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Varieties of soil microorganisms decomposing Betula luminifera fine roots and Hemarthria compressa roots

光皮桦细根与扁穗牛鞭草草根分解的土壤微生物数量及优势类群



全 文 :书光皮桦细根与扁穗牛鞭草草根分解
的土壤微生物数量及优势类群
荣丽1,李贤伟1,朱天辉2,张健1,袁渭阳1,王巧1
(1.四川农业大学生态林业工程省级重点实验室,四川 雅安625014;2.四川农业大学森林保护省级重点实验室,四川 雅安625014)
摘要:通过室内模拟试验研究向土壤添加单一光皮桦直径为0~1mm细根(处理1)、1~2mm细根(处理2)、扁穗
牛鞭草草根(处理3)、0~2mm细根与扁穗牛鞭草草根混合物(处理4)分解过程中土壤微生物数量以及微生物优
势类群的变化。结果表明,120d后,与未加植物根系的对照相比各处理都显著的增加了土壤微生物的数量,其中
细根、草根混合处理的微生物总数大于添加单一细根和草根的处理(犘<0.05)。真菌在分解过程中占主要地位,其
次是放线菌,最后是细菌。对土壤微生物进行分离、纯化、鉴定出参与细根、草根分解初期的主要优势类群是假单
胞菌属(犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊)、木霉菌属(犜狉犻犮犺狅犱犲狉犿犪)、游动放线菌属(犃犮狋犻狀狅狆犾犪狀犲狊),在培养后期(120d后)起主要作用
的优势类群是芽孢杆菌属(犅犪犮犻犾犾狌狊)、曲霉属(犃狊狆犲狉犵犻犾犾狌狊)、青霉属(犘犲狀犻犮犻犾犾犻狌犿)、链霉菌属(犛狋狉犲狆狋狅犿狔犮犲狊)、诺卡
氏菌属(犖狅犮犪狉犱犻犪)。8种土壤微生物优势类群数量在分解过程中未表现出明显的变化规律,但分解120d后,各处
理优势类群的数量显著大于对照(犘<0.05)。由此可见,细根、草根的不同处理对其分解过程中土壤微生物数量及
种类有较大影响,不同的分解阶段发育着不同的土壤微生物。
关键词:细根;草根;分解;土壤微生物;退耕还林
中图分类号:S154.3;S540.1  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)04011708
  植物的细根在森林生态系统碳平衡和养分循环过程中起着重要作用[1],与季节性凋落物的枯枝落叶相比,细
根的死亡和分解在一年四季内随时发生,具有持续向土壤输入养分的功能[2],对于恢复和增加土壤肥力,改善树
木营养和提高森林生产力具有重要作用。土壤微生物是细根分解的主要参与者,通过分解有机物,同化、吸收无
机养分,合成自身物质,同时快速周转,释放养分,是土壤养分的库和源[3],并且其群落结构随着细根在分解过程
中质量、化学成分等的改变而变化。然而,以往对地下凋落物细根(直径≤2mm)分解过程中的土壤微生物的变
化的研究相对较少,主要以地上部分凋落物为研究对象,着重于凋落物分解过程中真菌的更替规律[4~7],强调土
壤动物对分解的直接作用和间接作用[8~11]。
光皮桦(犅犲狋狌犾犪犾狌犿犻狀犻犳犲狉犪)为桦木科优良速生阔叶树种,适应性较强,生长迅速;光皮桦的侧根和须根发达,
具有固氮作用;喜温暖湿润气候和土层深厚的酸性土壤,是我国亚热带林区主要造林树种。扁穗牛鞭草(犎犲犿
犪狉狋犺狉犻犪犮狅犿狆狉犲狊狊犪)为禾本科牛鞭草属多年生草本植物,根系发达,喜温暖湿润气候,抗逆性较强,对土壤要求不
严,适宜在pH值为5.5~6.8的酸性土壤生长,多采用扦插繁殖,在亚热带地区野生和栽培的扁穗牛鞭草可形成
单优群落,能有效起到护坡、保土、固沙、防淤等作用[12]。另外扁穗牛鞭草由于产量高、叶片多、草质柔嫩、营养丰
富,还是饲养家畜的优质牧草。
四川地处长江上游,地形地貌复杂,生态类型多样,但生态环境极其脆弱,同时四川属于中国西部经济欠发达
地区。长期以来不合理的资源利用方式致使生态环境受到严重破坏,为在生态治理的基础上促进区域经济的发
展,在退耕还林的最初几年,林下种植一些牧草以耕代抚、以短养长,可以弥补林业周期较长、见效慢的问题[13]。
因此近年来,林草复合种植成了退耕还林还草工程中的重要经营管理模式。目前,已有学者对四川洪雅县内林草
第18卷 第4期
Vol.18,No.4
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
117-124
2009年8月
 收稿日期:20080729;改回日期:20090203
