全 文 ：第 49 卷 第 12 期
2 0 1 3 年 12 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 12
Dec．，2 0 1 3
doi: 10．11707 / j．1001-7488．20131215
收稿日期: 2012 － 11 － 06; 修回日期: 2013 － 07 － 29。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31071904) ;国家科技支撑计划项目(2012BAD24B06)。
* 本研究得到中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所森林病理实验室、黑龙江省林业科学院的支持，硕士研究生杨延峰协助完
成了部分室内微生物培养，在此一并致谢。
不同密度杂种落叶松人工林土壤细菌群落对
凋落物分解过程的响应*
林英华1 汪来发2 卢 萍1，2 谭 飞1，3 徐演鹏1，3 孙 楠4
(1. 中国林业科学研究院湿地研究所 北京 100091; 2. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所
国家林业局森林保护学重点实验室 北京 100091; 3. 东北林业大学野生动物资源学院 哈尔滨 150040;
4. 黑龙江省林业科学院 哈尔滨 150081)
摘 要: 应用稀释平板法和 16S RNA 序列分析法对不同密度杂种落叶松长白落叶松又日本落叶松人工林 2 种
孔径凋落袋，即上层网孔 2 mm、下层网孔 1 mm 的异孔分解袋和网孔均为 1 /300 mm 的同孔分解袋中凋落物分解过
程中土壤细菌群落及多样性进行研究。结果表明:土壤细菌数量因凋落物分解而发生明显变化(F = 10. 97，P ＜
0. 01)，其中以芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌为代表的纤维素、半纤维素分解菌数量最多。2 种孔径凋落袋下菌落
的变化不一致:同孔分解袋中菌落随造林密度加大而增多，优势现象明显; 异孔分解袋中菌落数随造林密度增加而
减少，优势现象不显著。土壤细菌的组成与多样性主要受采样时段影响。不同密度杂种落叶松林土壤细菌群落具
有很高的相似性。造林密度对 2 种凋落袋分解过程中土壤细菌群落的多样性与复杂性影响不一致。典型相关分
析表明: 土壤细菌群落生存的环境条件较为相似，土壤 K 对土壤细菌分布影响最大，土壤 C /N 对土壤细菌分布影
响最小。
关键词: 落叶松; 细菌群落多样性; 凋落物分解袋; 动态变化; 土壤性质; 典型相关分析
中图分类号: S718. 8 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)12 － 0101 － 07
Response of Soil Bacteria Community to Leaf Litter Decomposition of Larch
(Larix olgensis × Larix kaempferi) Plantation with Different Forest Densities
Lin Yinghua1 Wang Laifa2 Lu Ping1，2 Tan Fei1，3 Xu Yanpeng1，3 Sun Nan4
(1 ． Institute of Wetland Research，CAF Beijing 100091; 2 ． Key Laboratory of Forest Protection of State Forestry Administration
Research Institute of Forest Ecology，Environment and Protection，CAF Beijing 100091; 3 ． College of Wildlife Resource，
Northeast University of Forestry Harbin 150040; 4. Heilongjiang Academy of Forestry Harbin 150081)
Abstract: Soil bacteria community and their diversity were studied during the leaf litter decomposition of Larix olgensis ×
Larix kaempferi plantation with different densities by two mesh size of litterbags，that is，top layer of 2 mm mesh and
