全 文 ：第 44 卷　增 刊 厦门大学学报(自然科学版) Vo l. 44　Sup.
　2005 年 6 月 Journal of Xiamen Universi ty (Natural Science) Jun. 2005　
土壤干旱胁迫对圆叶决明土壤微生物的生态效应
　　
收稿日期:2005-03-31
基金项目:福建省科技厅重点攻关项目(2003No. 44)资助
作者简介:王义祥(1978 -),男 ,硕士研究生.
*通讯作者:boqiw eng@y ah oo. com . cn
王义祥1 ,任丽花2 ,翁伯琦1* ,应朝阳1 ,黄毅斌1
(1.福建农业科学院生态农业研究中心 ,福建 福州 350013;2. 福建农林大学资源与环境学院 ,福建 福州 350002)
摘要:通过圆叶决明(Chamaecrista rotund i f olia)盆栽试验 ,研究了土壤干旱胁迫对红壤土中土壤微生物的影响. 结果表
明 ,土壤真菌和放线菌数量均以轻度胁迫处理最高 ,此后随着胁迫梯度的增加而减小;在胁迫处理第 30 天不同胁迫处理
间土壤真菌和放线菌数量均存在显著性差异. 土壤细菌和固氮菌在胁迫处理第 15 天时其随胁迫梯度的变化规律同土壤
真菌和放线菌相似;但胁迫处理第 30 天两者均随胁迫梯度的增加而减小 , 且土壤固氮菌数量随胁迫时间的延长而减少 ,
这与土壤真菌和放线菌的变化规律相反 , 说明土壤真菌和放线菌比固氮菌更容易适应干旱条件.
关键词:干旱胁迫;土壤微生物;圆叶决明;生态效应
中图分类号:Q 938. 1　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:0438-0479(2005)Sup-0066-03
　　干旱胁迫是田间条件下存在最广泛的一种作物生
长逆境.关于栽培牧草在干旱胁迫条件下物质生产和
水分利用的实验研究已经积累了许多资料 ,涉及的问
题包括种类或品种间生产力和水分利用特征的差异 、
根系的分布与水分吸收关系 、胁迫后恢复生长能力 、地
上部和地下部生物量比值变化等方面[ 1 ～ 4] ,但有关干
旱胁迫对土壤生态系统中最活跃的 、对植物营养元素
的转化和土壤代谢中的具有重要作用的土壤微生物的
影响却极少见报道. 本试验通过盆栽控水试验对土壤
干旱情况进行模拟 ,探讨牧草土壤主要微生物区系的
变化 ,旨为确定合理的水分灌溉措施和提高牧草管理
水平提供理论依据.
1　材料及方法
1. 1　供试材料及处理
试验在福建省农科院红萍中心网室内进行. 供试
牧草品种为圆叶决明(Chamaecrista rotundi f ol ia);土
壤为花岗岩发育的山地丘陵红壤 ,有机质 11. 0 g /kg ,
pH 5. 04 ,全氮 0. 039%,碱解氮 35. 01 mg /kg ,速效磷
4. 71 mg /kg ,速效钾 69. 86 mg /kg ,田间持水量为 28.
20%,萎蔫系数为 7. 65%.
先将风干土壤磨碎过 5 mm 筛 ,准确称重装盆 ,同
时取样采用烘干法测定土壤含水量.盆的子规格为 26
cm(D)×32 cm(H),装土 8 kg;基肥用量为过钙 2. 4
g /盆 、尿素 0. 80 g /盆 、氯化钾 0. 80 g /盆. 2004年 7月
24日播种育苗. 在网室内培养 2 周以后开始间苗 ,每
盆留 5株.每隔 2 d定量供水 ,供水量为田间持水量的
70%～ 80%,保证植株正常生长.在植株生长第 60 天
选取 15盆长势较整齐的植株 ,随机分为 5 组 ,每组 3
盆 ,开始进行水分胁迫. 1 组为对照 ,即保持土壤含水
量为田间持水量的 70%～ 80%,其余 4 组停止供水使
其自然下降 ,当土壤含水量分别为田间持水量的 60%
～ 70%(轻度)、50%～ 60%(中度)、40%～ 50%(重
度)、30%～ 40%(极度)胁迫强度下限后恢复供水 ,每
隔 1 d称重浇水使其土壤含水量维持在胁迫水平 ,直
至胁迫结束 ,并分别于胁迫后的第 15天和第 30 天采
集土壤样品用于微生物数量的测定 ,同时取部分土样
采用烘干法测定土壤含水量.
