珙桐土壤微生物數(shù)量及其與土壤因子的關(guān)系

楊敬天　胡進(jìn)耀　張濤　彭波　鄧東周

摘要：為更好地保護(hù)珍稀瀕危植物——珙桐，對四川4個珙桐種群土壤微生物數(shù)量特征及其與土壤因子的關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明各珙桐種群3大類土壤微生物數(shù)量大小順序均為細(xì)菌> 放線菌> 真菌；土壤微生物在不同珙桐種類土壤中數(shù)量表現(xiàn)為滎經(jīng)>臥龍>峨眉>北川。土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間存在著不同程度的關(guān)系，對微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量影響最大的土壤因子是有機質(zhì)，對真菌、放線菌數(shù)量影響最大的土壤因子是全氮。

關(guān)鍵詞：珙桐；土壤微生物數(shù)量；土壤因子

中圖分類號： S718.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0278-03

收稿日期：2013-05-06

基金項目：四川省科技支撐計劃（編號：2010SZ0036）；四川省北川羌族自治縣汶川地震災(zāi)后大熊貓等保護(hù)及棲息地恢復(fù)重建項目（二期）；綿陽師范學(xué)院校級項目（編號：MA201007）。

作者簡介：楊敬天（1983—），男，四川綿陽人，碩士，講師，主要從事植物分類學(xué)與森林生態(tài)學(xué)研究。E-mail：250563963@qq.com。

通信作者：胡進(jìn)耀。E-mail：250563963@qq.com。珙桐（Davidia involucrate）又名水梨子、鴿子樹，屬珙桐科（藍(lán)果樹科）珙桐屬落葉喬木，為我國單屬種的特有植物，有“活化石”之稱，被列為國家一級重點保護(hù)植物，世界著名的珍貴稀有觀賞植物，是植物界的“大熊貓”[1-2]。有關(guān)珙桐的研究也已開展多年，主要集中在珙桐的生物學(xué)特性、種群生態(tài)學(xué)、人工繁殖技術(shù)及引種栽培、組織培養(yǎng)及休眠機制等方面[3]，但對珙桐種群與環(huán)境因子關(guān)系的研究還不夠深入，尤其是對珙桐種群土壤微生物數(shù)量的研究鮮有報道。

森林土壤微生物在林地枯落物分解、腐殖質(zhì)合成和土壤養(yǎng)分循環(huán)等過程中起著十分重要的作用，其數(shù)量不僅影響土壤的生物化學(xué)活性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化，也是土壤中生物活性的具體體現(xiàn)，是維持和恢復(fù)林地生產(chǎn)力的主要因子之一[4-8]，土壤微生物數(shù)量直接影響土壤的生物化學(xué)活性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化，是林地土壤肥力的重要指標(biāo)之一[9]，土壤中的3大類群微生物數(shù)量，通常是作為土壤生物活性高低的重要標(biāo)志之一[10]。研究土壤微生物的數(shù)量是在更深層次上揭示森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)，因此研究土壤微生物數(shù)量及其與土壤性質(zhì)的相關(guān)性，既有助于營造最佳生態(tài)效益的林分，保持水土，又能防止地力衰退和改善生態(tài)環(huán)境。本試驗對珙桐種群的土壤微生物的數(shù)量及其與土壤因子的關(guān)系進(jìn)行研究，了解珙桐種群的土壤微生態(tài)，分析其適宜生長的土壤環(huán)境，為保護(hù)珙桐這一珍稀瀕危植物提供一定的理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1試驗樣地

研究地分別位于四川臥龍自然保護(hù)區(qū)三江鎮(zhèn)鹿?fàn)柶捍宓陌啄鄭?、滎?jīng)縣龍蒼溝、峨眉山風(fēng)景區(qū)大坪及北川縣禹里鄉(xiāng)龍池坪等4個珙桐種群主要分布地區(qū)，樣地的具體概況見表1。

