牡丹江地区红松林根际微生物多样性的研究

贾丹，王琪瑶，陈迪，刘滨凡

(1.黑龙江省森林工程与环境研究所，森林持续经营与微生物工程重点实验室，哈尔滨150081；2.黑龙江省林业科学院，哈尔滨150081)

牡丹江地区红松林根际微生物多样性的研究

贾丹1，王琪瑶1，陈迪2，刘滨凡2

(1.黑龙江省森林工程与环境研究所，森林持续经营与微生物工程重点实验室，哈尔滨150081；2.黑龙江省林业科学院，哈尔滨150081)

红松的分布呈逐年缩小的趋势，这和红松生存环境的恶化有关。土壤中的微生物对植物的健康，土壤的肥力有着重要的影响。通过研究，得到了三种红松林土壤物理和化学指标，同时应用传统培养法得到了红松根际微生物多样性的差异。

红松；根际微生物；多样性

土壤微生物以其自身的特点和功能，越来越得到科学界的重视。根际微生物是指生长在植物根系周围的土壤中的微生物。其多样性主要指所有微生物的种类。根际微生物与植物之间关系较为复杂，一方面，微生物分解凋落物等有机物，为植物生长提供营养元素，同时，植物在生长过程中也会向根系周围的土壤分泌糖、氨基酸等有利于微生物生长的物质；另一方面，土壤微生物有时也会出现与植物争夺养分或分泌不利于植物生长的物质的情况[1]。

土壤根际微生物由于其数量大、种类多、结构复杂等特点，且每种微生物在土壤中的代谢和功能都不尽相同，因此使得对土壤微生物的研究还比较困难，也有土壤黑匣子这一说法[2]。

土壤微生物的多样性，受诸多因素的影响。有研究表明，不同植物根际微生物的多样性是不同的[3]。林地内树种的变化[4]，土壤理化性质的差异[5]，火烧及林间活动[6]等都会引起土壤微生物多样性的改变。

红松(Pinuskoraiensis)又名五针松，裸子植物，广泛地分布在我国东北山地地区。红松因其树体笔直高大、材质硬度适中、耐腐蚀等特性，具有较高的经济价值与景观价值。最近研究表明，红松的自然分布呈下降趋势[7]，红松的更新正向着不利的方向发展。

而本项目所研究的对象位于黑龙江牡丹江森林生态系统定位研究站内，林地保存较为完好，没有任何人工作业等影响，基本保持原始的自然状态。因此对本地区的土壤微生物多样性的研究，可以得到基础的本底的数据，可以揭示红松林土壤结构和肥力等信息，为改善红松林土壤条件提供理论依据，从而更好地保护红松。

1 研究区域概况

黑龙江牡丹江森林生态系统定位研究站设在黑龙江省穆棱林业局境内。区域内山脉属长白山系，海拔高度500～900m。土壤以暗棕壤为主，土层浅薄，一般厚度为20～40cm。区域内植被为温带针阔混交林类型，主要乔木有红松、臭冷杉、紫椴、红皮云杉、蒙古栎、东北红豆杉等。林下灌木以毛榛子、胡枝子、榛柴、刺玫果等为主。草类植被类型主要包括小叶章和沼泽苔草类。

2 实验方法

本实验所采用的实验方法严格遵照生态学实验研究方法[8]。

2.1 土壤样品的采集

在实验区范围内共取了3种林型，分别为椴树红松林、云冷杉红松林和蒙古栎红松林，且每种林型又选取了两块平行样地，共9块样地。

在每一个林分内设置( 20×20) m2的样地, 在样地内选取红松进行根际土样采集，将采集的土壤样品放入无菌的容器内，冷藏保存，回到实验室后，放入冰箱，4℃保存。同时在每个样地内挖3个土壤剖面至母质层(0～10cm)，用土壤环刀及配套铝盒取土壤样品。

2.2 土壤物理性质测定

土壤含水率利用烘干法测得。土壤容重与孔隙度采用环刀法测得。

2.3 土壤化学性质测定

pH值采用水浸酸度计法。全氮采用半微量开氏发，减解氮采用碱解扩散法。全磷采用硫酸-高氯酸法，速效磷采用盐酸-氟化铵浸提法。全钾采用NaOH熔融火焰光度法，速效钾采用中性乙酸铵浸提火焰光度法；有机质采用油浴重铬酸钾氧化法。

