全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（10）：1837–1846 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2011–06–24；修回日期：2011–10–08
基金项目：现代苹果产业技术体系建设专项（nycytx-08-03-05）；辽宁省自然科学基金项目（20082121）；国家自然科学基金项目（31101504，
31171917）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：lvdeguo@163.com；Qinsijun1975@163.com）
生草覆盖‘寒富’苹果园土壤优势细菌的碳代谢
特征研究
刘灵芝 1,2，吕德国 1,*，秦嗣军 1,*，马怀宇 1，杜国栋 1，刘国成 1
（1 沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110866；2沈阳农业大学土地与环境学院，沈阳 110866）
摘 要：为了解土壤管理制度对果园土壤微生物碳代谢特征的影响，研究了生草覆盖‘寒富’苹果
园不同时期土壤优势细菌碳代谢功能及种群组成。结果表明，6 月、7 月土壤中优势细菌数量及碳代谢能
力明显高于 4 月、5 月、8 月和 9 月。生草覆盖处理 4 月分离到的优势细菌菌株数较清耕少 1 株，5—8 月
相同，而 9 月较清耕多 1 株。除 4 月外，生草覆盖处理分离到的优势菌株明显增强了对蔗糖、葡萄糖、
淀粉等糖类化合物，山梨醇、肌醇等醇类化合物，天门冬氨酸及白氨酸等氨基酸类化合物的利用能力。
16S rDNA 序列分析可知，53.8%的优势细菌属于芽孢杆菌属（Bacillus），存在于多数供试土壤中，产碱菌
属（Alcaligenes）、假单胞杆菌属（Pseudomonas）和厚壁菌属（Firmicutes）也因季节和管理措施影响而
成为不同土壤的优势菌属。与 4 月、5 月、8 月和 9 月相比，整体上 6 月和 7 月土壤中相对增加了产碱菌
属（Alcaligenes）和厚壁菌属（Firmicutes），其中 7 月生草覆盖处理较清耕增加了厚壁菌属（Firmicutes）
和一些不可培养的菌属。
关键词：苹果；果园；生草覆盖；土壤微生物；碳代谢；种群组成
中图分类号：S 661.1 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）10-1837-10

Carbon Catabolic Characteristics About the Soil Dominant Bacteria from
‘Hanfu’Apple Orchard with Herbage-mulching Management
LIU Ling-zhi1,2，Lü De-guo1,*，QIN Si-jun 1,*，MA Huai-yu1，DU Guo-dong1，and LIU Guo-cheng1
（ 1College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China； 2College of Land and
Environment，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China）
Abstract：In order to explore the effects of land management on the carbon catabolic characteristics
of soil microorganisms，the carbon catabolic characters and community structure of soil bacteria in
different periods about‘Hanfu’apple orchard with the herbage-mulching management was investigated in
this study. The results showed that the amount and ability for soil bacteria to use carbon sources in June
and July were significantly higher than that in April，May，August and September. Compared to clean
tillage treatment，the herbage-mulching treatment decreased 1 strain of dominant bacteria in April，
increased 1 strain in September，and showed no differences from May to August. In general，dominant
bacterial strains isolated from the herbage-mulching treatment obviously enhanced the ability to utilize

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carbohydrates（such as sucrose，glucose and starch），ethonhol inols（such as sorbitol and inositol），and
amino acids（such as aspartic acid and leucine） in the different periods except for April. The analysis of
16S rDNA sequence showed that 53.8% of the dominant bacteria belonged to Bacillus，which existed in
most of the tested soils. Alcaligenes，Pseudomonas and Firmicutes would also become the dominant
genera in different tested soils because of the influences of different seasons and different management
measures. Compared to the soil sampled in April，May，August and September，in the soil sampled in June
and July two dominant genera including Alcaligenes and Firmicutes were increased；And compared to the
clean tillage，the herbage-mulching treatment increased Firmicutes and some uncultured soil bacteria in
July.
Key words：apple；orchard；herbage-mulch；soil microbe；carbon catabolism；community structure

