全 文 ：　　　收稿日期:2002-12-05
基金项目:省自然科学基金资助项目
文章编号:1008-9632(2003)03-0016-03
天台山七子花群落下土壤微生物
生物量的季节动态
毛青兵
(温岭市第九中学 ,浙江温岭　317500)
摘　要:研究天台山七子花群落下土壤微生物生物量的季节变化规律及生态特性。根据实测数据分别对根际 、根围微生
物生物量碳 、氮与土壤环境因子之间进行相关性分析 ,并建立了土壤微生物指标与环境因素之间的回归方程 , 以此为基础
对天台山七子花群落下土壤微生物生物量的季节变化进行预测。回归分析表明:土壤温度 、水分对微生物生物量的影响
大于土壤 pH 值对微生物生物量的影响 , 而且土壤温度 、水分对微生物生物量氮的影响大于对微生物生物量碳的影响 。土
壤温度对微生物生物量碳 、氮的影响最大。
关键词:七子花群落;土壤微生物生物量;季节动态
中图分类号:Q938 文献标识码:A
　　土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分 ,行使着
分解动植物残体的重要功能 ,如果没有微生物 ,人和高等
生物就不能生存 ,生态系统将毁灭 ,因此称微生物为“友谊
的微生物”[ 1] 。土壤微生物推动着生态系统的能量流动和
物质循环 ,维持生态系统的正常运转[ 2] 。本文仅就天台山
七子花群落下土壤微生物生物量的季节变化与土壤生态
因子间的关系进行探讨。
1　研究地区的自然概况与研究方法
1.1　研究地区的自然概况
本研究地点设在浙江天台县华顶林场北侧狮子岩坑
处。地理位置为北纬 29°15′,东经 121°06′。本地气候为亚
热带季风性湿润气候 ,年平均气温 13℃,年降水量为
1700mm , 平 均 相 对 湿 度 达 85%以 上[ 3] 。七 子 花
(Heptacodium miconioides)为落叶小乔木 ,属忍冬科植物 ,为
我国特有种 ,是国家首批重点保护的二级植物[ 4] 。七子花
群落分布地海拔高度为 500 ～ 900m之间 ,沿沟谷两侧呈带
状分布。七子花林内多岩石露头 ,土层较薄;林分郁闭度
为 0.7 ～ 0.9之间 ,七子花的优势突出[ 5] 。
七子花群落下土壤基本理化性状为:总有机质
4.9668g·100g-1(干土),全氮 0.5956g·100g-1(干土),全磷
0.0928g·100g-1(干土),全钾 0.4826g·100g-1(干土),比重
1.9832g·cm-3 ,容重 1.1523g·cm-3 ,空隙度 41.9%。
1.2　研究方法
七子花群落内随机选定 3块 100m2的样地 ,每个样地
内设 3个样方(1m2),每个样方内按根际 、根围分别取土 3
份 ,每月取一次样 ,于 2000 年 5月开始取样至 2001年 2 月
结束。每次取样共计 18 个样品 ,分为根际 、根围两组 ,每
组 9个重复。分别测定微生物生物量碳 、生物量氮 ,均采
用氯仿熏蒸培养测定[ 6～ 8] 。土壤温度用地温计直接测量 ,
土壤 pH值用 pHS—3C精密 pH计测定。
将测得的数据用计算机处理 ,并利用 SPSS -8.0软件
对七子花群落下土壤微生物生物量的季节变化与土壤生
态因子之间进行回归分析 ,并得出回归方程。
2　结果与讨论
2.1　根际和根围土壤微生物生物量的季节变化
七子花根际土壤微生物生物量碳 、氮均有明显的季节
变化(见表 1)。结果表明 ,微生物生物量碳 、氮在 5 ～ 9 月
份逐渐增加 ,高峰出现在 9月 , 10月份开始下降。土壤微
生物生物量碳 、氮均呈单峰曲线 ,与之相对应的土壤含水
量 、土壤温度也呈单峰曲线 ,且最高峰也出现在 9月。七
子花根围土壤微生物生物量碳 、氮也有明显的季节变化
(见表 2),与根际有相似规律 ,高峰亦出现在 9月 ,从 10 月
份开始呈下降趋势。土壤含水量 、温度均有类似根际的变
化规律 ,最高峰均在 9月。这说明土壤微生物生物量与高
温多湿的生态环境诸因素影响有关。除此以外 ,生态环境
中的土壤温度 、水分等因素对土壤微生物的影响也随着季
节变化而变化[ 9] ,也是影响微生物生物量的因素。
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表 1　根际微生物生物量及生态因子的季节变化
Table 1 The seasonal variation of the rhizosphere microbial biomass and ecological factors
指标
indices
5月
May
6月
June
7月
July
8月
Aug.
