全 文 ：第 巧 卷 第 2期 Vo l. 1 5,
,
J u n
二
N o
.
2
19 92 年 6 月
八 一 农 学 院 学 报
J o u r n a l o f A u g u s t l s t A g r i
.
C o l l e g e 1992
种植碱茅草对草甸盐土草场
微生物区系影响的研究
罗 明 邱 沃
(农学系 )
摘 要 种植碱茅草能降低草甸盐土土壤含盐量 , 改善土壤结构 , 增加速效
养分的释放 , 促进土壤中微生物活动 , 使土壤微生物总菌量增加 , 尤其对细 菌数
量的增加作用最为明显 。 氛化生理群 、 稍化生理群 、 反稍化生理群 、 自生固氮生
理群 、 芽袍生理群微生物数量均有不同程度增加 , 其中以氛化生理群占优势 。 各
生理群微生物具有季节性变化和垂直分布的特点 .
关键词 碱茅草; 草甸盐土 ; 微生物 区系 ; 生理群
碱茅草 ( p o c in e ial kr l’n am oP en s is o}l w i )为禾木科碱茅属多年生牧草 , 具有耐盐碱 .
抗逆性强 、 适应性广等特性 , 是作为 “三北 ” 地区改良盐碱土 、 在盐碱地区建立草地农业的
优良先锋植物 .
种植碱茅草是生物学改良盐碱土的新途径 , 其改土效果显著 、 脱盐快 、 脱盐率高 , 还
可使土壤物理性状改善 、 土壤有机质含量增加 、 培肥土壤 〔 ’ ,2) 。 土壤生态条件的改变 ,
势必会引起土壤微生物区系的变化 , 土壤微生物能动地影响着土壤 , 与土壤肥力 、 植物营
养、 土壤改良状况密切相关 . 为了探求种植碱茅草对草甸盐土中微生物数量分布 、 活动和
变化规律的影响 , 从而为研究碱茅草的改土机理及合理利用碱茅草 、 从微生物角度提供理
论依据 . 我们于 19 9 0~ 1991 年进行了种植碱茅草对草甸盐土草场土壤微生物区系影 响的
研究工作 , 本文报道这一结果 .
1 试验区概况
试验区设在新疆草地生态试验站 。 该站位于天山北麓 、 准噶尔盆地南部的呼图壁河冲
积扇缘地带 . 试验地设在该站 4 斗天然草场上 , 是未经改良的生荒地 , 土壤为草甸盐土 。
土壤 O一 60 c m 平均含盐量 2 . 68 % , 盐类组成以氯化物一硫酸盐为主 。 养分状况 : 0一
6 0 e m 土壤有机质含量 0 . 9 2% , 全氮量 0 . 0 4 6% , 碱解氮 2 0 . 3 p p m , 速效担{1 3 0 3 . 3 p p m .
主要生长植物有芦苇 、 矶松 、 碱蓬 、 盐穗木 、 盐节木等 。
2 试验内容与方法
试验区设置两块样地 : ( I ) 人工种植的碱茅草地 . ( 1 ) 天然草甸盐土草场作对照 。
收稿 日期 : 199 2刁 1一 15
国家自然科学基金资助课题
第2 期 罗 明 : 种植碱茅草对草甸盐土草场微生物区系影响的研究 3
1 9 9 0一1 9 91 两年间 , 在样地 上分春 、 夏 、 秋三季定点分层次 ( 0一 2 0 e m 、 2 0 一
40 c m
,
40 一 6 0 c m ) 取样 , 同一样地同一层土样混合均匀 , 及时带回实验室分析 。
微生物分析项 目有 : 好 、 厌气性细菌 、 放线菌 、 真菌 、 芽抱细菌 、 纤维素分解菌 、 硝
化细菌 、 自生固氮菌 、 氨化细菌 、 反硝化菌等菌群数量 . 分析计数方法依据 《土壤微生物
分析方法手册》 ③ 进行 。 培养基中加人一定量 N ac l 以模拟土壤自然环境中的含盐量 。
在测定各类群微生物数量的同时 , 测定土样中含盐量 、 土壤有机质含量 、 全氮量 、 碱
解氮及有效钾含量等 。
3 试验结果及分析
3
.
1 种植碱茅草对土壤微生物总数的影响和季节性动态
种植当年的碱茅草地土壤微生物总数与天然草甸盐土草场比较明显增多 (见表 1) . 碱
茅草地土壤微生物总数最高可达 5 8 08 . 9 万个 / g 干土 , 而天然草场仅为 3 68 . 1 万个 / g 干
土 , 是天然草地的 15 .8 倍 。 碱茅草地中细菌 、 放线菌 、 真菌数均有所增加 , 以细菌数的
增加最为显著 , 因此微生物总数的增加主要表现在细菌总数的增加上 . 各类微生物的数量
比值 (细菌 : 放线菌 : 真菌 ) 春 、 夏 、 秋三季分别为 : 1 053 .6 : 1 : 1 . 6 , 1 47 .7 : 10 : 1和
9 6
.
