全 文 ：第 51 卷 第 4 期
2 0 1 5 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51，No. 4
Apr．，2 0 1 5
doi:10．11707 / j．1001-7488．20150412
收稿日期: 2014 － 03 － 27; 修回日期: 2015 － 02 － 25。
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目( CAFYBB2012026)。
* 焦如珍为通讯作者。
模拟氮沉降对杉木林土壤氮循环相关微生物的影响*
刘彩霞1 焦如珍1 董玉红1 孙启武1 周新华2 李峰卿2
(1．中国林业科学研究院林业研究所 林木遗传育种国家重点实验室 国家林业局林木培育重点实验室 北京 100091;
2．中国林业科学研究院亚热带林业实验中心 分宜 336600)
摘 要: 【目的】 土壤微生物数量是衡量土壤氮素循环生化功能变化的重要指标。通过野外模拟试验，探讨短
期氮沉降中不同氮素形态的沉降量对土壤中可培养固氮菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌和反硝化细菌数量的影响，以及
初期的变化趋势对森林氮素调控和环境管理的重要意义，为深入研究氮沉降对杉木林森林生态系统的影响提供参
考。【方法】2013 年 5 月，在杉木幼龄林内建立 30 个 1 m × 1 m 的样方，进行 5 种氮沉降量［N0(对照)、N1(20 kg·
hm － 2 a － 1 )、N2(40 kg·hm － 2 a － 1 )、N3(60 kg·hm － 2 a － 1 )、N4(80 kg·hm － 2 a － 1)］和 2 种氮形态( I 铵态氮、II 硝态氮)的
模拟沉降试验。分别于 2013 年 6，8，10 月从 0 ～ 10 cm 和 10 ～ 20 cm 土层取样测定微生物数量。固氮菌数量测定
采用稀释平板计数法，硝酸和亚硝酸细菌数量采用 MPN-Griess 比色法，反硝化细菌 (厌氧)采用酚二磺比色法。
【结果】各处理的 0 ～ 10 cm 土层中固氮菌数量均高于 10 ～ 20 cm 土层; 随着氮沉降量增加，可培养固氮菌数量先
升高后降低。低于 60 kg·hm － 2 a － 1铵态氮处理有利于固氮菌生长。0 ～ 10 cm 土层亚硝酸细菌数量，随铵态氮沉降
量增加，先升高再降低最后趋于平缓，在 N1 或 N2 处理达到最大值; 施硝态氮时，菌落数量先降低再升高最终趋于
平稳。在 6 月，虽然铵态氮和硝态氮的氮沉降量相同，但 0 ～ 10 cm 土层中的亚硝酸细菌数量差异极显著，10 ～ 20
cm 土层差异显著。8 月和 10 月的硝酸细菌数量变化趋势相同，均为随氮沉降量增加先上升再下降再上升，且在相
同氮素沉降量的铵态氮和硝态氮处理间未出现显著差异。反硝化细菌的时间变化与其他菌落不同，施铵态氮时二
土层的变化趋势相反，施加硝态氮时反硝化细菌的数量变化较平缓，NO3
－ -N 的 N4 处理有轻微抑制作用。【结论】
0 ～ 10 cm 土层的固氮菌数量大于 10 ～ 20 cm 土层，0 ～ 60 kg·hm － 2 a － 1铵态氮和 0 ～ 80 kg·hm － 2 a － 1硝态氮均可促进
固氮菌的生长。亚硝酸细菌在 2 种氮形态处理时的变化趋势相反，低铵态氮处理可促进亚硝酸细菌的生长，低硝
态氮处理抑制其生长。氮形态对硝酸细菌数量影响不显著，低氮处理促进硝酸细菌数量的增长，而中氮处理开始
出现抑制作用。氮沉降量对反硝化细菌影响不显著。
关键词: 氮沉降; 固氮菌; 硝酸细菌; 亚硝酸细菌; 反硝化细菌
中图分类号: S714. 3 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2015)04 － 0096 － 07
Ｒesponse of the N-Cycling Associated Soil Microorganism to Simulated
N Deposition in a Plantation of Cunninghamia lanceolata
Liu Caixia1 Jiao Ｒuzhen1 Dong Yuhong1 Sun Qiwu1 Zhou Xinhua2 Li Fengqing2
(1 ． Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of State Forestry Administration
State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding Ｒesearch Institute of Forestry，CAF Beijing 100091;
