Effects of long-term different land use patterns on farmland soil ecosystem multifunctionality and microbial diversity

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250247

Abstract

Abstract:

To reveal the differences in ecosystem multifunctionality and microbial diversity among different land use patterns and provide scientific basis for farmland soil management and sustainable development，five types of farmland soils（orchard，cornfield，soybean field，greenhouse，and abandoned land）were selected as research objects. Soil physicochemical properties，enzyme activities，and microbial diversity were analyzed，and the differences in ecosystem multifunctionality and microbial diversity among different land use patterns were compared. The results showed that there were significant （p0.05）differences in soil ecosystem multifunctionality indicators among different land use patterns. Correlation analysis revealed that soil pH value，available nitrogen content，total nitrogen content，total phosphorus content，available phosphorus content，organic matter content，and the activities of β-glucosidase，N-acetyl-β-glucosaminidase，cellulase，polyphenol oxidase，and peroxidase were significantly correlated with ecosystem multifunctionality. Analysis of variance indicated that orchard soil had the highest ecosystem multifunctionality，whereas cornfield soil almost lost its ecosystem multifunctionality under the 75% threshold. High-throughput sequencing results showed that orchard soil had the highest bacterial diversity，and bacterial communities had a more significant impact on soil ecosystem multifunctionality than fungal communities in farmland soil ecosystems. In conclusion，protecting farmland soil bacterial diversity should be the core strategy for improving farmland soil ecosystem multifunctionality. The high ecosystem multifunctionality of orchard soil verifies the positive feedback mechanism of microbial diversity on ecosystem function，making it the most recommended land use pattern.

Key words: land use pattern, ecosystem multifunctionality, microbial diversity, soil

CLC Number:

RONG Zhizhuo, WU Chunyan, TANG Xiangyu. Effects of long-term different land use patterns on farmland soil ecosystem multifunctionality and microbial diversity[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2026, 67(7): 1816-1828.

Figures/Tables 8

References 49

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土地利用方式	pH值	有机质含量/ （g·kg^-1）	全磷含量/ （g·kg^-1）	有效磷含量/ （g·kg^-1）	速效钾含量/ （mg·kg^-1）	全钾含量/ （g·kg^-1）	碱解氮含量/ （mg·kg^-1）	全氮含量/%
撂荒地	7.46±0.36 a	9.95±4.45 c	10.44±0.73 c	0.11±0.06 c	83.93±31.5 b	14.95±2.86 a	37.45±11.70 d	0.06±0.01 c
果园	6.94±0.18 b	32.28±7.44 a	13.25±3.03 b	0.85±0.49 b	44.48±1.89 b	11.59±1.13 bc	132.07±49.60 a	0.17±0.05 a
大豆地	5.27±0.27 c	13.38±1.11 c	7.67±0.63 d	0.03±0.01 c	75.37±11.20 b	12.78±0.93 bc	63.23±13.20 cd	0.08±0.01 bc
大棚	6.87±0.08 b	23.12±2.07 b	18.09±1.73 a	1.69±0.19 a	288.92±136.40 a	13.38±0.62 ab	117.48±15.90 ab	0.16±0.01 a
玉米地	4.45±0.19 d	14.99±0.99 c	13.96±1.02 b	0.08±0.01 c	236.95±31.00 a	11.14±1.18 c	89.37±26.02 bc	0.11±0.01 b

土地利用方式	pH值	有机质含量/ （g·kg^-1）	全磷含量/ （g·kg^-1）	有效磷含量/ （g·kg^-1）	速效钾含量/ （mg·kg^-1）	全钾含量/ （g·kg^-1）	碱解氮含量/ （mg·kg^-1）	全氮含量/%
撂荒地	7.46±0.36 a	9.95±4.45 c	10.44±0.73 c	0.11±0.06 c	83.93±31.5 b	14.95±2.86 a	37.45±11.70 d	0.06±0.01 c
果园	6.94±0.18 b	32.28±7.44 a	13.25±3.03 b	0.85±0.49 b	44.48±1.89 b	11.59±1.13 bc	132.07±49.60 a	0.17±0.05 a
大豆地	5.27±0.27 c	13.38±1.11 c	7.67±0.63 d	0.03±0.01 c	75.37±11.20 b	12.78±0.93 bc	63.23±13.20 cd	0.08±0.01 bc
大棚	6.87±0.08 b	23.12±2.07 b	18.09±1.73 a	1.69±0.19 a	288.92±136.40 a	13.38±0.62 ab	117.48±15.90 ab	0.16±0.01 a
玉米地	4.45±0.19 d	14.99±0.99 c	13.96±1.02 b	0.08±0.01 c	236.95±31.00 a	11.14±1.18 c	89.37±26.02 bc	0.11±0.01 b

指标		撂荒地	果园	大豆地	大棚	玉米地
细菌	香农指数	7.19±0.16 a	7.22±0.05 a	6.92±0.19 b	7.08±0.11 ab	6.56±0.21 c
	辛普森指数	0.001 9±0 bc	0.001 7±0 c	0.002 9±0 b	0.002 0±0 bc	0.004 7±0 a
	Chao1指数	2 684.08±280.40 ab	2 931.34±182.50 a	2 334.42±372.40 bc	2 704.78±428.80 ab	2 032.27±257.30 c
	ACE指数	2 698.83±283.60 ab	2 950.42±182.80 a	2 342.68±374.80 bc	2 726.87±443.30 ab	2 045.67±259.30 c
真菌	香农指数	4.85±0.28 a	4.41±0.23 ab	3.85±0.29 bc	3.73±0.51 bc	3.39±1.06 c
	辛普森指数	0.03±0.02 a	0.04±0.01 a	0.07±0.03 a	0.06±0.03 a	0.16±0.24 a
	Chao1指数	721.37±96.59 a	677.34±70.31 a	488.37±65.62 b	396.25±64.75 c	375.12±81.42 c
	ACE指数	722.65±97.09 a	681.70±73.33 a	490.32±65.85 b	397.95±66.47 c	380.35±79.24 c

指标		撂荒地	果园	大豆地	大棚	玉米地
细菌	香农指数	7.19±0.16 a	7.22±0.05 a	6.92±0.19 b	7.08±0.11 ab	6.56±0.21 c
	辛普森指数	0.001 9±0 bc	0.001 7±0 c	0.002 9±0 b	0.002 0±0 bc	0.004 7±0 a
	Chao1指数	2 684.08±280.40 ab	2 931.34±182.50 a	2 334.42±372.40 bc	2 704.78±428.80 ab	2 032.27±257.30 c
	ACE指数	2 698.83±283.60 ab	2 950.42±182.80 a	2 342.68±374.80 bc	2 726.87±443.30 ab	2 045.67±259.30 c
真菌	香农指数	4.85±0.28 a	4.41±0.23 ab	3.85±0.29 bc	3.73±0.51 bc	3.39±1.06 c
	辛普森指数	0.03±0.02 a	0.04±0.01 a	0.07±0.03 a	0.06±0.03 a	0.16±0.24 a
	Chao1指数	721.37±96.59 a	677.34±70.31 a	488.37±65.62 b	396.25±64.75 c	375.12±81.42 c
	ACE指数	722.65±97.09 a	681.70±73.33 a	490.32±65.85 b	397.95±66.47 c	380.35±79.24 c