9月
Sep.
10月
Oct.
11月
Nev.
12月
Dec.
1月
Jan.
2月
Feb.
生物量氮
×10-4mg·100g -1(干土)
biomass nitrogen
(×10-4mg·100g -1dry soi l)
6.57 7.44 8.72 10.68 11.15 9.15 5.87 4.42 3.74 2.27
生物量碳
mg·100g -1(干土)
biomass carbon
(mg·100g -1dry soi l)
17.4 30.39 36.93 37.1 38.65 10.17 8.63 6.24 4.02 0.63
土壤 pH 值
siol pH value
6.33 5.98 6.16 5.80 5.51 5.36 5.96 5.84 6.04 5.58
土壤含水量(%)
soil water content
64.8 64.9 65.5 68.5 70.1 58.2 54.8 53.8 40.2 35.9
土壤温度(℃)
soil temperature
13.3 18.4 21.2 21.5 23.8 17.3 10.1 8.8 6.3 1.4
表 2　根围微生物生物量及生态因子的季节变化
Table 2 The seasonal variation of the root_range microbial biomass and ecological factors
指标
indices
5月
May
6月
June
7月
July
8月
Aug.
9月
Sep.
10月
Oct.
11月
Nev.
12月
Dec.
1月
Jan.
2月
Feb.
微生物量氮
×10-4mg·100g -1(干土)
biomass nitrogen
(×10-4mg·100g -1dry soi l)
3.48 5.17 6.1 6.19 8.4 6.23 4.98 3.23 1.66 0.99
微生物量碳
mg·100g -1(干土)
biomass carbon
(mg·100g -1dry soi l)
7.88 25.14 26.25 26.25 30.11 24.46 15.8 12.34 10.43 8.77
土壤 pH 值
siol pH value
5.81 5.71 5.64 5.32 4.95 5.52 5.51 5.41 5.55 5.33
土壤含水量(%)
soil water content
54.2 60.1 61.5 63.9 65.1 56.9 49.5 48.2 33.9 27.6
土壤温度(℃)
soil temperature
13.3 18.4 21.2 21.5 23.8 17.3 10.1 8.8 6.3 1.4
2.1　根际与根围土壤微生物生物量比较
根际土壤微生物生物量氮在各月份均高于根围土壤
微生物生物量氮 ,且季节变化更突出(见图 1)。根际土壤
微生物生物量碳在 5 ～ 9月均高于根围 ,而从 10月起至第
二年 2月则降至根围以下。根际微生物生物量碳季节变
化较根围更加明显(见图 2)。生态因子土壤含水量 、土壤
图 1　根际和根围土壤微生物生物量氮季节动态
Fig 1　The seasonal dynamics of the rhizoshpere
and root_range microbial biomass nitrogen
pH值根际均高于根围(见表 1 、2)。
图 2　根际和根围土壤微生物生物量碳季节动态
Fig 2　The seasonal dynamics of the rhizoshpere
and root_range microbial biomass carbon
　　导致根际微生物生物量与根围微生物生物量季节变
化之间的差异形成的原因相当复杂。已有学者发现根际
土壤中的分泌物 、死亡和破坏的根冠 、根毛和表皮脱落物
能为微生物提供充足的能源[ 10] 。根际是植物吸收营养元
素及水分的主要区域。因而根际土壤中聚集了较多的有
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机物质及水分 ,使根际成为微生物活动量最活跃的区域 ,
加上根系分泌物对微生物的影响 ,因而导致根际微生物生
物量变化更明显。
2.3　微生物生物量与生态因子的关系
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。而土壤的生态因
子对土壤微生物生物量也会有重要影响 ,其中土壤温度 、
水分的影响尤为重要。根据实测数据 ,对土壤温度 、水分
及 pH值与土壤微生物生物量进行相关分析 ,并建立回归
方程。
2.3.1　根际微生物生物量与生态因子的关系
分别对根际微生物生物量碳 、氮与各因子进行相关分
析 ,得方程为:
y1=10.320-1.739x1+3.806 10-2x2+0.329x3
