新疆野生樱桃李林不同生态条件下土壤细菌数量变化及其影响因子研究

尚天翠， 卫 刚， 赵 玉

(1. 伊犁师范学院化学与生物科学学院， 新疆 伊宁 835000；2. 新疆伊宁卫生学校专业基础学科， 新疆 伊宁 835000)

新疆野生樱桃李林不同生态条件下土壤细菌数量变化及其影响因子研究

尚天翠1， 卫 刚2， 赵 玉1

(1. 伊犁师范学院化学与生物科学学院， 新疆 伊宁 835000；2. 新疆伊宁卫生学校专业基础学科， 新疆 伊宁 835000)

采用稀释平板法，研究了新疆野生樱桃李林3种不同样地土壤细菌数量变化及其与土壤有机质和全氮含量的相关关系。结果表明细菌数量在不同样地间的差异较大，细菌数量为林下>沟边>林窗，在P<0.01水平上，细菌数量在不同样地间的差异性显著，林下的细菌数量最多(79.15×106个/g)，林窗的最少(5.71×106个/g)。土壤细菌数量垂直分布均是随着垂直深度的增加，细菌数量逐渐减少(P<0.05)，其中细菌数量在林下层次间差异性显著(P<0.05)，在林窗不同层次间差异性不显著(P>0.05)。土壤细菌数量与土壤有机质和全氮含量的相关分析表明, 土壤细菌数量与土壤有机质和全氮含量间均存在极显著正相关。

野生樱桃李；土壤；细菌数量

土壤中含有大量的微生物，其中细菌、真菌和放线菌是土壤微生物的主要类群，它们在养分循环、腐殖质形成、土壤稳定中起着十分重要的作用，也是维持和恢复土壤生产力的重要指标之一[1-4]，是土壤生态系统必不可少的组成部分。细菌是土壤中数量最多、繁殖最快的微生物，70%～90%的土壤微生物都是细菌，它们在土壤物质转化和循环中起着非常重要的作用[5]。夏北成等[6]在研究土壤细菌类克隆群落及其结构的生态学特征时发现细菌的种类和数量随土壤环境以及土壤层次的不同而变化，尤其表层土壤环境中细菌种类最多。

野生樱桃李(PrunusdivaricataLdb.)又名野酸梅，为蔷薇科李属植物，为中国特有种[8-9]，主要分布于中亚山地，新疆伊犁是它分布的最东端[7]。1987年被列为国家Ⅱ级重点保护物种和自治区Ⅱ级重点保护物种[8,10-12]。此种珍稀、濒危，现仅分布于新疆伊犁谷地以北博罗霍洛山南麓的霍城县大西沟和小西沟的10多条支沟中，是新疆野果林阔叶林森林生态系统的重要组成树种之一[9]。近年来，有关新疆野生樱桃李的研究主要集中在其植物学特征、生物学特性、土壤、植被 、生境等方面，对野生樱桃李林土壤可培养细菌方面的研究尚未见报道。本文主要以野生樱桃李林不同样地和不同土层深度土壤为研究对象，主要对其细菌数量变化，土壤中细菌数量与环境因子方面进行相关分析, 旨在为野生樱桃李种群恢复过程中幼苗定居的土壤生境选择性和林地生态环境的保护提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样地概况

供试土壤样品采集于新疆伊犁谷地霍城县的大西沟，位于伊犁河谷以北的博罗霍洛山的南麓，海拔高度为1100～1600 m，地处东经81°30′～81°40′ ，北纬44°30′～44°35′。属温带大陆性气候，太阳辐射总量为5600～5800 MJ /m2，年日照时数3150 h，土壤表面的年平均温度7℃，年均降水量约500 mm。该地区的野生果树主要有野生樱桃李(PrunusdivaricataLdb.)、野苹果(Malussieversii)、野杏(Ar-meniacavulgaris)、准噶尔山楂(Crataegussongorica)等，草本植物主要有针茅(Stipacapillata)、大羊茅(Festucagigantea)、山地糙苏(Phlomisoreophila)、偃麦草(Elytrigiarepens)、膜苞鸢尾(Irisscariosa)、白花车轴草(Trifoliumrepens)、绿草莓(Fragariaviridis)等。野生樱桃李主要分布在大西沟的主沟和支沟内，土壤主要以黑钙土为主[13]。

