全 文 ：第 24卷　第 2期 中　南　林　学　院　学　报 Vol. 24　 No. 2
　 2004年 4月 JOU RN AL OF CENT RAL SOUT H FO RESTRY UNIV ERSITY Apr. 2004　

[文章编号 ] 1000- 2502( 2004) 02- 0033- 04
不同根瘤菌对马占相思苗木的影响
——苗木的结瘤状况、生物量、叶片和土壤中营养元素含量及其相关分析
黄宝灵 1, 2 , 吕成群 2 , 韦原莲 2 , 叶建仁 1 , 武　波 2
( 1.南京林业大学 ,江苏 南京 210037; 2.广西大学 ,广西 南宁 530001)
[摘　要 ]　为了探讨接种根瘤菌后的马占相思苗木生物量与营养元素的相关关系 ,采用随机区组盆栽试验方法 ,测定了苗木的结瘤
率、结瘤量、生物量、叶片以及土壤的营养元素含量 .结果表明:接种根瘤菌后 ,苗木的生物量与结瘤率、结瘤量以及叶片的含氮量呈显
著的正相关关系 ,与叶片的钾、镁含量呈显著的负相关关系 ;生物量与土壤中的氮、磷、钾含量的相关关系不显著 ,但接种不同根瘤菌
菌株对苗木生长的营养元素循环有明显的影响 ,即在显著的增加土壤氮素含量的同时 ,土壤的含磷量迅速降低 .
[关键词 ]　林学 ; 马占相思 ; 根瘤菌 ; 生物量 ; 营养元素 ; 相关分析
[中图分类号 ]　 S792. 99; S154. 38+ 1　　　　 [文献标识码 ]　 A
Effect of Different Rhizobia on the Biomass and Nutritive Elements
of Acacia mangium
HUANG Bao-ling
1, 2; Lǜ Cheng-qun2 ; WEI Yuan-lian2; YE Jian-ren1; WU Bo2
( 1. Nanjing Forest ry Universi ty, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2. Guangxi Univ ersi ty, Nanning 530001, Guangxi, China)
Abstract: In order to research the interrelationship betw een th e biomass and nut ritiv e elemen ts of Acacia mang ium seedlings
inoculated wi th rhizobia, th e nod ulation rate, nodulation number, biomass and nut ri tiv e elemen ts of th e leaf and soil of seedlings
planted in flow erpots by random block ex periments w ere measu red. The resul ts af ter interrelation analyses show that th ere is posit ive
signif ican t interrelationship betw een biom as s and nodulation rate, nod ulation n umber and nit rogen ( N) conten t of leaf , bu t negat ive
signif ican t inter relationship betw een biomass and potas sium ( K) and magnesium ( Mg ) ; th at al though there is not signi fican t
interrelationship betw een biomass and ni t rogen, ph ospho rus ( P) and potas sium of s oi l, th e ci rcle of nut riti ve elements of soil is
remarkably af fected by the grow th of seedlings inoculated wi th rhizobia; and that w hen ni trogen con tent is increas ed remarkably,
phosph orus con tent is decreas ed rapidly. This indicates that ph ospho rus should b e replenished in that ecological s ystem.
Key words: fo res try; Acacia mang ium; rhi zobia; biomass; nut ri tiv e elements; interrelation analysis
相思树 Acacia树种属豆科植物 ,它能与根瘤菌共生固氮 ,培肥土壤 ,维持森林生态系统的平衡 .由于相思
树种具有速生、高产、用途广的特点 ,现已发展成为华南地区工业用材林的主要造林树种之一 .但是 ,要营造短
周期工业用材林必需集约经营 ,只有为林木提供充足的营养条件 ,才能获得最大的经济效益 .然而 ,人工林的大
面积施肥不仅花费大量的人力物力 ,耗费巨大 ,而且会造成一定程度的环境污染 .因此 ,研究相思树种接种不同
根瘤菌对苗木的生物量、叶片营养元素、土壤营养元素的影响 ,以及它们之间的相关性 ,这不仅在改善营林技术
方面 ,同时在生态保护利用方面都具有重要的学术和实践意义 .目前 ,我国在这方面的研究尚未见有报道 .为
此 ,通过接种不同根瘤菌到马占相思苗木 ,试图探讨不同根瘤菌对马占相思苗木的结瘤、固氮效应、生物量、叶
片中 N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Fe和土壤中 N、 P、 K等营养元素的影响 ,以及它们之间的相关规律 ,为相思人工林的经
营和林业的可持续发展提供参考依据 .