基金项目:国家自然科学基金项目(30771717),国家“十一五”科技支撑项目(2006BAC01A11),国家教育部重点学科博士点基金
(20050626001)和四川省教育厅重点实验室项目(2006ZD006)资助。
作者简介:荣丽(1981),女,四川荣县人,在读博士。Email:sunnyrongli@yahoo.com.cn
通讯作者。Email:lxw@sicau.edu.cn
模式的牧草特性[13,14]以及土壤微生物区系[15]、土壤微生物特性[16],细根和草根生物量及其分布、分解和养分释
放[17,18],水稳团聚体变化与细根生物量的关系等开展了研究[19],而对于此复合生态系统影响细根、草根分解的土
壤微生物及其优势类群变化的研究少有报道。然而,野外环境中的细根分解受土壤温度、土壤水分、土壤资源有
效性、土壤冻融交替[20]、氮沉降以及CO2 浓度升高[21]等诸多因素的影响,难以控制相应条件,难以确定细根、草
根分解的土壤微生物及其优势类群。因此,本研究采用室内模拟研究的方法,控制室内温度和土壤湿度,通过向
土壤中添加不同径级的细根与草根,研究了光皮桦-扁穗牛鞭草复合模式细根、草根分解的土壤微生物动态,旨
在为退耕还林地林草模式可持续经营和管理提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
为保证分解基质的一致性,供试细根、草根以及供试土壤取自于四川省重点退耕还林示范区洪雅县柳江镇苦
竹岗光皮桦-扁穗牛鞭草复合模式林地。该区地理坐标为102°49′~103°47′E,29°24′~30°01′N,属中亚热带湿
润山地季风气候,最高气温为36.8℃,最低气温为3.3℃,年平均气温16.8℃,年日照时数1080h,年降水量
1493.8mm,地貌以低山丘陵为主,土壤层平均厚度50cm,土壤类型为酸性紫色土,pH值4.9~5.6。土壤全氮
含量为1.24g/kg,有效磷含量为10.21mg/kg,土壤有机质含量为16.48g/kg。采样地为坡改梯形成的水平台
状旱地,退耕以前以种植玉米(犣犲犪犿犪狔狊)、红薯(犐狆狅犿狅犲犪犫犪狋犪狋犪狊)、蔬菜为主。2000年1月退耕后,2月完成光
皮桦造林工作,株行距分别为3m×2m。9月上旬在光皮桦造林地上采用扦插方法进行无性繁殖扁穗牛鞭草。
翌年后,随机收割扁穗牛鞭草,并且在过冬前的11月进行少量的施肥(农家肥),全年不进行灌溉。2006年3月
取样时,光皮桦平均树高12.5m,平均直径7.4cm,扁穗牛鞭草覆盖度为100%。
1.2 取样方法
于2006年3月采集光皮桦-扁穗牛鞭草复合模式林地0~20cm土层内新鲜光皮桦细根和牛鞭草草根,用
孔径为0.1mm的土筛冲洗,分出光皮桦细根和草根。将细根分为0~1和1~2mm两个径级,草根样(不分级)
风干,粉碎,过0.5mm筛备用。一部分细根及草根用于测定初始纤维素、木质素、粗蛋白、水溶性糖,另一部分用
于室内模拟试验。在林地内选取10块样地(1m×1m),去掉表层凋落物,取表层0~10cm新鲜土,捡出植物根
系,风干,过2mm筛,混合备用。
按以下处理分别装在1000mL广口瓶中,每个处理设置3次重复。然后置于30℃生化培养箱中培养(相对
湿度80%),用灭菌水定期补充失去的水分,使水分保持试验地田间最大持水量的60%~80%[22]。分别培养30,
60,90及120d时取样,对细菌、真菌、放线菌的数量进行测定并进行土壤微生物优势类群的鉴定。
处理1:0~1mm光皮桦细根160g+土壤2000g+水80~90g;处理2:1~2mm光皮桦细根160g+土壤
2000g+水80~90g;处理3:扁穗牛鞭草草根160g+土壤2000g+水80~90g;处理4:0~2mm光皮桦细根、
草根混合160g(0~1mm细根12.5g,1~2mm细根12.5g,草根135g)+土壤2000g+水80~90g;CK(对
照):土壤2000g+水80~90g。
1.3 测定方法
土壤微生物数量采用稀释平板涂抹法[23]分离计数。细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基,真菌采用马铃薯-
蔗糖琼脂培养基,放线菌采用改良高氏1号培养基,接种后于28℃恒温培养,每个稀释度做3次重复。培养结束
后在3种选择性平板培养基上分别选择菌落数量大、生长旺盛的微生物作为优势类群。在无菌计数后的3种选
择性平板培养基上,分别挑取单个有代表性的菌落在相应的培养基上采用平板划线法纯化。参照文献[24~28]
