珙桐土壤微生物数量及其与土壤因子的关系

杨敬天　胡进耀　张涛　彭波　邓东周

摘要：为更好地保护珍稀濒危植物——珙桐，对四川4个珙桐种群土壤微生物数量特征及其与土壤因子的关系进行了分析。结果表明各珙桐种群3大类土壤微生物数量大小顺序均为细菌> 放线菌> 真菌；土壤微生物在不同珙桐种类土壤中数量表现为荥经>卧龙>峨眉>北川。土壤微生物数量与土壤因子之间存在着不同程度的关系，对微生物总数、细菌数量影响最大的土壤因子是有机质，对真菌、放线菌数量影响最大的土壤因子是全氮。

关键词：珙桐；土壤微生物数量；土壤因子

中图分类号： S718.8文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0278-03

收稿日期：2013-05-06

基金项目：四川省科技支撑计划（编号：2010SZ0036）；四川省北川羌族自治县汶川地震灾后大熊猫等保护及栖息地恢复重建项目（二期）；绵阳师范学院校级项目（编号：MA201007）。

作者简介：杨敬天（1983—），男，四川绵阳人，硕士，讲师，主要从事植物分类学与森林生态学研究。E-mail：250563963@qq.com。

通信作者：胡进耀。E-mail：250563963@qq.com。珙桐（Davidia involucrate）又名水梨子、鸽子树，属珙桐科（蓝果树科）珙桐属落叶乔木，为我国单属种的特有植物，有“活化石”之称，被列为国家一级重点保护植物，世界著名的珍贵稀有观赏植物，是植物界的“大熊猫”[1-2]。有关珙桐的研究也已开展多年，主要集中在珙桐的生物学特性、种群生态学、人工繁殖技术及引种栽培、组织培养及休眠机制等方面[3]，但对珙桐种群与环境因子关系的研究还不够深入，尤其是对珙桐种群土壤微生物数量的研究鲜有报道。

森林土壤微生物在林地枯落物分解、腐殖质合成和土壤养分循环等过程中起着十分重要的作用，其数量不仅影响土壤的生物化学活性及土壤养分的组成与转化，也是土壤中生物活性的具体体现，是维持和恢复林地生产力的主要因子之一[4-8]，土壤微生物数量直接影响土壤的生物化学活性及土壤养分的组成与转化，是林地土壤肥力的重要指标之一[9]，土壤中的3大类群微生物数量，通常是作为土壤生物活性高低的重要标志之一[10]。研究土壤微生物的数量是在更深层次上揭示森林生态系统能量流动和物质循环过程的重要环节，因此研究土壤微生物数量及其与土壤性质的相关性，既有助于营造最佳生态效益的林分，保持水土，又能防止地力衰退和改善生态环境。本试验对珙桐种群的土壤微生物的数量及其与土壤因子的关系进行研究，了解珙桐种群的土壤微生态，分析其适宜生长的土壤环境，为保护珙桐这一珍稀濒危植物提供一定的理论依据和科学指导。

1材料与方法

1.1试验样地

研究地分别位于四川卧龙自然保护区三江镇鹿尔坪村的白泥岗、荥经县龙苍沟、峨眉山风景区大坪及北川县禹里乡龙池坪等4个珙桐种群主要分布地区，样地的具体概况见表1。

1.2样品的采集和处理

根据采样地点的地形，于2012年7月在荥经、卧龙、峨眉山和北川四个地区采用正方形法和蛇形法5点取样，每个样点选取3棵健壮植株，在其周围取样，采样时，先除去地面凋落物，再用小土铲去掉表层3 mm左右的土壤，用无菌的小铲挖掘60 cm深的土壤剖面，由上向下分为3层（0～20 cm、20～40 cm 和40～60 cm）逐层取样，每层取样量基本一致，同区域每个样点同一层土样集中一起混合均匀，然后用四分法混合取样，作为该样点土壤样品，现场编号后将样品装入灭菌塑料保鲜袋带回，并分装大约1 kg土壤样品放入冰盒中保存，用于测定土壤中三大类群微生物的数量，剩余样品按照常规方法研磨粉碎、过筛，用于测定含水量、全氮、水解氮、全磷、有效磷、有机质以及pH值。