1. 2　微生物测定方法
土壤主要微生物类群计数采用平板计数法[ 5] .
2　结果与分析
2. 1　干旱胁迫对土壤细菌的影响
由表 1可以看出 ,在胁迫第 15天 ,种植豆科牧草
圆叶决明的土壤中细菌数量以轻度胁迫处理最高 ,为
308 756个 /g 干土 ,分别是对照 、中度 、重度和极度胁
迫处理的 1. 39倍 、1. 17倍 、1. 90倍和 2. 66倍 ,说明当
土壤相对含水量低于 60%时将对土壤细菌产生抑制
作用;通过方差分析表明 ,不同胁迫处理间的差异均达
到极显著水平. 当土壤干旱胁迫持续到第 30 天时 ,土
壤中细菌数量随胁迫梯度的增加而减少;方差分析结
果表明 ,除轻度与中度胁迫处理间差异不显著外 ,其它
各处理间的差异均达到极显著水平. 由表 1还可以看
出 ,在正常供水(对照)情况下 ,第 30天时土壤细菌的
表 1　干旱胁迫对土壤细菌的影响
Tab. 1　Effect of drought stress on soil bacteria
胁迫梯度 第 15 天平均值 /(个 /g 干土) 变异系数 /%
第 10天
平均值 /(个 /g 干土) 变异系数 /%
对照 222 482Aa 8. 44 357 777Aa 2. 40
轻度 308 756Bb 5. 60 234 053Bb 7. 07
中度 263 147Cc 4. 21 226 831Bb 5. 77
重度 162 794Dd 4. 81 193 931Cc 2. 87
极度 116 271Ee 5. 81 155 932Dd 4. 48
　　　　注:1)a , b , c, d , e表示 LSD0. 05差异显著性;A , B , C , D , E 表示 LSD0. 01差异显著性. 2)同一列字母相同表示处理间的差
异性不显著或不极显著 , 字母不同表示处理间的差异性显著或极显著.
数量在比第 15天时提高了 60. 81%;而轻度和中度胁
迫处理土壤细菌数量在第 30天时分别比第 15天时下
降了 24. 20%和 13. 80%.
　　图 1　干旱胁迫对土壤真菌的影响
　　Fig . 1　Effect of drought stress on soil fungus
2. 2　干旱胁迫对土壤真菌的影响
盆栽控水试验模拟干旱胁迫对土壤真菌的影响见
图1. 由图 1可以看出 ,在胁迫第 15天和第 30天 ,土壤
真菌数量均以轻度胁迫处理最高 ,之后随胁迫梯度的
增加而减小;而且两次取样(第 15 天和第 30天)中度
胁迫处理土壤真菌数量亦比正常供水(对照)处理分别
提高 33. 385%和 16. 11%.由图 1还可以看出 ,在胁迫
第 30天时不同胁迫梯度土壤真菌数量均高于胁迫第
15天时的数量 ,其中第 30天轻度胁迫处理土壤真菌
数量是第 15天的 3. 61 倍. 通过方差分析表明 ,第 15
天时土壤真菌除重度和极度胁迫处理间差异不显著外
(p<0. 05),其它各处理间均存在显著性差异;而第 30
天时各处理间均存在显著性差异.
2. 3　干旱胁迫对土壤放线菌的影响
由图 2可以看出 ,两次取样(第 15天和第 30天)
土壤放线菌数量均以轻度胁迫处理最高 ,其随干旱胁
迫梯度变化的规律与土壤真菌相似. 方差分析的结果
表明 ,胁迫处理第 15天土壤放线菌数量除在对照与中
度胁迫处理间 、重度与极度胁迫处理间无显著性差异
外(p<0. 05),其它各处理间均存在极显著性差异;而
胁迫处理第 30天各处理间均存在极显著性差异(p<
　　图 2　干旱胁迫对土壤放线菌的影响
　　F ig . 2　Ef fect o f drought stre ss on soil actinomyce te
0. 01). 由图 2还可以看出 ,胁迫处理第 30天种植圆叶
决明土壤放线菌数量在不同胁迫梯度下均大于胁迫处
理第 15天的数量 ,这亦与土壤真菌的规律相似.