中的方法对优势菌株进行分类鉴定到属。纤维素、木质素、灰分测定采用范氏(VanSoest)洗涤纤维分析法[29],
水溶性糖采用酸水解铜还原直接滴定法,粗蛋白测定采用凯氏定氮蒸馏法[30]。土壤水分含量测定为准确称取10
g土壤样品,于105℃烘箱里烘干至恒重,待冷却后称重,计算土壤含水量。
1.4 数据分析方法
试验数据分析采用OfficeExcel2003和DPS6.55统计软件,进行单因素方差(One-WayANOVA)分析,
不同处理之间多重比较采用Duncan新复极差法。
811 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.4
2 结果与分析
2.1 细根草根分解的土壤微生物数量变化
图1 分解过程中微生物数量的变化
犉犻犵.1 犆犺犪狀犵犲狊狅犳狋犺狉犲犲犽犻狀犱狊狅犳犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狊
犮狅狌狀狋狊犱狌狉犻狀犵狋犺犲犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀
试验结果表明,在分解试验开始之前各处理与
CK均是细菌占优势,在0~30d内细菌、真菌数量
都增加(图1),30d后三者数量又急剧下降;在60~
90d真菌数量又有1个上升趋势,达到第2次高峰
值;就放线菌而言,在30~60d,处理1,3和CK的
数量都呈下降趋势,处理2和4在60~90d才有所
下降。90d以后各处理放线菌数量又迅速上升,处
理1和3的数量小于处理2和4。CK中由于未添
加新鲜的有机残体,分解初期是细菌占优势,随着分
解的进行,易降解物质被耗尽,转而以放线菌占优
势。
细根以及草根在分解过程中释放的矿质元素、
有机质等养分,为土壤微生物提供了生长繁殖所必
需的物质和能源,就土壤微生物总数而言,不同分解
时间段各处理土壤微生物总数与CK表现出显著性
差异 (犘<0.05)(表1)。120d以后,细根、草根混
合处理的微生物总数大于添加单一细根和草根的处
理(犘<0.05)。添加径级0~1mm 与添加1~2
mm细根的处理在分解90d后其微生物总数才有
显著性差异,表明在分解90d前细根径级的大小与
土壤微生物数量没有相关性。主要是因为2个径级
细根所含微生物可利用的可溶性物质较少,1~2
mm细根其木质素含量大于0~1mm细根(表2)。
2.2 细根草根分解的几种土壤微生物优势类群组
成变化
由于细根、草根本身组成成分是复杂多样的,随
着物质的分解难易程度不同,各种分解微生物类群
出现的时间也不相同,并且随着细根、草根分解的进
行,微生物类群随时间推移而出现更替现象。
表1 不同分解时间各处理微生物总数
犜犪犫犾犲1 犜狅狋犪犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾犮狅狌狀狋狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狉犲犾犪狋犲犱狑犻狋犺犳犻狀犲
狉狅狅狋狊犪狀犱犵狉犪狊狊狉狅狅狋狊犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀 ×103CFU/g干土Drysoil
处理 Treatment 0d 30d 60d 90d 120d
1 51.70±4.11a 423.30±78.29cd 230.80±34.32c 453.00±14.11b 407.63±104.20b
2 51.68±6.49a 629.53±179.14bc 244.92±20.33c 295.33±51.91c 316.30±6.08c
3 56.00±5.51a 1176.00±150.15a 424.67±19.40a 452.33±49.08b 574.83±26.66b
4 54.52±1.77a 830.17±298.21ab 327.17±17.34b 640.00±23.30a 608.80±96.84a
CK 51.72±2.99a 121.28±32.01d 22.04±1.37d 13.90±0.56d 12.53±1.68d
 注:平均值±标准差。表中同列相同字母表示差异不显著(犘>0.05),下同。
 Note:Thedatainthetablewereexpressedasmean±SD.Valuessuffixedwithsameletterswithinonecolumnmeannosignificantlydifferenceat
犘>0.05,thesamebelow.
