賈丹，王琪瑤，陳迪，劉濱凡

(1.黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所，森林持續(xù)經(jīng)營(yíng)與微生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150081；2.黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，哈爾濱150081)

牡丹江地區(qū)紅松林根際微生物多樣性的研究

賈丹1，王琪瑤1，陳迪2，劉濱凡2

(1.黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所，森林持續(xù)經(jīng)營(yíng)與微生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150081；2.黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，哈爾濱150081)

紅松的分布呈逐年縮小的趨勢(shì)，這和紅松生存環(huán)境的惡化有關(guān)。土壤中的微生物對(duì)植物的健康，土壤的肥力有著重要的影響。通過(guò)研究，得到了三種紅松林土壤物理和化學(xué)指標(biāo)，同時(shí)應(yīng)用傳統(tǒng)培養(yǎng)法得到了紅松根際微生物多樣性的差異。

紅松；根際微生物；多樣性

土壤微生物以其自身的特點(diǎn)和功能，越來(lái)越得到科學(xué)界的重視。根際微生物是指生長(zhǎng)在植物根系周圍的土壤中的微生物。其多樣性主要指所有微生物的種類。根際微生物與植物之間關(guān)系較為復(fù)雜，一方面，微生物分解凋落物等有機(jī)物，為植物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中也會(huì)向根系周圍的土壤分泌糖、氨基酸等有利于微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)；另一方面，土壤微生物有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)與植物爭(zhēng)奪養(yǎng)分或分泌不利于植物生長(zhǎng)的物質(zhì)的情況[1]。

土壤根際微生物由于其數(shù)量大、種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，且每種微生物在土壤中的代謝和功能都不盡相同，因此使得對(duì)土壤微生物的研究還比較困難，也有土壤黑匣子這一說(shuō)法[2]。

土壤微生物的多樣性，受諸多因素的影響。有研究表明，不同植物根際微生物的多樣性是不同的[3]。林地內(nèi)樹種的變化[4]，土壤理化性質(zhì)的差異[5]，火燒及林間活動(dòng)[6]等都會(huì)引起土壤微生物多樣性的改變。

紅松(Pinuskoraiensis)又名五針?biāo)?，裸子植物，廣泛地分布在我國(guó)東北山地地區(qū)。紅松因其樹體筆直高大、材質(zhì)硬度適中、耐腐蝕等特性，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與景觀價(jià)值。最近研究表明，紅松的自然分布呈下降趨勢(shì)[7]，紅松的更新正向著不利的方向發(fā)展。

而本項(xiàng)目所研究的對(duì)象位于黑龍江牡丹江森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站內(nèi)，林地保存較為完好，沒(méi)有任何人工作業(yè)等影響，基本保持原始的自然狀態(tài)。因此對(duì)本地區(qū)的土壤微生物多樣性的研究，可以得到基礎(chǔ)的本底的數(shù)據(jù)，可以揭示紅松林土壤結(jié)構(gòu)和肥力等信息，為改善紅松林土壤條件提供理論依據(jù)，從而更好地保護(hù)紅松。

1 研究區(qū)域概況

黑龍江牡丹江森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站設(shè)在黑龍江省穆棱林業(yè)局境內(nèi)。區(qū)域內(nèi)山脈屬長(zhǎng)白山系，海拔高度500～900m。土壤以暗棕壤為主，土層淺薄，一般厚度為20～40cm。區(qū)域內(nèi)植被為溫帶針闊混交林類型，主要喬木有紅松、臭冷杉、紫椴、紅皮云杉、蒙古櫟、東北紅豆杉等。林下灌木以毛榛子、胡枝子、榛柴、刺玫果等為主。草類植被類型主要包括小葉章和沼澤苔草類。

2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)方法嚴(yán)格遵照生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法[8]。

2.1 土壤樣品的采集

在實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)共取了3種林型，分別為椴樹紅松林、云冷杉紅松林和蒙古櫟紅松林，且每種林型又選取了兩塊平行樣地，共9塊樣地。

在每一個(gè)林分內(nèi)設(shè)置( 20×20) m2的樣地, 在樣地內(nèi)選取紅松進(jìn)行根際土樣采集，將采集的土壤樣品放入無(wú)菌的容器內(nèi)，冷藏保存，回到實(shí)驗(yàn)室后，放入冰箱，4℃保存。同時(shí)在每個(gè)樣地內(nèi)挖3個(gè)土壤剖面至母質(zhì)層(0～10cm)，用土壤環(huán)刀及配套鋁盒取土壤樣品。