2.4 土壤的微生物量

3 结果与分析

3.1 土壤物理性质测定结果

土壤为不均一物质，其结构等条件的差异对微生物有一定的影响[9]。土壤物理性质的测定，可以揭示土壤结构信息，本项研究共测定了饱和含水率、容重及总孔隙度3项指标，具体结果见表1。

表1 林地内土壤物理特征

土壤容重的大小随土壤质地，结构性和松紧度的变化而变化。由表1可知，椴树红松林土壤容重最小，云冷杉红松林次之，蒙古栎红松林土壤容重最大。这表明在土壤疏松多孔，结构性方面椴树红松林最佳。

土壤中的孔隙是土壤中水分和空气的通道和存在场所。由表1可以看出，椴树红松林土壤孔隙度最大，而蒙古栎红松林最小。

土壤水分是土壤基本组成成分之一，在微生物生长等方面起着重要的作用。由表1可以看出,椴树红松林含水率最大，蒙古栎红松林最小，这与土壤的容重和孔隙度有关。

3.2 土壤化学性质的测定

土壤化学性质可以反映出土壤肥力，而pH值对微生物有较大的影响。本项研究共测定了土壤的pH值、全氮、碱解氮等7个土壤化学指标, 具体结果见表2。

表2 林地内土壤化学特征

由表2可知，椴树红松林与蒙古栎红松林在pH值、氮、磷和钾的指标相差不大。而云冷杉红松林的pH较其他两种林地高，氮与磷的指标低于其它两种林地，而钾的指标高于其它林地。

3.3 土壤微生物种群数量的测定

利用传统平板涂布法对所需样品中的微生物种群数量进行检测，具体结果见表3。

表3 林地内的土壤微生物种群数量

由表5可知，椴树红松林中红松根际细菌与真菌的数量最多，蒙古栎红松林中放线菌的数量最多。而云冷杉红松林中，真菌高于蒙古栎林，而细菌与放线菌数量最低。这可能与椴树红松林中的土壤含水量大且容重较小，使得微生物得到了更佳的生存空间。同时，椴树红松林中，氮、磷等物质含量较高，使得微生物可以获得更多的营养物质。

4 结论

本文综合土壤物理、化学及微生物量各项指标，经分析得到以下结论：①椴树红松林的土壤环境在所实验的样地中最好，蒙古栎红松林其次，云冷杉红松林的环境相比之下不如其余两种样地。②椴树红松林地中红松根际微生物多样性最丰富，云冷杉林中多样性最低。③三块样地内的放线菌的数量相差不大，而细菌的变化比较大。

[1]周德庆.微生物学教程[M].北京:高等教育出版社,2001.

[2]Tiedje J M, Asuming-Brempong S, Nusslein K, et al. Opening the black box of soil microbial diversity[J]. Applied Soil Ecology, 1999, 13: 109-122.

[3]Germida JJ,Siciliano SD,Freitas JR,et al.1998.Diversity of root-associated bacteria associated with field-grown canola (Brassica napus L.) and wheat (Triticum aestivum L.) [J]. FEMS Microbiol.Ecol.,26:43-50.

[4]夏志超.杉木人工林土壤微生物群落结构特征[J].应用生态学报,2012,23(8):2136-2140.

[5]王国兵.土地利用方式的改变对土壤呼吸及土壤微生物生物量的影响[J].北京林业大学学报,2006,28(2):73-79.

[6]贾丹.林间可燃物的不同处理方式对土壤微生物的影响[J].中国林副特产,2010(3):38-39.

[7]马建路.红松的地理分布[J].东北林业大学学报,1992,20(5):40-48.

[8]章家恩.生态学常用实验研究方法与技术[M].北京:化学工业出版社,2007.

[9]孙儒泳.基础生态学[M].北京:高等教育出版社,2004.

[10]邵英男，李云红，刘延坤，等.兴安落叶松人工林土壤微生物与环境因子的关系[J].林业科技，2014(4)：24-25.

2014-02-09

牡丹江森林生态定位研究站资助项目

贾丹(1981-)，男，博士研究生，助理研究员，主要从事林业生态学方面的工作，E-mail：777119a@163.com。

S714.3

A

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