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，参与土壤有机质的分解、腐殖质的形成、土壤养
分的转化和循环过程（Avidano et al.，2005；马凡茹 等，2009）。微生物代谢途径具有多样性，进
而表现出对物质利用上的选择性。诸多研究者认为，土壤有机质与土壤微生物功能多样性之间存在
明显的相关性，土壤微生物对各类碳源利用情况的不同不仅反映了土壤微生物群落在碳素物质转化
和能量流动中协同与竞争作用（Graham & Haynes，2005；Carrera et al.，2007；Wang et al.，2007；
刘明 等，2009），同时也能动地影响着土壤肥力及土壤质量的变化（周丽霞和丁明懋，2007；王江
和张崇邦，2009；曹均 等，2010）。其中土壤微生物在植物残体、凋落物和生物大分子等有机碳源
物质的分解与矿化过程中扮演着重要角色（邓丰产 等，2003；李会科 等，2007）。
生草覆盖可增加果园土壤有机质含量，维持土壤环境稳定，提高根系功能，这已得到研究者和
生产者广泛的共识。但我国苹果生产区域跨度大，受各地气候、立地条件及传统耕作模式等诸多因
素的影响，实行生草覆盖的苹果园不足 30%。以沈阳地区为代表的渤海湾中北部地区近年来‘寒富’
苹果栽培面积迅速扩大，该地区具有春季气温回升快，夏季高温多雨，秋季降温迅速，冬季寒冷的
气候特点。对沈阳地区平地‘寒富’苹果园研究发现，实行生草覆盖虽然有利于增加土壤有机质含
量，改善果园小气候环境（李芳东，2008），但生草覆盖后早春土壤解冻缓慢，而沈阳地区春季气温
回升快，致使根系供水肥能力难以满足地上部萌芽、开花对水肥的需求（赵新阳，2010），因而认为
沈阳地区果园宜采用生草制，但树盘不宜覆盖。为进一步评价生草覆盖对沈阳地区苹果园的综合效
应，研究了年周期内土壤优势细菌碳代谢特征及种群组成，以期为制定适宜的苹果园土壤管理制度
提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与处理
试验在沈阳农业大学果树科研基地 5 年生苹果园进行，砧穗组合为‘寒富’/GM256/山荆子，
株行距 0.5 m × 4 m。
自建园开始，行间（宽幅 2.5 m）实行自然生草（主要有荠菜、稗、马唐、加拿大蓬和夏至草
等），每年刈割 3 ~ 4 次，刈割的杂草覆盖于树行下（宽幅 1.2 m），以树行下不覆盖实施清耕的植株
为对照。分别于 2009 年 4 月 15 日、5 月 15 日、6 月 15 日、7 月 15 日、8 月 15 日及 9 月 18 日取样。
取样点位于树冠下，距树干 0.5 m 处。取样时去除表层覆盖物（尚未腐烂的杂草等），垂直向下取
0 ~ 20 cm 的土壤剖面作为一份样品，5 点采样混合处理用于微生物指标测定。
10 期 刘灵芝等：生草覆盖‘寒富’苹果园土壤优势细菌的碳代谢特征研究 1839