1.3测定方法

土壤中的细菌、真菌、放线菌的数量均用平板培养法记数[11]。细菌总数：牛肉膏蛋白胨培养基稀释涂抹平板法；真菌总数：马丁氏培养基稀释涂抹平板法；放线菌总数：高氏一号合成培养基稀释涂抹平板法。细菌用1×10-4、1×10-5、1×10-6 稀释液涂抹平板，真菌用1×10-1、1×10-2、1×10-3稀释液涂抹平板，放线菌用1×10-3、1×10-4、1×10-5稀释液涂抹平板。每一处理重复3次，接种后在28～30 ℃温度下，细菌培养2～3 d，放线菌培养5～ 7 d，真菌培养3～5 d，分别记载结果，并计算各种微生物的总数。

土壤含水量测定用烘干法（LY/T 1213—1999）；pH值测定用复合pH计直接测定（LY/T 1239—1999）；有机质测定用重铬酸钾氧化-外加热法（LY/T 1237—1999）；全氮测定用半微量凯氏定氮法（LY/T 1228—1999）；水解氮的测定用氧化镁浸提-扩散法（LY/T 1229—1999）；全磷的测定用酸溶-钼锑抗比色法（LY/T 1232—1999）；有效磷的测定用盐酸-硫酸浸提法（LY/T 1233—1999）。

2结果与分析

2.1珙桐分布区土壤微生物数量

表2为不同珙桐种群土壤微生物数量的分布状况，从表2可以看出，4个珙桐种群中不同土壤微生物的数量分布都以细菌最多，放线菌次之，真菌最少。并且从数量上来看，细菌的数量要远远大于放线菌和真菌，在土壤微生物区系组成中占绝对优势。这说明4个珙桐分布区在土壤中起重要作用的微生物是细菌。虽然放线菌和真菌数量相对较低，但从生物量方面考虑它们在土壤中的作用是不可忽视的[12]。

2.2不同珙桐分布区土壤微生物数量区域分布差异

从表2还可以看出，土壤微生物总数在不同珙桐种群样地间存在差异。各样地土壤微生物总数的大小顺序为：荥经>卧龙>峨眉>北川。其中，作为土壤微生物区系中占重要组成部分的细菌，其在不同样地土壤的数量分布与微生物总数分布完全一致，即荥经区细菌数量居4个珙桐分布区之首。然而放线菌和真菌在不同样地土壤的数量分布与细菌的数量分布存在差异，放线菌和真菌的数量分布大小顺序为：荥经>峨眉>卧龙>北川。不同珙桐种群林下土壤微生物数量的差异与多种影响因素有关，如不同的根系分泌物、凋落物以及土壤生化性质都会对林下土壤微生物的数量产生影响。endprint

2.3不同珙桐分布区土壤微生物数量在土层上的分布

土壤微生物由于受到植物根系，土壤有机质、酸碱度、水分以及土壤母质等因素的影响，不同的土壤深度，不同的森林植被，其微生物在种类和数量上存在很大的差异。一般土壤微生物的土层垂直分布规律是随着土层的加深其数量逐渐减少[13-14]。4个珙桐种群的土壤微生物总数、细菌、真菌、放线菌数量的土层分布规律十分明显，总体趋势为：0～20 cm土层最多，20～40 cm较少，40～60 cm 最少，且0～20 cm土层各种微生物数量要远远多于20～40 cm土层和40～60 cm土层，甚至超过了20～40 cm和40～60 cm两个土层微生物数量的总和。可能是由于0～20 cm土壤表层积累了较多的枯枝落叶和腐殖质，有机质、氮、磷和钾等土壤养分含量高，为微生物的生长提供了较充分的营养源，而且表层土壤水热条件和通气状况较好，微生物数量和种类较多，随着土层的加深，土壤养分变少，土壤容重增大，孔隙度减小，而且通气状况较差，严重阻碍微生物的生长，因而微生物数量迅速下降。

