添加葡萄糖對(duì)果園土壤微生物CO₂釋放量的影響

張麗君 陳錦亮 李巍 李春燕 羅旭輝

摘 要：在土壤中添加基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)葡萄糖，觀察不同葡萄糖量和不同時(shí)間土壤釋放CO2量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：隨著添加葡萄糖量的增加，果園土壤CO2釋放量呈先增后減少的趨勢(shì)，葡萄糖添加量12 mg·g-1時(shí)CO2釋放量達(dá)到峰值。在培養(yǎng)的5 h內(nèi)，各添加濃度的葡萄糖處理隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)土壤CO2釋放量呈增加趨勢(shì)，且在培養(yǎng)3 h時(shí)達(dá)到高峰。

關(guān)鍵詞：土壤微生物；CO2釋放量；葡萄糖；誘導(dǎo)

Abstract： Glucose， a basic nutrient substrate， was added to the soil to observe the dynamic changes of soil CO2 released at different glucose levels and in different time. The results showed that with the increase of the adding amount of glucose， the release amount CO2 in orchard soil increased first and then decreased， and the release amount of CO2 reached the peak when the glucose was added to 12 g·L-1. Within the culture of 5 h， the release amount of CO2 of soil under each treatment of adding glucose increased with the prolongation of culture time， and reached the peak at 3 h after culture.

Key words： Soil microorganism； release amount of CO2； glucose； induction

土壤中根系呼吸及微生物活動(dòng)產(chǎn)生CO2，因此，土壤的呼吸強(qiáng)度反應(yīng)土壤的生物活性高低，可作為土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)。土壤中的CO2絕大部分是來(lái)自微生物呼吸[1]，土壤微生物是土壤最活躍的部分，其新陳代謝周期短，繁殖代數(shù)高。土壤中的絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，加入易被微生物分解的有機(jī)物葡萄糖進(jìn)行培養(yǎng)，CO2釋放量迅速增加，并且保持4 h不變化[2-3]，此過(guò)程稱為呼吸誘導(dǎo)作用。由于加入葡萄糖，土壤微生物在短時(shí)間內(nèi)獲得最大且穩(wěn)定的呼吸量，稱為基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸量[4]。在大氣CO2濃度增加的情況下，因?yàn)楣麡浼肮麍@中其他生產(chǎn)者進(jìn)行光合作用效率增加，一定程度上增加了土壤中可分解碳含量，這樣就會(huì)加劇土壤微生物分解有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)，極大刺激土壤釋放出更多的CO2[5-7]。果園是福建省最重要的土地利用類型之一，2014年福建省果園面積為54.1萬(wàn)hm2，占全省耕地總面積的10%。通過(guò)往果園土壤添加葡萄糖，誘導(dǎo)土壤微生物呼吸，研究不同葡萄糖添加量、不同培養(yǎng)時(shí)間土壤CO2排放動(dòng)態(tài)，為土壤微生物量的定量測(cè)定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省尤溪縣西城鎮(zhèn)玉池村，北緯26°2′、東經(jīng)117°57′，氣候類型為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，降水充沛，光照資源豐富[6]。取樣果園東南坡向，坡度為15°。成土母質(zhì)為花崗巖殘積坡積物，土壤類型為紅壤。果樹品種為臺(tái)灣甜桃。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集 在果園選擇3個(gè)點(diǎn)采集混合樣品，取0～20 cm土層土壤。挑揀植物根系、動(dòng)物的殘?bào)w后過(guò)0.850 mm篩。

1.2.2 基質(zhì)誘導(dǎo) 將所取得土樣充分均勻混合，調(diào)節(jié)田間持水量為40%左右。稱取44 g濕土，做3個(gè)平行，放入250 mL磨口三角瓶中，加入不同量的葡萄糖，調(diào)節(jié)基質(zhì)葡萄糖含量分別為0、2、4、8、10、12、14、16 mg·g-1，以及滑石粉（預(yù)先按1∶5的比例混合研磨），瓶口墊上硅膠墊，封上封口膜，仔細(xì)檢查氣密性，并放置在光照培養(yǎng)箱中在25℃下培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中每隔1 h用針筒收集1次氣體，氣袋保存待測(cè)，共收集5 h。

計(jì)算公式：SIR（基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸量， mL·kg-1·h-1）=C×V/m/h