2.2 土壤物理性質(zhì)測(cè)定

土壤含水率利用烘干法測(cè)得。土壤容重與孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)得。

2.3 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

pH值采用水浸酸度計(jì)法。全氮采用半微量開氏發(fā)，減解氮采用堿解擴(kuò)散法。全磷采用硫酸-高氯酸法，速效磷采用鹽酸-氟化銨浸提法。全鉀采用NaOH熔融火焰光度法，速效鉀采用中性乙酸銨浸提火焰光度法；有機(jī)質(zhì)采用油浴重鉻酸鉀氧化法。

2.4 土壤的微生物量

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤物理性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

土壤為不均一物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)等條件的差異對(duì)微生物有一定的影響[9]。土壤物理性質(zhì)的測(cè)定，可以揭示土壤結(jié)構(gòu)信息，本項(xiàng)研究共測(cè)定了飽和含水率、容重及總孔隙度3項(xiàng)指標(biāo)，具體結(jié)果見表1。

表1 林地內(nèi)土壤物理特征

土壤容重的大小隨土壤質(zhì)地，結(jié)構(gòu)性和松緊度的變化而變化。由表1可知，椴樹紅松林土壤容重最小，云冷杉紅松林次之，蒙古櫟紅松林土壤容重最大。這表明在土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性方面椴樹紅松林最佳。

土壤中的孔隙是土壤中水分和空氣的通道和存在場(chǎng)所。由表1可以看出，椴樹紅松林土壤孔隙度最大，而蒙古櫟紅松林最小。

土壤水分是土壤基本組成成分之一，在微生物生長(zhǎng)等方面起著重要的作用。由表1可以看出,椴樹紅松林含水率最大，蒙古櫟紅松林最小，這與土壤的容重和孔隙度有關(guān)。

3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

土壤化學(xué)性質(zhì)可以反映出土壤肥力，而pH值對(duì)微生物有較大的影響。本項(xiàng)研究共測(cè)定了土壤的pH值、全氮、堿解氮等7個(gè)土壤化學(xué)指標(biāo), 具體結(jié)果見表2。

表2 林地內(nèi)土壤化學(xué)特征

由表2可知，椴樹紅松林與蒙古櫟紅松林在pH值、氮、磷和鉀的指標(biāo)相差不大。而云冷杉紅松林的pH較其他兩種林地高，氮與磷的指標(biāo)低于其它兩種林地，而鉀的指標(biāo)高于其它林地。

3.3 土壤微生物種群數(shù)量的測(cè)定

利用傳統(tǒng)平板涂布法對(duì)所需樣品中的微生物種群數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見表3。

表3 林地內(nèi)的土壤微生物種群數(shù)量

由表5可知，椴樹紅松林中紅松根際細(xì)菌與真菌的數(shù)量最多，蒙古櫟紅松林中放線菌的數(shù)量最多。而云冷杉紅松林中，真菌高于蒙古櫟林，而細(xì)菌與放線菌數(shù)量最低。這可能與椴樹紅松林中的土壤含水量大且容重較小，使得微生物得到了更佳的生存空間。同時(shí)，椴樹紅松林中，氮、磷等物質(zhì)含量較高，使得微生物可以獲得更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

4 結(jié)論

本文綜合土壤物理、化學(xué)及微生物量各項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)分析得到以下結(jié)論：①椴樹紅松林的土壤環(huán)境在所實(shí)驗(yàn)的樣地中最好，蒙古櫟紅松林其次，云冷杉紅松林的環(huán)境相比之下不如其余兩種樣地。②椴樹紅松林地中紅松根際微生物多樣性最豐富，云冷杉林中多樣性最低。③三塊樣地內(nèi)的放線菌的數(shù)量相差不大，而細(xì)菌的變化比較大。

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2014-02-09

牡丹江森林生態(tài)定位研究站資助項(xiàng)目

賈丹(1981-)，男，博士研究生，助理研究員，主要從事林業(yè)生態(tài)學(xué)方面的工作，E-mail：777119a@163.com。

S714.3

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.03.016