911第18卷第4期 草业学报2009年
表2 细根、草根初始化学成分含量
犜犪犫犾犲2 犐狀犻狋犻犪犾犮犺犲犿犻犮犪犾犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳犳犻狀犲狉狅狅狋狊犪狀犱犵狉犪狊狊狉狅狅狋狊 %
根系类型
Roottype
水溶性总糖
Watersolublesugar
粗蛋白
Crudeprotein
半纤维素
Hemicelulose
纤维素
Celulose
木质素
Lignin
灰分
Ash
0~1mm细根Fineroot 4.2 2.05 13.1 21.94 16.16 1.12
1~2mm细根Fineroot 3.8 1.48 11.2 18.79 20.85 2.01
草根 Grassroot 5.2 2.86 19.4 28.06 3.85 7.81
2.2.1 细根草根分解的优势细菌类群 对细菌优势类群进行分离、纯化后鉴定结果表明,参与细根分解的细菌
主要属于假单胞菌属(犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊)和芽孢杆菌属(犅犪犮犻犾犾狌狊)。分解30d后,假单胞菌属数量表现出CK>处理
3=处理4>处理1>处理2(犘<0.05)(表3),分解90d后其数量大小顺序为处理1=处理3=处理4>处理2=
CK,120d后各处理间没有显著差异,但与CK表现出显著性差异(犘<0.05)。尽管假单胞菌属数量在对照CK
中最初表现为最大,但随着能量消耗殆尽其数量逐渐降低,而添加细根、草根的处理保证了新鲜物质的供应,其数
量大于对照,这说明假单胞菌属能利用新物质作为自身的能量,参与了细根、草根分解过程。就芽孢杆菌属而言,
分解进行30d后,其数量表现为处理4=CK>处理3>处理1>处理2(犘<0.05)。在以后各分解时期CK的芽
孢杆菌数量逐渐降低,90d以后,各处理的数量都大于CK(犘<0.05),说明芽孢杆菌属也参与了细根草根的分
解。
表3 细根、草根分解过程中优势细菌类群
犜犪犫犾犲3 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳狊犲狏犲狉犪犾狆狉犲狆狅狀犱犲狉犪狀狋犫犪犮狋犲狉犻犪犵狉狅狌狆狊狉犲犾犪狋犲犱狑犻狋犺犳犻狀犲
狉狅狅狋狊犪狀犱犵狉犪狊狊狉狅狅狋狊犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀 ×103CFU/g干土Drysoil
处理
Treatment
0d
Ⅰ Ⅱ
30d
Ⅰ Ⅱ
60d
Ⅰ Ⅱ
90d
Ⅰ Ⅱ
120d
Ⅰ Ⅱ
1 18.78±1.07a5.70±0.61a 31.22±1.47c 6.43±0.54c 19.78±1.41b 5.36±0.71c 9.47±2.47a 5.55±1.38b 3.73±0.97a7.24±1.89ab
2 16.87±1.33a5.35±1.23a 21.25±0.85d 4.16±0.22d 2.12±0.36d 1.21±0.21c 1.28±0.20b 0.77±0.14c 3.80±1.25a5.80±2.11b
3 17.67±2.08a5.00±1.09a 37.20±1.53b 8.45±1.20b 26.30±1.82a16.71±4.89a 10.47±0.48a 6.40±0.61a 4.67±1.34a9.24±2.38a
4 18.00±2.00a4.75±0.62a 37.91±5.95b12.19±1.30a 16.81±1.68c10.10±1.73b 10.12±0.46a 6.15±0.57a 4.11±0.42a5.20±0.70b
CK 18.01±2.61a5.66±1.49a 67.90±6.50a10.67±1.25a 6.49±0.88c 1.28±0.19c 1.04±0.14b 0.21±0.04c 0.23±0.10b0.20±0.09c
 Ⅰ:假单胞菌属犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊;Ⅱ:芽孢杆菌属犅犪犮犻犾犾狌狊.
