毛竹根區(qū)土壤微生物數(shù)量與酶活性研究

毛竹根區(qū)土壤微生物數(shù)量與酶活性研究

摘要：采樣分析了毛竹根區(qū)土壤微生物數(shù)量和酶活性。結(jié)果表明：毛竹根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量明顯多于林間土，其R/S值平均為；從不同年齡竹來看，Ⅰ、Ⅱ度竹根區(qū)細(xì)菌數(shù)量多于Ⅲ度竹。毛竹根區(qū)土壤真菌數(shù)量也明顯多于林間土，R/S值平均為；其中Ⅱ度竹根區(qū)真菌數(shù)量顯著多于Ⅰ、Ⅱ度竹根區(qū)，差異達(dá)顯著水平。放線菌數(shù)量無論是毛竹根區(qū)與林間土之間還是不同年齡毛竹根區(qū)土之間均無明顯不同。毛竹根區(qū)土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性明顯高于林間土，R/S值分別平均為、、和，但在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區(qū)之間這3類酶的活性無明顯差異。毛竹根區(qū)土壤蛋白酶和磷酸酶的活性也明顯高于林間土，其R/S值分別平均為和，并且蛋白酶活性Ⅱ度竹根區(qū)明顯高于Ⅰ、Ⅲ度竹根區(qū)，磷酸酶活性Ⅱ度竹也顯著高于Ⅲ度竹根區(qū)，差異均達(dá)顯著水平。

關(guān)鍵詞：毛竹；根區(qū)土壤；微生物；酶。

根際區(qū)是植物體與土壤物質(zhì)、能量交換的場(chǎng)所。一方面植物體通過呼吸、分泌有機(jī)物質(zhì)影響根際土壤性質(zhì)[1]；另一方面，土壤又通過根際區(qū)以各種方式向植物體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。農(nóng)作物上有關(guān)根際的研究已十分深入[2、3、4]，并都針對(duì)表根幾個(gè)毫米的根面土和根際土，而林木上的研究相對(duì)滯后。一方面林木立地條件差異較大，另一方面，對(duì)林木而言，確定幾個(gè)毫米的根際有很大難度。雖目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)林木根際土壤研究有零星報(bào)道[5、6、7、8]，但研究都較農(nóng)作物上粗放。由于林木根形態(tài)的特殊性，有些研究只對(duì)林木根際附近一個(gè)較大的區(qū)域即根區(qū)展開。毛竹作為禾木科植物與農(nóng)作物玉米、小麥和水稻(Oryzasativa)一樣，在根際區(qū)也具有聯(lián)合固氮微生物[10、11]，因而開展毛竹根際區(qū)土壤的研究顯得十分重要。但至今為止，未見毛竹根際區(qū)土壤生物化學(xué)性質(zhì)方面的系統(tǒng)研究報(bào)道。為此，作者采集了不同年齡毛竹根區(qū)土樣，旨在這方面作些探討。

1樣地與方法

采樣地概況

采樣地設(shè)在浙江省臨安市郊青山鎮(zhèn)。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，地理座標(biāo)為119042′N，30014′E，屬丘陵地區(qū)，年平均氣溫℃，最高氣溫℃，最低氣溫-℃，年降水量1424mm，無霜期236d。土壤成土以富鋁化和生物集化同時(shí)進(jìn)行，土壤為發(fā)育于花崗巖的紅壤。土壤pH在～，有機(jī)質(zhì)含量在·kg-1左右，全氮含量在～·kg-1之間，土壤水解氮、有效磷和速效鉀分別平均為、和·kg-1。采樣地海拔高度為100～120m。竹林密度4100株·hm-2，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度分別占%、%、和%(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹齡分別為1～2a、3～4a和5～6a)，毛竹平均眉徑為。

采樣方法

在左右的采樣區(qū)域內(nèi)，按15m×15m的面積劃分為12個(gè)樣方。1998年6月在每個(gè)樣方中分別確定生長(zhǎng)水平中等的Ⅰ度(1年生)、Ⅱ度、Ⅲ度竹各3株，分別在毛竹基部挖開，順竹蔸取連在根上粒徑小于１cm土壤作為根區(qū)土壤，并分別將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度各3株竹的根區(qū)土樣混合成一個(gè)樣品，作為該樣方Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹的根區(qū)土樣。同時(shí)在每個(gè)樣方的竹林中多點(diǎn)采集和根區(qū)土深度一致的林間土樣1個(gè)，采集時(shí)盡量避開竹鞭，各點(diǎn)均離竹鞭5厘米以上。