1.2 测定方法
按牛红榜等（2007）的方法分离、纯化样品中细菌。细菌分离采用稀释平板法，于细菌培养基
中 25 ℃培养 3 ~ 5 d。以在最高稀释度平板上出现的 4 ~ 10 个菌落作为土壤的优势细菌，其中 4 月
15 日土壤样品优势细菌分离平板稀释浓度为 10-7，其他时期为 10-8。菌株纯化采用平板划线法进行。
细菌碳代谢功能检测参照李振高等（2008）的方法进行，基础培养基成分为：(NH4)2SO4 2.0 g，
K2HPO4 0.5 g，CaCl2 · 2H2O 0.1 g，NaH2PO4 · H2O 0.5 g，MgSO4 · 7H2O 0.2 g，琼脂 2.0%，蒸馏水
1 000 mL；pH 6.5。分别以糖类、醇类和氨基酸类等含碳化合物作为唯一碳源进行细菌碳代谢功能
检测，其中糖类添加量为 1.0%，醇类为 0.15%，氨基酸类为 0.5%。检测时用接种环移取少量优势细
菌菌苔于含碳化合物培养基上，25 ~ 28 ℃培养 2 ~ 14 d，以未加含碳化合物的基础培养基为对照。
试验菌株在含碳化合物培养基中的生长明显超过对照培养基者为阳性，记为 1，否则为阴性，记为 0。
每个菌株接种 3 次（1 株细菌/培养皿）。
采用 16S rDNA 基因序列同源性方法鉴定优势细菌种群。参照张春云等（2006）方法提取细菌
总 DNA，获得 PCR 扩增模板。应用通用引物扩增细菌 16S rDNA。正向引物为 8-27F：5′-AGAGTTTG
ATCMTGGCTCAG-3′，反向引物为 1378-1401R：5′-CGGTGTGTACAAGGCCCGGGAACG-3′。50 μL
的 PCR 反应体系组成：Taq DNA 聚合酶缓冲液 5 μL，MgCl2 2.5 mmol · L-1，dNTPs（each）0.2
mmol · L-1，正向和反向引物各 0.4 μmol · L-1，模板 40 ng，Taq DNA 聚合酶（TaKaRa）5 U，ddH2O
32 μL。反应程序为：95 ℃预变性 5 min；95 ℃变性 1 min，60 ℃复性 30 s，72 ℃延伸 1.5 min，30
个循环；72 ℃最终延伸 10 min。 扩增产物用 1.0%的琼脂糖凝胶检测。采用 PCR 回收试剂盒（DNA
Fragment Purification Kit Ver.2.0，TaKaRa）纯化。纯化回收的 PCR 产物委托大连宝生物有限公司测
序。测序结果提交到 GenBank 数据库（http：// www. ncbi. nlm. nih. gov）进行序列比对，获得同源
性最近序列。
1.3 数据统计与分析
糖、醇、氨基酸类利用率为供试菌株对各类碳源的平均利用率。某种碳源利用率（%）= 可利
用某种碳源菌株数/分离出的优势菌株总数 × 100；某类碳源平均利用率（%）= 可利用某类碳源菌
株数/分离出的优势菌株总数 × 碳源检测种类数 × 100。
应用 SPSS11.5 统计软件对试验数据进行主成分（PCA）分析，EXCEL 作图。
2 结果与分析
2.1 土壤优势细菌数量季节变化
试验中共分离出 63 株优势细菌。从表 1 可看出，4 月分离的优势细菌较其他时期低一个数量级，
且生草覆盖处理分离到优势菌株数少于清耕处理（对照），而 9 月生草覆盖处理分离到的优势菌株数
多于对照，其余各时期生草覆盖处理与对照无差别。
表 1 不同时期‘寒富’苹果园土壤优势细菌数量
Table 1 Numbers of the soil dominant bacteria in different time of one year about‘Hanfu’apple orchard
采样时期/（M–D） Sampling date 处理
Treatment 04–15 05–15 06–15 07–15 08–15 09–18
生草覆盖 Herbage-mulching 4/10-7 5/10-8 6/10-8 6/10-8 5/10-8 6/10-8
清耕 Clean tillage 5/10-7 5/10-8 6/10-8 6/10-8 5/10-8 4/10-8
注：株/分离平板稀释度。
Note：Strains/extent of plate dilution.
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2.2 土壤优势细菌碳代谢多样性
利用 19 种碳源检测 63 株细菌碳耗解能力的结果见表 2。经计算整体上糖类的平均利用率为
50.2%，其中对葡萄糖和蔗糖利用率最高，对纤维二糖的利用率最低；醇类的平均利用率为 39.0%，
其中对甘露醇的利用率最高，对山梨醇利用率最低；氨基酸类的平均利用率为 44.2%，其中对天门
冬氨酸的利用率最高，对苏氨酸的利用率最低。
不同时期土壤微生物利用碳源整体能力的顺序为 7 月 > 6 月 > 8 月 > 5 月 > 9 月 > 4 月。
Garland（1996）认为土壤微生物群落的酶联反应速度和最终能达到的程度，与群落能利用单一碳底
物的微生物的数量和种类有关。据此推断，不同时期‘寒富’苹果园土壤细菌群落结构存在差异。
表 2 ‘寒富’苹果园土壤中利用不同碳源的优势菌株数量
Table 2 Numbers of dominant bacteria to utilize different carbon source in the soil about‘Hanfu’apple orchard
采样时期/（M–D） Sampling date 碳源种类
Carbon source 04–15 05–15 06–15 07–15 08–15 09–18
碳源利用率/%
Carbon utilization ratio
木糖 Xylose 4 1 4 7 7 2 39.7
淀粉 Starch 7 1 6 7 1 7 46.0
纤维二糖 Cellobiose 4 1 4 4 4 1 28.6
果糖 Fructose 8 5 7 6 7 2 55.6
乳糖 Lactose 6 1 6 10 8 2 52.4
葡萄糖 Glucose 7 4 8 10 5 7 65.1
蔗糖 Sucrose 7 2 8 10 7 7 65.1
麦芽糖 Maltose 9 1 6 10 4 1 49.2
糖类
Carbohydrates
平均利用率
Average utilization ratio
50.2
山梨醇 Sorbitol 6 2 6 2 3 2 33.3
乙醇 Ethanol 4 1 7 7 2 2 36.5
肌醇 Inositol 5 4 2 7 7 2 42.9
丙三醇 Glycerol 4 6 5 5 1 2 36.5
甘露醇 Mannitol 5 5 5 8 4 2 46.0
醇类
Amino acids
平均利用率
Average utilization ratio
39.0
苏氨酸 Threonine 3 2 2 1 4 1 20.6
天门冬氨酸 Aspartic acid 6 5 13 7 3 6 63.5
白氨酸 Leucine 4 4 3 4 4 1 31.7
赖氨酸 Lysine 4 4 12 7 3 1 49.2
甲硫氨酸 Methionine 3 3 7 7 3 4 42.9
精氨酸 Arginine 7 7 11 7 3 1 57.1
氨基酸类
Alcohols
平均利用率
Average utilization ratio
44.2
总数 Sum 103 59 122 129 80 53