bottom layer of 1 mm mesh (mixed mesh litterbag)，as well as 1 /300 mm mesh size( same mesh litterbag) of litterbags．
The bacteria were investigated with the plate cultivation method and PCR-16S RNA sequence analysis． The result showed
that the number of soil bacteria was changed significantly (F = 10. 97，P ＜ 0. 01) during leaf litter decomposition． The
bacteria participating in cellulose，hemicellulose decomposition，such as Bacillus，Pseudomonas，Staphylococcus，was the
most dominant． The variety of bacteria community was not consistent between the two types of litterbags． The number of
bacteria in the same mesh litterbag increased with the plantation density and some species were obviously dominated，while
the number of bacteria in the mixed mesh litterbag decreased with the plantation density and there were no significant
dominant species． The composition and diversity of soil bacteria community were mainly influenced by the sampling
period． Soil bacteria communities were similar among the different densities of Larix olgensis × Larix kaempferi plantation．
The plantation density had different effect on soil bacterial diversity and complexity during leaf litter decomposition of two
types of litterbags． The canonical correlation analysis showed that the environmental conditions suitable to soil bacterial
community were similar． Soil potassium had the most effect on distribution of soil bacteria，while the ratio of soil carbon to
林 业 科 学 49 卷
nitrogen had the least effect．
Key words: larch; soil bacteria community diversity; litterbag; dynamic; soil property; canonical
correspondence analysis
凋落物分解是生态系统物质循环的重要过程之
一，其释放出的养分是维持生态系统生态功能的最
基本要素( Schinner，1982)。凋落物分解速率与气
候因子和植物种类或凋落物的特征有关(Cornwell et
al．，2008)，同时，土壤微生物尤其是土壤细菌在凋
落物分解过程中具有关键性作用(Nannipieri et al．，
2003)。凋落物分解速率反映了土壤细菌活性大小
(Chen et al．，2012)，土壤细菌群落组成变化则反映
了凋落物分解进程中凋落物主要养分含量的变化，
二者互为条件(Fraterrigo et al．，2006)。
杂种落叶松是长白落叶松( Larix olgensis)与日
本落叶松(Larix kaempferi)的杂交种，因其生长速度
快、抗寒性强，一些地区开始大面积种植(孙楠等，