2 ． Centre of Subtropical Forestry，CAF Fenyi 336600)
Abstract: 【Objective】The number of microorganism in soil is an important index in determining the change of the
biochemical function of soil nitrogen cycle． While the current studies mostly focus on the microbial flora，the research on
nitrogen cycling associated microorganisms is little． In this paper，the influence of deposition amount of short-term nitrogen
deposition in different nitrogen forms on soil culturable azotobacter，nitric acid bacteria，nitrous acid bacteria and
denitrifying bacteria is studied by a field simulation experiment． The change trend at early stage in response to the N-
deposition is an important knowledge for forest nitrogen regulation and environmental management，and this study would
provide reference for the further research on effects of nitrogen deposition on Chinese fir plantation ecosystem．【Method】In
May 2013，30 plots of 1 m × 1 m were established in a Cunninghamia lanceolata plantation to simulate nitrogen loadings at
第 4 期 刘彩霞等: 模拟氮沉降对杉木林土壤氮循环相关微生物的影响
5 levels: N0，N1，N2，N3，and N4 with 0，20，40，60 and 80 kg·hm － 2 a － 1，respectively． Soil samples were collected
in 0 － 10 cm and 10 － 20 cm soil layers in June，August and October 2013，respectively． The dilution plate counting
method was used to determine the amount of nitrogen fixing bacteria，and the MPN-Griess colorimetry for measuring nitrate
and nitrite bacteria，and the phenol two sulfonyl colorimetric method for denitrifying bacteria ( anaerobic) ．【Ｒesult】The
results showed: the amount of azotobacter in the 0-10 cm soil layer was more than in 10 － 20 cm． Along with the increase
of N deposition， the amount of azotobacter showed a trend that it firstly increased and then decreased． Moreover，
ammonium nitrogen deposition(0 － 60 kg· hm － 2 a － 1 ) was in favor of the amount of azotobacter． The amount of nitrite
bacteria first increased and then decreased with the increasing ammonium nitrogen，and obtained maximum value in N1 or
N2 treatment． The amount of nitrite bacteria showed an almost opposite change patterns in response to nitrate nitrogen