[收稿日期 ] 2003-07-30
[基金项目 ] 林业部中南速生材繁育重点实验室项目和广西林业“十五”科研项目林科字 ( 2002)第 19号 .
[作者简介 ] 黄宝灵 ( 1957- ) ,女 ,壮族 ,广西凌云人 ,副研究员 ,主要从事林学和森林微生物学研究 .
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2004. 02. 008
表 1　供试菌株宿主及来源
Table 1　 Tested strains and their hosts and sources
菌株 宿主植物　　 采集地点及坡位
01号 直干型大叶相思
St raigh t-stem A .aur icul iform is 三塘林业站、中坡
02号 厚荚相思 A. crassccarp 芭蕉弄林业站、上坡
03号 相思树 Acacia 中国林科院
04号 杂交相思
A. mangium× A. auricu li formis 三塘林业站、中坡
05号 直干型大叶相思
St raigh t-stem A .aur icul iform is 三塘林业站、中坡
06号 杂交相思A. mangium×A . auricul iformis 三塘林业站、中坡
07号 马尾松 Dendrolim us p unctatus 广西林学院后山
08号 厚荚相思 A. crassccarp 芭蕉弄林业站、中坡
09号 马占相思 A. mangium 芭蕉弄林业站、上坡
10号 厚荚相思 A. crassccarp 芭蕉弄林业站、下坡
11号 马占相思 A. mangium 芭蕉弄林业站、上坡
12号 厚荚相思 A. crassccarp 芭蕉弄林业站、下坡
13号 马占相思 A. mangium 三塘林业站、下坡
14号 黑木相思 A. melanoxylon 三塘林业站、中坡
15号 台湾相思 A. conf usa 广西林科院路旁绿化林
1　材料与方法
1. 1　材　料
从不同生态条件及不同相思树种的林分中
( 07号菌株采自马尾松林下土壤 ,作为对照 ) ,采
集根瘤并分离根瘤菌 .挑选新鲜、饱满、个大的根
瘤 ,用自来水冲洗干净 ,用 75%酒精浸泡 1 min,
用无菌水冲洗 3次后 ,于 0. 1%氯化汞溶液中进
行表面消毒 5 min,再用无菌水冲洗数次 .将经表
面消毒的根瘤放在经过灭菌的研钵中 ,用力挤压
使根瘤破碎 ,用接种针沾取根瘤液汁在加有刚果
红的 Y EM [1 ]平板上划线 , 28℃恒温培养至菌落出
现 ,挑选典型菌落进行纯化、鉴定 [ 2] .根瘤菌采集
地点及宿主植物见表 1.
1. 2　方　法
1. 2. 1　苗木培育　马占相思种子由国有广西高
峰林场提供 .种子用 75%酒精浸泡 1 min,无菌水冲洗 3～ 4次 ,再用 0. 1%氯化汞溶液浸泡 5～ 6 min,无菌水冲
洗 5～ 6次 ,然后放入 85℃的热水中浸泡 ,让其自然冷却 ,过夜 .将经表面消毒和吸涨的种子放在无菌条件、温
度为 28℃下催芽 .选取发芽良好并一致的种子播于经过灭菌的盆土中 ,每盆保留 15株生长良好、长势一致的
幼苗 .整个育苗期不施肥 .
1. 2. 2　根瘤菌的培养及苗木接种　根瘤菌接入 YMA斜面培养基 ,在温度为 28℃下培养 5 d ,然后刮下菌体 ,
在摇床振荡制成菌液 ,将菌液浇于发芽 1天的种子周围 ,每菌株接种 5盆 ( 5个重复 ) .
1. 2. 3　生物量的测定　苗木接种 6个月后 ,以盆为单位收集苗木的全部生物量 ,统计结瘤情况后 ,在温度为
80℃下烘至恒质重后称质量 .