2.2.2 细根草根分解的优势真菌类群 真菌优势类群鉴定结果表明主要属于木霉属(犜狉犻犮犺狅犱犲狉犿犪)、青霉属
(犘犲狀犻犮犻犾犾犻狌犿)和曲霉属(犃狊狆犲狉犵犻犾犾狌狊)。不同处理细根分解过程中,真菌的优势类群发生了明显的变化(表4)。
分解试验未开始前,木霉属在各处理间以及各处理与CK都没有显著性差异,未见曲霉属,处理2和3中出现青
霉属,两者之间也无显著性差异。在以后的各个分解时期内,各处理的木霉属、青霉属数量都比对照大,表现出显
著性差异。分解30d后处理1和4中出现曲霉属,与对照相比差异显著,分解进行120d后处理3和4才出现曲
霉属,与对照也有显著差异。由以上差异性比较可以得出木霉属、青霉属参与细根草根的早期分解过程,而曲霉
属则参与后期木质素等物质的分解过程。
2.2.3 细根草根分解的优势放线菌类群 对放线菌优势类群纯化后鉴定表明主要为游动放线菌属(犃犮狋犻狀狅
狆犾犪狀犲狊)、链霉菌属(犛狋狉犲狆狋狅犿狔犮犲狊)、诺卡氏菌属(犖狅犮犪狉犱犻犪)。各处理中游动放线菌属、链霉菌属、诺卡氏菌属在分
解进行之前没有显著性差异(表5)。分解进行90d后,游动放线菌数量表现为处理4>处理3=处理1>处理2
>CK(犘<0.05);在60,90和120d处理3和4的游动放线菌数量都大于对照CK(犘<0.05)。分解进行60d以
后,链霉菌属和诺卡氏菌属数量都表现为处理3>处理4>CK(犘<0.05),而处理1和2在120d以后才表现出
大于CK,这说明链霉菌属和诺卡氏菌属参与细根草根分解后期木质素等物质的分解。
021 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.4
表4 细根、草根分解过程中优势真菌类群
犜犪犫犾犲4 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳狊犲狏犲狉犪犾狆狉犲狆狅狀犱犲狉犪狀狋犳狌狀犵犻犵狉狅狌狆狊狉犲犾犪狋犲犱狑犻狋犺犳犻狀犲
狉狅狅狋狊犪狀犱犵狉犪狊狊狉狅狅狋狊犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀 ×103CFU/g干土Drysoil
处理
Treatment
0d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
30d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
60d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
90d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
120d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ

7.92±
3.81a
0b 0
80.36±
25.80cd
104.51±
25.85cd
16.22±
3.74a
95.75±
14.22b
78.25±
14.01b
10.24±
9.04a
185.33±
7.15a
127.35±
4.98a
36.19±
1.36a
81.90±
28.43a
212.81±
55.48a
30.12±
2.52b

5.51±
2.60a
1.00±
0.20a

139.94±
42.14bc
208.81±
70.67bc
0d
94.53±
8.77b
111.16±
12.47a
0b
138.93±
25.07b
110.55±
18.51ab
0c
47.89±
1.86b
169.04±
9.13a
14.04±
1.32b

7.33±
3.52a
2.52±
1.40a

356.43±
52.30a
440.53±
79.09a
0d
148.03±
21.13a
56.88±
7.11c
12.74±
1.57a
96.37±
35.80c
46.08±
16.85c
25.32±
10.20b
71.87±
14.04ab
148.67±
36.12a
30.98±
6.76b

3.18±
1.30a
0b 0
220.37±
93.21b
314.21±
126.10ab
9.46±
4.01b
142.71±
15.58a
64.43±
6.89bc
0b
201.77±
18.17a
98.29±
16.33b
20.52±
2.70b
90.90±
18.92a
174.17±
37.32a
197.78±
15.23a
CK
8.12±
3.50a
1.27±
0.25a

0.73±
0.19d
0e
0.09±
0.02c
1.88±
0.20c
0.24±
0.03d
0b
1.09±
0.22d
0d 0c
2.14±
0.06c
0.06±
0.00b
0c
 Ⅰ:木霉属犜狉犻犮犺狅犱犲狉犿犪;Ⅱ:青霉属犘犲狀犻犮犻犾犾犻狌犿;Ⅲ:曲霉属犃狊狆犲狉犵犻犾犾狌狊.
