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1、黄土高原沟壑区杏树嵌套模式对黄土高原沟壑区杏树嵌套模式对土壤微生物组成的研究土壤微生物组成的研究指导老师：王鑫指导老师：王鑫(教授教授)路金娟路金娟 刘涛刘涛 刘琦刘琦陇东n摘要摘要：为了认识杏树不同嵌套模式对土壤微生物组为了认识杏树不同嵌套模式对土壤微生物组成的影响，成的影响，本研究利用本研究利用“平板培养法平板培养法”测定了不同模测定了不同模式下杏树土壤微生物三大类群和主要功能群组成；用式下杏树土壤微生物三大类群和主要功能群组成；用“氯仿熏蒸法氯仿熏蒸法”测定了土壤微生物生物量碳测定了土壤微生物生物量碳（(MBC)MBC）。结果显示：）。结果显示：微生物三大类群区系中：微生物三大类群区系中
2、：细菌数量占绝对优势，放线菌次之，真菌数量最少；细菌数量占绝对优势，放线菌次之，真菌数量最少；其中以杏树其中以杏树+苜蓿模式的土壤微生物总数明显高于其它苜蓿模式的土壤微生物总数明显高于其它模式。模式。微生物功能群中：微生物功能群中： 杏树杏树+苜蓿模式土壤中固氮苜蓿模式土壤中固氮菌的数量明显高于其他模式，杏树菌的数量明显高于其他模式，杏树+黄花菜黄花菜+苜蓿模式苜蓿模式次之，这种数量的变化影响到了土壤次之，这种数量的变化影响到了土壤C、N转化及杏树转化及杏树嵌套模式的选择。嵌套模式的选择。土壤土壤MBC以杏树以杏树+荒地模式最低荒地模式最低,杏树杏树+苜蓿模式较苜蓿模式较CK有明显增加。有明显
3、增加。由深度趋势看，由深度趋势看，三大类群、及土壤三大类群、及土壤MBC均表现为土壤表层高于其他各均表现为土壤表层高于其他各层。以上表明，杏树和苜蓿，黄花菜套种可显著增加层。以上表明，杏树和苜蓿，黄花菜套种可显著增加土壤微生物量。本研究从土壤微生物学角度为黄土高土壤微生物量。本研究从土壤微生物学角度为黄土高原植被保护和果树选种提供了借鉴原植被保护和果树选种提供了借鉴。1 实验材料与研究方法实验材料与研究方法1.1 自然状况自然状况n研究区位于陇东黄土高原南部沟壑区庆阳市镇原县太平乡慕研究区位于陇东黄土高原南部沟壑区庆阳市镇原县太平乡慕坪村西坡组，土壤黄绵土类，质地为壤土。地理坐标地处东经坪村西
4、坡组，土壤黄绵土类，质地为壤土。地理坐标地处东经1073810840，北纬，北纬35693571，海拔，海拔13801400m。该区该区属黄土高原沟壑地貌，是全国典型水土流失区之一，侵蚀面积属黄土高原沟壑地貌，是全国典型水土流失区之一，侵蚀面积25050.5 km2，占全区总面积的，占全区总面积的92.4%，侵蚀模数，侵蚀模数63839000 t/hm2。属暖温带半干旱季风气候区，光、热、水气候资源比较丰富，可属暖温带半干旱季风气候区，光、热、水气候资源比较丰富，可一年两熟。由于季风的强烈影响，冬季寒冷干燥，春季多风且干一年两熟。由于季风的强烈影响，冬季寒冷干燥，春季多风且干旱少雨，夏季温暖多
5、雨，水热同期，年降水量旱少雨，夏季温暖多雨，水热同期，年降水量400600mm，雨量，雨量分布不均，主要集中在分布不均，主要集中在7-9月份，多年平均蒸发量月份，多年平均蒸发量1000 mm以上，以上，地面蒸发量为地面蒸发量为350560 mm，地下水位深，属雨养农业区，地下水位深，属雨养农业区,在黄绵在黄绵土类区农业发展的主要限制因素是干旱，土壤瘠薄，水土流失严土类区农业发展的主要限制因素是干旱，土壤瘠薄，水土流失严重；重；2002年为了落实国家退耕还林还草和生态环境重建政策，该年为了落实国家退耕还林还草和生态环境重建政策，该地区在当地政府统一部署下，全面实施了人工杏树林的营造工作，地区在当
6、地政府统一部署下，全面实施了人工杏树林的营造工作，对保持水土，提高土壤质量，改善生态环境有着重要意义。为此，对保持水土，提高土壤质量，改善生态环境有着重要意义。为此，我们通过实地调查，选择了不同杏树嵌套模式作为研究样地我们通过实地调查，选择了不同杏树嵌套模式作为研究样地35。代代码码嵌套模式嵌套模式立地条件立地条件主要植被分布与管理措施主要植被分布与管理措施MX杏树-紫花苜蓿梯田黄绵土，坡度2-5，株距120cm，行距150-200cm。树体长势最好，杏树叶色浓绿，已挂果。树高200-350cm，径粗4-6cm，成活率90%，林下紫花苜蓿产草量2000-2500kg/667m2(管理一般)。H
7、D杏树-荒草地梯田黄绵土，坡度2-5，株距120cm，行距150-200cm。树体长势差，杏树叶片发黄，未挂果。树高80-200cm，径粗2-4cm，成活率50-60%，林下为荒草(管理粗放)。HHC杏树-黄花菜梯田黄绵土，坡度0-5，株距120cm，行距150-200cm。树体长势较好，杏树叶色浓绿，已挂果。树高200-300cm，径粗4-5cm，成活率90%，林下为黄花菜(精细管理)。HHC+MX杏树-黄花菜-苜蓿坡黄绵土，坡度5-10，株距100cm，行距400cm。树体长势较差，杏树叶色浓绿，未挂果。树高200-300cm，径粗3-4cm，成活率90%，林下为黄花菜，苜蓿为零星分布，杂