1. 2. 4　土壤营养元素的测定　苗木接种 6个月后 ,采用森林土壤全氮测定、森林土壤有效磷测定和森林土壤
速效钾测定方法 [3 ]测定收获生物量后盆土中的氮、磷、钾含量 ,并以播种前用四分法取样的土样为对照 .
1. 2. 5　叶片营养元素含量的测定　苗木接种 6个月后 ,采用“森林植物与森林枯枝落叶层全氮、全磷、全钾、全
钠、全镁测定”的方法 [ 3]测定全氮、全磷、全钾量 ,及“森林植物与森林枯枝落叶层全磷、全钾、全镁、全钙、全铁、
全铜、全锌、全钼测定”的方法 [3 ]测定全镁、全钙和全铁量 .
1. 2. 6　根瘤菌固氮酶活性的测定　苗木接种 6个月后 ,用乙炔还原法在气相色谱仪检测乙烯的形成 [1 ] .
2　结果与分析
2. 1　不同菌株苗木的结瘤率、单株结瘤数、固氮酶活性及其相关分析
接种根瘤菌苗木的结瘤率及固氮酶活性的测定如表 2所示 .由表 2可知 ,从不同生态条件、不同树种及林
分中采集并分离获得的根瘤菌菌株的结瘤能力和固氮能力有明显的差异 .其中 ,结瘤率最高的为 96. 68% ,最
低的为 64. 10% ;单株结瘤数最多的达 10. 31个 /株 ,而最低的仅有 2. 87个 /株 .固氮酶活性的差异则更为显
著 .相关分析结果表明 ,结瘤率与平均单株结瘤数之间存在着紧密的正相关关系: y = 47. 300 3+
20. 651 2 ln x , r= 0. 828 6
* * > r0. 001= 0. 760 3.即结瘤率越大则平均单株结瘤数越多 ;而结瘤率与固氮酶活性
之间的相关关系则不紧密: y= 55. 953 9+ 3. 744 0 ln x , r= 0. 389 0 < r0. 1= 0. 440 9.
2. 2　不同菌株苗木生物量与结瘤率和单株结瘤数的关系
由于不同菌株的结瘤能力和固氮能力不同 ,它们对苗木生长的影响有明显的差异 (详见表 3) .经方差分
析 ,结果表明 ,这种差异达到极显著的水平 [F= 4. 4146* * > F0. 01 ( 14, 56)= 2. 39 ] (见表 4) .
34 中　南　林　学　院　学　报 第 24卷
表 2　不同菌株的结瘤状况和固氮酶活性
　 Table 2　 State of seedlings and nitrogen enzyme activity
inoculated rhizobia
菌株 结瘤率
/%
单株结瘤数
/ (个· 株 - 1 ) 固氮酶活性/ [nmol· ( g· h )- 1 ]
01号 96. 68 10. 31 1 700
02号 79. 10 6. 68 109
03号 91. 30 7. 93 1 580
04号 89. 90 5. 65 4 740
05号 88. 98 8. 85 843
06号 93. 20 9. 24 2 950
07号 86. 02 3. 71 /
08号 76. 50 4. 56 150
09号 95. 80 9. 47 1 920
10号 76. 30 4. 99 272
11号 88. 26 4. 83 5 400
12号 74. 68 2. 87 1 140
13号 65. 16 3. 08 1 350
14号 70. 10 4. 06 1 170
15号 64. 10 3. 39 1 310
表 3　接种根瘤菌 6个月后的苗木平均单株生物量
Table 3　 Biomass of seedlings inoculated rhizobia
af ter 6 month　　　　　　　　 g /株
菌株 重复Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 平均生物量
01号 0. 68 0. 74 0. 83 0. 83 0. 99 0. 81
02号 0. 59 0. 98 0. 94 0. 58 0. 94 0. 80