2009)。近年来有学者研究并比较了不同造林密度
杂种落叶松生长特性与凋落物特性(孙楠等，2009;
2012)、土壤微生物分布特征(王树力等，2009)，但
凋落物分解过程对土壤微生物尤其是土壤细菌群落
及其环境的响应未见报道。
为此，笔者研究相同立地条件下 4 种不同造林
密度杂种落叶松林凋落物分解中土壤细菌群落及其
多样性变化，分析土壤细菌在杂种落叶松凋落物分
解过程中的变化规律，为进一步研究杂种落叶松凋
落物分解对土壤肥力的影响提供依据。
1 研究区概况与研究方法
1. 1 研究区概况
研究区设置于黑龙江省林业科学院江山娇试验
林场。林 场 地 处 张 广 才 岭 南 端，128° 53 16″—
129°1242″E，43°4454″—43°5412″N，属低山丘陵地
区。海拔在 356 ～ 890 m 之间，平均坡度 12°。气候
属温带大陆性气候，年平均气温 3. 5 ℃，年平均温度
≥10 ℃的年积温 2 200 ℃。年降水量在 450 ～ 550
mm 之间，6—8 月降水量占全年降水量的 50%。10
月中旬至翌年的 4 月初为降雪期，积雪时间 150 天，
积雪深达 30 ～ 50 cm。全年无霜期 116 ～ 125 天。林
场地带性土壤为暗棕壤，成土母质为玄武岩。典型
植被是红松(Pinus koraiensis)针阔叶混交林和以蒙
古栎(Quercus mongolica)为主的次生落叶阔叶林。
1. 2 采样方法
选择地形条件基本一致、林龄 13 年的 4 种密度
杂种落叶松人工纯林，分别设定 3 块 25 m × 40 m 的
样地，用常规方法测定土壤主要理化性质 (表 1)。
2009 年 5—10 月采用凋落物框收集当年凋落物并
自然风干后，在 90 ～ 105 ℃条件下烘干 12 h 左右至
恒质量。称取 15 g 凋落物放上层网孔2 mm、下层网
孔 1 mm 的凋落物分解袋(20 cm × 20 cm) (简称异
孔分解袋)内，并选取网孔为 1 /300 mm 凋落物分解
袋(简称同孔分解袋)为对照，将凋落袋埋于凋落层
和腐殖质层之间。于 2010 年 5，7，9 月以及 2011 年
的 5，7 月，分别采集 2 种凋落袋下 0 ～ 5 cm 的土壤
样品混匀，一部分带回实验室 4 ℃保存供土壤细菌
分析，另一部土壤样品供土壤含水量测定。
表 1 研究区概况
Tab． 1 Survey of the study area
项目 Item
样地 Plot
A B C D
海拔 Elevation /m 380 380 380 380
坡位，坡度 Aspect，Slope S，5° S，5° S，5° S，5°
造林密度 Density( trees·hm － 2 ) 2 500 3 300 4 400 6 600
平均胸径 Mean DBH /cm 10. 01 9. 46 8. 71 7. 88
均高 Mean tree height /m 8. 13 7. 63 8. 73 8. 33
郁闭度 Coverage 0. 940 0. 996 0. 937 0. 973
土壤全 K Soil total potassium /(mg·kg － 1 ) 13. 90 ± 1. 15 14. 44 ± 1. 45 14. 79 ± 0. 50 15. 44 ± 0. 47
土壤全 P Soil total phosphorus /(mg·kg － 1 ) 0. 83 ± 0. 22 0. 49 ± 0. 08 0. 54 ± 0. 12 0. 52 ± 0. 13
土壤有机质 Soil organic matter /( g·kg － 1 ) 13. 96 ± 5. 42 10. 67 ± 4. 77 11. 38 ± 2. 38 13. 33 ± 3. 07
土壤全氮 Soil total nitrogen /( g·kg － 1 ) 1. 91 ± 0. 72 1. 50 ± 0. 31 1. 69 ± 0. 38 1. 91 ± 0. 50
pH 5. 97 ± 0. 54 5. 71 ± 0. 13 5. 56 ± 0. 32 5. 62 ± 0. 44
土壤含水量 Soil water content(% ) 12. 05 ± 0. 29 18. 01 ± 3. 19 14. 33 ± 1. 79 16. 47 ± 1. 92
201
第 12 期 林英华等: 不同密度杂种落叶松人工林土壤细菌群落对凋落物分解过程的响应
1. 3 土壤细菌培养基组成、培养与计数
培养基采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基; 用涂抹
