數(shù)變異系數(shù)與群落相異度較鄉(xiāng)村尺度的減少更為明顯。細(xì)菌群落相異度與樣點(diǎn)空間距離尺度的相關(guān)性較土壤分類粒度更強(qiáng)，土壤理化性質(zhì)和農(nóng)田管理措施在空間上變化是樣區(qū)空間距離尺度影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的重要因素。因此，農(nóng)田土壤微生物調(diào)查，首先需考慮樣點(diǎn)空間距離尺度的影響，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上尺度的樣點(diǎn)調(diào)查還需進(jìn)一步考慮土壤分類粒度，土壤分類粒度越小，樣點(diǎn)越具代表性。研究結(jié)果對(duì)縣域農(nóng)田土壤微生物多樣性研究及其調(diào)查樣點(diǎn)布設(shè)具有積極參考價(jià)值。