03号 0. 56 0. 91 0. 82 0. 71 0. 81 0. 76
04号 0. 91 0. 62 0. 79 0. 69 0. 59 0. 72
05号 0. 61 0. 74 0. 69 0. 78 0. 79 0. 72
06号 0. 69 0. 63 0. 83 0. 80 0. 54 0. 70
07号 0. 56 0. 53 0. 78 0. 81 0. 74 0. 69
08号 0. 72 0. 76 0. 58 0. 74 0. 68 0. 69
09号 0. 51 0. 78 0. 83 0. 56 0. 43 0. 62
10号 0. 54 0. 66 0. 62 0. 83 0. 49 0. 63
11号 0. 42 0. 68 0. 57 0. 65 0. 55 0. 57
12号 0. 48 0. 49 0. 59 0. 49 0. 73 0. 55
13号 0. 52 0. 42 0. 50 0. 75 0. 51 0. 54
14号 0. 39 0. 51 0. 54 0. 57 0. 46 0. 49
15号 0. 46 0. 43 0. 56 0. 42 0. 41 0. 46
表 4　接种根瘤菌的苗木生物量方差分析
Table 4　Variance analysis of biomass of seedlings inoculated rhizobia
变差来源 自由度 离差平方和 均方 F值 Fα
区组 4 0. 132 3 0. 033 075 F= 4. 4146* * F0. 01 ( 14, 56)= 2. 39
处理 14 0. 846 7 0. 060 479
剩余 56 0. 767 3
　　通过相关分析得知 ,苗木平均单
株生物量的差异与其所接种的菌株存
在着某种相关关系 .其中 ,生物量与结
瘤率和平均单株结瘤数之间存在着紧
密的正相关关系 ,生物量与结瘤率相
关关系为 y= 0. 347 6+ 0. 1779 ln x ,生物量与结瘤数相关关系为 y= - 1. 853 9+ 0. 568 7 ln x ,结瘤率相关系
数 r= 0. 709 6* * > r 0. 01= 0. 641 1,平均单株结瘤数相关系数 r= 0. 709 2* * > r 0. 01= 0. 641 1,即结瘤率越大 ,平
均单株结瘤数越多 ,则苗木的生物量越大 ;而生物量与固氮酶活性之间的相关关系则不紧密 , y= 0. 793 3-
0. 020 9 ln x , r= - 0. 216 0 < r 0. 1= 0. 440 9.
表 5　接种根瘤菌 6个月后苗木叶片的营养元素含量
Table 5　 Content of nutritive elements of seedlings
leaf inoculated rh izobia after 6 month　%
菌株 N P K Ca Mg Fe
01号 1. 99 0. 16 3. 03 0. 213 0. 126 0. 014 2
02号 2. 04 0. 16 3. 15 0. 248 0. 138 0. 012 3
03号 2. 05 0. 15 3. 03 0. 235 0. 146 0. 012 0
04号 2. 03 0. 14 2. 96 0. 205 0. 136 0. 013 0
05号 1. 49 0. 18 4. 00 0. 274 0. 149 0. 009 0
06号 1. 74 0. 17 3. 62 0. 248 0. 145 0. 011 4
07号 1. 40 0. 15 3. 26 0. 205 0. 141 0. 011 6
08号 2. 07 0. 20 3. 69 0. 360 0. 150 0. 011 6
09号 1. 62 0. 15 3. 33 0. 226 0. 140 0. 009 7