对分离纯化的土壤优势细菌耗解 19 种碳源的情况进行主成分分析可知，前 3 个主成分的贡献
率为 45.9%、24.0%和 15.0%，能够解释一半以上的变异（表 3）。
表 3 不同时期‘寒富’苹果园土壤细菌对 19 种碳源基质代谢的主成分分析
Table 3 Analysis of principle components about utilization of 19 carbon substrates for soil bacteria
from‘Hanfu’apple orchard in different periods
采样时期/（M–D） Sampling date 主成分
Principle component 04–15 05–15 06–15 07–15 08–15 09–18
PC1（45.9%） 0.95 –3.05 2.70 3.72 –0.94 –3.38
PC2（24.0%） 1.09 –0.01 –2.03 –0.11 3.44 –2.38
PC3（15.0%） 0.39 2.49 1.21 –1.09 –0.90 –2.11

10 期 刘灵芝等：生草覆盖‘寒富’苹果园土壤优势细菌的碳代谢特征研究 1841

从表 3 看出，第一主成分中 7 月与 6 月分值接近而与其他时期差异很大，5 月与 9 月比较接近，
4 月和 8 月几乎没有差异；第二主成分中 6 月与 9 月相近与其他时期差异很大；第三主成分中 9 月
与其他时期差异显著。
主成分分析中的载荷因子可反映不同土壤细菌碳代谢能力的差异，绝对值越大表明该基质的影
响越大。从表 4 中看出，第一主成分荷载在 0.5 以上的有 13 种碳源基质，荷载在 0.8 以上的有 5 种，
主要反映了糖类和氨基酸类碳源利用信息（除淀粉、白氨酸和苏氨酸外）；第二主成分荷载在 0.5 以
上的基质有 8 种，主要反映了氨基酸类碳源利用信息（除赖氨酸和精氨酸外），第三主成分荷载在
0.5 以上的基质比较少，只有 4 种。说明供试的大部分土壤碳代谢细菌功能差异主要体现在第一主
成分荷载因子高的基质上，特别是糖类中的葡萄糖、蔗糖和麦芽糖。第二主成分荷载较高的苏氨酸
及肌醇也反映了部分土壤优势细菌在碳代谢功能上的差异。

