百菌清对原始红松林土壤微生物群落结构的影响

百菌清对原始红松林土壤微生物群落结构的影响

于瑛楠，纪仰慧，郭立峰

(黑龙江省气象科学研究所，黑龙江哈尔滨 150030)

摘要[目的]了解农药对原始红松林土壤微生物的影响。[方法]以土壤微生物为研究对象，选取原始红松林喷施百菌清为试验组，以未喷农药为对照，通过微生物功能多样性、多样性指数分析研究喷施农药前后土壤微生物特征变化过程。[结果]在表层和0～10 cm土壤层中，喷施百菌清土壤的每孔颜色平均变化率(AWCD)值只有在夏季高于未喷施百菌清土壤；在10～20 cm土壤层中，喷施百菌清土壤的AWCD值在春、夏季要高于未喷施百菌清土壤，在秋、冬季则低于未喷施过百菌清土壤。在表层土壤中，喷施百菌清土壤的微生物多样性SW指数、SP指数、McIntosh指数均高于未喷施百菌清土壤；在0～10 cm土壤层中，喷施百菌清土壤的微生物多样性SW指数较未喷施百菌清土壤要低，SP指数、McIntosh指数较未喷施百菌清土壤要高;在10～20 cm土壤层中，喷施百菌清土壤的微生物多样性SW指数值和McIntosh指数值均较未喷施百菌清土壤要高，而SP指数值较未喷施百菌清土壤要低。[结论]试验结果为林业工作人员进行原始红松林的保护及害虫防治提供了理论依据。

关键词百菌清；原始红松林；土壤微生物；多样性指数

中图分类号S718.8

作者简介于瑛楠(1982-)，女，黑龙江鸡西人，工程师，从事生态遥感及农业气象研究。

收稿日期2015-05-31

Effects of Chlorothalonil on Community Structure of Soil Microbes from the Original Korean Pine

YU Ying-nan, JI Yang-hui, GUO Li-feng (Meteorological Science Institute in Heilongjiang Province, Harbin, Heilongjiang 150030)

Abstract[Objective] The aim was to understand effects of pesticides on soil microbes from the original Korean pine.[Method] Based on soil microorganisms as the research object, the original Korean pine spraying chlorothalonil was selected as experimental group, with no spraying as the control group, and the soil microbial characteristics change process before and after the spraying of pesticides were studied through analyzing the microbial functional diversity, diversity index and microorganism amount. [Result] In surface and 0 to 10 cm soil layer, the AWCD value of spraying chlorothalonil soil only in summer was higher than that of not spraying chlorothalonil soil. In 10-20 cm soil layer, the AWCD value of spraying chlorothalonil soil in spring and summer were higher than that of not spraying chlorothalonil soil, while the AWCD value of spraying chlorothalonil soil in autumn and winter was less than that of not spraying chlorothalonil soil. In the surface soil layer, the SW index, SP index and McIntosh index values of spraying chlorothalonil soil were higher than those of not spraying chlorothalonil soil; in 0-10 cm soil layer, the SW index value of spraying chlorothalonil soil was less than that of not spraying chlorothalonil soil, while SP index and McIntosh index values were higher than those of not spraying chlorothalonil soil; in 10-20 cm soil layer, the SW index value and McIntosh index value of spraying chlorothalonil soil were higher than that of not spraying chlorothalonil soil, while SP index value was lower than that of not spraying chlorothalonil soil. [Conclusion] The results provide reference for forestry workers to carry out protection and pest control of the original Korean pine.