addition． In June，nitrite bacteria appeared extremely significant difference with the same ammonium and nitrate nitrogen
in 0-10 cm soil layer，and there also was significant difference in 10 － 20 cm soil layer． The amount of nitrobacteria
showed the same trend in August and October，that was first increase and then decrease and the change showed no
significant difference between the two nitrogen forms treatments． The changing trend of denitrobacteria with ammonium
nitrogen deposition was opposite between the two soil layers ( 0 － 10 cm，10 － 20 cm ) ． Nitrate deposition had no
significant effect on denitrobacteria，and the high concentration of nitrogen lightly restrained growth of denitrobacteria．
【Conclusion】The amount of azotobacter in 0-10 cm soil layer was greater than that in the 10 － 20 cm layer． Ammonium
nitrogen (0 － 60 kg·hm － 2 a － 1 ) promoted the growth of azotobacter，so did the nitrate nitrogen (0 － 80 kg·hm － 2 a － 1 ) ．
For the two nitrogen forms，the trend was inconsistent，low ammonium nitrogen promoted the nitrite bacteria growth，and
the low nitrate nitrogen inhibited it． Nitrogen deposition forms had no significant effects on nitrate bacteria，low nitrogen
deposition promoted the growth，and the high concentration restrained the growth． The quantity of nitrogen deposition had
no significant effect on denitrifying bacteria．
Key words: nitrogen deposition; azotobacter; nitrobacteria;nitrite bacteria; denitrobacteria
近年来，随着我国工农业的发展，氮沉降量持续
升高，由此引发的环境问题也引起了广泛关注(Bai
et al．，2010)。高氮沉降量导致土壤氮循环过程发
生变化 (张晶等，2002)、土壤系统大面积氮流失
(Aber et al．，2003; Gundersen et al．，1998) 以及氮
循环相关微生物群落的数量及组成发生变化(薛璟
花等，2007; 袁颖红，2012; Horz et al．，2004)。
土壤微生物数量是衡量土壤氮素循环生化功能
变化的重要指标 ( Zumft et al．，1997; Kowalchuk
et al．，2001; Hayatsu et al．，2008)，目前关于氮沉降
对微生物数量的影响研究较多，多集中在微生物区
系的变化方面(Frey et al．，2004; 薛璟花等，2007)。
氮循环微生物的研究多集中在湿地环境中(李谷
等，2006)，关于氮沉降对土壤氮循环微生物的影响
研究较少，且氮输入形式多为铵态氮 (李振高等，
2004)。Tan(2003)的研究表明:氮输入显著改变了
土壤固氮微生物的群落结构，导致固氮微生物多样
性下降。侯海军(2014)运用分子手段进行研究，得
出氮输入抑制了固氮菌的生长但氨氧化微生物的数
量和活性增加的结论。
本 研 究 试 验 地 设 在 杉 木 ( Cunninghamia
lanceolata)速生丰产林中，并将氮沉降细化为铵态氮