1.2樣品的采集和處理

根據(jù)采樣地點的地形，于2012年7月在滎經(jīng)、臥龍、峨眉山和北川四個地區(qū)采用正方形法和蛇形法5點取樣，每個樣點選取3棵健壯植株，在其周圍取樣，采樣時，先除去地面凋落物，再用小土鏟去掉表層3 mm左右的土壤，用無菌的小鏟挖掘60 cm深的土壤剖面，由上向下分為3層（0～20 cm、20～40 cm 和40～60 cm）逐層取樣，每層取樣量基本一致，同區(qū)域每個樣點同一層土樣集中一起混合均勻，然后用四分法混合取樣，作為該樣點土壤樣品，現(xiàn)場編號后將樣品裝入滅菌塑料保鮮袋帶回，并分裝大約1 kg土壤樣品放入冰盒中保存，用于測定土壤中三大類群微生物的數(shù)量，剩余樣品按照常規(guī)方法研磨粉碎、過篩，用于測定含水量、全氮、水解氮、全磷、有效磷、有機質(zhì)以及pH值。

1.3測定方法

土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量均用平板培養(yǎng)法記數(shù)[11]。細(xì)菌總數(shù)：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基稀釋涂抹平板法；真菌總數(shù)：馬丁氏培養(yǎng)基稀釋涂抹平板法；放線菌總數(shù)：高氏一號合成培養(yǎng)基稀釋涂抹平板法。細(xì)菌用1×10-4、1×10-5、1×10-6 稀釋液涂抹平板，真菌用1×10-1、1×10-2、1×10-3稀釋液涂抹平板，放線菌用1×10-3、1×10-4、1×10-5稀釋液涂抹平板。每一處理重復(fù)3次，接種后在28～30 ℃溫度下，細(xì)菌培養(yǎng)2～3 d，放線菌培養(yǎng)5～ 7 d，真菌培養(yǎng)3～5 d，分別記載結(jié)果，并計算各種微生物的總數(shù)。

土壤含水量測定用烘干法（LY/T 1213—1999）；pH值測定用復(fù)合pH計直接測定（LY/T 1239—1999）；有機質(zhì)測定用重鉻酸鉀氧化-外加熱法（LY/T 1237—1999）；全氮測定用半微量凱氏定氮法（LY/T 1228—1999）；水解氮的測定用氧化鎂浸提-擴散法（LY/T 1229—1999）；全磷的測定用酸溶-鉬銻抗比色法（LY/T 1232—1999）；有效磷的測定用鹽酸-硫酸浸提法（LY/T 1233—1999）。

2結(jié)果與分析

2.1珙桐分布區(qū)土壤微生物數(shù)量

表2為不同珙桐種群土壤微生物數(shù)量的分布狀況，從表2可以看出，4個珙桐種群中不同土壤微生物的數(shù)量分布都以細(xì)菌最多，放線菌次之，真菌最少。并且從數(shù)量上來看，細(xì)菌的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放線菌和真菌，在土壤微生物區(qū)系組成中占絕對優(yōu)勢。這說明4個珙桐分布區(qū)在土壤中起重要作用的微生物是細(xì)菌。雖然放線菌和真菌數(shù)量相對較低，但從生物量方面考慮它們在土壤中的作用是不可忽視的[12]。

2.2不同珙桐分布區(qū)土壤微生物數(shù)量區(qū)域分布差異

從表2還可以看出，土壤微生物總數(shù)在不同珙桐種群樣地間存在差異。各樣地土壤微生物總數(shù)的大小順序為：滎經(jīng)>臥龍>峨眉>北川。其中，作為土壤微生物區(qū)系中占重要組成部分的細(xì)菌，其在不同樣地土壤的數(shù)量分布與微生物總數(shù)分布完全一致，即滎經(jīng)區(qū)細(xì)菌數(shù)量居4個珙桐分布區(qū)之首。然而放線菌和真菌在不同樣地土壤的數(shù)量分布與細(xì)菌的數(shù)量分布存在差異，放線菌和真菌的數(shù)量分布大小順序為：滎經(jīng)>峨眉>臥龍>北川。不同珙桐種群林下土壤微生物數(shù)量的差異與多種影響因素有關(guān)，如不同的根系分泌物、凋落物以及土壤生化性質(zhì)都會對林下土壤微生物的數(shù)量產(chǎn)生影響。endprint