法接种、稀释平板法计数(陈华癸等，1981)。接种
后倒置于 30 ℃恒温箱内培养，48 h 后计数并进行菌
体分离、纯化和保存。
1. 4 土壤细菌的 16S RNA 的 PCR 扩增、序列测定
与相似性分析
PCR 扩 增 引 物 27f /1495r ( 27F: 5-AGAGTT
TGATCCTGGCTCAG-3; 1495R: 5-CTACGGCTACC
TTGTTACG-3)。扩增片段长度约 1. 5 kb。扩增体
系体积 20 μL(东秀珠等，2001)。
PCR 产物送上海华大生物工程技术有限公司
进行测序。测序结果用 DNAMAN (美国 Lynnon
Biosoft 公司开发)软件进行拼接处理后，在Gen Bank
(www． ncbi． nlm． nih． gov)中进行比对分析，根据同
源性确定细菌的属。
1. 5 数据处理
细菌数量( cfu·g － 1 dry weight) = 菌落平均数 ×
稀释倍数 × 10 /(1 －含水量% )。
类群数量等级: 菌落数量占全部菌落数量 10%
以上为优势类群，介于 1% ～ 10%之间为常见类群，
介于 0. 1% ～ 1% 之间为稀有类群，0. 1% 以下的为
极稀有类群。本文将优势类群和常见类群统归为主
要类群，稀有类群和极稀有类群统归为其他类群。
群落多样性指数采用 Shannon-Wiener 指数、
Pielou 均 匀 性 指 数 和 辛 普 森 指 数，即 H =
－∑
s
i = 1
Pi lnPi，J =
H
lnS和
C =∑ ni( )N 2。式中: Pi 为
类群 i 占类群总个体数的比例，S 为类群数，N 为群
落总个体数，ni为第 i 个种的细菌数。群落相似性
采 Jaccard( q)指数: q = c /(a + b － c)，a，b 分别为群
落 A、群落 B 的类群数，c 为 2 类群的共有类群数。
采用 Bonferroni 修正差别检验法，即将土壤微
生物数量转化为 lg( x + 1)后进行方差分析以判断
不同取样时间、不同造林密度以及不同类型凋落袋
处理之间的差异显著性。用主成分分析与典型相关
分析方法分析不同密度落叶松林对土壤细菌群落影
响以及与土壤主要性质之间的相互关系。以上运算
通过软件 SPSS 13. 0 和 CANOCO 4. 5 完成。
2 结果与分析
2. 1 土壤细菌群落组成
通过稀释平板法共获得 19 类 16 129 个菌落
(表 2)，其中，芽孢杆菌 9 株，短杆菌 1 株，伯克氏菌
2 株，贪铜菌、赖氨酸芽孢杆菌、类芽孢杆菌、假单胞
菌、Solibacillus、葡萄球菌、节核菌各 1 株，未活化成
功菌落 799 个。亚麻假单胞菌、台中类芽孢杆菌、卫
施泰凡芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌、科氏葡萄球菌均占
分离鉴定菌落的 10. 0%以上，为优势种; 酸快生芽
孢杆菌、居沉积物伯克氏菌、食丁酸芽孢杆菌、赖氨
酸芽孢杆菌属 1 种、Solibacillus silvestris、覃状芽孢杆
菌、耐寒短杆菌和节核菌属均占分离鉴定菌落的
1. 0% ～ 10. 0%，为常见种; 其他均在 1. 0%以下，为
稀有种。在这些优势种中，以细胞芽孢杆菌属、假单
胞菌属为主，能分解纤维素的细菌芽胞杆菌和葡萄
菌属为主的有机质降解菌在数量上占优势，反映了
其在落叶松凋落物的分解过程中的作用。
表 2 研究区土壤细菌群落组成
Tab． 2 The composition of soil bacteria community in study area
名称
Taxa
菌落数 Colony number
A B C D
多度
Percent(% )
丰度
Abundance
1 节细菌属 Arthrobacter spp． 70 162 39 22 1. 82 +
2 酸快生芽孢杆菌 Bacillus acidiceler 11 122 81 39 1. 57 +
3 炭疽芽孢杆菌 Ba． anthracis 522 475 640 598 13. 86 + +
4 芽孢杆菌属 1 种 Ba． aryabhattai 1 5 4 4 0. 09 －
5 食丁酸芽孢杆菌 Ba． butanolivorans 147 48 83 31 1. 92 +
6 蜡状芽孢杆菌 Ba． cereus 2 2 4 34 0. 26 －
7 覃状芽孢杆菌 Ba． mycoides 433 406 415 350 9. 94 +
8 假真菌样芽孢杆菌 Ba． pseudomycoides 17 24 24 17 0. 51 －
9 简单芽孢杆菌 Ba． simplex 17 10 1 18 0. 29 －