沉降和硝态氮沉降，沉降量梯度划分更为细致。研
究短期内 2 种氮形态氮沉降量对土壤中可培养固氮
菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌和反硝化细菌数量的影响
及其初期的变化趋势，对于森林的氮素调控和环境管
理具有重要意义(袁颖红，2012)，还可为深入研究氮
沉降对杉木林森林生态系统的影响提供参考。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验地位于江西省分宜县大岗山东北部的山下
林场，地处我国中亚热带 (114°30 E，27°30 N)。
属低山丘陵地貌，母岩以千枚岩为主，土壤为黄、红
壤，地带性植被为常绿阔叶林。年均气温 17. 5 ℃，
年降水量 1 597. 3 mm，集中在 4—6 月，无霜期为
268 天。
1. 2 试验设计
2013 年 5 月，选择杉木幼龄林(4 年生)代表性
样地，在样地中建立 30 个 1 m × 1 m 的样方，各样方
间设置 3 m 的缓冲带。依据江西九江至鹰潭不同区
域的年氮沉降量(约 15. 2 ～ 62. 6 kg·hm － 2 ) (王体
健，2008; 陈能汪，2008)，设定本研究的 5 种氮沉
降量，分别为:N0(对照)、N1 (20 kg·hm － 2 a － 1 )、N2
(40 kg·hm － 2 a － 1)、N3(60 kg·hm － 2 a － 1 )、N4(80 kg·
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林 业 科 学 51 卷
hm － 2 a － 1)，并设定 2 种氮形态( I 铵态氮、Ⅱ硝态
氮)，每个处理设 3 个重复。
从 2013 年 5 月开始对样地进行氮处理，铵态氮
处理使用 NH4Cl 溶液，硝态氮处理使用 KNO3 溶液。
将每个样方的施氮量分成 5 等份，于 5，6，7，9，11 月
中旬分别施入样方(Frey et al．，2004; Li et al．，2013;
Magill et al．，2004; Venterea et al．，2004)，用喷雾器均
匀喷洒，对照样地只喷施清水。
1. 3 样品采集和测定
从氮沉降量和微生物生长活性考虑，分别于
2013 年 6，8，10 月，从 0 ～ 10 cm 和 10 ～ 20 cm 土层中
分别取土样(12 月因温度低微生物活性差而未取
样)，在4 ℃条件下保存，并尽快带回实验室进行分
析。固氮菌数量测定采用稀释平板计数法。硝酸、亚
硝酸菌数量的测定采用 MPN-Griess 比色法，反硝化
细菌(厌氧)采用酚二磺比色法(吴云汉等，1998)。
1. 4 数据处理
用 SPSS19. 0 软件进行方差分析，用 Duncan 多
重检验法和配对样本 T 检验法比较差异显著性，并
使用 Sigmaplot 作图分析。
2 结果与分析
2. 1 2 种氮形态和氮沉降量对土壤可培养固氮菌
数量的影响
不同施氮处理后的可培养固氮菌数量为 6 月 ＞
10 月 ＞ 8 月(图 1)。除 8 月外，各处理 0 ～ 10 cm 土层
的固氮菌数量均高于 10 ～ 20 cm 土层。随着氮沉降
量的增加，固氮菌数量呈现出先升高后降低的趋势。
6 月 2 种氮形态处理的 0 ～ 10 cm 土层中，固氮菌
数量变化趋势相同且变化幅度相近，都随氮沉降量的
增加表现先上升后下降的趋势，N1、N2 处理的变化平
缓，N3 处理时达到最大值，其值分别为 19. 042 × 106，
16. 739 × 106 cfu·g － 1。10 ～ 20 cm 土层中，施加铵态
氮时固氮菌数量变化趋势与 0 ～ 10 cm 一致，但施加
硝态氮时则在 N2 处理时达到最大值。
8 月 10 ～ 20 cm 土层中各氮处理对应的固氮菌
数量高于或近似等于 0 ～ 10 cm 土层，其原因可能是
受到土壤含水量(表 1)的影响。0 ～ 10 cm 土层施
加铵态氮时，N1 处理为最大值，为 7. 058 × 106 cfu·
g － 1，N2，N3，N4 处理间变化不明显。而施加硝态氮
虽然符合总体的变化趋势，但变化幅度较小。10 ～
20 cm 土层施加铵态氮时 N2 处理达到最大值，为
2. 691 × 106 cfu·g － 1，硝态氮 N1 处理时达到最大值，
为 3. 332 × 106 cfu·g － 1。
10 月 0 ～ 10 cm 土层中各氮处理的固氮菌数量
均大于 10 ～ 20 cm 土层。施加铵态氮时，N3 处理 2
土层中的固氮菌数量均达到最小值，分别为 2. 574
× 106，2. 584 × 106 cfu·g － 1;而施加硝态氮时，N3 处
理均达到最大值，分别为 6. 325 × 106，4. 108 × 106
cfu·g － 1。
表 1 各氮处理样地中的土壤含水量