Key words Chlorothalonil; The original Korean pine; Soil microbes; Diversity index

在森林中，土壤微生物作为生态系统中的分解者，在森林土壤物质循环分解和转化中有着不可替代的作用[1]。土壤微生物类群的变化势必会影响到土壤中具有生理、生化活性的物质种类和数量的变化，所以在一定程度上土壤微生物的活性可以反映土壤肥力。而农药对土壤微生物类群的变化有着非常大的影响。因此，研究百菌清对原始红松林土壤微生物群落结构的影响，可以了解农药对土壤肥力的影响，为林业工作人员进行原始红松林的保护及害虫防治提供理论指导[2-3]。

红松具有树干通直高大、材质优良、寿命长、生产力高、种子营养丰富等独特用途与价值，是目前世界上珍贵而稀有的多用途树种之一。土壤微生物作为影响红松生长的生物因子，在红松的生长发育过程中起着重要作用[4-5]。目前，原始红松林病虫害的发生频率高、危害程度大、受灾面积广，使得人们又大量使用农药进行防治。虽然目前关于土壤微生物研究取得了一定的成果，但国内外环境科学工作者对农药对土壤微生物影响的研究还主要集中在对农田土壤微生物、蚯蚓、经济昆虫、鸟类和水生生物的影响。以原始森林为对象的农药生态安全性研究相当薄弱，或者说系统研究农药与原始森林生物群落方面的成果极少[6]。因此，探索农药对原始红松林土壤微生物的影响机理对于保护原始红松林有着紧迫的现实意义。为此，笔者研究了百菌清对原始红松林土壤微生物群落结构的影响，旨在为原始红松林的保护提供借鉴。

1材料与方法

1.1研究地概况凉水国家级自然保护区位于黑龙江省伊春市带岭区内(128°53′20″ E，47°10′50″ N)，总面积为12 133.0 hm2，林木总储量为170万m3，森林覆盖率为98%。该区属典型的低山丘陵地貌，具有明显的温带大陆性季风气候特征，年均气温为-0.3 ℃，全年平均降水日数为120～150 d，年平均降水量为676 mm，年平均蒸发量为805 mm，年日照时数为1 850 h，日照率为43.5%，冬季寒冷漫长，冻土深度可达2.0 mm左右。

1.2样地选设于2012年4～11月按照春、夏、秋、冬4个季节进行土样采集。采集方式为：在每个林型中按5点法采集土壤，取土壤深度分为表层、0～10 cm层、10～20 cm层3种，每种土样采集1 000 g，装入无菌聚乙烯袋内带回实验室，过2 mm筛后于4 ℃冰箱保存待测。

1.3 土壤微生物多样性测定称取相当于10 g烘干土壤的新鲜土样，将土样加入到含有100 ml无菌磷酸缓冲液的三角瓶中，150 r/min振荡15 min后静置2 min，再取3 ml上清液加入到27 ml 0.145 mo1/L NaCl溶液中稀释，重复操作直至稀释到1/1 000倍后取150 μl菌液接种到BIOLOG ECO微平板中，在25 ℃培养箱中连续培养10 d，每24 h用VAMAX自动读盘机在595 nm波长下读数。并按照以下公式计算AWCD值[3，7-8]：

AWCD=∑(C-R)/n

式中，C为各培养基孔吸光值；R为对照孔吸光值；n为孔数。

多样性指数包括评估物种丰富度的Shannon-Winner指数(H)、评估常见种优势度的Simpson指数(D)及评估群落物种均匀度的McIntosh指数(U)。

H=-∑Pi(lnPi)

式中，Pi为第i孔相对吸光值与所有反应孔相对吸光值总和之比；ni为第i孔的相对吸光值；N为各反应孔相对吸光值之和[9]。

2结果与分析

2.1 土壤微生物AWCD值的变化规律由图1可知，在表层土壤中，除了夏季喷施百菌清的原始红松林土壤AWCD值大于未喷施百菌清的土壤外，其他3个季节都是喷施百菌清的原始红松林土壤AWCD值均小于未喷施百菌清的土壤。另外，不论是喷施还是未喷施百菌清土壤的AWCD值季节变化都是：由春季到冬季表现为升高、降低、再降低。