其中 y1表示根际微生物生物量氮 , x1 、x2 、x3分别代表土壤
pH值 、土壤含水量 、土壤温度 ,相关系数:R1 =-6.211 ,R2
=0.889 ,R3=0.970。
y2=56.868+10.010x1-0.269x2 +2.309x3
其中 y2表示根际微生物生物量碳 , x1 、x2 、x3分别代表土壤
pH值 、土壤含水量 、土壤温度 ,相关系数 R1 =0.100 , R2 =
0.865 ,R3=0.920。
回归方程表明 ,根际微生物生物量碳 、氮与不同生态
因子之间存在着不同的关系。根际微生物生物量与土壤
温度 、土壤水分的相关性较好 ,与土壤 pH 值间的相关性
较差。微生物生物量碳与土壤 pH值的相关性大于生物
量氮 ,与土壤温度 、水分的相关性则小于微生物量氮。这
说明土壤温度 、水分对根际微生物生物量氮的影响大于生
物量碳。相关系数表明 ,土壤温度 、水分对微生物生物量
的影响很大 ,而土壤 pH值对微生物生物量的影响并不明
显。就土壤 pH值对微生物生物量的影响 ,有研究表明与
土壤有机质有关[ 11] 。而土壤有机质与土壤 pH值之间 ,土
壤有机质可充当土壤 pH值变化的缓冲剂[ 12] 。因而在有
机质含量相对稳定的条件下 ,土壤 pH值对微生物生物量
的影响很小。
2.3.2　根围微生物生物量与生态因子的关系
同样对它们进行相关分析 ,得方程:
y1=10.929-2.395x1+0.102x2+0.107x3
其中 y1 表示根围微生物生物量氮 , 相关系数 R1 =
-0.352 ,R2=0.915 ,R3 =0.932。
y2=45.916-5.949x1-0.306x2+1.503x3
其中 y2 表示根围微生物生物量碳 , 相关系数 R1 =
-0.357 ,R2=0.816 ,R3 =0.900。
结果表明 ,根围微生物生物量碳、氮同样受到土壤温
度 、水分等生态因子的影响 ,但影响程度小于根际。
无论根际和根围 ,微生物生物量碳 、氮与土壤温度的
相关系数大于与土壤含水量的相关系数 ,说明生物量受土
壤温度的影响大于受土壤水分的影响。土壤温度 、水分与
微生物生物量碳 、氮的相关系数都大于 0.8 ,而微生物生
物量碳 、氮与土壤 pH值的相关系数最大值为 0.100 ,说明
土壤 pH值对微生物生物量碳 、氮的影响最小。表 1和表
2表明微生物生物量碳和氮的变化是土壤生态因子综合
作用的结果 ,随着土壤温度和水分的增加 ,微生物生物量
碳和氮均呈增长趋势 ,在 9月达到最大值 ,此时 ,土壤温度
和水分最适合微生物的生长;随着季节的变化 , 9 月份以
后 ,温度和水分同步下降 ,生态环境发生变化 ,微生物生物
量碳和氮开始不同程度的下降。
3　结论
天台山七子花群落下土壤微生物生物量碳 、氮都存在
明显的季节变化规律 ,而且根际比根围变化更明显。微生
物生物量碳 、氮最大值出现在 9 月 ,土壤温度对微生物生
物量碳 、氮影响大于土壤水分对微生物生物量碳 、氮影响。
微生物生物量碳 、氮变化是土壤生态因子综合作用的结
果 ,因而 ,利用回归方程进行预测是可行的。
参考文献:
[ 1] Cole LC.Protect the friendly microbes.Fragile breath of life .1996 ,
46 ～ 47.
[ 2] Clark FE Pawl EA.The microflora of grassland[ J] .Adv agron ,
1970 ,(22):375～ 435.
[ 3] 金则新.浙江天台山种子植物区系分析[ J] .广西植物 , 1994 ,
14(3):211～ 215.
[ 4] 中国科学院植物志编辑委员会.中国植物志(第七十二卷)
[ M] .北京:科学出版社 , 1988.
[ 5] 金则新.浙江天台七子花群落结构分析与分布格局研究[ J] .
生态学杂志 , 1997 , 16(4):15 ～ 19.
[ 6]何振立.土壤微生物量的测定方法:现状和展望[ J] .土壤学
进展 , 1994 , 22(4):36～ 44.
[ 7] 沈其荣 ,余　铃 , 等.有机无机肥料配合施用对滨海盐土土壤
微生物量动态氮及土壤供氮特征的影响[ J] .土壤学报 , 1994 ,
3(31):287～ 294.
[ 8] Tate KB.A direct extraction method to estimate soil microbial
biomass C:Effects of experimental variables and some different
calibration procedures[ J] .Soil Biol Biochem , 1988 , 20:1167 ～
1169.
