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user: 3. 结果与分析 3.1. 不同耕作方式下土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD) 不同耕作方式下土壤微生物利用碳源能力和代谢活性用AWCD值表示。培养开始后，每隔24 h测定各处理的AWCD值，共培养168 h，得到AWCD随时间的动态变化图见图1。培养24 h之前AWCD值均很小，几乎为零，24 h之后随着培养时间的延长AWCD值快速增长，说明在24 h之后碳源被迅速利用。随着培养时间的延长，4种不同耕作方式土壤中微生物群落的AWCD值均呈增长趋势，其中，LF处理土壤微生物群落AWCD值升高最快，NT与RT处理土壤微生物群落AWCD值趋势相近，FT处理AWCD值升高最慢。不同利用方式下土壤微生物群落利用单一碳源能力的顺序为LF > NT > RT > FT。在培养的168 h之内，LF、NT、RT土壤微生物对总体碳源利用率平均值分别比FT高67.73%、45.88%、36.24%。说明FT处理土壤微生物群落代谢慢，活性弱，LF处理土壤微生物群落代谢最快，活性最强。 3.2. 不同耕作方式下土壤微生物群落功能多样性指数 华北典型农田不同耕作方式下，土壤微生物群落物种丰富度指数H、均匀度指数E和优势度指数D如表1所示。不同耕作处理方式下，土壤微生物群落功能多样性指数不同，表明土壤微生物功能多样性发生了变化。LF处理的物种丰富度指数H、和优势度指数D均最高，NT次之，FT最低，RT处理均匀度E指数最高。方差分析结果表明，4种不同耕作方式下土壤微生物群落丰富度指数和优势度指数差异显著，均匀度指数无显著差异。LF、RT与NT处理的土壤微生物群落丰富度指数均显著高于FT处理；LF、NT与RT3种耕作处理的土壤微生物群落丰富度指数H、均匀度指数E和优势度指数D均无显著差异。 3.3. 主成分分析 3.3.1. 不同碳源在主成分上的载荷值 根据官能团将Biolog-Eco板上的碳源分为4大类：糖类及其衍生物12种、氨基酸及其衍生物6种、脂肪酸和脂类5种、代谢中产物和次生代谢物8种。Biolog-ECO板上31种碳源在前2个主成分上的载荷值见表2，以主成分PC1的载荷值降序排列。载荷值越高，表示该种碳源对主成分的影响越大。由表2可见，与第1主成分PC1具有较高相关性的碳源有11种，其中糖类2种，氨基酸类4种，脂类2种，代谢中产物及次生代谢物3种，表明影响第1主成分的碳源主要是氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物。与第2主成分PC2具有较高相关性的碳源有9种，其中糖类4种，氨基酸类1种，脂类2种，代谢中产物和次生代谢物2种，表明影响第2主成分的碳源主要是糖类。表明在不同耕作处理条件下华北农田土壤微生物利用的主要碳源是糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物。 3.3.2. 不同处理主成分分析 主成分个数的提取原则是相对应特征值大于1的前m个主成分，一般要求累计方差贡献率达到85%以上。根据此原则，共提取了7个主成分，累计贡献率达到94.78%。其中第1主成分PC1的贡献率为39.56%，权重最大；第2主成分PC2的贡献率为24.12%，第3-7主成分的贡献率分别为：12.33%、6.85%、4.92%、3.55%和3.45%。因第3-7主成分贡献率较小，选取前两个主成分进行分析。以PC1为横轴，PC2为纵轴，以不同处理在两个主成分上的得分值为坐标作图，得到不同处理土壤微生物碳源利用的主成分分析图(图2)。 图1. 不同耕作处理土壤微生物群落AWCD随时间的动态变化 图2. 不同处理土壤微生物碳源利用主成分分析 Table 1 Diversity indices for soil microbial communities in different tillage treatment 处理 Treatments 丰富度指数H Shannon index 均匀度指数E Substrate evenness 优势度指数D Simpson’s Dominance LF 2.830 ± 0.025b 0.713 ± 0.006a 0.953 ± 0.032b FT 2.397 ± 0.136a 0.669 ± 0.038a 0.878 ± 0.021a NT 2.740 ± 0.089b 0.678 ± 0.022a 0.917 ± 0.008ab RT 2.724 ± 0.059b 0.720 ± 0.016a 0.922 ± 0.006ab 表1. 