由图2可知，在0～10 cm土壤层中，也是除了夏季喷施百菌清的原始红松林土壤AWCD值大于未喷施百菌清的土壤外，其他3个季节都是喷施百菌清的原始红松林土壤AWCD值均小于未喷施百菌清的土壤。

由图3可知，在10～20 cm土壤层中，春、夏季喷施百菌清的原始红松林的土壤AWCD值要高于未喷施百菌清的土壤；秋季，喷施百菌清的原始红松林的土壤AWCD值与未喷施百菌清的土壤相近；冬季，喷施百菌清的原始红松林的土壤AWCD值要低于未喷施百菌清的土壤。

2.2土壤微生物多样性指数分析由图4可知，在表层土壤中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SW指数值比未喷施百菌清的土壤要高；在0～10 cm土壤层中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SW指数值与未喷施百菌清的土壤相近；在10～20 cm土壤层中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SW指数值比未喷施百菌清的土壤稍高。总的来说，土壤层中喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SW指数值比未喷施百菌清的土壤要高。另外，不论是喷施还是未喷施百菌清的原始红松林，都是表层土壤中微生物多样性SW指数值最高，0～10 cm土壤层最低，10～20 cm土壤层居中。

由图5可知，在表层土壤中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SP指数值比未喷施百菌清的土壤要高；在0～10 cm土壤层中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SP指数值比未喷施百菌清的土壤要高；在10～20 cm土壤层中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SP指数值比未喷施百菌清的土壤稍低。总的来说，土壤层中喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SP指数值比未喷施百菌清的土壤要高。另外，未喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SP指数值表层土壤中最高，0～10 cm土壤层最低，10～20 cm土壤层居中。喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性SP指数值表层土壤中最高，0～10 cm土壤层居中，10～20 cm土壤层最低。

由图6可知，在表层土壤、0～10 cm土壤层、10～20 cm土壤层中，喷施百菌清的原始红松林土壤微生物多样性McIntosh指数值均比未喷施百菌清的土壤要高。

3结论

表层和0～10 cm土壤中的AWCD值喷施百菌清前后变化趋势一致，都是除了夏季喷施百菌清的土壤AWCD值高于未喷施百菌清的土壤外，其他3个季节均为喷施百菌清土壤的AWCD值低于未喷施百菌清的土壤。10～20 cm土壤层中的AWCD值喷施百菌清前后变化趋势为：春、夏季喷施百菌清的土壤AWCD值高于未喷施百菌清的土壤，秋、冬季为喷施百菌清的土壤AWCD值低于未喷施百菌清的土壤。另外，无论是喷施还是未喷施百菌清的土壤AWCD值季节变化趋势为：由春到冬表层表现为升高、降低、再降低；0～10和10～20 cm土壤层表现为升高、降低、升高。

对喷施百菌清前后原始红松林土壤微生物群落功能多样性指数进行分析，发现在表层土壤中，喷施百菌清的土壤微生物多样性SW指数值、SP指数值和McIntosh指数值均较未喷施百菌清的土壤要高。在0～10 cm土壤层中，喷施百菌清的土壤微生物多样性SW指数值较未喷施百菌清的土壤要低，而SP指数值和McIntosh指数值均较未喷施百菌清的土壤要高。在10～20 cm土壤层中，喷施百菌清的土壤微生物多样性SW指数值和McIntosh指数值均较未喷施百菌清的土壤要高，SP指数值较未喷施百菌清的土壤要低。另外，不论是喷施还是未喷施百菌清的土壤微生物多样性SW指数值和McIntosh指数值变化规律为：随着土层深度由表层、0～10 cm、10～20 cm的增加表现为先降低再升高，且10～20 cm土壤的指数值要小于表层土壤。喷施百菌清的土壤微生物多样性SP指数值与SW指数值和McIntosh指数值变化规律相同，未喷施百菌清的土壤微生物多样性SP指数值变化规律为：随着土层深度由表层、0～10 cm、10～20 cm的增加表现为持续降低。

参考文献

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