2.4土壤微生物数量与土壤因子之间的关系

2.4.1土壤微生物数量与土壤因子之间的相关性土壤微生物数量与土壤因子关系密切，土壤养分是保证土壤微生物生长和发育的基本条件，土壤水分有利于可溶性有机质的淋溶，促进土壤微生物的生长繁殖[6]，土壤酸碱度可影响土壤中物质的化学反应、微生物活性和养分的有效性[15]。采用相关性分析对微生物总数、细菌数量、真菌数量以及放线菌数量与土壤因子的关系进行研究，结果见表3。由表3可以看出，微生物总数与全氮、全磷、水解氮、有效磷、有机质、含水量呈极显著正相关关系，与pH值呈显著负相关关系；细菌数量与全氮、全磷、水解氮、有效磷、有机质、含水量呈极显著正相关关系，与pH值呈显著负相关关系；真菌数量与全氮、水解氮、有效磷、有机质呈极显著正相关关系，与含水量和全磷呈显著正相关关系；放线菌数量与全氮、全磷、水解氮、有效磷、有机质和含水量呈极显著正相关关系，与pH值呈显著负相关关系。这说明了珙桐分布区土壤微生物数量与土壤因子在一定程度上关系密切。

2.4.2土壤微生物数量与土壤因子之间的多元回归分析为进一步探明影响珙桐土壤微生物数量的主要土壤影响因子，使用SPSS进行多元逐步线性回归分析对微生物总数（y1）、细菌数量（y2）、真菌数量（y3）、放线菌数量（y4）与土壤全氮含量（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）、土壤有机质含量（x6）、土壤含水量（x7）进行多元逐步回归分析，结果显示：（1）珙桐土壤微生物总数（y1）与土壤因子的最优关系模型为y1=3526+0.830x6+1.893x1-27.139x2+0.793x4；（2）珙桐土壤细菌数量（y2）与土壤因子的最优关系模型为y2=3530+0.825x6+1.743x1-27.120x2+0.777x4；（3）珙桐土壤真菌数量（y3）与土壤因子的最优关系模型为y3=0.042+0060x1+0001x6；（4）珙桐土壤放线菌的数量（y4）与土壤因子的最优关系模型为y4=-0.065+0.004x6+0.093x1+0001x3。珙桐土壤微生物总数、细菌数量的主要影响因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量；真菌数量的主要影响因子是土壤全氮含量和和土壤有机质含量；放线菌数量主要影响因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量。珙桐土壤微生物的总数、细菌、真菌、放线菌的数量受多种土壤因子的综合作用，除了以上7个土壤因子外，还有其他影响因子，有待于进一步研究。

2.4.3土壤微生物数量与土壤因子之间的通径分析由表4可以看出影响微生物总数的主要土壤因子直接通径系数大小顺序为有机质>全磷>有效磷>全氮；影响细菌数量的主要土壤因子直接通径系数大小顺序为有机质>全磷>有效磷>全氮，即对珙桐土壤微生物总数、细菌数量的影响最大土壤因子是有机质；影响真菌数量的主要土壤因子直接通径系数大小顺序为全氮>有机质，即对珙桐土壤真菌数量影响最大的土壤因子是全氮；影响放线菌数量的土壤因子直接通径系数大小顺序为全氮>有机质>水解氮，即对珙桐土壤放线菌数量影响最大的土壤因子是全氮。表4主要土壤因子对土壤微生物数量的直接通径分析

微生物1全氮1全磷1水解氮1有效磷1pH值1有机质1含水量微生物总数10.1091-0.2801—10.1811—10.9931—细菌数量10.1021-0.2851—10.1811—11.0031—真菌数量10.8341—1—1—1—10.1941—放线菌数量10.3881—10.3251—1—10.3471—

3讨论

土壤微生物主要是通过分解动植物残体来参与土壤系统的能量流动和物质循环，并参与土壤中绝大多数的生化反应，从而影响植物生长发育，是土壤肥力的重要指标之一[16]，土壤微生物在增加肥力、改善根际环境、促进根系生长和防治植物病害等方面均有着积极的促进作用[17-18]，从而有利于植物种群数量的扩大和植物正常生长[19]。土壤中大多数微生物目前是不能培养的，但通过常规稀释平板法研究在有限条件下可培养的微生物三大类群数量分布，具有一定的代表性，对进一步探讨植物与微生物之间的关系具有重要作用[19]。

细菌、真菌、放线菌由于生态属性不同，其数量及所占比率也不相同[20]。本研究结果表明：在珙桐土壤中，三大类群土壤微生物的数量是细菌>放线菌>真菌，细菌数量远大于真菌和放线菌，在土壤微生物区系中占据绝对优势，符合一般的森林土壤微生物组成规律，与前人的报道[21-22]一致。