10号 1. 85 0. 16 3. 57 0. 209 0. 138 0. 008 7
11号 1. 41 0. 16 3. 44 0. 213 0. 138 0. 020 2
12号 1. 75 0. 15 3. 40 0. 213 0. 145 0. 012 7
13号 2. 26 0. 17 3. 61 0. 248 0. 143 0. 011 3
14号 1. 53 0. 16 3. 38 0. 226 0. 146 0. 010 1
15号 1. 40 0. 17 3. 98 0. 235 0. 150 0. 012 5
2. 3　不同菌株苗木叶片营养元素含量及其与生物量的关系
接种根瘤菌 6个月后苗木叶片的营养元素含量如表 5
所示 .由表 5可知 ,在不同菌株的影响下 ,苗木叶片的氮、
磷、钾、钙、镁、铁等营养元素的含量存在着明显的差异 .其
中含氮量最高者比最低者高出 61. 43% ;含磷量最高者比
最低者高出 33. 33% ;含钾量最高者比最低者高出 35. 13% ;
含钙量最高者比最低者高出 75. 61% ;含镁量最高者比最
低者高出 19. 05% ;而含铁量最高者比最低者高出
132. 18% .而且 ,不是营养元素含量最大者其苗木的生物量
最大 ,也并非营养元素最低者其苗木的生物量最小 .经过叶
片营养元素与生物量的相关分析得知 ,苗木生物量与叶片
的氮、钙的含量呈正相关关系 ,并且与含氮量的相关关系达
到显著水平: y= 0. 484 7+ 0. 294 4 ln xN , y= 0. 794 0+
0. 099 3 ln x Ca , rN= 0. 443 8
*
> r0. 1= 0. 440 9, rCa= 0. 132 4
< r0. 1= 0. 440 9.随着苗木叶片含氮量的增高 ,苗木的生物
量明显呈增大的趋势 ,这是由于随着苗木的共生固氮体系
的不断完善 ,固氮能力不断增强 ,向苗木不断地输送氮素 ,使苗木体内的氮含量不断提高 ,从而促进了苗木生物
量的生长 .另一方面 ,苗木生物量与叶片的磷、钾、镁、铁的含量呈负相关关系 ,而且与钾、镁含量的负相关关系
达到显著水平: y= 1. 388 7- 0. 601 3 ln x K , y= - 1. 424 5- 1. 062 5 ln xMg , y= 0. 671 2- 0. 004 8 ln x Fe , rk=
- 0. 512 4* < r0. 1= 0. 440 9, rMg= - 0. 447 4
* < r0. 1= 0. 440 9, r p= - 0. 064 2 < r0. 1= 0. 440 9, rFe= - 0. 088 <
r0. 1= 0. 440 9,随着苗木叶片钾和镁含量的减少 ,苗木的生物量有增大的趋势 ;钾和镁与苗木的多种生理代谢
35第 2期 黄宝灵等 :不同根瘤菌对马占相思苗木的影响
活动都有密切的关系 ,是多种生物酶的活化剂 ,参与糖和蛋白质的代谢 [4 ] ,因此苗木的快速生长使其体内的该
两种元素含量减少 .
2. 4　不同菌株的土壤营养元素含量及其与苗木生物量的关系
由于苗木的生长代谢和共生固氮体系的不断完善 ,使得盆栽土中的氮、磷、钾等营养元素含量发生了显著
的变化 .接种根瘤菌 6个月后盆栽土的营养元素含量如表 6所示 ,由表 6可知 ,盆栽土中氮素的含量明显增加 ,
这是由于根瘤向土壤中释放氮素的结果 ,同时也与土壤中微生物的生物量代谢有关 .与盆栽土中含氮量的情况
相反 ,磷的含量则呈明显的下降趋势 ,这与根瘤菌固氮过程需要大量的磷素有关 [5 ] ;同时 ,固氮能力的增强 ,有
助于植物对磷钾肥的吸收也是重要原因 [5 ] .而钾元素除个别处理有微弱的下降外 ,总体呈增加的趋势 ,这可能
与根瘤菌在代谢过程中分泌有机酸有关 ,从而使土壤颗粒中的钾元素得以释放 .