分析方法

土樣帶回室內(nèi)后分成兩份，1份鮮樣分析土壤微生物三大類；另1份風(fēng)干、去雜、過篩后測(cè)定土壤各類酶活性。土壤微生物計(jì)數(shù)采用平板法[12]，細(xì)菌采用牛肉蛋白胨培養(yǎng)基；真菌采用馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基；放線菌采用高澤1號(hào)瓊脂培養(yǎng)基。土壤過氧化氫酶采用容量法；蔗糖酶采用二硝基水楊酸比色法；脲酶采用苯酚——次氯酸比色法；蛋白酶采用茚三酮比色法；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法。［１３］

2結(jié)果分析

毛竹根區(qū)與林間土壤微生物數(shù)量比較

從表1可以看到，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度毛竹根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量平均為每克土×106個(gè)，是林間土壤的倍。方差分析顯示，不同部位土壤細(xì)菌數(shù)量存在顯著差異，由LSD法多重比較可知，Ⅰ、Ⅱ度竹根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量顯著高于林間土壤，而Ⅲ度竹根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量雖是林間土的倍，但兩者差異不顯著。不同年齡毛竹根際土壤比較，Ⅲ度竹根區(qū)細(xì)菌數(shù)量明顯低于Ⅰ、Ⅱ度竹，差異達(dá)到顯著水平。放線菌數(shù)量Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區(qū)土壤平均為每克土×105個(gè)，和林間土壤的數(shù)量十分接近，方差分析也顯示不同部位土壤間無顯著差異。而真菌數(shù)量林間土壤與根際土壤間差異明顯，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區(qū)真菌的平均數(shù)量為每克土×104個(gè)，是林間土壤的倍。方差分析顯示，不同部位土壤存在顯著差異，通過多重比較發(fā)現(xiàn)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區(qū)土壤真菌數(shù)量均明顯多于林間土壤，而其中Ⅱ度竹根區(qū)又顯著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根區(qū)。綜合細(xì)菌、真菌、放線菌可以看到，土壤微生物總數(shù)根際土壤顯著多于林間土壤。

注：表中數(shù)據(jù)為12個(gè)樣地的平均值；同列中不同英文字母表示差異達(dá)顯著性水平；=，=

根際區(qū)承接了大量根系分泌物和根表脫落物，給微生物生長(zhǎng)、繁衍提供了豐富的養(yǎng)分和能源物質(zhì)，因而根際區(qū)土壤微生物數(shù)量一般都比林間土高［5］，毛竹也不例處。根際區(qū)土壤微生物數(shù)量增加，有利于土壤養(yǎng)分的有效性，也明顯刺激了植物體生長(zhǎng)。而根際并沒有刺激放線菌而使根際放線菌明顯增加［12］。從Paravizas等對(duì)藍(lán)羽扁豆根際微生物的研究來看，當(dāng)離開根表3～6mm時(shí)，放線菌的數(shù)量就和非根際土壤沒有多大差異了[12]。文中毛竹根區(qū)土壤放線菌數(shù)量和林間土無明顯差異，一方面說明了毛竹根區(qū)放線菌刺激作用也不明顯，另一方面也說明了這種林木根區(qū)土采樣方法從某種程度上淡化了根際效應(yīng)。

毛竹根區(qū)與林間土壤酶活性分析

表2顯示，過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性不同部位土壤間存在顯著性差異。通過LSD法多重比較發(fā)現(xiàn)過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性Ι、Ц、Ш度竹根區(qū)均顯著高于林間土壤，而不同年齡竹根區(qū)土之間無明顯不同。蛋白酶和磷酸酶活性Ι、Ц、Ш度竹根區(qū)土明顯高于林間土，并不同年齡竹根區(qū)土之間也存在差異，主要表現(xiàn)在Ц度竹根區(qū)活性較強(qiáng)。

注：表中數(shù)據(jù)為12個(gè)樣地平均值；同列中不同英文字母表示差異達(dá)顯著水平；()=，()=；酶活性單位：過氧化氫酶，·L-1，KMnO4·g-1·min-1；蔗糖酶、葡萄糖毫克數(shù).g-1·d-1；脲酶，NH3-Nmg·g-1·d-1；蛋白酶，NH2-Nmg·g-1·d-1;磷酸酶，P2O5mg·g-1·h-1

從上面分析可以看到，毛竹根區(qū)土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性均明顯高于林間土壤，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區(qū)各類酶活性平均分別是根區(qū)的、、、和倍。根際區(qū)土壤酶活性高是土壤研究者一再證明了的事實(shí)［14、15］。根區(qū)有大量根系分泌的粘液和根表脫落物質(zhì)，其上都附著各種植物分泌的酶，其次，根區(qū)土壤微生物數(shù)量較多，這些微生物也常釋放出酶類［13］，從而使根區(qū)土壤酶活性高于林間土壤。土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化離不開酶的摧化作用，因而，毛竹根區(qū)土壤酶活性高有利于根區(qū)土壤養(yǎng)分的有效化，對(duì)毛竹生長(zhǎng)極為有利。