10 卫施泰凡芽孢杆菌 Ba． weihenstephanensis 533 585 360 389 11. 58 + +
11 耐寒短杆菌 Brevibacterium frigoritolerans 218 372 145 296 6. 39 +
12 伯克氏菌属 1 种 Burkholderia nigropunctata 0 0 0 5 0. 03 －
13 居沉积物伯克氏菌 Bu． sediminicola 244 7 27 18 1. 84 +
14 巴塞尔贪铜菌 Cupriavidus basilensis 10 19 16 17 0. 38 －
15 赖氨酸芽孢杆菌属 1 种 Lysinibacillus xylanilyticus 57 134 74 95 2. 23 －
16 台中类芽孢杆菌 Paenibacillus taichungensis 297 434 519 454 10. 56 + +
17 亚麻假单胞菌 Pseudomonas lini 330 410 323 639 10. 55 + +
18 Solibacillus silvestris 249 158 125 205 4. 57 +
19 科氏葡萄球菌 Staphylococcus cohnii 669 650 655 714 16. 67 + +
20 未鉴定 Other 279 250 155 115
总计 Total 4 106 4 273 3 690 4 060
301
林 业 科 学 49 卷
在 研 究 时 段 内，同 孔 分 解 袋 下 共 获 得
1 870. 25 ± 280. 51 个菌落，异孔分解袋下共获得
2 157. 00 ± 221. 66 个菌落; 2 种孔径凋落袋下菌落
的变化不一致，其中，同孔分解袋下菌落总数依次是
D(2 273) ＞ B(1 955) ＞ A(1 771) ＞ C(1 502)，异孔
分解袋下菌落总数依次是 A(2 334) ＞ B(2 319) ＞
C(2 188) ＞ D(1 786)，即同孔分解袋下菌落随造林
密度加大而增多，异孔分解袋下菌落数随造林密度
增加而减少。
在研究时段内，不同密度杂种落叶松土壤细菌
数量变化趋势不同，其中，同孔分解袋 D(6. 75 × 106
cfu·g － 1 干土 ) ＞ B ( 5. 01 × 106 cfu·g － 1 干土 ) ＞
A(4. 38 × 106 cfu·g － 1干土) ＞ C(3. 68 × 106 cfu·g － 1
干土)，异孔分解袋下 B(6. 34 × 106 cfu·g － 1干土) ＞
A(5. 67 × 106 cfu·g － 1干土) ＞ C(5. 52 × 106 cfu·g － 1
干土) ＞ D(4. 79 × 106 cfu·g － 1干土)。同一密度杂
种落叶松林，土壤细菌数量凋落物分解基本呈递增
的趋势，但在次年的 5 月则出现下降 (图 1 )。
Bonferroni 法检验结果表明: 土壤细菌数量在凋落
物分解过程中发生显著变化(F = 10. 97，P ＜ 0. 01)，
除 2010 年 5 月与 2011 年 7 月外，其他各月份之间
均存在一定的差异(P ＜ 0. 1)，尤其是 2011 年 5 月
土壤细菌数量与其他各月份土壤细菌数量差异极显
著(P ＜ 0. 01)，但对于不同密度杂种落叶松林，仅 C
与 B、D 之间存在显著差异(P ＜ 0. 01)。
图 1 杂种落叶松林凋落物分解过程中土壤细菌变化
Fig． 1 Fluctuation of soil bacteria in litter decomposition of
Larix olgensis × Larix kaempferi
2. 2 土壤细菌群落多样性
多样性指数计算结果表明，同孔分解袋下土壤
细菌 Shannon-Wiener 指数、Pielou 均匀性指数、辛普
森指数分别是0. 799 5 ± 0. 077 5，0. 359 1 ± 0. 024 2
和 0. 203 7 ± 0. 044 4，异孔分解袋下 3 种指数则分
别 是 0. 758 1 ± 0. 098 8， 0. 347 2 ± 0. 031 9 和
0. 234 6 ± 0. 073 6，表明同孔分解袋下土壤细菌分布
不均匀，细菌优势现象明显，多样性较丰富。
2 种凋落分解袋下土壤细菌多样性和均匀性变
化趋势大致相同，即土壤细菌多样性指数随凋落物
分解时间增加呈现出增加趋势，而到了次年的 7 月
递减; Pielou 均匀性指数基本与 Shannon-Wiener 多
样性指数变化趋势相同，辛普森指数波动较大(图
2)，但 2010 － 05—2011 － 05 总的趋势是，辛普森指