表 6　接种根瘤菌 6个月后盆栽土的营养元素含量
Table 6　 Content of nutritive elements of soil inoculated rhizobia after 6 month
菌株 N
/%
比对照增长
增值 增长率 /%
P
/%
比对照增长
增值 增长率 /%
K
/%
比对照增长
增值 增长率 /%
01号 0. 010 4 0. 003 6 52. 94 0. 000 638 - 0. 000 118 - 15. 61 0. 004 950 0. 001 548 45. 50
02号 0. 014 1 0. 007 3 107. 35 0. 000 731 - 0. 000 025 - 3. 31 0. 003 689 0. 000 287 8. 44
03号 0. 034 8 0. 028 0 411. 67 0. 000 518 - 0. 000 238 - 31. 48 0. 004 719 0. 001 317 38. 71
04号 0. 014 1 0. 007 3 107. 35 0. 000 703 - 0. 000 053 - 7. 01 0. 003 689 0. 000 287 8. 44
05号 0. 015 2 0. 008 4 123. 53 0. 000 589 - 0. 000 167 - 22. 09 0. 003 400 - 0. 000 002- 0. 06
06号 0. 065 0 0. 058 2 855. 88 0. 000 621 - 0. 000 135 - 17. 86 0. 004 036 0. 000 634 18. 64
07号 0. 090 0 0. 083 2 1 223. 53 0. 000 723 - 0. 000 033 - 4. 37 0. 004 580 0. 001 178 34. 63
08号 0. 040 0 0. 033 2 488. 24 0. 000 351 - 0. 000 405 - 53. 57 0. 003 968 0. 000 566 16. 63
09号 0. 013 0 0. 006 2 91. 18 0. 000 564 - 0. 000 192 - 25. 40 0. 003 644 0. 000 242 7. 11
10号 0. 028 7 0. 021 6 322. 06 0. 000 555 - 0. 000 201 - 26. 59 0. 005 280 0. 001 878 55. 20
11号 0. 051 0 0. 044 2 650. 00 0. 000 564 - 0. 000 192 - 25. 40 0. 004 342 0. 000 940 27. 63
12号 0. 012 9 0. 006 1 89. 71 0. 000 517 - 0. 000 239 - 31. 61 0. 003 594 0. 000 192 5. 64
13号 0. 049 4 0. 042 6 626. 47 0. 000 555 - 0. 000 201 - 26. 59 0. 004 251 0. 000 849 25. 00
14号 0. 080 0 0. 073 2 1 076. 47 0. 000 574 - 0. 000 182 - 24. 07 0. 003 783 0. 000 381 11. 20
15号 0. 019 0 0. 012 2 179. 41 0. 000 510 - 0. 000 246 - 32. 54 0. 004 255 0. 000 853 25. 07
CK 0. 006 8 0. 000 756 0. 003 402
与苗木生物
量的情况相联
系 ,生物量最大
的菌株其土壤中
的含氮量增加最
少 ,说明苗木的
快速生长吸收了
大量的氮素 .生
物量最小的菌
株 ,其土壤中的
含氮量却不是最
少的 .经相关分
析得知 ,生物量
与含氮量之间呈
弱的负相关关
系: y= 0. 495 4
- 0. 043 0 ln x N , rN= - 0. 291 3 < r 0. 1= 0. 440 9.而生物量与含磷量和含钾量则呈弱的正相关关系: y= 2. 149 7
+ 0. 201 0 ln x P ,Y= 1. 132 0+ 0. 087 7 ln x K , rp= 0. 330 0, rk= 0. 103 7均小于 r0. 1= 0. 440 9.
3　小　结
试验结果表明 ,将不同生态条件及不同相思树种中分离获得的根瘤菌菌株接种到马占相思苗木后的结瘤
能力和固氮酶活性有差异 ,说明相思根瘤菌具有丰富的多样性 ,从而可为筛选和利用优良菌株接种苗木提供丰
富的材料来源 .
不同根瘤菌菌株能显著地影响苗木的生长量及体内营养元素的含量 ,而且生物量与结瘤率、平均单株结瘤
量以及叶片的含氮量呈显著的正相关关系 ,与叶片的钾、镁含量呈显著的负相关关系 ,与磷、钙、铁含量的相关
关系不显著 .
根瘤菌对土壤中的 N、 P、 K元素有明显的影响 ,在显著增加土壤氮素的同时 ,钾的含量有不同程度的增
加 ,而土壤的含磷量迅速降低 ,因此 ,在相思人工林的经营过程中应注意采取相应的营林技术措施 ,在人工接种
根瘤菌后 ,应适当补充磷元素 .
[参　考　文　献 ]
[1 ]　上海植物生理学会 .植物生理学手册 [M ] .上海:上科学技术出版社 , 1985.
[2 ]　韩素芬 . 固氮豆科树种和豆科树种根瘤菌资源的研究 [ J ].林业科学 , 1996, 32( 5): 434- 440.
[3 ]　中华人民共和国林业部科技司 .林业标准汇编 (三 ) [M ] .北京:中国林业出版社 , 1988.
[4 ]　杨学荣 .植物生理学 [M ].北京:高等教育出版社 , 1983.
[5 ]　徐永华 . 接种根瘤菌大豆的共生固氮与磷素营养的关系 [ J ].大豆通报 , 1995( 2): 30- 32.
[本文编辑:黄宁廷 ]
36 中　南　林　学　院　学　报 第 24卷