表5 细根、草根分解过程中优势放线菌类群
犜犪犫犾犲5 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳狊犲狏犲狉犪犾狆狉犲狆狅狀犱犲狉犪狀狋犪犮狋犻狀狅犿狔犮犲狊犵狉狅狌狆狊狉犲犾犪狋犲犱狑犻狋犺犳犻狀犲
狉狅狅狋狊犪狀犱犵狉犪狊狊狉狅狅狋狊犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀 ×103CFU/g干土Drysoil
处理
Treatment
0d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
30d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
60d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
90d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
120d
Ⅰ Ⅱ Ⅲ

1.64±
0.25a
5.13±
0.49a
3.10±
0.11a
24.63±
4.63a
67.90±
12.09a
37.26±
9.31a
3.09±
0.09c
7.38±
0.22c
4.23±
0.19c
3.53±
0.74b
17.24±
3.38c
6.62±
1.28b
3.66±
0.95c
31.74±
7.88b
10.58±
2.60c

16.40±
0.24a
4.43±
0.45a
2.53±
0.52a
7.04±
2.28b
41.95±
13.77bc
17.44±
5.94c
1.89±
0.13c
4.77±
0.16cd
2.27±
0.09c
2.26±
0.14c
8.18±
0.41d
2.38±
0.15c
2.47±
0.29c
21.66±
2.69b
9.41±
1.26c

14.47±
0.32a
4.08±
0.37a
2.86±
0.26a
8.10±
1.52b
28.24±
5.30b
12.19±
1.34bc
36.73±
2.31a
74.99±
6.67a
48.63±
3.64a
4.11±
0.38b
51.92±
4.83a
31.95±
2.37a
21.52±
4.53a
172.85±
34.65a
118.39±
21.29a

15.15±
0.55a
4.75±
0.71a
2.51±
0.57a
6.60±
0.79b
20.01±
2.68c
14.16±
3.03b
14.36±
2.19b
23.41±
3.62b
17.87±
3.10b
11.46±
0.25a
28.07±
3.23b
4.62±
0.26b
13.43±
3.87b
159.84±
42.63b
41.51±
11.73b
CK
1.93±
0.78a
4.28±
0.94a
2.70±
0.97a
4.77±
3.49b
15.90±
11.43c
2.97±
2.08c
3.05±
0.28c
0.94±
0.07d
4.37±
0.40c
0.77±
0.16d
0.36±
0.07e
1.24±
0.23c
0.11±
0.04c
0.14±
0.05d
0.90±
0.37d
 Ⅰ:游动放线菌属犃犮狋犻狀狅狆犾犪狀犲狊;Ⅱ:链霉菌属犛狋狉犲狆狋狅犿狔犮犲狊;Ⅲ:诺卡氏菌属犖狅犮犪狉犱犻犪.