数基本呈下降的趋势，而到了次年的 7 月出现递增。
图 2 杂种落叶松林凋落物分解过程中同孔与
异孔分解袋下土壤细菌多样性变化
Fig． 2 Fluctuation of soil bacteria community diversity in litter
decomposition of Larix olgensis × Larix kaempferi
in two types of litterbag
不同密度杂种落叶松土壤细菌群落 Jaccard( q)
指数，即相似性很高(表 3)，C，H，J 月份间差异显
著( F = 6. 252，F = 3. 890，F = 5. 070，P ＜ 0. 005 )。
其中，2010 年 7 月土壤细菌群落 H与当年 5，9 月以
及次年 7 月存在明显差异(P ＜ 0. 01)，土壤细菌 J
仅 2010 年 5 月与当年 7 月存在明显差异 ( P ＜
0. 01)，土壤细菌优势度表现为次年 5 月与上年 5 月
及 9 月存在明显差异(P ＜ 0. 01)。这表明在不同密
度杂种落叶松林中，土壤细菌群落具有很高的相似
性，反映出杂种落叶松林凋落物对土壤生态系统内
部环境进而对土壤细菌群落的影响具有相似性。
2. 3 杂种落叶松林造林密度对土壤细菌分布的
影响
采用主成分(主分量)分析对不同杂种密度落
叶松林土壤细菌组成与多样性的分析结果(图 3)表
明: 同孔袋凋落物分解的第 1 主成分和第 2 主成分
401
第 12 期 林英华等: 不同密度杂种落叶松人工林土壤细菌群落对凋落物分解过程的响应
表 3 不同密度、不同凋落物分解袋下土壤细菌群落的相似性
Tab． 3 The similarity of soil bacteria community in two types of litterbag at different plantation density
A B C D
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
同孔 Same mesh
(1 /300 mm)
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
同孔 Same mesh
(1 /300 mm)
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
同孔 Same mesh
(1 /300 mm)
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
A
同孔 Same mesh
(1 /300 mm)
0. 91 0. 91 0. 91 0. 88 0. 88 0. 89 0. 84
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
0. 91 0. 97 1. 00 0. 88 0. 94 0. 89
B
同孔 Same mesh
(1 /300 mm)
0. 97 1. 00 0. 94 1. 00 0. 95
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
1. 00 0. 88 0. 94 0. 89
C
同孔 Same mesh
(1 /300 mm)
0. 88 0. 94 0. 89
异孔 Mixed mesh
(≥ 2 mm)
0. 94 0. 89
贡献率分别是 69. 5%和 14. 9%，而异孔袋凋落物分
解的第 1 主成分和第 2 主成分贡献率分别是
66. 0%和 15. 2%，反映出土壤细菌的组成与多样性
受采样时段明显大于不同杂种密度的影响。第 1 主
成分将第 4 次采样时段(A4，B4，C4，D4)、第 5 次采
样时段(A5，B5，C5，D5)与其他 3 次采样时段土壤
细菌组成与多样性明显分开，反映出不同采样时段
对土壤细菌组成的影响，且不同造林密度对 2 种孔
径凋落袋下土壤细菌群落多样性的影响不同，其中，
造林密度 2 500 株·hm － 2对同孔袋分解过程中土壤
细菌群落组成的影响较大，异孔袋分解过程中则因
采样时间不同而存在差异。第 2 主成分将第 5 次采
样时段(A5，B5，C5，D5)与其他 4 次采样时段土壤
细菌组成与多样性明显分开，反映出第 5 次采样与
其他采样获得的土壤细菌组成与多样性明显不同，
其中，造林密度 6 600 株·hm － 2对异孔袋分解过程中
的土壤细菌群落组成与多样性影响较大，反映出造
林密度与异孔凋落袋分解过程中土壤细菌群落多样
性与复杂性相关，即低密度有益于同孔袋凋落物分