8、草丛生(精细粗放)CK荒地坡地黄绵土，坡度5-10各类杂草。作为对照。n2010年年6月月15日，在区内选择立地条件日，在区内选择立地条件基本一致的具有代表性的样点，采用网格基本一致的具有代表性的样点，采用网格随机取样方法，以随机取样方法，以5 m的网格间隔各选择的网格间隔各选择3个重复样方个重复样方15个点，用土钻在每个采样区个点，用土钻在每个采样区五点法采取五点法采取0-10，10-20，20-30 cm 3个层个层次的土样，混合后装入塑料袋，带回室内，次的土样，混合后装入塑料袋，带回室内，将采集的样品除去植物根系、石块等，然将采集的样品除去植物根系、石块等，然后在常温下晾干、研磨、全部过
9、后在常温下晾干、研磨、全部过2 mm筛，筛，袋装密闭备用，放在袋装密闭备用，放在-4冰箱冷藏冰箱冷藏,而后而后进行分析处理。土壤水分含量的测定：准进行分析处理。土壤水分含量的测定：准确称取定量一的定量的鲜土样品确称取定量一的定量的鲜土样品,放入铝放入铝盒中盒中,在干燥箱内在干燥箱内105110烘干烘干24h至恒至恒重重,冷却后称量。冷却后称量。1.3土壤微生物类群测定土壤微生物类群测定n 微生物数量测定均采用稀释平板法，微生物数量测定均采用稀释平板法，细菌用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌用细菌用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌用高氏高氏1号培养基，真菌用马丁氏孟加拉号培养基，真菌用马丁氏孟加拉红培养基红
10、培养基(成品成品)，氨化细菌用蛋白胨琼，氨化细菌用蛋白胨琼脂培养基，固氮菌用改良阿须贝无氮琼脂培养基，固氮菌用改良阿须贝无氮琼脂培养基，纤维素分解菌用赫奇逊氏培脂培养基，纤维素分解菌用赫奇逊氏培养基，硝化细菌用改良的斯蒂芬逊培养养基，硝化细菌用改良的斯蒂芬逊培养基基8,9。1.4土壤微生物生物量碳土壤微生物生物量碳(MBC)的测的测定定n 采用采用“熏蒸提取熏蒸提取-容量分析法容量分析法”土壤微生土壤微生物生物量碳物生物量碳10,11。取相当于。取相当于10g烘干土重的烘干土重的新鲜土样三份，置于干燥容器中，同时放置一新鲜土样三份，置于干燥容器中，同时放置一小杯去乙醇氯仿（含有玻璃珠、防暴沸）
11、和一小杯去乙醇氯仿（含有玻璃珠、防暴沸）和一小杯小杯1mol/LNaOH溶液溶液,抽真空后抽真空后250C培养培养24h,取出去乙醇氯仿和取出去乙醇氯仿和NaOH溶液瓶溶液瓶,抽尽土壤中残抽尽土壤中残留的氯仿，用留的氯仿，用0.5mol/L2SO4溶液浸提，振荡溶液浸提，振荡30min（300r/min），用中速定量滤纸过滤），用中速定量滤纸过滤.熏熏蒸开始的同时，同时同样土壤三份，按照上述蒸开始的同时，同时同样土壤三份，按照上述方法振荡浸提，得到未熏蒸的土样滤液，另外方法振荡浸提，得到未熏蒸的土样滤液，另外做三个无土空白对照。做三个无土空白对照。n吸取10ml上述土壤提取液于100ml三角瓶
12、中,准备加入10ml 0.018mol/L K2Cr2O7-12mol/L H2SO4标准溶液滴定，再加入少许玻璃珠，混匀后置于17510C石蜡浴中煮沸10min。冷却后无损地转移到100mol三角瓶中，用去离子水洗涤消化管3-5次，使溶液体积为80ml，加入一滴邻啡罗啉指示剂，用0.05mol/LFeSO4标准溶液滴定，溶液颜色又橙黄色变为蓝绿色，再变为棕红色即为滴定终点。n有机碳量（(mg/kg)mg/kg）=0.012/4106M(V0-V)f/Wn式中M为FeSO4溶液浓度(mol/L)（mol/L）；V0、V分别为空白和样品消耗的FeSO4溶液体积（(ml)ml）；f为稀释倍数；W为
13、烘干土重(g)（g）；0.012为碳的毫摩尔质量（(g)g）；106为换算系数。n土壤微生物生物量碳(MBC)：Bc=Ec/kECn式中Ec为熏蒸与未熏蒸土壤的差值：kEC为转换系数。1.5数据处理数据处理n利用利用SPSS 1816.0系统分析软件，对数据系统分析软件，对数据进行处理分析进行处理分析2 结果与分析结果与分析n2.1 不同嵌套模式杏树土壤微生物三大类群组成的变化n表1为不同嵌套模式杏树土壤微生物三大类群模式组成(104 cfu/g干土)土样模式土样模式细菌细菌放线菌放线菌真菌真菌总计总计CKCK310.0058.60b310.0058.60b29.673.76a29.673.7
14、6a19.332.60a19.332.60a359.0064.95359.0064.95MXMX420.0091.65a420.0091.65a34.226.65a34.226.65a18.442.96a18.442.96a472.67101.24472.67101.24HDHD323.3349.10a323.3349.10a23.893.09b23.893.09b17.333.46a17.333.46a364.5655.66364.5655.66HHCHHC320.0066.60a320.0066.60a29.113.07a29.113.07a18.222.15a18.222.15a367.