6 : 1 1 : 1
. 在草甸盐土上种植碱茅草降低了土壤含盐量 , 改变了土壤理化性质 , 增加
了土壤对水 、 肥 、 气 、 热的供应和协调能力 , 促进 了土壤微生物活动 , 故菌数大大增加 .
表 1 碱茅草地与天然草场土壤微生物季节性总数量比较
年 份 采样季节 土层 ( e m ) 细菌总数 真菌总数 放线菌总数 微生物总数
19 90 年 春 0 ~ 20 I 5 7 94 , 8 8 . 6 5 . 5 5 80 8 . 9
(5 月 14 口) lI 36 5 . 5 2 . 1 0 . 52 3 68 . 1
夏 0 ~ 2 0 I 4 5 . 8 0 一 3 1 3 . 1 4 9 . 2
(7 月 3 日 ) l 39 . 5 1. 7 2 . 2 4 3 . 4
秋 0 e 2 0 I 5 78 0 . 58 6 . 4 5 85 . 0
( 9 月 12 日) n 93 . 1 < 0 . 1 < 0 . 1 9 3 。 l
L 碱茅草地 , n : 天然草场 单位 : 万个 / g 干土
碱茅草地土壤微生物总数呈现一定的季节性变化规律 . 从 1 9 90 年的分析结果看 , 表
现出春季最多 、 夏季少 、 秋季有上升的趋势 . 春季 , 随着气温的升高 , 土壤解冻 , 土壤中
水 、 气 、 热条件适宜 , 可给性养分充足 , 微生物数量明显上升 。 夏季 , 植物生长旺盛期水
分蒸发量大 , 消耗大 , 土壤干燥对微生物生长不利 , 造成微生物数量下降 . 秋季 , 由于气
温较适合有机残体不断进人土壤 又使微生物数时有所增加 .
3 .2 种植碱茅草对各生理群微生物数量及生态分布的影响
在所测定的碱茅草地土壤微生物生理类群中 , 以氨化生理群微生物数量占绝对优势 ;
硝化细菌 、 反硝化细菌 、 芽抱细菌次之 ; 纤维素分解菌和固氮菌数量最少 .
J
.
.2 1 种植碱茅草对土壤氛化生理群微生物数量影响及生态分布
种植碱茅草后 , 土壤中氨化生理群微生物数量显著增多 (见表 2) . 种植当年的碱茅
草地 0一 40 c m 土壤中氨化菌数最高可达 4 94 万个 / g 干土 , 比同期测定的天然草 场高
.15 2 倍 . 种植二年的碱茅草地 。一 40 c m 土壤中氨化菌数量最高可达 9 1 0 万个 / g 干土 ,
比第一年增长 17 . 4 倍 .
八 一 农 学 院 学 报 19 92 年
表 2 碱茅草地与天然草场土壤氛化生理群数量比较( 万个 / g干土 )
年份 199 0年 199 1年
采样时间 春 夏 秋 春 夏 秋
5月 1 4日 7月 3日 9 月 12 日 4月 12 日 6月 2 2 日 9 月 2 1 日
土层深度 I3 42 . 9 18 049 49 1 004 542 4 7 5
.
4 0 ~0 eml I1 3 7
.
8 2 6
,
2 32
.
5 169 38 4 83 0
I 碱茅草地 ; n 天然草场 .
氨化菌参与土壤 中有机氮转变为氨 的过程 , 与土壤中有效性氮素的形态之一
一N H 4一 N 供应密切相关 . 土壤中氨化细菌多 , 转化形成的按态氮多 , 促进植物生长 . 种
碱茅草增加了土壤中氨化菌数 , 增强了土壤肥力 , 这与土壤养分的分析结果是相符的 .
氨化生理群微生物数量在碱茅草地土壤中的垂直分布 , 未呈现明显规律性 .
碱茅草地中的氨化生理群微生物数量季节性变化明显 , 休现出春 、 秋数量多 , 夏季少
的特点 .
一
3
.
2
.