土壤微生物数量分布情况与土壤养分、水分、温度和通气状况等有关[6，22-24]。珙桐土壤微生物数量因不同土层而异，具有明显的垂直分布特征，即0～20 cm土层最多，20～40 cm较少，40～60 cm 最少，随着土层的加深，三大类群微生物数量总体呈下降的趋势。三大类群土壤微生物总数量以荥经最高，可能是荥经珙桐土壤的结构好，养分丰富，土壤各种环境条件比较适合微生物生长和繁殖。endprint

土壤微生物数量与土壤性质有较好的相关性，能反映土壤养分状况，微生物与土壤因子的关系可作为评价土壤肥力的指标[16，25]。周智彬等在研究塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤微生物数量时发现土壤有效磷对微生物总数的影响最大，其次是有效氮、全氮等[24]。张崇邦等在研究羊草草原土壤微生物数量时发现土壤全磷对微生物总数的影响最大，其次是全钾全氮等[26]。本研究结果表明，在珙桐土壤中，影响微生物总数、细菌数量的主要因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量，其中有机质影响最大；影响真菌数量的主要因子是土壤全氮含量和和土壤有机质含量，其中全氮含量影响最大；影响放线菌数量主要因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量，其中全氮含量影响最大。

本研究在一定的空间尺度上探讨了珙桐土壤微生物的数量、分布状况及其与土壤因子的关系，为深入了解珙桐种群生态系统的结构与功能提供基础数据，也为珙桐引种栽培及经营管理提供科学依据。而土壤因子对微生物数量的影响复杂，需综合考虑。因此，本研究结果只能一定程度上反映珙桐土壤微生物数量和土壤因子的关系，其内在作用机理还需要进行深入研究。

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土壤微生物数量与土壤性质有较好的相关性，能反映土壤养分状况，微生物与土壤因子的关系可作为评价土壤肥力的指标[16，25]。周智彬等在研究塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤微生物数量时发现土壤有效磷对微生物总数的影响最大，其次是有效氮、全氮等[24]。张崇邦等在研究羊草草原土壤微生物数量时发现土壤全磷对微生物总数的影响最大，其次是全钾全氮等[26]。本研究结果表明，在珙桐土壤中，影响微生物总数、细菌数量的主要因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量，其中有机质影响最大；影响真菌数量的主要因子是土壤全氮含量和和土壤有机质含量，其中全氮含量影响最大；影响放线菌数量主要因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量，其中全氮含量影响最大。

本研究在一定的空间尺度上探讨了珙桐土壤微生物的数量、分布状况及其与土壤因子的关系，为深入了解珙桐种群生态系统的结构与功能提供基础数据，也为珙桐引种栽培及经营管理提供科学依据。而土壤因子对微生物数量的影响复杂，需综合考虑。因此，本研究结果只能一定程度上反映珙桐土壤微生物数量和土壤因子的关系，其内在作用机理还需要进行深入研究。

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土壤微生物数量与土壤性质有较好的相关性，能反映土壤养分状况，微生物与土壤因子的关系可作为评价土壤肥力的指标[16，25]。周智彬等在研究塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤微生物数量时发现土壤有效磷对微生物总数的影响最大，其次是有效氮、全氮等[24]。张崇邦等在研究羊草草原土壤微生物数量时发现土壤全磷对微生物总数的影响最大，其次是全钾全氮等[26]。本研究结果表明，在珙桐土壤中，影响微生物总数、细菌数量的主要因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量以及土壤有效磷含量，其中有机质影响最大；影响真菌数量的主要因子是土壤全氮含量和和土壤有机质含量，其中全氮含量影响最大；影响放线菌数量主要因子是土壤有机质含量、土壤全氮含量和土壤水解氮含量，其中全氮含量影响最大。

本研究在一定的空间尺度上探讨了珙桐土壤微生物的数量、分布状况及其与土壤因子的关系，为深入了解珙桐种群生态系统的结构与功能提供基础数据，也为珙桐引种栽培及经营管理提供科学依据。而土壤因子对微生物数量的影响复杂，需综合考虑。因此，本研究结果只能一定程度上反映珙桐土壤微生物数量和土壤因子的关系，其内在作用机理还需要进行深入研究。

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