2.3不同珙桐分布區(qū)土壤微生物數(shù)量在土層上的分布

土壤微生物由于受到植物根系，土壤有機質(zhì)、酸堿度、水分以及土壤母質(zhì)等因素的影響，不同的土壤深度，不同的森林植被，其微生物在種類和數(shù)量上存在很大的差異。一般土壤微生物的土層垂直分布規(guī)律是隨著土層的加深其數(shù)量逐漸減少[13-14]。4個珙桐種群的土壤微生物總數(shù)、細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的土層分布規(guī)律十分明顯，總體趨勢為：0～20 cm土層最多，20～40 cm較少，40～60 cm 最少，且0～20 cm土層各種微生物數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于20～40 cm土層和40～60 cm土層，甚至超過了20～40 cm和40～60 cm兩個土層微生物數(shù)量的總和。可能是由于0～20 cm土壤表層積累了較多的枯枝落葉和腐殖質(zhì)，有機質(zhì)、氮、磷和鉀等土壤養(yǎng)分含量高，為微生物的生長提供了較充分的營養(yǎng)源，而且表層土壤水熱條件和通氣狀況較好，微生物數(shù)量和種類較多，隨著土層的加深，土壤養(yǎng)分變少，土壤容重增大，孔隙度減小，而且通氣狀況較差，嚴(yán)重阻礙微生物的生長，因而微生物數(shù)量迅速下降。

2.4土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間的關(guān)系

2.4.1土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間的相關(guān)性土壤微生物數(shù)量與土壤因子關(guān)系密切，土壤養(yǎng)分是保證土壤微生物生長和發(fā)育的基本條件，土壤水分有利于可溶性有機質(zhì)的淋溶，促進(jìn)土壤微生物的生長繁殖[6]，土壤酸堿度可影響土壤中物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)、微生物活性和養(yǎng)分的有效性[15]。采用相關(guān)性分析對微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量以及放線菌數(shù)量與土壤因子的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果見表3。由表3可以看出，微生物總數(shù)與全氮、全磷、水解氮、有效磷、有機質(zhì)、含水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；細(xì)菌數(shù)量與全氮、全磷、水解氮、有效磷、有機質(zhì)、含水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；真菌數(shù)量與全氮、水解氮、有效磷、有機質(zhì)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與含水量和全磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系；放線菌數(shù)量與全氮、全磷、水解氮、有效磷、有機質(zhì)和含水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這說明了珙桐分布區(qū)土壤微生物數(shù)量與土壤因子在一定程度上關(guān)系密切。

2.4.2土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間的多元回歸分析為進(jìn)一步探明影響珙桐土壤微生物數(shù)量的主要土壤影響因子，使用SPSS進(jìn)行多元逐步線性回歸分析對微生物總數(shù)（y1）、細(xì)菌數(shù)量（y2）、真菌數(shù)量（y3）、放線菌數(shù)量（y4）與土壤全氮含量（x1）、土壤全磷含量（x2）、土壤水解氮含量（x3）、土壤有效磷含量（x4）、土壤pH值（x5）、土壤有機質(zhì)含量（x6）、土壤含水量（x7）進(jìn)行多元逐步回歸分析，結(jié)果顯示：（1）珙桐土壤微生物總數(shù)（y1）與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y1=3526+0.830x6+1.893x1-27.139x2+0.793x4；（2）珙桐土壤細(xì)菌數(shù)量（y2）與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y2=3530+0.825x6+1.743x1-27.120x2+0.777x4；（3）珙桐土壤真菌數(shù)量（y3）與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y3=0.042+0060x1+0001x6；（4）珙桐土壤放線菌的數(shù)量（y4）與土壤因子的最優(yōu)關(guān)系模型為y4=-0.065+0.004x6+0.093x1+0001x3。珙桐土壤微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量的主要影響因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量；真菌數(shù)量的主要影響因子是土壤全氮含量和和土壤有機質(zhì)含量；放線菌數(shù)量主要影響因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量。珙桐土壤微生物的總數(shù)、細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量受多種土壤因子的綜合作用，除了以上7個土壤因子外，還有其他影響因子，有待于進(jìn)一步研究。