Tab． 1 The water content of different nitrogen deposition %
月份
Month
土层
Layer / cm
NH +4 -N NO
－
3 -N
N0 N1 N2 N3 N4 N0 N1 N2 N3 N4
6
0 ～ 10 37. 37 37. 15 36. 22 33. 05 32. 19 34. 87 33. 99 33. 95 35. 01 33. 74
10 ～ 20 32. 86 33. 35 29. 92 30. 40 29. 05 24. 63 31. 21 29. 54 32. 59 28. 36
8
0 ～ 10 13. 13 12. 12 14. 91 11. 75 13. 44 12. 54 11. 49 11. 41 12. 74 13. 39
10 ～ 20 13. 91 11. 73 12. 69 12. 44 13. 35 12. 38 11. 77 11. 91 11. 99 13. 26
10
0 ～ 10 21. 65 21. 35 22. 29 21. 90 19. 63 18. 67 20. 85 20. 32 22. 45 20. 93
10 ～ 20 19. 27 16. 17 16. 97 20. 55 13. 72 18. 13 17. 60 18. 12 20. 15 20. 26
2. 2 2 种氮形态和氮沉降量对土壤可培养亚硝酸
细菌数量的影响
如表 2 所示，0 ～ 10 cm 土层施加铵态氮时，菌
落数量为先升高再降低最后趋于平缓，N1 或 N2 处
理时达到最大值;施加硝态氮时，菌落数量为先降低
再升高最终趋于平稳。这说明 0 ～ 10 cm 土层中
0 ～ 20 kg·hm － 2 a － 1铵态氮对亚硝酸细菌的生长具有
促进作用，而 0 ～ 20 kg·hm － 2 a － 1硝态氮则具有抑制
作用。8 月随沉降量的变化趋势略微滞后，到 N2 处
理才下降。其原因为 8 月的土壤含水量较低，沉降
的氮未被土壤团吸收，即可利用氮含量较低且分布
不均匀。
二土层间的亚硝酸细菌数量差异没有明显规
律，可能是因为 0 ～ 10 cm 土层的有机质含量高因而
菌量高，而 10 ～ 20 cm 土层的缺氧程度高，适宜厌氧
微生物活动，反硝化和氨化作用强，并且受到的扰动
较小，即下层更有利于铵态氮的保存，菌量也高。所
以双因素综合影响下亚硝酸菌的数量变化较为波
动。月份间菌数变化较大，10 月的菌落数量值明显
低于其他月份，可能是受温度的影响。2 种氮形态
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第 4 期 刘彩霞等: 模拟氮沉降对杉木林土壤氮循环相关微生物的影响
图 1 不同土层各氮处理条件下固氮菌的数量变化
Fig． 1 The amount of azotobacter in two soil layer of different nitrogen deposition
土层(铵态氮) Soil layer (NH +4 -N) :a． 0 ～ 10 cm;b． 10 ～ 20 cm．
土层(硝态氮) Soil layer (NO －3 -N) :c． 0 ～ 10 cm;d． 10 ～ 20 cm．
对菌落数量影响不同。不同铵态氮沉降量时菌落数
量变化幅度较大，不同硝态氮沉降量时则变化幅度
较小且变化趋势与铵态氮沉降时相反，其原因为亚
硝酸细菌可直接利用铵态氮，把其转化为亚硝酸，而
硝态氮需要经过转化才能被利用。
从表 2 可知，6 月的 0 ～ 10 cm 土层中相同铵
态氮和硝态氮处理时，亚硝酸细菌数量差异极显
著，10 ～ 20 cm土层中则差异显著，8 月和 10 月各
土层对应处理间未出现显著性差异。可见，沉降
初期铵态氮和硝态氮对亚硝酸菌数量的影响差异
较明显。
2. 3 2 种氮形态和氮沉降量对土壤可培养硝酸细
菌数量的影响
如表 3 所示，6 月 0 ～ 10 cm 土层中各氮处理对
应的硝酸菌数量大于 10 ～ 20 cm 土层。0 ～ 10 cm
土层中沉降二种形态的氮对硝酸菌数量变化趋势影
响相同，其数量随氮沉降量的增加先下降后上升最
后趋于平缓。二种形态氮处理均以对照样地中菌落
数量为最大值 (4. 331 × 105 cfu·g － 1和 6. 909 × 105
cfu·g － 1)，在铵态氮的 N2 处理和硝态氮的 N1 处理
为最小值 (1. 995 × 105 cfu·g － 1和 2. 853 × 105 cfu·
g － 1)，其他处理间变化较平缓。10 ～ 20 cm 土层中，
施加铵态氮时硝酸细菌数量变化趋势与 0 ～ 10 cm
土层一致，但施加硝态氮时，N4 处理时硝酸细菌数
量明显上升。
8 月与 10 月的变化趋势相同，均为随着氮沉降
量的增加先上升后下降最后再上升，即 0 ～ 20 kg·