值得一提的是，比較不同年齡毛竹根區(qū)土壤，就可發(fā)現(xiàn)Ⅱ度毛竹根區(qū)土壤微生物數(shù)量較多、酶活性較強(qiáng)，雖然象細(xì)菌數(shù)量、過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶活性等多重比較后并未顯示Ⅱ度根區(qū)顯著高于Ⅰ、Ⅲ度竹根區(qū)，但從不同年齡毛竹土壤R/S值仍可看到這些性質(zhì)總體上Ⅱ度竹根區(qū)土較強(qiáng)。Ⅱ度竹根區(qū)土生物學(xué)活性強(qiáng)于Ⅰ、Ⅲ度竹說明隨著毛竹新竹長(zhǎng)成，根系逐漸發(fā)育，根系分泌物、根表脫落物逐漸增多，到了第3、4年根際區(qū)的微生物數(shù)量和酶活性達(dá)到最高水平，以后隨著竹子變老根系代謝能力又逐漸下降，根區(qū)土壤生物學(xué)活性又有一定的回落。毛竹這種隨著年齡不同，根區(qū)土壤生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生較快變化的情況在其它林木上很少發(fā)現(xiàn)，這也從一個(gè)方面啟示我們?cè)谘芯坎煌恋丶安煌藶榇胧?duì)毛竹根區(qū)土壤影響時(shí)，一定要選擇相同年齡的竹子作為研究對(duì)象，才具有說服力。

注：R代表根區(qū)，S代表林間

3結(jié)論與討論

毛竹根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量明顯多于林間土，從不同年齡來看，Ⅰ度、Ⅱ度竹根區(qū)細(xì)菌數(shù)量較多，它們和林間土達(dá)到了顯著性差異，Ⅲ度竹根區(qū)相對(duì)較少。無論是不同年齡毛竹根區(qū)之間還是根區(qū)與林間土之間土壤放線菌數(shù)量均無明顯差異。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區(qū)土壤真菌數(shù)量都顯著多于林間土，Ⅱ度竹根區(qū)又顯著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根區(qū)，并差異都達(dá)顯著水平。毛竹根區(qū)土壤的過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性顯著高于林間土壤，但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹之間這3類酶活性均無明顯不同。Ⅱ度竹根區(qū)土壤蛋白酶、磷酸酶活性顯著高于林間土和Ⅲ度竹根區(qū)土，差異達(dá)顯著水平；蛋白酶活性Ⅱ度竹根區(qū)還顯著高于Ⅰ度竹根區(qū)，差異同樣達(dá)到顯著水平。

值得指出的是在農(nóng)作物上，研究根際土壤微生物時(shí)常常是針對(duì)根表幾個(gè)毫米的區(qū)域，因而研究所得的“根際效應(yīng)”也都較大，R/S值一般為5～20，有的甚至更大［１２］，而本文中毛竹根區(qū)是指竹子根蔸區(qū)粘于根表1厘米之內(nèi)的土壤，“根區(qū)”范圍要大得多，因而R/S值相對(duì)較小。

參考文獻(xiàn)

1．施衛(wèi)明．根系分泌物與養(yǎng)分有效性[J]．土壤，1993，25(5)：263～265．

2．張福銷．環(huán)境脅迫與植物根際營(yíng)養(yǎng)[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998．

3．Zhang，TreebyM.，RomheldV.AndMarschnerofironbyphytosiderophoresasaffectedby

othermicronutrients[J].Plantandsoil，1990，130：173～178．

4．Zhangofironandmanganesebyplantborneandsyntheticmetalchelators[J].Plantandsoil，1993，155/156:111～114.

5．蔣秋怡．杉木根際土壤微生物和酶活性初探[J]．土壤，1993，25(5)：271～273．

6．賈黎明．楊樹刺槐混交林生長(zhǎng)樹種內(nèi)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的研究[D]．北京：北京林業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，1996．

7．楊承棟，焦如珍．杉木人工森根際土壤性質(zhì)變化的研究[J]．林業(yè)科學(xué)，1999，35(6)：2～9．

8．IchioN.，AkaneofYezosprucerootsinthehealthyanddeleteriousforests[J]．JapaneseJournalofForestEnvironment，1994，36(1)：51～56．

9．姜培坤，徐秋芳，錢新標(biāo)，等.礦質(zhì)肥料對(duì)杉木苗根區(qū)土化壤生化性的影響[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，13(1)：10～14.

10．顧小平，吳曉麗．毛竹根際分離的多粘芽孢桿菌固氮特性研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，1998，11：377～381．

11．顧小平，吳曉麗．接種聯(lián)合固氮菌對(duì)毛竹實(shí)生苗生長(zhǎng)的影響[J]．林業(yè)科學(xué)研究，1999，12：7～12．

12．陳華癸．土壤微生物學(xué)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社