2.4.3土壤微生物數(shù)量與土壤因子之間的通徑分析由表4可以看出影響微生物總數(shù)的主要土壤因子直接通徑系數(shù)大小順序為有機質(zhì)>全磷>有效磷>全氮；影響細(xì)菌數(shù)量的主要土壤因子直接通徑系數(shù)大小順序為有機質(zhì)>全磷>有效磷>全氮，即對珙桐土壤微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量的影響最大土壤因子是有機質(zhì)；影響真菌數(shù)量的主要土壤因子直接通徑系數(shù)大小順序為全氮>有機質(zhì)，即對珙桐土壤真菌數(shù)量影響最大的土壤因子是全氮；影響放線菌數(shù)量的土壤因子直接通徑系數(shù)大小順序為全氮>有機質(zhì)>水解氮，即對珙桐土壤放線菌數(shù)量影響最大的土壤因子是全氮。表4主要土壤因子對土壤微生物數(shù)量的直接通徑分析

微生物1全氮1全磷1水解氮1有效磷1pH值1有機質(zhì)1含水量微生物總數(shù)10.1091-0.2801—10.1811—10.9931—細(xì)菌數(shù)量10.1021-0.2851—10.1811—11.0031—真菌數(shù)量10.8341—1—1—1—10.1941—放線菌數(shù)量10.3881—10.3251—1—10.3471—

3討論

土壤微生物主要是通過分解動植物殘體來參與土壤系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，并參與土壤中絕大多數(shù)的生化反應(yīng)，從而影響植物生長發(fā)育，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一[16]，土壤微生物在增加肥力、改善根際環(huán)境、促進(jìn)根系生長和防治植物病害等方面均有著積極的促進(jìn)作用[17-18]，從而有利于植物種群數(shù)量的擴大和植物正常生長[19]。土壤中大多數(shù)微生物目前是不能培養(yǎng)的，但通過常規(guī)稀釋平板法研究在有限條件下可培養(yǎng)的微生物三大類群數(shù)量分布，具有一定的代表性，對進(jìn)一步探討植物與微生物之間的關(guān)系具有重要作用[19]。

細(xì)菌、真菌、放線菌由于生態(tài)屬性不同，其數(shù)量及所占比率也不相同[20]。本研究結(jié)果表明：在珙桐土壤中，三大類群土壤微生物的數(shù)量是細(xì)菌>放線菌>真菌，細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)大于真菌和放線菌，在土壤微生物區(qū)系中占據(jù)絕對優(yōu)勢，符合一般的森林土壤微生物組成規(guī)律，與前人的報道[21-22]一致。

土壤微生物數(shù)量分布情況與土壤養(yǎng)分、水分、溫度和通氣狀況等有關(guān)[6，22-24]。珙桐土壤微生物數(shù)量因不同土層而異，具有明顯的垂直分布特征，即0～20 cm土層最多，20～40 cm較少，40～60 cm 最少，隨著土層的加深，三大類群微生物數(shù)量總體呈下降的趨勢。三大類群土壤微生物總數(shù)量以滎經(jīng)最高，可能是滎經(jīng)珙桐土壤的結(jié)構(gòu)好，養(yǎng)分豐富，土壤各種環(huán)境條件比較適合微生物生長和繁殖。endprint

土壤微生物數(shù)量與土壤性質(zhì)有較好的相關(guān)性，能反映土壤養(yǎng)分狀況，微生物與土壤因子的關(guān)系可作為評價土壤肥力的指標(biāo)[16，25]。周智彬等在研究塔克拉瑪干沙漠腹地人工綠地土壤微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)土壤有效磷對微生物總數(shù)的影響最大，其次是有效氮、全氮等[24]。張崇邦等在研究羊草草原土壤微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)土壤全磷對微生物總數(shù)的影響最大，其次是全鉀全氮等[26]。本研究結(jié)果表明，在珙桐土壤中，影響微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量的主要因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量，其中有機質(zhì)影響最大；影響真菌數(shù)量的主要因子是土壤全氮含量和和土壤有機質(zhì)含量，其中全氮含量影響最大；影響放線菌數(shù)量主要因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量，其中全氮含量影響最大。