表 4 不同时期‘寒富’苹果园土壤优势细菌对 19 种碳源基质代谢的主成分分析载荷因子
Table 4 Loading factors of the principle components analysis about carbon catabolism of 19 substrates for dominant bacteria
in soil from‘Hanfu’apple orchard in different periods
碳源 Carbon PC1 PC2 PC3
木糖 Xylose 0.661 0.557 –0.439
淀粉 Starch 0.479 –0.580 –0.426
纤维二糖 Cellobiose 0.843 0.433 –0.087
果糖 Fructose 0.641 0.575 0.391
乳糖 Lactose 0.820 0.435 –0.349
葡萄糖 Glucose 0.788 –0.403 –0.428
蔗糖 Sucrose 0.746 –0.082 –0.651
糖类
Carbohydrates
麦芽糖 Maltose 0.905 0.191 –0.100
山梨醇 Sorbitol 0.468 –0.015 0.331
乙醇 Ethanol 0.950 –0.302 –0.048
肌醇 Inositol 0.319 0.825 –0.198
丙三醇 Glycerol 0.346 –0.372 0.733
醇类
Alcohols
甘露醇 Mannitol 0.776 0.163 0.242
氨基酸类 苏氨酸 Threonine –0.073 0.837 0.182
Amino acids 天门冬氨酸 Aspartic acid 0.570 –0.681 0.266
白氨酸 Leucine 0.416 0.709 0.500
赖氨酸 Lysine 0.768 –0.311 0.418
甲硫氨酸 Methionine 0.764 –0.519 –0.096
精氨酸 Arginine 0.802 –0.191 0.544

2.3 生草覆盖对土壤细菌碳代谢能力的影响
2.3.1 以糖类物质为碳源
从图 1 可看出，生草覆盖处理 4 月分离的优势菌株碳代谢能力除对乳糖利用率稍高于清耕外，
其余均低于清耕。生草覆盖处理 5 月土壤细菌明显增强对蔗糖、葡萄糖及木糖的利用能力，6 月对
淀粉和纤维二糖的利用能力增强，8 月对木糖的利用能力增强，9 月对淀粉、葡萄糖和蔗糖的利用能
力增强，7 月分离的优势菌株对木糖、淀粉、果糖利用能力低于清耕，对其他糖类利用无明显差异。
结合表 2 可知，7 月分离的优势菌株对各类碳源利用能力较强时，生草覆盖处理对提高菌株碳代谢
的能力无明显的效果，而在 5 月、8 月与 9 月菌株对各类碳源总体利用能力较低时，生草覆盖可增
加或维持菌株对部分碳源的利用能力。
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图 1 土壤优势细菌耗解不同糖类碳源基质能力比值
生草覆盖/清耕。下同。
Fig. 1 Ratio of ability for dominant bacteria in soil to utilize different carbohydrate substrates
Herbage-mulching/Clean tillage. The same below.

2.3.2 以醇类物质为碳源
从图 2 中看出，生草覆盖处理 5 月分离的优势菌株增强了对山梨醇和肌醇的分解能力，6 月对
肌醇和乙醇的分解能力增强，7 月对丙三醇的分解能力明显增强，8 月对山梨醇和乙醇的分解能力明
显增强，而 9 月除甘露醇外，明显降低对其他醇类的利用能力。结合表 2 可知，除乙醇和甘露醇外，
优势菌株对其他各醇类化合物的利用能力并不高，而生草覆盖则可增加细菌对这些醇类化合物的利
用能力。
2.3.3 以氨基酸类物质为碳源
从图 3 中看出，生草覆盖处理 4 月、5 月及 9 月分离的优势菌株对各类氨基酸的利用能力影响
不大，而 6 月对白氨酸的利用能力增强，7 月对天门冬氨酸、白氨酸和赖氨酸的利用能力增强，8
月对天门冬酰胺、赖氨酸、甲硫氨酸和精氨酸的利用能力增强。另外，各时期生草覆盖处理对苏氨
酸的利用能力无影响。表 2 也表明，所分离优势菌株对苏氨酸利用能力最低，仅为 20.6%，可见生
草覆盖处理未改变这一状况；但对利用率同样较低的白氨酸而言，生草覆盖处理则增加了 6 月、7
月分离的优势菌株对其的利用能力。8 月分离的优势菌株对各类氨基酸的利用能力维持在较低水平
（表 2，表 3），但生草覆盖在一定程度上增加了菌株对各类氨基酸的利用能力。

