張 輝 黃寶靈 呂成群 鄭明朝 王 磊 覃小紅

(廣西大學(xué)，南寧，530004) (廣西南寧良鳳江國(guó)家森林公園) (廣西大學(xué))

植物根際是指生物、化學(xué)和物理特性受到影響的緊密環(huán)繞植物根的區(qū)域，這一概念首先于1904年由德國(guó)微生物學(xué)家Lorenz Hiltner采用［1］。植物根際促生菌(PGPR)指生存于植物根際、根表，并能直接或間接地促進(jìn)或調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的微生物［2］。一般具有固氮、解磷、解鉀、產(chǎn)生植物激素和分泌抗生素等能力或至少具有其中之一的能力［3］。PGRP對(duì)土壤中有害病原微生物與非寄生性根際有害微生物都有生防作用，對(duì)植物吸收利用礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)有促進(jìn)作用，并可以產(chǎn)生有益于植物生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育［4］。

我國(guó)是世界上人工林最多的國(guó)家，近20 a來(lái)桉樹(shù)人工林得到了十分迅猛的發(fā)展，發(fā)展規(guī)模不斷的擴(kuò)大，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［5-6］。桉樹(shù)原產(chǎn)澳大利亞，是桃金娘科(Myrtaceae)桉屬(Eucalypteae)植物，共800余個(gè)種、亞種和變種［7］。桉樹(shù)是世界著名的速生樹(shù)種，具有適應(yīng)性廣、生長(zhǎng)快、短期可采伐的特點(diǎn)，是當(dāng)前主要的短周期工業(yè)原料林樹(shù)種，在熱帶和亞熱帶地區(qū)廣為引種和栽培［8］。桉樹(shù)是很好的紙漿原材料，在廣東、廣西和海南，桉樹(shù)造林已成為外商投資熱點(diǎn)。目前，桉樹(shù)造林主要利用優(yōu)良無(wú)性系，尤其是雜種無(wú)性系已廣泛應(yīng)用于營(yíng)林生產(chǎn)。它具有速生豐產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)、萌芽及抗風(fēng)力強(qiáng)等特點(diǎn)。然而桉樹(shù)是不具有固氮自肥能力的非豆科植物，它完全依賴(lài)施用人工氮肥和消耗土壤中的營(yíng)養(yǎng)來(lái)促進(jìn)和維持生長(zhǎng)，對(duì)林地地力消耗很大［9-10］。本研究將前期研究中獲得的促生菌接種到桉樹(shù)苗木上，通過(guò)測(cè)定造林1 a后的根際土壤中微生物數(shù)量和土壤含氮量，了解桉樹(shù)人工林生態(tài)系統(tǒng)中土壤肥力的變化情況，為促進(jìn)桉樹(shù)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

廣西良鳳江國(guó)家森林公園連山分場(chǎng)。北緯22°48'～22°50'，東經(jīng) 108°18'～108°20'，年平均氣溫21.6 ℃，年均降水量達(dá) 1 304.2 mm，海拔 120 m，紅壤，土壤營(yíng)養(yǎng)貧瘠。

1.2 試驗(yàn)材料

供試苗木：巨尾桉廣9無(wú)性系由廣西林業(yè)科學(xué)研究院提供。

供試菌株：接種的促生菌菌株為前期采集于桉樹(shù)林地中固氮、解磷、解鉀效果較好的菌株，由廣西大學(xué)林學(xué)院黃寶靈研究員提供。其中固氮菌編號(hào)為：N1、NC、N6，解鉀菌編號(hào)為：9K、14K、40K，解磷菌編號(hào)為：P1。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：造林試驗(yàn)采取單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分別接種前期篩選出來(lái)的7個(gè)促生菌菌株，以不接種促生菌的苗木為對(duì)照，共設(shè)8個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。造林試驗(yàn)每個(gè)造林小區(qū)面積不小于0.2 hm2，株行距為2 m×3 m，小區(qū)間設(shè)有隔離帶。

土壤樣品采集：為了使土壤樣品代表林地的整體性，分別在每個(gè)處理的上坡、中坡、下坡采集根際土壤，深度為10～20 cm，然后用四分法混勻，用于分析。采樣時(shí)間為2011年7月，并且連續(xù)5 d無(wú)降水，桉樹(shù)人工林林齡1 a。