本研究在一定的空間尺度上探討了珙桐土壤微生物的數(shù)量、分布狀況及其與土壤因子的關(guān)系，為深入了解珙桐種群生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為珙桐引種栽培及經(jīng)營管理提供科學(xué)依據(jù)。而土壤因子對微生物數(shù)量的影響復(fù)雜，需綜合考慮。因此，本研究結(jié)果只能一定程度上反映珙桐土壤微生物數(shù)量和土壤因子的關(guān)系，其內(nèi)在作用機理還需要進(jìn)行深入研究。

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土壤微生物數(shù)量與土壤性質(zhì)有較好的相關(guān)性，能反映土壤養(yǎng)分狀況，微生物與土壤因子的關(guān)系可作為評價土壤肥力的指標(biāo)[16，25]。周智彬等在研究塔克拉瑪干沙漠腹地人工綠地土壤微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)土壤有效磷對微生物總數(shù)的影響最大，其次是有效氮、全氮等[24]。張崇邦等在研究羊草草原土壤微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)土壤全磷對微生物總數(shù)的影響最大，其次是全鉀全氮等[26]。本研究結(jié)果表明，在珙桐土壤中，影響微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量的主要因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量，其中有機質(zhì)影響最大；影響真菌數(shù)量的主要因子是土壤全氮含量和和土壤有機質(zhì)含量，其中全氮含量影響最大；影響放線菌數(shù)量主要因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量，其中全氮含量影響最大。

本研究在一定的空間尺度上探討了珙桐土壤微生物的數(shù)量、分布狀況及其與土壤因子的關(guān)系，為深入了解珙桐種群生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為珙桐引種栽培及經(jīng)營管理提供科學(xué)依據(jù)。而土壤因子對微生物數(shù)量的影響復(fù)雜，需綜合考慮。因此，本研究結(jié)果只能一定程度上反映珙桐土壤微生物數(shù)量和土壤因子的關(guān)系，其內(nèi)在作用機理還需要進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

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土壤微生物數(shù)量與土壤性質(zhì)有較好的相關(guān)性，能反映土壤養(yǎng)分狀況，微生物與土壤因子的關(guān)系可作為評價土壤肥力的指標(biāo)[16，25]。周智彬等在研究塔克拉瑪干沙漠腹地人工綠地土壤微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)土壤有效磷對微生物總數(shù)的影響最大，其次是有效氮、全氮等[24]。張崇邦等在研究羊草草原土壤微生物數(shù)量時發(fā)現(xiàn)土壤全磷對微生物總數(shù)的影響最大，其次是全鉀全氮等[26]。本研究結(jié)果表明，在珙桐土壤中，影響微生物總數(shù)、細(xì)菌數(shù)量的主要因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量，其中有機質(zhì)影響最大；影響真菌數(shù)量的主要因子是土壤全氮含量和和土壤有機質(zhì)含量，其中全氮含量影響最大；影響放線菌數(shù)量主要因子是土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量，其中全氮含量影響最大。

本研究在一定的空間尺度上探討了珙桐土壤微生物的數(shù)量、分布狀況及其與土壤因子的關(guān)系，為深入了解珙桐種群生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為珙桐引種栽培及經(jīng)營管理提供科學(xué)依據(jù)。而土壤因子對微生物數(shù)量的影響復(fù)雜，需綜合考慮。因此，本研究結(jié)果只能一定程度上反映珙桐土壤微生物數(shù)量和土壤因子的關(guān)系，其內(nèi)在作用機理還需要進(jìn)行深入研究。

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[26]張崇邦，楊靖春，管致錦，等. 羊草草原土壤微生物的分布及其與土壤因子之間的關(guān)系[J]. 植物生態(tài)學(xué)報，1995，19（4）：368-374.謝修鴻，王曉紅，劉玉偉，等. 不同有機物料復(fù)合對土壤微生物呼吸作用的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（1）：281-283.endprint