不同耕作方式下土壤微生物群落功能多样性指数 注：同一列中不同字母表示差异达到显著水平(P < 0.05) Table 2 Loading factors of principle components of 31 sole-carbon source 序号Plate number 碳源类型Carbon source 主成分PC1 主成分PC2 F2 D-葡糖胺酸(糖类) D-Glucosaminic Acid 0.983 0.069 D4 L-丝氨酸(氨基酸类) L-Serine 0.96 −0.109 D3 4-羟基苯甲酸(其他) 4-Hydroxy Benzoic Acid 0.95 0.218 A4 L-精氨酸(氨基酸类) L-Arginine 0.903 0.366 H2 D，L-α-磷酸甘油(其他) D，L-α-Glycerol Phosphate 0.876 −0.158 C4 L-苯丙氨酸(氨基酸类) L-Phenylalanine 0.857 −0.27 C1 吐温40 (脂类) Tween40 0.844 0.448 C3 2-羟基苯甲酸(其他) 2-Hydroxy Benzoic Acid 0.744 0.61 B1 丙酮酸甲酯(脂类) Pyruvic Acid Methyl Ester 0.744 0.608 H1 α-D-乳糖(糖类) α-D-Lactose 0.705 0.168 B4 L-天门冬酰胺(氨基酸类) L-Asparagine 0.665 0.175 D1 吐温80(脂类) Tween 80 0.584 0.769 E2 N-乙酰-D 葡萄糖氨(糖类) N-Acetyl-D-Glucosamine 0.466 −0.037 E4 L-苏氨酸(氨基酸类) L-Threonine 0.413 0.517 A3 D-半乳糖酸γ-内酯(糖类) D-Galactonic Acid γ-Lactone 0.381 −0.166 G2 1-磷酸葡萄糖(其他) Glucose-1-Phosphate 0.314 0.918 H4 腐胺(其他) Putrescine 0.23 0.065 E1 α-环式糊精(糖类) α-Cyclodextrin 0.187 0.909 F3 衣康酸(脂类) Itaconic Acid 0.1 0.508 G1 D-纤维二糖(糖类) D-Cellobiose 0.067 0.851 E3 γ-羟丁酸(脂类) γ-Hydroxybutyric Acid 0.037 0.372 B2 D-木糖(糖类) D-Xylose −0.01 0.391 B3 D-半乳糖醛酸(糖类) D-Galacturonic Acid −0.075 0.896 F1 肝糖(糖类) Glycogen −0.101 0.705 H3 D-苹果酸(其他) D-Malic Acid −0.225 −0.133 F4 甘氨酰-L-谷氨酸(氨基酸类) Glycyl-L-Glutamic Acid −0.29 0.889 D2 D-甘露醇(糖类) D-Mannitol −0.499 −0.187 A2 β-甲基-D-葡萄糖苷(糖类) β-Methyl-D-Glucoside −0.711 −0.664 G3 α-丁酮酸(其他) α-Ketobutyric Acid −0.818 0.218 G4 苯乙胺(其他) Phenylethylamine −0.823 0.053 C2 i-赤藓糖醇(糖类) i-Erythritol −0.948 −0.227 表2. 31种碳源的主成分载荷因子 主成分分析解释了不同处理土壤微生物碳源利用是否存在差异。样本在主成分轴上分布和微生物对碳源底物的利用能力相关。由图2可见，不同处理在PC轴上出现了明显的分布差异。不同耕作方式的土壤微生物群落的碳利用模式分成了3类。RT与LF分布在PC1轴正方向和PC2轴的负方向上；NT分在PC2轴正方向和PC1的负方向上，FT分布在PC1和PC2的负方向上。分析表明RT与LF土壤微生物群落碳源利用类型相似。