微生物的分離計(jì)數(shù)：用稀釋平板涂抹法，在各選擇性培養(yǎng)基上進(jìn)行分離計(jì)數(shù)，接種量為每培養(yǎng)皿0.1 mL。同一土壤樣品取連續(xù)3個(gè)稀釋度，每個(gè)稀釋度3個(gè)重復(fù)，選擇每個(gè)平板上長(zhǎng)有30～300個(gè)菌落的稀釋度計(jì)數(shù)，根據(jù)3次重復(fù)計(jì)算平均值，再乘以稀釋倍數(shù)，即得1克根際土壤樣品中的菌落總數(shù)。接種后培養(yǎng)皿倒置于恒溫培養(yǎng)箱中28℃培養(yǎng)，至長(zhǎng)出菌落后計(jì)數(shù)，需2～10 d［11］。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)，放線菌采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基培養(yǎng)，真菌采用孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)［9，12］。各培養(yǎng)基均在121℃滅菌鍋中滅菌20 min。

根際土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的測(cè)定：土壤全氮用半微量凱式法測(cè)定;土壤水解性氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定;土壤有效磷采用0.050 mol/L HCl-0.025 mol/L 1/2H2SO4浸提法測(cè)定;土壤速效鉀通過(guò)1 mol/L-1NH4Ac浸提—火焰光度法測(cè)定［13］。

數(shù)據(jù)分析：測(cè)定數(shù)據(jù)采用SPSS和Excel進(jìn)行分析處理［14］。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤中細(xì)菌數(shù)量的影響

桉樹(shù)根際土壤中細(xì)菌數(shù)量分析(表1)表明：接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤細(xì)菌數(shù)量比對(duì)照分別增加 13.79%、89.66% 和 107.18%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中細(xì)菌數(shù)量比對(duì)照分別增加 47.41%、87.93%和 81.03%;接種解鉀菌P1的根際土壤中細(xì)菌數(shù)量比對(duì)照增加25.86%。各個(gè)處理中，接種固氮菌N1處理的細(xì)菌數(shù)量最多，其次為 NC，之后是 14K、40K、9K、P1，接種 N6處理的細(xì)菌數(shù)量最少。方差分析結(jié)果(表2)表明：接種促生菌的桉樹(shù)根際土壤中細(xì)菌數(shù)量差異達(dá)到顯著水平(F(7，16)=2.887＞F0.05(7，16)=2.66)。多重比較分析結(jié)果(表1)表明，接種N1、NC、14K以及40K的處理與對(duì)照之間的細(xì)菌數(shù)量差異顯著。

表1 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤中微生物數(shù)量的影響

2.2 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤中放線菌數(shù)量的影響

桉樹(shù)根際土壤中放線菌數(shù)量分析(見(jiàn)表1)表明：接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤中放線菌數(shù)量比對(duì)照分別增加25.00%、40.00%和15.00%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中的放線菌數(shù)量比對(duì)照分別增加 8.75%、13.75% 和 22.50%;接種解鉀菌P1的根際土壤中放線菌的數(shù)量比對(duì)照增加6.25%。各個(gè)處理中，接種NC處理的放線菌的數(shù)量最多，其次是接種N6的處理，之后是40K、N1、14K和9K，接種P1處理的放線菌的數(shù)量最少。由方差分析(見(jiàn)表2)可知：接種促生菌的桉樹(shù)根際土壤中放線菌的數(shù)量差異顯著(F(7，16)=2.796＞F0.05(7，16)=2.66)。由多重比較分析(見(jiàn)表 1)可知，接種NC的處理與對(duì)照之間的放線菌數(shù)量差異極顯著，N6與對(duì)照之間差異顯著。

2.3 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤中真菌數(shù)量的影響

桉樹(shù)根際土壤中真菌數(shù)量分析(表1)表明：接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤真菌數(shù)量比對(duì)照分別增加 10.00%、43.33% 和 5.56%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中真菌數(shù)量比對(duì)照分別增加 8.89%、17.78% 和 7.78%;接種解鉀菌P1的根際土壤中真菌數(shù)量比對(duì)照增加26.67%。其中，在各處理中，接種固氮菌NC的處理中真菌的數(shù)量最多，其次是 P1，之后是14K、N6、9K 和 40K，接種固氮菌N1的處理中真菌的數(shù)量最少。由方差分析(表2)可知：接種促生菌的桉樹(shù)根際土壤中真菌數(shù)量差異達(dá)到極顯著水平(F(7，16)=4.188＞F0.01(7，16)=4.03)。由多重比較分析(表1)可知，接種NC的處理與對(duì)照之間的真菌數(shù)量達(dá)到極顯著差異，P1與對(duì)照為顯著性差異。