式中：C-三角瓶中CO2的濃度（mL·mL-1）

V-三角瓶中空氣的體積（mL）

m-土壤烘干質(zhì)量（kg）

h-培養(yǎng)時(shí)間

1.2.3 CO2濃度測(cè)定 使用安捷倫7890D氣相色譜儀，將收集的氣體常溫下用氣相色譜儀測(cè)定其CO2濃度。檢測(cè)條件：FID；柱溫：60℃；進(jìn)樣口溫度：200℃；FID檢測(cè)器溫度：250℃；進(jìn)樣量：5 mL；毛細(xì)管柱尾吹氣：15 mL·min-1。CO2標(biāo)準(zhǔn)品來(lái)源于中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)用EXCEL和SPSS 17.0版軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 采樣果園土壤理化性質(zhì)

土壤是地球上最大的碳庫(kù)，土壤的中的元素含量決定其自身的理化性質(zhì)，從而影響其中微生物的活性[8]。取樣測(cè)定表明：果園土壤呈微酸性，土壤較為肥沃，屬于典型的亞熱帶果園土壤，有利于微生物繁殖生長(zhǎng)。0～5 cm的表土層與5～20 cm的土層除了C/N有所差異外，其他指標(biāo)基本一致，且C/N隨土壤深度的增加而減少。

2.2 添加不同葡萄糖量土壤微生物CO2釋放量

在土壤中添加不同的葡萄糖量，測(cè)定土壤微生物釋放的CO2量（1～5 h平均值），結(jié)果（圖1）表明：隨著添加葡萄糖量的增加，果園土壤CO2釋放量呈先增后減少的趨勢(shì)。其中葡萄糖添加量12 mg·g-1時(shí)，土壤CO2釋放量達(dá)到峰值，在持續(xù)檢測(cè)的5 h內(nèi)，CO2釋放量分別為671.94、1212.68、1269.31、1354.99、1485.96 mg·L-1，比沒有添加葡萄糖處理高105.63、595.18、739.78、425.11、463.77 mg·L-1。

2.3 不同培養(yǎng)時(shí)間土壤微生物CO2釋放動(dòng)態(tài)

由圖2可知，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤CO2釋放量呈增加趨勢(shì)，并在培養(yǎng)第3 h穩(wěn)定下來(lái)，隨后的2 h基本保持不變。對(duì)5 h內(nèi)土壤CO2釋放量進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明：添加量為0、2、4 mg·g-1時(shí)，5 h內(nèi)的CO2釋放量無(wú)顯著差異；添加量為6 mg·g-1時(shí)，培養(yǎng)1 h的CO2釋放量與培養(yǎng)3、4 h差異顯著，與培養(yǎng)5 h差異極顯著；添加量為8 mg·g-1時(shí)，培養(yǎng)1 h的CO2釋放量與培養(yǎng)4 h差異顯著，與培養(yǎng)5 h有極顯著差異；添加量為10 mg·g-1時(shí)，培養(yǎng)1 h的CO2釋放量與培養(yǎng)3 h差異顯著，與培養(yǎng)4、5 h有極顯著差異；添加量為12 mg·g-1時(shí)，培養(yǎng)1 h的CO2釋放量與培養(yǎng)2 h差異顯著，與培養(yǎng)3、4、5 h差異極顯著；添加量為14 mg·g-1時(shí)，培養(yǎng)1 h的CO2釋放量與培養(yǎng)4、5 h差異極顯著；添加量16 mg·g-1時(shí)，培養(yǎng)1 h的CO2釋放量與培養(yǎng)4、5 h有極顯著差異。

3 結(jié)論與討論

微生物是土壤中最為活躍的生命群體，微生物以土壤為寄體進(jìn)行生命活動(dòng)，其新陳代謝影響土壤的理化性質(zhì)。土壤作為微生物的生存環(huán)境，其營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)直接決定微生物的種類和數(shù)量。本試驗(yàn)通過(guò)在土壤中添加基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)葡萄糖，觀察土壤微生物在不同葡萄糖量和不同時(shí)間兩個(gè)梯度下釋放CO2量的動(dòng)態(tài)變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著添加葡萄糖量的增加，果園土壤CO2釋放量呈先增后減少的趨勢(shì)。其中葡萄糖添加量12 mg·g-1，土壤CO2釋放量達(dá)到峰值。在培養(yǎng)的5 h內(nèi)，各添加濃度的葡萄糖處理隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)土壤CO2釋放量呈增加趨勢(shì)，且在培養(yǎng)3 h時(shí)達(dá)到高峰，隨后2 h基本保持不變。

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（責(zé)任編輯：劉新永）