图 2 土壤优势细菌耗解不同醇类碳源基质能力比值
Fig. 2 Ratio of ability for dominant bacteria in soil to utilize
different alcohol substrates
图 3 土壤优势细菌耗解不同氨基酸类碳源基质能力比值
Fig. 3 Ratio of ability for dominant bacteria in soil to utilize
different amino acid substrates
10 期 刘灵芝等：生草覆盖‘寒富’苹果园土壤优势细菌的碳代谢特征研究 1843

2.4 土壤优势细菌种群组成
经对筛选出耗碳能力较强的 26 株细菌进行 16S rDNA 序列分析，从表 5 可知 14 个菌株（53.8%）
属于芽孢杆菌属（Bacillus），5 个（19.2%）为产碱菌属（Alcaligenes），3 个（11.5%）为假单胞杆
菌属（Pseudomonas），1 个（3.8%）为厚壁菌属（Firmicutes），不可培养的菌属占 11.5%。与 4 月、
5 月、8 月和 9 月相比，6 月、7 月土壤中相对增加了产碱菌属和厚壁菌属，其中 7 月生草覆盖处理
较清耕增加了厚壁菌属和一些不可培养的菌属。可见，季节变化和生草覆盖均影响苹果园土壤优势
细菌群落结构多样性。

表 5 优势细菌可能代表的微生物菌属
Table 5 The likely genera of microorganisms represented by the dominant bacteria
采样时期/（M–D）
Sampling date
生草覆盖
Herbage-mulching
清耕
Clean tillage
04–15 Bacillus sp.（GU191915） Bacillus sp.（JF273850）
05–15 Alcaligenes sp.（EF633189）
Uncultured bacterium（JF776324）
Bacillus sp.（JF893458）
Bacillus sp.（HQ268535）
06–15 Bacillus sp.（JF893458）
Alcaligenes sp.（FJ984837）
Bacillus sp.（HQ268535）
Alcaligenes sp.（JF698681）
Bacillus sp.（DQ854984）
Bacillus sp.（GU939695）
07–15 Bacillus sp.（GU191915）
Uncultured bacterium（JF145462）
Firmicutes sp.（HQ341774）
Bacillus sp.（HQ873480）
Alcaligenes sp.（JF698681）
Bacillus sp.（JF496444）
08–15 Bacillus sp.（FN397515）
Bacillus sp.（JF273850）
Bacillus sp.（FN397515）
Pseudomonas sp.（HM352328）
09–18 Alcaligenes sp.（FJ984837）
Pseudomonas sp.（HQ647258）
Uncultured bacterium（CU914873）
Pseudomonas sp.（HQ647258）
3 讨论
土壤细菌碳代谢活性变化反映了土壤中碳素物质转化状况，进而影响植物根系对土壤中各类物
质的吸收能力。Liu 等（2000）用 Biolog 法分析了美国新墨西哥州北部 Chihuahuan 沙漠牧场中微生
物活性，表明微生物活性夏季最高，春季最低。孟庆杰等（2008）在草地和农田生态系统土壤微生
物代谢活性的研究中也得到相似结果，但在裸地生态系统土壤微生物代谢活性则表现为秋季 > 夏
季 > 春季。本研究中发现，沈阳地区‘寒富’苹果园土壤细菌碳代谢活性受季节变化和生草覆盖