15、3371.88367.3371.88HHC+MXHHC+MX310.0060.82b310.0060.82b26.785.84a26.785.84a16.672.40a16.672.40a353.4469.08深度深度细菌细菌放线菌放线菌真菌真菌总计总计010cm010cm458.0035.83a458.0035.83a37.072.63a37.072.63a22.400.57a22.400.57a517.4739.03517.4739.031020cm1020cm314.0012.88b314.0012.88b27.402.13b27.402.13b18.330.90b18.330.90b3
16、59.7315.91359.7315.912030cm2030cm238.0018.55c238.0018.55c21.801.15b21.801.15b13.270.62c13.270.62c273.0720.31273.0720.31表表2 不同嵌套模式杏树土壤微生物三大类群深度表不同嵌套模式杏树土壤微生物三大类群深度表(104 cfu/g干土干土)图图1 为不同嵌套模式杏树土壤微生物主要为不同嵌套模式杏树土壤微生物主要功能群模式组成功能群模式组成(104 cfu/g干土干土 )图图2 为不同嵌套模式杏树土壤微生物主要功能群为不同嵌套模式杏树土壤微生物主要功能群深度组成深度组成(104 c
17、fu/g干土干土 ) 图图3 为不同嵌套模式杏树土壤微生物生物量碳变化特征为不同嵌套模式杏树土壤微生物生物量碳变化特征3结结 论论n(1)杏树不同套种模式均能不同程度的提高土壤微生物的数量。微生物三大类群区系中：细菌数量占绝对优势，放线菌次之，真菌数量最少；其中以杏树+苜蓿模式的土壤微生物总数明显高于其它模式其中以杏树+苜蓿模式的土壤微生物数量明显高于其它模式。微生物在土壤中的分布与活动，反映了土壤各因素对微生物的生态分布及对其功能的影响和作用，也反映了微生物对植物生长发育，土壤肥力和物质循环与能量转化的影响与作用,揭示土壤现状和趋向28。n(2) 微生物功能群中： 杏树+苜蓿模式土壤中固氮菌
18、的数量明显高于其他模式，杏树+黄花菜+苜蓿模式次之，这种数量的变化影响到了土壤C、N转化及杏树嵌套模式的选择。土壤中固氮菌和氨化细菌数量升高和降低是相对应的,它们数量增高时，会影响到依赖于氮素生理群的纤维素分解菌数量。苜蓿属于豆科植物且根系庞大，而且是根瘤着生的主要部位，可以提供丰富的氮素营养，因此杏树+苜蓿模式更适合于微生物功能群的生长。n(3)随着杏树嵌套模式的不同及土壤耕作情况的不同，土壤随着杏树嵌套模式的不同及土壤耕作情况的不同，土壤MBC含量有所增加。有研究表明：庞大的地下根系系统能够起到含量有所增加。有研究表明：庞大的地下根系系统能够起到良好的保水能力，可为土壤中微生物的生长和繁殖提供有利条件，良好的保水能力，可为土壤中微生物的生长和繁殖提供有利条件，从而促进了土壤从而促进了土壤MBC含量的增加含量的增加29；而苜蓿庞大的根系可以提；而苜蓿庞大的根系可以提供这样的条件。因此在杏树的供这样的条件。因此在杏树的4种套种模式中，杏树种套种模式中，杏树+苜蓿模式的苜蓿模式的微生物量高于其他模式。微生物量高于其他模式。n(4)由深度趋势看，三大类群、主要功能群及土壤由深度趋势看，三大类群、主要功能群及土壤MBC均表均表现为土壤表层高于其他各层。以上表明现为土壤表层高于其他各层。以上表明,杏树和苜蓿杏树和苜蓿,黄花菜套种黄花菜套种可显著增加土壤微生物量。可显著增加土壤微生物量。