2 碱茅草对土壤峭化生理群微生物数量及生态分布的影响
两导测定结果均表明 : 种植碱茅草的草甸盐土中 , 硝化生理群微生物数量有所增加 ,
以种植当年的碱茅草地在夏秋两季硝化菌数量增加显著 . 硝化菌数在土层中垂直分布的特
点表现出上层明显多于下层 , 多分布于 0一 40 c m 表层土壤中 . 由于碱茅草是须根系 , 根
系主要分布在 0 一 40 c m 土层中 , 通过根系对土体的穿插 、 挤压及生物化学作用 , 土壤容
重降低 , 孔隙度增加 , 大大改善了土壤的通气状况 , 且大量碱茅根系不断腐解转变为土壤
有机质 , 增加了土壤肥力 伪 , 促进了土壤中好气性硝化生理群微生物生长 , 使硝化菌数
增加 . 土壤中硝化菌数的多少 , 关系到土壤中另一种速效性氮素营养一N仇一N 的供给状
况 . 硝化菌数增多 , 氮素营养供应充分 , 有利于植物生长 。 `
3
.
2
.
3 种植碱茅草对土壤中反峭化生理群微生物的影响
种植二年的碱茅草地与天然草场土壤中反硝化生理群微生物数量测定结果见表 3 . 由
表中看出 , 种植两年的碱茅草地中反硝化微生物数量春 、 夏 、 秋三季均高于天然草场 , 多
分布于 O~ 4 0 c m 上层土壤 .
反硝化生理群微生物中的脱氮细菌群 , 在
厌氧条件下的脱氮作用是造成土壤氮素损失的
一个途径 . 在种植碱茅草的草地中 , 反硝化微
生物数量增加反映出由脱氮作用引起的氮素损
失的潜在可能性 . 要实现这一过程 , 尚需一系
列条件 : 反硝化菌群的组成 〔6〕 、 介质中存在有
机质 、 硝酸盐 、 缺氧 (5) 等 . 因此 , 对碱茅草地
中反硝化微生物数量的增加与土壤 N O 3一N 损失
的关系 , 有待于进一步研究 。
表 3 反硝化生量群微生物数量分布
采样时问 春 夏 秋
4 月 12 日5 月 2 2 日 9 月 2 1 日
土 0~ 4 0 I 195 4 2 . 3 522 . 5
层 ( em ) n 5 . 5 1 18 < 1
深度 40 ~ 60 I 2 0 . 2 100 . 5 6 . 9
(e m ) lI 5
,
7 0 < 1
I 碱茅草地 1 天然草场 单位 : (千个 / g 千土 )
3
.
2
.
4 种植碱茅草对土壤中自生固氮生理群微生物数量的影响
碱茅草播种以前 , 好 、 厌气性自生固氮微生物在天然草甸盐土草场上未测定到 , 播种
后 , 苗期可测定到少量 , 夏季有所增加 , 达 5 . 6 x l价个 / g 干土 . 同期测定的天然草场 ,
一直未测 出 . 自生固氮微生物的数量 , 可作为土壤熟化程度的指标 . 种植碱茅草后 , 该类
第2 期 罗 明: 种植碱茅草对草甸盐土草场微生物区系影响的研究 3 5
微生物增加 , 表明土壤熟化程度提高 , 对土壤中氮素补充和平衡化起着一定作用 尹
3
.
2
.
5 种植碱茅草对土壤中芽饱细菌数量的影响
从 1 9 1年度的分析结果看 (表 4) , 种植两年的碱茅草地中芽抱细菌数较天然草场增
多 。 碱茅地 O一 60 c m 菌数最高数量可达 64 千个 / g 干土 , 是天然草场的 2 倍多 , 在不同
土层深度未表现出垂直分布规律 . 季节性变化碱茅地和天然草场均表现出春季最少 , 夏季
为最高峰 , 秋季略有降低的趋势 .
芽抱细菌是土壤细菌中的一个重要类
群 。 具有分解复杂而较难分解有机质的酶
系 , 在有机质分解后期进行旺盛的活动 , 促
进土壤中含氮有机物转变成氨态氮 , 增加土
壤有效氮含量 . 春季由于气温上升 , 土壤中
有机质经过冬季缓慢分解积累了丰富的可容
性物质 , 为微生物发育提供了良好的条件 ,
土壤中以分解简单氨基酸为养料的无芽抱细
菌占优势 . 随着植物的生长 , 根分泌物 , 脱
落物增多 , 老根开始死亡腐解时 , 土壤中可
表 4 芽袍细菌的数量分布
采样时间 春 夏 秋
4 月 12 日 6 月 22 日 9 月 2 1 日
土 0 e 40 I 33 3 0 3
层 ( e m ) lI < 10 < 1. 5 3
深
度 4 0 e 6 0 I 0 3 4 3 l
( e m ) I < 0
.
5 3 l 0
0~ 6 0 I 33 6 4 34
( e m ) I < 10
.
5 < 3 2
.
5 3
I 碱茅草地 1 天然草场 单位: (千个 / g 干土 )
溶性物质消耗 , 剩下难溶性物质在有机质分解的稍后阶段芽抱细菌较优势地进行旺盛活动
“ 〕 , 故芽抱菌数在夏 、 秋季出现高峰 .