[ 9]许光辉 , 等.土壤微生物分析方法手册[ M] .北京:农业出版
社 , 1986 , 91 ～ 141.
[ 10] Nakas JP , Klein DA.Decomposition of microbial cell components in
a semiarid Grassland Soil [ J] . Aplied and Environmental
Microbiology , 1979 , 38:454～ 460.
[ 11] 朴河春 ,洪叶汤 ,袁芷云.贵州山区土壤中微生物生物量是能
源物质碳流动的源与汇[ J] .生态学杂志 , 2001 , 20(1):33～ 37.
[ 12] Stevenson F Humus J.Chemistry:Genesis.Compositions.[ M] .New
York:John Wiley&sons , 1982. (下转 53页)
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用现代新技术获取知识的能力。这对于培养学生科研能
力 、全面提升学生综合素质大有益处。
3.3　通过电视—显微成像系统与其它仪器组合应用 ,可
节省实验观察时间。节省下来的实验时间可用于让学生
自己设计实验方案及开展现场实践教学等实验内容 ,这对
于学生动手能力和实践能力的培养是十分有益的。
3.4　通过电视—显微成像系统的应用 ,不仅培养了学生
学习植物形态解剖学的兴趣 ,而且全面提高了学生读片识
图能力 、动手能力 、分析问题和解决问题能力 ,促进了教学
质量的全面提高(表 1)。
表 1　应用电视—显微成像系统前后成绩对比
1997年 2001
总成绩理论部分得分率%
模式图部
分得分率%
不及格
率% 总成绩
理论部分
得分率%
模式图部
分得分率%
不及格
率%
70.3 70.7 69.2 13.4 80.5 81.9 93.9 3.5
　　由表 1可以看出 ,在期末考试中结构模式图的得分率
由 1997年的 69.2%上升到 2001年的 93.9%,理论部分的
得分率由 70.7%上升到 81.9%,课程总成绩由均分的
70.3分上升到 80.5 分 ,不及格率由原来的 13.4%下降到
3.5%。
总之 ,将电视—显微成像系统单独或与其它仪器组合
后应用于实际教学 ,既可以丰富植物形态解剖学实验教学
内容 ,同时也创造了生动 、活泼的课堂气氛 ,明显地提高了
实验教学效果。
参考文献:
[ 1]张　彪 , 淮虎银 , 崔月花 , 等.植物形态解剖学实验课程改革
[ J] ,实验室研究与探索 , 2002 , 21(3):43～ 45.
[ 2] 张　彪 ,金银根 , 淮虎银.植物形态解剖学实验[ M] ,东南大学
出版社 , 2001.
[ 3]张　彪 , 宋晓森 , 淮虎银 , 等.植物形态解剖学试验考试的改
革[ J] ,生物学杂志 , 2002 , 19(4), 47～ 48.
[ 4] 朱俊义 ,宋兴武 , 何晓燕 ,彩色电视机连续变倍体视显微镜在
植物学实验教学中的应用[ J] , 实验室研究与探索 , 1998 , 17
(1):24～ 26.
The application of video_microphotograph system
in plant anatomy experiment teaching
ZHANG Biao　WANG Ai_Qin　WANG Hong_mei　DU Kun
(College of Biology Science and Biotechnology ,Yangzhou University ,Yangzhou ,225009 ,China)
Abstract:The application of video_microphotography system in plant anatomy experimental teaching has been introduced.
Through our practices , the teaching effectiveness and comprehensive abilities of students have been improved remarkably .
Key words:plant anatomy experiment;video_microphotography system;teaching effectiveness
(上接 18页)
The seasonal dynamics of soil microbial biomass of
Heptacodium miconioides community in tiantai mountain
MAO Qing_bing
(No.9 Middle School of Wenling ,Zhejiang ,317500 ,China)
Abstract:The seasonal dynamics of soil microbial biomass and the ecological properties in the soil of Heptacondium
miconioides community on Tian_Tai mountain were studied.The relationship between rhizosphere biomass_C or biomass_N and soil
environmental factors were analysed , so did that between biomass_C or biomass_N of root_range and soil factors.The regression
equation among the microbial index and environmental factors were set up ,which we could predict the seasonal dynamics of soil
microbial biomass.The regression analyses indicated that the soil temperature and water content had more effects on biomass than
on pH value.Meanwhile , the soil temperature and water content had more effects on biomass_C than on biomass_N.The
temperature had strong effects on both biomass_C and biomass_N.
Key word:Heptacodium miconioides community;soil microbial biomass;seasonal dynamics
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