3 讨论
3.1 不同处理方式细根草根分解的土壤微生物数量变化
向土壤中添加细根、草根的各处理,其土壤微生物细菌、真菌、放线菌与对照相比,含量可增加几倍至几十倍。
其原因是添加的细根、草根有利于土壤有机物质的积累,导致土壤微生物数量的增加。分解30d以前,细菌数量
占微生物总数的比例最大,分别为61.54%(处理1),58.03%(处理2),57.14%(处理3),60.55%(处理4)和
55.77%(CK);分解30d以后,各处理细菌数量出现下降趋势。随着分解进程的延续,各处理转变为以真菌和放
线菌占优势,对照中以放线菌占优势[31,32]。真菌在分解不易分解的木质素等物质时比细菌更具有优势,放线菌
具有类似于真菌菌丝的丝状结构,可以产生降解木质素的酶,参与木质素的分解[33]。因而随着时间的延长,木质
素、纤维素等难溶物质残留积累下来,真菌和放线菌是参与这些物质分解过程的主要分解者。
121第18卷第4期 草业学报2009年
分解过程中细根、草根早期质量的损失在很大程度上与易分解的碳化合物有关,如细根初始水溶性提取物,
而后期质量损失与难分解的含碳化合物有关,如木质素[34,35]。本试验中扁穗牛鞭草草根含有难分解的木质素比
2种径级细根的少(表2),易分解的化学成分如水溶性糖、粗蛋白等多。因此分解的前60d,添加扁穗牛鞭草草根
处理的土壤微生物总数比其他处理多,直到90d以后向土壤中添加细根和草根混合物的处理其土壤微生物数量
大于添加单一细根和添加单一草根的处理。说明了光皮桦与扁穗牛鞭草复合种植能促进土壤微生物数量增加,
有利于林下土壤养分循环,能够提高林地自培肥的能力。
3.2 不同处理方式细根分解的几种土壤微生物优势类群组成变化
土壤微生物在森林枯落物分解、土壤有机物分解、转化等代谢活动中起着重要作用[36]。凋落物化学性状影
响分解凋落物的土壤微生物组成和活性[37,38]。各化学组成成分的分解、转变的难易程度,常引起微生物类群的
变化或发生更替现象。早在20世纪40~70年代很多微生物学家的观察和分析都已经证实了有机残体分解的不
同时期,发育着不同类型的微生物,其优势类群不断交替变化[39]。在本研究中,分解30~90d内,假单胞菌属所
占细菌比例较大,分别为63.0%~82.9%,52.7%~81.5%,62.4%~83.6%和58.6%~75.7%。添加细根和草
根的处理假单胞菌属细菌数量大于单一细根的处理,这是因为假单胞菌属主要利用可溶性的物质生长,而草根含
有较多的这类物质(表2);90d后各处理的芽孢杆菌数量才大于CK(犘<0.05),其数量表现出大于假单胞菌属
数量,这就说明了芽孢杆菌属在培养的较晚阶段才出现,两者随时间的延续出现更替现象。
真菌由于能分解纤维素、木质素等较难分解的物质,在森林生态系统的凋落物分解过程中养分循环以及土壤
腐殖质的形成中起着重要作用。许多研究表明根据利用的基质,真菌被划分为3种功能群[40,41]。木质纤维素分
解者主要利用木质素和碳水化合物,使凋落物质量发生明显的损失;纤维素分解者优先分解碳水化合物,木质素
质量发生轻微变化或无变化;糖真菌主要利用可溶性糖。青霉属、曲霉属和木霉属属于分解纤维素和果胶质能力
较强的类群[22]。本研究中,分解120d后,这3种菌在各处理中都占有较大比例,这与张淑贤[42]对森林枯叶分解
过程中真菌特性的研究结果相同。曲霉属与木霉属均为腐生菌,在分解的90和120d,处理4中两者数量之和
(222.29×103 和298.68×103CFU/g干土)大于其他处理,在一定程度上指示了添加混合根的处理土壤中有机
质养分含量高[43],说明了光皮桦与扁穗牛鞭草复合种植能促进土壤有机质的提高,提高土壤肥力。
链霉菌属、小单胞菌属(犕犻犮狉狅犿狅狀狅狊狆狅狉犪)、孢囊链霉菌属(犛狋狉犲狆狋狅狊狆狅狉犪狀犵犻狌犿)和诺卡氏菌属等这类群中有
11%~65%的放线菌具有分解纤维素的能力[22]。Crawford[44]早在20世纪70年代就证明了链霉菌属还能够分
解木质素。本研究中随着分解过程的进行,120d后各处理与对照相比链霉菌属和诺卡氏菌属数量明显大于分
解初期的数量,而游动放线菌属呈下降趋势,说明链霉菌属和诺卡氏菌属也是细根中较难分解物质的分解者。
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犞犪狉犻犲狋犻犲狊狅犳狊狅犻犾犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狊犱犲犮狅犿狆狅狊犻狀犵犅犲狋狌犾犪犾狌犿犻狀犻犳犲狉犪犳犻狀犲狉狅狅狋狊犪狀犱犎犲犿犪狉狋犺狉犻犪犮狅犿狆狉犲狊狊犪狉狅狅狋狊
RONGLi1,LIXianwei1,ZHUTianhui2,ZHANGJian1,YUAN Weiyang1,WANGQiao1
(1.StateKeyLaboratoryofEcologicalForestryEngineering,SichuanAgriculturalUniversity,
Ya’an625014,China;2.StateKeyLaboratoryofForestProtection,Sichuan