表 5 碱茅草地土攘盐分 、 土壤养分变化
测定时问 土层深度 总盐 脱率 有机质 全氮 碱解氮 速钾一— 一 _ 仁叫 凶 _ 一 ~ 凶 - (oD _ (o/ ) 咖m ) 咖m)0 ~ 2 0 1 _ 9 R I , , , 。 。 品 石,
ó
UO一0弓了O才一产b气`,一碱茅播种前 2 0~ 4 0
0 ~ 4 0 平均
4`
J1砂,`碱茅种植
第 一 年
碱茅种植
第 二 年
0 ~ 20
0~ 4 0
3
.
30 4
2
.
64
1
.
09
1
.
56
0
.
99
2
.
87
4 5
.
0
2 1
.
3
62
.
5
8
.
7
0
.
6 8
0
一
9 6
l
,
24
0
.
89
1
.
0 1
0
一
82
0
.
0 34
0
.
04 7
0
.
06 2
0
.
04 5
0
.
07 1
0
.
0 5 1
l l
2 4
4 8
3 9
3
.
.2 6 种植碱茅草对土壤盐分含量 , 土壤肥力的影响
测定碱茅草地土壤总盐及有机质含量 、 全氮 、 碱解氮 、 速效钾含量 , 结果见表 5 . 种
植碱茅草使土壤含盐量下降 . 0 一 40 c m 土壤含盐量是 2 . 64 % 的草甸盐土上 , 经种植两年
碱茅草后 , 含盐量下降至 0 . 9 % , 脱盐率达 62 . 5% , 脱盐效果较显著 . 种植碱茅草改善
了土壤理化性质 , 有利于微生物生长 , 促进 了土壤养分的释放和转化 . 碱茅草地的有机质
含量 、 全氮、 碱解氮均有不同程度增加 , 但速钾略有下降 .
4 结 论
在草甸盐土上种植碱茅草使土壤结构改善 , 调节了土壤水 、 气 、 热、 肥状况 , 增强了
土壤生物活性 , 土壤微生物总数明显增加 , 并表现出一定的季节性变化规律 , 以春 、 秋季
为数量高峰 . 碱茅草地中微生物总数的增长主要表现在细菌数的增加上 . 放线菌 、 真菌数
3 6/ \一 农 学 院 学 报 9 19 2年
变化不大 .
碱茅草地中氨化生理群 、 硝化生量群 、 自生固氮生理群 、 芽抱菌群的微生物数量均有
不同程度增加 , 尤以氨化生理群数量增加最多 . 这些氮素生理群微生物的增加 , 对提高土
壤肥力 、 改善植物营养状况效果显著 .
碱茅草地中反硝化生理群微生物数量增加 , 由此引起的反硝化作用强度对土壤氮素营
养的影响程度及如何提高氮肥在碱茅地的利用率间题 , 有待今后进一步深人研究 .
总之 , 种植碱茅草是改良新疆草甸盐土的一项切实可行的有效措施 。 通过种植碱茅
草 , 可大大增加土壤微生物数量 , 加强土壤生物活性 , 促进植物营养素矿化 , 增加了对植
物的养分供应 , 提高牧草产量 , 对新疆盐碱地 区新型草地农业生态系统的建立 、 经济效益
的提高起到推动作用 。
参 考 文 献
1 秦嘉海 , 吕彪等 . 种植碱茅草改良河西走廊草甸盐土的初步习院 . 土壤通报 , 19 9 ;0 21 ( 2)
2 阎顺国等 . 碱茅草对土壤理化性质的影响 . 碱茅草改良盐碱地适应区试验研究报告汇编 ,
3 许光辉 . 郑洪元 . 土壤微生物分析方法手册 . 农业出版社 , 19 8 6
4 陈文新 . 土壤和环境微生物学 . 北京农业大学出版社 , 19 8 :9 205
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198 5: 19 5 沪
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S t u d y o n th e I n n u e n c e o f P l a n t i n g A lk a l ig r a s s o n
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e r o fl o r a In M e a d o w S
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, n i t r o b a e t e r i a P h y s i o l o g i e a l g r o u p
,
d c n i t r o b -ac t c r i a p h y s i o l o g ie a l g r o u p
,
a Z o t o b a c t c r p h y s i o l o g i c a l g r o u p
, s p o r c b a c t c r i a
P h y s i o g ie a l g r o u p a d d d i阮 r e n t ly . T h e a m m o n i n e a t o r 15 P r e d o n e i a t e i n t h e s e P h y s i o ]o g i e a l
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T h e s e a s o n a l e h a r a e t er i s t i e a n d t h e d i s t r ib u t i o n o f 5 0 11 d e P t h o f s t e P P e 5 0 11
m i e r o r g a r i s m h a v e s P e e i fl e d r e g u l a ir t y
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