1.2 土壤采集

2011年6月，分别在伊犁大西沟野生樱桃李林下、林窗、沟边采取土壤。用小锄头刮去土壤表面的残枝，挖取林下、林窗和沟边1～10 cm、10～20 cm和20～30cm层土壤，用保鲜袋装好，贴好标签。运回实验室置于4℃冰箱中保存备用。

1.3 方法

1.3.1 土壤理化指标的测定

土壤 pH值用酸度计分析，土壤含水量采用重量法分析，土壤电导率用电导率仪分析，有机质用重铬酸钾容量法，全氮用半微量凯氏法测定。

1.3.2 土壤细菌数量的测定

土壤微生物数量分析采用稀释平板分析法。土壤细菌计数培养基采用SABA培养基[12]。各个处理设3个重复，最终结果取其平均值。 接种后倒置于28℃恒温箱中培养5 d，然后进行计数，细菌菌落数选在 20～200 个之间的计数。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质的分析

不同样地土壤理化性质存在差异(表1)。土壤呈弱碱性，pH值范围为7.23 ～ 7.63之间，含水量差异较大，最高含水量达到34.49%，最低为2.29%。不同土壤的有机质、全氮含量均随着土层深度的增加而降低；同一土层，不同样地土壤理化性质也存在差异性。林下0～10 cm 土层有机质、全氮含量最高，含量分别为110.52 g/kg和5.84 g/kg。

表1土壤的理化性质

注：林下-Lin；林窗-Lch；沟边-Gou。

2.2 不同样地土壤细菌数量的变化

表2 不同样地土壤细菌数量及差异

每行间小写字母不同表示同一样地不同层间差异显著(P<0.05)；总数列的大写字母不同表示样地间差异极显著(P<0.01)。

各样地间的差异见表2。从表2可以看出，细菌数量在不同样地间的差异较大，细菌数量为林下>沟边>林窗。在P<0.01水平上，细菌数量在不同样地间的差异性显著，林下的细菌数量最多(79.15×106个/g)，林窗的最少(5.71×106个/g)。说明林下的生态环境条件较其它地区更适合土壤细菌的生存繁殖。不同样地间的细菌数量存在较大的差异，主要是由于采样点的自然生态环境多种多样。土壤中细菌数量变化较大，进一步说明细菌数量与其所处生态环境因子息息相关。

图1 细菌垂直变化

2.3 土壤细菌数量的垂直变化

土壤细菌数量和土层深度有关，见表2和图1。从图1 可以看出，不同样地土壤细菌数量均是 0～10 cm 层最多，随着垂直深度的增加而逐渐减少，表明0～10 cm土层是土壤微生物的主要活动区域。其中细菌数量在林下层次间差异性显著(P<0.05)，在林窗不同层次间差异性不显著(P>0.05)，沟边的0～10 cm与10～20 cm和20～30 cm在P<0.05 水平上差异性显著。表层与深层土壤的差异不仅表现在有机质含量、全氮含量等方面，还表现在其透气性、温湿度等方面，可以说是多种因素共同作用的结果，从而造成了土壤不同深度细菌数量的不同。

2.4 土壤细菌数量与有机质和全氮的相关性分析

对土壤细菌数量与土壤有机质、全氮含量进行相关分析表明(图2)，土壤细菌数量与土壤有机质和全氮含量二者之间均有较好的相关性，土壤细菌数量与有机质(R2=0.869，P<0.01)、全氮含量(R2=0.8999，P<0.01)呈显著正相关关系，说明土壤细菌活性很大程度上受有机质含量和全氮含量的影响。