AgriculturalUniversity,Ya’an625014,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Finerootdecompositionoftenplaysanimportantroleinmaintainingsoilfertilityandmassnutrient
cyclinginsoilecosystems.Asirreplaceabledecomposersoffineroots,soilmicroorganismsarecloselylinkedto
bioelementcomponents.Birch(犅犲狋狌犾犪犾狌犿犻狀犻犳犲狉犪)-grass(犎犲犿犪狉狋犺狉犻犪犮狅犿狆狉犲狊狊犪)isasuccessfulforestand
grasscompoundmodelforconvertingfarmlandtoforestandisbeneficialtothedevelopmentoftheenvironment
andeconomy.Thereisalackofinformationonquantitiesofsoilmicrobesinrelationtofinerootdecomposition
andfewpublishedreportsonsoilmicroorganismsinbirchgrassplantations.Therefore,soilmicrobialamount
anddominantmicrobialgroupsduringdecompositionoffinerootsandgrassrootswereinvestigatedinorderto
obtainanunderstandingofthemechanismsoffinerootdecomposition.Birchfinerootsandgrassrootsfroma
birchgrasscompoundmodelinconvertingfarmlandtoforestinHongya,Sichuan,wereusedina120dlabora
toryincubationexperiment.Therootsweremixedwiththesamesoilinthefolowingfivetreatments:1)0-1
mmbirchfineroots,2)1-2mmbirchfineroots,3)grassroots,4)0-2mmbirchfineroots+grassroots,
and5)noroots(CK).Treatmentsofadditionoffineroots(andgrassroots)significantlyincreasedsoilmicro
bialcontent.Therankedordersoftotalmicrobialcontentwere:Treatment4>treatment3=treatment1>
treatment2(犘<0.05).Fungiplayedamoreimportantroleinfinerootdecompositionthanbacteriaandactino
mycetes.Eightdominantmicrobialgroupswereisolatedandidentified.犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊,犜狉犻犮犺狅犱犲狉犿犪,and犃犮狋犻
狀狅狆犾犪狀犲狊playedthemostimportantroleattheinitialphaseoffineandgrassrootdecomposition,while犅犪犮犻犾
犾狌狊,犃狊狆犲狉犵犻犾犾狌狊,犘犲狀犻犮犻犾犾犻狌犿,犛狋狉犲狆狋狅犿狔犮犲狊,and犖狅犮犪狉犱犻犪dominatedthelaterphaseofdecomposition.Reg
ularfluctuationswerenotobservedduringthefirst120dofthedecompositionprocessesbutafter120deight
dominantmicrobialgroupsincreasedsignificantly(犘<0.05).Thedifferenttreatmentswithbirchfineroots
andgrassrootsgreatlyinfluencedsoilmicrobialamountandthedominantmicrobialgroupsinrootdecomposi
tion.
犓犲狔狑狅狉犱狊:fineroot;grassroot;decomposition;soilmicroorganism;conversionoffarmlandtoforest
421 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.4