hm － 2 a － 1氮沉降量促进硝酸细菌数量的增长，而中
氮处理开始出现抑制作用。其原因为氮输入导致了
氮的积累，游离出来的 NH4
+ 等物质会抑制了硝化
作用。8 月二土层的菌落数量分布没有明显的规
律，其原因为 8 月二土层间土壤含水量差异的波动
性(表 1)。0 ～ 10 cm 土层沉降二种形态氮时菌落
数量变化趋势相同且变化幅度相近，均为先升高再
降低最后再升高。10 ～ 20 cm 土层中施加硝态氮时
的菌落数量与 0 ～ 10 cm 一致，但施加铵态氮时其变
化趋势为先降低再升高最后再降低。10 月二土层
的硝酸细菌数量均低于其他月份，且各处理间的变
化平缓。从配对样本 T 检验的显著性值可知，氮形
态对硝酸细菌数量的影响不显著。
99
林 业 科 学 51 卷
表 2 各土层不同氮沉降处理的亚硝酸菌数量
Tab． 2 The amount of nitrite bacteria in two soil layer of different nitrogen deposition (105 cfu·g － 1 )
采样
月份
Month
土层
Layer /
cm
NH +4 -N NO
－
3 -N
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
T
6
8
10
0 ～ 10 15. 741 21. 081 28. 484 19. 417 18. 111 9. 468 5. 807 14. 383 7. 180 7. 789 0. 002
10 ～ 20 39. 469 25. 755 14. 175 18. 678 14. 306 10. 393 11. 387 5. 441 8. 159 8. 147 0. 027
0 ～ 10 10. 936 28. 449 5. 289 3. 400 2. 503 28. 584 28. 245 1. 693 4. 393 1. 299 0. 513
10 ～ 20 29. 039 3. 398 3. 436 28. 552 5. 193 28. 532 28. 335 3. 973 2. 273 2. 380 0. 924
0 ～ 10 0. 472 0. 572 0. 407 0. 320 0. 643 0. 676 0. 569 0. 481 0. 709 0. 485 0. 337
10 ～ 20 0. 328 0. 577 0. 381 0. 294 0. 715 0. 753 0. 951 0. 346 0. 480 0. 564 0. 227
表 3 各土层不同氮沉降处理的硝酸细菌数量
Tab． 3 The amount of nitrobacteria in two soil layer of different nitrogen deposition (105 cfu·g － 1 )
采样
月份
Month
土层
Layer /
cm
NH +4 -N NO
－
3 -N
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
T
6
8
10
0 ～ 10 4. 331 4. 322 1. 995 3. 601 3. 588 6. 909 2. 853 4. 542 4. 642 4. 276 0. 221
10 ～ 20 2. 631 2. 576 1. 212 2. 131 1. 621 3. 538 2. 634 4. 707 1. 755 3. 583 0. 158
0 ～ 10 4. 029 4. 912 2. 429 1. 804 3. 062 2. 287 3. 079 0. 706 2. 445 2. 867 0. 127
10 ～ 20 2. 004 2. 077 3. 121 1. 247 1. 308 3. 110 5. 100 1. 674 1. 288 1. 825 0. 424
0 ～ 10 0. 489 0. 911 0. 365 0. 491 0. 975 0. 369 0. 779 0. 669 0. 795 0. 400 0. 803
10 ～ 20 0. 599 0. 557 0. 662 3. 147 0. 637 0. 468 0. 870 0. 55 0. 689 0. 439 0. 354
2. 4 2 种氮形态和氮沉降量对土壤可培养反硝化
细菌数量的影响
反硝化细菌与其他微生物数量随时间的变化不
同，其在 10 月时数量达到最大值。0 ～ 10 cm 土层
中施加氨态氮，6 月和 8 月的反硝化细菌的数量变
化趋势为先增加再降低再增加，但 10 月的数据则为
先降低再增加再降低，原因为每次沉降后氮量逐次
累加。施加硝态氮时，反硝化细菌数量变化较为平
缓，高氮处理时有轻微的抑制作用。10 ～ 20 cm 土
层中施加铵态氮时，6 月和 10 月的菌落数量变化趋