　图 3　干旱胁迫对土壤固氮菌的影响
　F ig . 3　Effect o f drought stre ss on soil azotobacteria
2. 4　干旱胁迫对土壤固氮菌的影响
由图 3可以看出 ,胁迫处理第 15天土壤固氮菌以
轻度胁迫处理最高 ,分别是对照 、中度 、重度和极度胁
迫处理的 3. 25倍 、2. 82倍 、5. 33倍和 6. 95倍;方差分
析表明 ,除对照与中度胁迫处理间 、重度与极度胁迫处
理间土壤固氮菌无极显著性差异外 ,其它各处理间均
存在极显著性差异(p<0. 01). 胁迫处理第 30天土壤
固氮菌随胁迫梯度的增加而减小 ,这与土壤细菌的变
化规律相似;方差分析的结果表明 ,除中度与重度胁迫
67 增刊　　　　　　　　　　 　　　王义祥等:土壤干旱胁迫对圆叶决明土壤微生物的生态效应
处理间土壤固氮菌无极显著性差异外 ,其它各处理间
均存在极显著性差异(p<0. 01). 由图 3还可以看出 ,
胁迫处理第 15天不同胁迫梯度下土壤固氮菌数量均
高于胁迫处理第 30天的数量 ,这与土壤真菌和放线菌
的变化规律相反 ,由此也说明土壤真菌和放线菌较土
壤固氮菌更容易适应干旱条件.
3　讨　论
土壤微生物在土壤中的分布和活跃程度对土壤结
构的形成 、营养物质的转化都有密切关系.而土壤微生
物作为土壤中活的生物体 ,对环境变化比较敏感 ,能迅
速地对土壤微环境的变化作出反应.已有研究表明 ,土
壤水分的变化不仅影响微生物的生命活动 ,还会影响
土壤能流及物流的动态变化[ 6] .
本研究中种植圆叶决明土壤中细菌 、真菌 、放线菌
和固氮菌在干旱胁迫处理第 15天其数量均以轻度胁
迫(土壤相对含水量为 60%～ 70%)处理最高 ,之后随
胁迫梯度增加而减小.王龙昌等研究表明 ,在土壤相对
含水量 20%～ 60%范围内 ,微生物活性随含水量的增
加而上升[ 7] . Bloem 等也研究表明 ,土壤在 25℃下风
干可降低微生物活性 3%～ 60%, 当调节土水势至
- 23×105 Pa ,微生物活性降低 28%～ 45%;土水势至
- 80×105 Pa ,则降低 64%～ 86%[ 8] . 张崇邦对羊草草
原土壤细菌的数量动态以及与 8种生态因子之间的关
系的研究表明 ,土壤含水量与细菌数量呈正相关关系 ,
通过主分量分析表明土壤含水量亦是主要影响因子之
一[ 9] . 通过比较两次取样(第 15 天和第 30天)的结果
发现 ,胁迫处理第 30天时土壤真菌和放线菌数量均大
于胁迫处理第 15天时的数值.而胁迫处理第 30天时
土壤固氮菌数量与胁迫处理第 15 天时相比降低了
43. 23%,说明土壤固氮菌随着干旱胁迫时间的延长而
减少 ,这也可能是干旱胁迫导致豆科植物固氮能力的
下降原因之一[ 10] .
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Ecological Effect of Drought Stress on Microbial Groups
in the Soil with Chamaecrista rotundif olia
WANG Yi-xiang1 ,REN Li-hua2 , WENG Bo-qi1* ,YING Zhao-y ang1 , HUANG Yi-bin1
(1. The Resea rch Center o f Eco log ical Ag riculture , Fujian Academy o f Ag riculture Science , Fuzhou 350013 , China;
2. Co llege of Resources and Environment , Fujian Agriculture and Fore stry Univ ersity , Fuzhou 350002 , China)
Abstract:The effec t o f drought str ess on the microbe s of red soil in Chamaecrista rotundi f olia stand was studied by pot culture
e xperiment. It w as show ed tha t the amounts o f soil fungi and actinomyce te s were the highest under mild stress , and it decreased as the
dr ought st ress increase. The amounts of soil fungi and actinomyce te s we re different significantly under different drought stresses after
30 day s. The change of amounts o f so il bacteria and azo tobac te rs w ere similar w ith those of soil fungus and actinomycetes around un-
der drought stress in 15 days , but it decreased with the increase of stre ss after 30 days of treatment. And that the amounts of soil azo-
to bacter s reduced w ith time s , contrary to tho se o f soil fungi and actinomycetes , which showed that soil fung i and actinomyce tes w ere
ea sie r to adapt to arid condition than soil azotobacter .
Key words:drought st ress;so il microbes;Chamaecrista rotundi f olia ;ecological effect
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