解，高密度利于异孔袋凋落物分解。
芽孢杆菌、短杆菌、类芽孢杆菌、假单孢菌、
Solibacillus、葡萄球菌等菌属(表 2)与土壤 6 项主要
因子典型相关分析结果表明，土壤 N、P、K 以及土壤
有机质、土壤 pH 和土壤 C /N 比 6 个因子对土壤细
菌属的空间分布均有一定影响 (图 4 )，其中土壤
pH、土壤 P 以及土壤 K 均和第 1 排序轴呈正相关关
系，而土壤 N、P 以及土壤 pH 均和第 2 排序轴呈正
相关关系。土壤主要因子与土壤细菌第 1 排序轴的
相关大小依次为土壤 K ＞土壤 pH ＞土壤 P ＞ SOM ＞
土壤 N ＞土壤 C /N 比，即土壤 K 对土壤细菌分布影
响最大，土壤 C /N 比对土壤细菌分布影响最弱。除
图 3 土壤细菌群落主成分分析(PCA)二维空间图
Fig． 3 Principal component analysis (PCA) ordination diagram
a. 同孔袋 Same mesh litterbag; b. 异孔袋 Mixed mesh litterbag;
1 － 5. 采样次数 The sampling times
伯克氏菌和贪铜菌 2 个土壤细菌属外，其他 9 个细
菌属均接近 2 个排序轴，表明影响这些细菌的环境
因子或者适于这些细菌生存的环境条件较为相似。
3 结论与讨论
3. 1 杂种落叶松林土壤细菌群落与多样性变化
一般而言，可利用资源的变化和枯落物提供的
物质源直接影响着土壤生物群落及其多样性的变化
501
林 业 科 学 49 卷
图 4 杂种落叶松林土壤细菌与土壤因子 CCA 二维排序
Fig. 4 Result of Canoco analysis on the soil factor and
the soil bacteria in Larix olgensis + Larix kaempferi
BA: 芽孢杆菌属 Bacillus; BR: 耐寒短杆菌属 Brevibacterium; BU:
伯克氏菌属 Burkholderia; CU: 贪铜菌属 Cupriavidus; LY: 赖氨酸芽
孢杆菌属 Lysinibacillus; PE : 台中类芽孢杆菌属 Paenibacillus; PS:
亚麻假单胞菌属 Pseudomonas; SO: Solibacillus; ST: 科氏葡萄球菌
属 Staphylococcus; AR: 节细菌属 Arthrobacter; OT: 其他 Other
(Cao et al．，2010)。在本研究中，采用稀释涂板法
共分离到土壤中的常见杆状、好气性细菌有芽孢杆
菌、假单胞菌、节杆菌 (节细菌属 ) (陈华癸等，
1981)，这些细菌在土壤适应性中比较强，且在稀释
平板上易于生长。研究中同时分离到葡萄球菌、伯
克氏菌、赖氨酸芽孢杆菌、Solibacillus、短杆菌以及贪
铜菌，这些细菌除贪铜菌、葡萄球菌外，均为本研究
稀释培养获得的优势细菌和常见细菌，这些细菌主
要与分解作用相关，如芽孢杆菌多为蛋白质分解者，
葡萄球菌、伯克氏菌、赖氨酸芽孢杆菌、Solibacillus、
短杆菌在分解芳香类化合物以及固氮等方面具有一
定的作用(Seo et al．，2009)，稀有类群中贪铜菌、葡
萄球菌可降解芳烃类、苯酚类等有机物(柴立元等，
2010)。因此，就本研究获得的 19 类菌株的生态功
能而言，稀释培养获得的细菌均可定义为参与落叶
松凋落物分解并发挥着重要作用的菌落。已有研究
表明，采用牛肉蛋白胨培养基培养的土壤细菌，一些
容易培养的菌类如芽孢杆菌，比较容易分离，而一些
耐性较强的菌类不容易分离(McCaig et al．，2001)。
这使得土壤细菌群落结构和多样性与实际相比偏
低，同时一些单细菌培养受实验室环境因子的制约
不易培养，也导致其多度偏低，这与本研究的结果相
似，即芽孢杆菌的种类与数量比例偏高。近年来，采
用通过分子技术提取土壤 DNA 的方法提高了土壤
细菌优势种的鉴定水平并加深了对其自然生境的理
解(Lee et al．，2000)，但随着一些目标细菌培养基成
分的不断改进，室内细菌培养仍是了解细菌的生态
学以及相关知识不可或缺的方法(Kawanishi et al．，
2011; Janssen et al．，2002)。
与其他针叶植物相似的是，兴安落叶松 ( L．
gemelinii)因其木质素含量明显高于纤维素和半纤
维素而不利于其纤维素与半纤维素的降解，即木质
素抑制微生物的生长与扩繁(Melillo et al．，1982)，
因而兴安落叶松凋落物分解时间相对较长 (孙楠
等，2012)。凋落物分解除了受凋落物本身化学组
成的影响外，环境因子如土壤水分、土壤 pH、地表温