图2 夏季土壤细菌数量与土壤有机质和全氮含量的相关分析

3 讨论

对不同生态条件下土壤细菌数量的变化研究，结果表明，细菌数量在不同样地间的差异较大，细菌数量为林下>沟边>林窗。周晓梅等[14]对松嫩平原不同生境土壤细菌数量研究结果也表明不同生态环境下，各类群细菌的数量存在着较大的差异。邵宝林等[15]对横断山北部高山区不同生态条件下土壤微生物研究发现，土壤微生物数量在不同地理区域间存在一定的差异。说明不同生态条件对土壤微生物数量影响效果是有差异的。造成此现象的原因可能是林下的枯枝落叶积累多，营养源丰富，水分充足，有利于细菌的生长和繁殖，而林窗和沟边野生樱桃李分布少，凋落物积累少，土壤养分容易流失，导致细菌数量减少。因此，在水热条件充足的环境中，植被生长良好，土壤微生物数量较高，生态系统良好。反之，微生物数量低，生态系统脆弱。

刘世贵等[16]在研究川西北退化草地土壤微生物数量时发现，土壤微生物数量存在显著的垂直分布规律，且表土层数量大于深土层，而土壤微生物最活跃的集中于表土层。冯虎元等[17]对青藏高原多年冻土微生物的研究表明, 微生物数量随土层深度的增加和冻土年代的递增而显著减少。本试验研究结果也符合这一规律，但又有其与所处环境相符和自身的特点。本试验中，不同样地土壤细菌数量的垂直分布规律表现为：随着土层深度的增加，微生物数量呈递减的趋势，在林下层次间的差异性极显著(P<0.05)，在林窗不同层次间差异性不显著(P>0.05)，沟边的0 ～ 10 cm与10 ～ 20 cm和20 ～ 30 cm在P<0.05 水平上差异性显著。可见，土壤微生物多分布在土壤表层与枯枝落叶有密切关系，而且有充足的营养源，水热和通气状况都比较好，有利于微生物的生长和繁殖。而随着土层加深，有机质和腐殖质的含量减少，土壤温度降低，微生物活动能力减弱，其数量相应降低减少。

研究表明，土壤有机质和全N含量对土壤微生物数量有显著影响[14,18]，土壤有机质和全 N作为微生物生命活动的物质基础与土壤细菌数量呈显著正相关。本试验的研究结果表明，野生樱桃李林土壤细菌数量与土壤有机 C和全 N 含量呈极显著正相关，说明研究区域土壤有机 C和全 N的含量分别是影响细菌数量的关键因素。总之，野生樱桃李林不同生态条件下细菌数量的多少与其植被类型以及其它环境因素相互作用、相互影响的结果。

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Number variation of bacteria in the soil of Xinjiang prunus divaricata under different elology conditions and its impact factors

SHANG Tian-cui1, WEI Gang2, ZHAO Yu1

(1. Chemistry and Bioscience school, Yili Normal University，Yining 835000;2. The professional foundation Course of Yining Health School, Yining 835000， China)

Bacteria quantity in three different soil in Daxigou of Xinjiang were studied using the dilution plate method as well as the factors that may affect the bacteria quantities.The results showed that the soil bacteria numbers were obviously varied in three different soils (P<0.01), that is, under forest>channel edge>forest gap,which was the most in underforest of 0-10 cm soil layers(79.15×106/g)79.15×106/g, and least in forest gap of 20 -30 cm soil layers(5.71×106/g). Vertical distribution of bacteria showed that they were decreased with the increasing vertical depth(P<0.05),and there was a significant difference for bacteria number in underforesty(P<0.05) and no significant difference in forest gap(P>0.05). Correlation analysis indicated the number of bacteria appeared extremely significant and positively correlated with the total organic C and total N in soil.

Prunusdivaricata; soil; bacteria quantity

2014-09-24；

2014-11-13

国家自然科学基金项目(41061009)

尚天翠，硕士研究生，高级实验师，研究方向为环境微生物学,E-mail：shang2000_1@163.com。

S154.3

A

2095-1736(2015)02-0058-03

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2015.02.058