处理双重影响。6 月、7 月分离的碳源利用菌株累计达到 122 株和 129 株；而在 4 月、5 月、8 月和
9 月分离碳源利用菌株累计数量分别为 103 株、59 株、80 株、53 株，远远低于 6 月、7 月，生草覆
盖处理主要影响 4 月和 9 月土壤细菌碳代谢活性。通常认为，温度变化可改变微生物群落的结构组
成及功能多样性，进而影响土壤有机物质的矿化及分解速率（Waldrop & Firestone，2004）。李芳东
（2008）在监测本试验同一果园环境因子变化时发现，生草覆盖处理较清耕延缓了春季土壤升温和
秋季土壤降温的过程，土壤温度的年变化、日变化相对稳定。本试验 4 月分离到的土壤优势细菌少，
且生草覆盖处理低于清耕，可能与此期生草覆盖处理地温回升较慢有关。6 月、7 月分离到优势菌株
数相等且总数多，可能与此期温度适宜、底物充足有关。9 月沈阳地区昼夜温差逐渐加大，生草覆
盖处理分离的优势细菌多，可能与生草覆盖可维持较稳定的土壤温度有关。可见，季节更替带来的
温度等环境变化及植株生长发育节律变化对土壤微生物活性影响较大。
土壤微生物可利用糖类、醇类、羧酸类和氨基酸类多种碳源，其中以糖类为主。碳源底物变化
可导致土壤微生物群落功能变化（时鹏 等，2010）。诸多研究表明，土壤利用方式（李忠佩 等，2007）
及施肥（郝晓晖 等，2010）、覆盖（孟庆杰 等，2008；徐华勤 等，2008）等田间管理措施均可改
变土壤微生物功能多样性，而其功能多样性差异则体现了土壤微生物对不同碳源物质的利用能力差
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异（Hofman et al.，2004；何寻阳 等，2010）。本试验结果表明，影响‘寒富’苹果园土壤微生物功
能多样性的碳源主要是糖类和氨基酸类物质，在 4 月土壤温度较低时，生草覆盖处理分离的优势细
菌数量与清耕无明显差异，但其碳代谢能力明显提高。5 月和 9 月碳代谢优势细菌种群数量较少时，
生草覆盖处理稳定或促进了土壤优势细菌对糖类和氨基酸类化合物的代谢能力，而在 6 月、7 月和 8
月细菌种群数量较多时，生草覆盖处理对优势菌株利用氨基酸类及利用率较低的醇类化合物具有积
极的促进作用。以上说明当果园土壤微生物对碳源利用整体能力较低时，生草覆盖措施可以增强菌
株的碳代谢能力。
张重义等（2010）报道芽孢杆菌属（Bacillus）是土壤细菌的优势种群之一，杨苞梅等（2010）
和黄继翔（2011）研究认为芽孢杆菌属（Bacillus）在土壤化合物降解，植物病虫害防治，生物固氮
等方面中具有重要作用。本试验也发现，芽孢杆菌属（Bacillus）是苹果园土壤中主要微生物类群。
此外，产碱菌属（Alcaligenes）、假单胞杆菌属（Pseudomonas）、厚壁菌属（Firmicutes）和一些不
可培养的菌属也因环境变化而分别成为不同时期土壤的优势菌属。本研究分离到的菌株中有 3 株与
BLAST 中已报道的不可培养菌同源性较高，其中 5 月覆盖处理获得的 1 株优势细菌与青海地区早春
土壤中获得的不可培养菌株表现出良好的相似性（100%）。上述结果表明，土壤微生物可通过调整
其种群组成及功能多样性来适应外界环境条件的变化。
由于土壤微生物的复杂多样性和易变性，目前关于土壤微生物碳代谢功能多样性与土壤质量、
土壤可持续发展之间的关系并不是很清楚。试验中初步探讨了沈阳地区生草覆盖苹果园土壤优势细
菌碳代谢功能特征及其种群组成。从试验结果中看，生草覆盖整体有利于提高果园土壤优势细菌的
碳代谢活性，另外因春季土壤细菌数量少、功能较弱，在施肥管理上应施充分腐熟的有机肥，以利
于根系吸收，而夏秋季土壤细菌数量多、功能强，宜结合生草、刈割等措施进行翻压绿肥，促进土
壤有机质的分解转化，提高土壤基础肥力。对于不同地区不同土壤管理制度果园土壤优势细菌在土
壤碳素物质转化过程中的作用机制仍需进一步深入研究。

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