势为先降低再升高再降低。8 月数据的变化动态与
0 ～ 10 cm 一致。施加硝态氮时，其变化曲线成波浪
状，且变化幅度较小。
由图 2 可知二土层间的菌落数量变化较为波
动，没有呈现出明显的规律，其原因可能为表层土壤
的氮素含量及有机质含量较高，但下层土壤与表层
土壤比较，透气性较差，适合厌氧细菌的生长。二因
素的综合作用导致了变化的不稳定性。反硝化细菌
可直接利用硝态氮源，但在沉降硝态氮时变化却不
显著，其原因可能为影响氮素转化的因素较多，仅增
加氮输入量，对其生态系统的影响不能迅速显现，其
影响存在滞后性。
3 结论与讨论
不同微生物的生理特性和氮需求各不同，因而
不同形态氮的沉降对不同微生物群落的影响也有所
差异。越来越多的证据表明，微生物生长常常受氮
素水平的限制( Landi et al．，2006)。氮沉降可改变
微生物种群的生理特性，进而改变群落动力学，最终
使得微生物群落数量和组成发生变化( Jangid et al．，
2008)，但变化不大(Waldrop et al．，2004)或是长期
沉降才会发生较大变化(Avrahami et al．，2003)。
本研究中，固氮菌数量随着氮沉降量的增加先
升高后降低，即低于 60 kg· hm － 2 a － 1铵态氮更有利
于固氮菌的生长，而高于 60 kg· hm － 2 a － 1时反而抑
制其生长。这与侯海军 (2014)得出的氮输入可抑
制固氮菌生长的结论不完全相同，其原因可能为本
研究采用培养法测定，而侯海军则是使用分子标记
法测定，测定的微生物数量间存在差异。多数样地
中 0 ～ 10 cm 土层中固氮菌数量高于 10 ～ 20 cm 土
层，但不同月份间变化略有差异。
硝酸细菌和亚硝酸细菌含量较小，原因为江西
为偏酸性土壤，而硝酸细菌的生长最适 pH 值为 6. 5
～ 7. 5，亚硝酸细菌为 7. 0 ～ 8. 5(金志刚等，1998)。
硝酸菌在 8 月与 10 月的数量变化趋势相同，均为随
着氮沉降量的增加先上升再下降再上升，但氮形态
对硝酸细菌数量的影响不显著。亚硝酸数量在二土
层间数量分布没有明显规律;但 6 月的 0 ～ 10 cm 土
层中，沉降相同量的铵态氮和硝态氮时，亚硝酸细菌
数量出现极显著差异，10 ～ 20 土层中出现显著性差
001
第 4 期 刘彩霞等: 模拟氮沉降对杉木林土壤氮循环相关微生物的影响
图 2 不同土层间各氮处理条件下反硝化细菌的数量变化
Fig． 2 The amount of denitrobacteria in two studied soil layer of different nitrogen deposition
土层(铵态氮) Soil layer (NH +4 -N) :a． 0 ～ 10 cm;b． 10 ～ 20 cm．
土层(硝态氮) Soil layer(NO －3 -N) :c． 0 ～ 10 cm;d． 10 ～ 20 cm．
异。8 月和 10 月各土层间未出现显著性差异，即沉
降初期铵态氮和硝态氮对亚硝酸菌数量的影响差异
较显著。
反硝化细菌与其他菌落随时间的变化不同，其
在 10 月时数量达到最大值。二土层间的菌落数量
变化较为波动，没有呈现出明显的规律，其原因可能
为表层土壤的氮素含量及有机质含量较高，但下层
土壤与表层土壤比较，透气性较差，二因素的综合作
用，导致了变化的不稳定性。施加氨态氮时，二土层
的变化趋势相反。施加硝态氮时，反硝化细菌的数
量变化较为平缓，在高氮处理时有轻微的抑制作用。
相关性分析表明，不同处理间的菌落数量相关
系数较低。整个氮素循环系统中的微生物数量还没
呈现出明显的关联性变化。其原因为各处理和采样
的间隔时间较短，虽然氮输入量不断增加，整个氮循
环系统中菌落数量不断变化，但整个系统的调节需
要一定的时间来稳定，然后才能呈现各菌落间的相
关性变化，所以还需要长时间的观察和监测。
本试验仍存在需进一步研究的问题。首先是氮
沉降影响的滞后性问题。由于土壤微生物分布广泛
且数量巨大，在短期内氮沉降对土壤微生物的影响
难以完全显现出来，需要进行长期现测。其次，本实
验对固氮菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌和反硝化细菌的
记数均在28 ℃条件下进行，而实际土壤温度随气象
条件(温度、降水等)的不同存在差异。常温下的记
数结果能否准确反映沉降处理下的实际情况仍需进
一步探讨，特别是结合氮素代谢过程中的相关酶活
性，如脲酶、过氧化氢酶、硝酸酶、亚硝酸酶和反硝化
酶活性来进一步研究(曹喜涛等，2004)。
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(责任编辑 朱乾坤)
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