度、相对湿度也影响着凋落物的分解过程。凋落物
分解速率与土壤水分、地表温度和土壤 pH 呈指数
正相关，与相对湿度呈线性正相关 (郭继勋等，
1993)。本研究区域受欧亚大陆季风气候影响，具
有温带季风气候特征，气象要素主要受大气下垫面
林型和林地郁闭度影响(陈祥伟等，1995)，造林密
度在一定意义上增大了林地的郁闭度而利于改善林
内小气候。但 2 种凋落物袋分解过程中土壤细菌数
量与郁闭度没有显著的相关性(P ＞ 0. 05)，且不同
造林密度中土壤细菌数量变化不一致，总的趋势是
同孔袋分解过程中土壤细菌数量低于异孔袋。在凋
落物分解过程中，同孔袋因其网孔过小，阻碍了土壤
动物的进出，减少了土壤动物对网孔落叶的粉碎和
自身的消化作用，而不利于土壤细菌侵入 (林英华
等，2005)，凋落物分解释放到土壤的养分偏低，因
此同孔袋土壤细菌总数低于异孔袋下土壤细菌数，
一些适应性较强的细菌数量偏高，即表现为同孔分
解袋下土壤细菌分布不均匀，细菌优势现象明显，多
样性较丰富现象，但 2 种凋落袋下土壤细菌群落相
似性较高且变化趋势相近，反映出不同造林密度落
叶松林对土壤细菌群落组成影响较小，与主成分分
析结果相吻合。
3. 2 土壤细菌与土壤主要性质相关性
土壤微生物生态分布受土壤发育母质、发育历
史、土壤肥力、季节、地表植被状况、土壤深度等影响
(陈声明等，2007)。本研究选取土壤主要性质以及
土壤细菌优势类群与常见类群进行典型相关分析。
结果表明: 杂种落叶松土壤细菌菌属与土壤因子前
2 个排序轴相关系数分别为 0. 98 和 0. 78(表 4)，呈
现出显著的相关关系; 土壤细菌主要类群第 1 轴与
第 2 轴的相关系数仅为 － 0. 04，即 2 个轴近乎垂直;
土壤因子第 1 轴与第 2 轴的相关系数为 0，而 2 个排
序轴的贡献率分别是 74. 8% 和 87. 6%，表明 CCA
分析的排序结果可信。相关分析结果还进一步表
明: 细菌的 9 个属中，仅短杆菌、伯克氏菌、贪铜
菌、Solibacillus 细菌与土壤主要理化性质存在显著
的相关性(表 4)，反映出仅部分土壤细菌，如伯克
601
第 12 期 林英华等: 不同密度杂种落叶松人工林土壤细菌群落对凋落物分解过程的响应
氏菌、Solibacillus 与土壤 pH、土壤全氮(P ＜ 0. 10)，
贪铜菌与土壤 C /N 比( P ＜ 0. 10)存在显著相关关
系，其他均不存在显著的相关性，表明影响土壤细
菌多度的因素可能是环境因子综合作用的结果。
表 4 土壤细菌主要类群、土壤因子前 2 个 CCA 排序轴与土壤因子间的相关关系①
Tab． 4 The relationship between the dominant group of soil bacteria and soil factors
项目 Item SPEC AX1 SPEC AX2 SOIL AX1 SOIL AX2 SOM P K N pH
SPEC AX2 － 0. 04
SOIL AX1 0. 97＊＊ 0
SOIL AX2 0 0. 78＊＊ 0
SOM － 0. 59 * 0 － 0. 61＊＊ 0
P 0. 28 0. 41 0. 29 0. 53 0. 42
K 0. 49 * － 0. 27 0. 51 * － 0. 35 － 0. 71＊＊ － 0. 47
N － 0. 51 * 0. 18 － 0. 53 * 0. 23 0. 86＊＊＊ 0. 43 － 0. 43
pH 0. 36 0. 19 0. 37 0. 24 0 0. 50 * － 0. 01 － 0. 04
C /N － 0. 26 － 0. 33 － 0. 27 － 0. 42 0. 58 * 0. 14 － 0. 66＊＊ 0. 11 0. 03
①SPEC AX1、SPEC AX2 分别为土壤细菌类群第 1 轴和第 2 轴; SOIL AX1、SOIL AX2 分别为土壤性质第 1 轴和第 2 轴。SPEC AX1，SPEC
AX2 mean the first axis and the second axis of soil bacteria group; SOIL AX1，SOIL AX2 mean the first axis and the second axis of soil factors． ＊＊＊，
P ＜ 0. 01; ＊＊，P ＜ 0. 05; * ，P ＜ 0. 10．
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(责任编辑 朱乾坤)
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