表2 桉樹(shù)根際土壤微生物單因素方差分析結(jié)果

2.4 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤全氮及土壤水解性氮的影響

表3表明：接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別增加14.127%、19.114%和1.801%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別增加1.801%、17.452%和1.247%;接種解鉀菌P1的根際土壤中全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照增加15.789%。各個(gè)處理與對(duì)照相比，土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍增加，增幅為1.25%～19.11%，增加最多的是NC。接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤水解性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別增加 21.622%、5.405% 和 32.432%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中水解性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別增加 5.405%、2.703% 和 2.703%;接種解鉀菌P1的根際土壤中水解性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照增加2.703%。各處理的土壤水解性氮增幅為2.70%～32.43%，增加最多的是N1。由方差分析(表4)可知：接種促生菌的桉樹(shù)根際土壤中全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到顯著水平(F(7，16)=3.494＞F0.05(7，16)=2.66)。由多重比較分析(表3)可知，接種NC、P1和14K的促生菌處理與對(duì)照之間的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到顯著差異水平。土壤水解性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異亦達(dá)到顯著水平(F(7，16)=2.757＞F0.05(7，16)=2.66)。接種 N1的處理與對(duì)照之間差異達(dá)到顯著水平，而其他的處理并未達(dá)到顯著水平。

表3 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤中營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.5 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤有效磷的影響

桉樹(shù)根際土壤中土壤有效磷分析(表3)表明：接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別增加16.26%、53.87%和28.94%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別增加11.83%、22.72%和61.45%;接種解鉀菌P1的根際土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照增加7.32%。接種促生菌的處理比對(duì)照普遍提高，增幅為7.32%～61.45%。通過(guò)方差分析(表4)可知：接種促生菌的桉樹(shù)根際土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到顯著水平(F(7，16)=3.713＞F0.05(7，16)=2.66)。從多重比較分析(表3)可知，接種40K和NC的促生菌處理與對(duì)照之間的有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到極顯著差異水平。

表4 桉樹(shù)根際土壤中營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單因素方差分析結(jié)果

2.6 接種促生菌對(duì)桉樹(shù)根際土壤速效鉀的影響

桉樹(shù)根際土壤中土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析(表3)表明：接種促生菌的各個(gè)處理，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對(duì)照。接種固氮菌N6、NC、N1的桉樹(shù)根際土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別減少64.73%、63.95%和63.72%;接種解鉀菌9K、14K和40K的根際土壤中速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照分別減少58.78%、59.49%和61.94%;接種解鉀菌P1的根際土壤中速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照減少58.37%。由方差分析(表4)可知：接種促生菌的桉樹(shù)根際土壤中速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)極顯著水平(F(7，16)=14.332＞F0.01(7，16)=4.03)。由多重比較分析(表 3)可知，接種促生菌的7個(gè)處理的速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)照間差異均達(dá)到極顯著水平。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)巨尾桉苗木人工接種促生菌可以明顯地提高巨尾桉人工林根際土壤微生物的數(shù)量?？傮w來(lái)說(shuō)，接種促生菌的林下根際土壤微生物各個(gè)類(lèi)群(細(xì)菌、放線菌和真菌)的數(shù)量均比對(duì)照有顯著的改善及提高，因此對(duì)林下土壤肥力和生物多樣性產(chǎn)生積極的作用。巨尾桉接種促生菌后，根際土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的含量也有顯著的變化，土壤全氮增加量為1.25%～19.11%，水解性氮為 2.70%～32.43%，有效磷為7.32%～61.45%。但接種促生菌的各個(gè)處理的土壤速效鉀的含量較對(duì)照有明顯的降低。筆者認(rèn)為可能是由于桉樹(shù)生長(zhǎng)迅速，對(duì)鉀元素的需求較大，從而引起其含量減少，但具體的原因需要進(jìn)一步探究。

微生物是土壤肥力的核心，土壤中的微生物不僅數(shù)量巨大，而且種類(lèi)極多，許多微生物對(duì)土壤N、P和K等養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供給起非常重要的作用。土壤微生物作為分解者，通過(guò)其活動(dòng)將動(dòng)植物殘?bào)w分解，促進(jìn)有機(jī)物的礦化，以增加土壤肥力［15］。黃韶華等通過(guò)對(duì)沙灣地區(qū)由南至北的不同地段，即山地草場(chǎng)區(qū)、綠洲區(qū)、沙漠區(qū)的土壤肥力及土壤微生物狀況的分析，得出土壤肥力與土壤微生物數(shù)量之間存在著極顯著的正相關(guān)性(r=0.811 3＊＊)?？旅髡軐?duì)廈門(mén)市坂頭林場(chǎng)森林土壤微生物的研究表明：土壤全N、全P與土壤微生物總數(shù)的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.83，因此，可以用微生物總數(shù)作為林地肥力的判斷指標(biāo)［16］。張海燕等人認(rèn)為，土壤微生物量的變化趨勢(shì)和大多數(shù)土壤的肥力指標(biāo)(土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等)變化趨勢(shì)一致［17］，與筆者的結(jié)論相一致?？傊芯块_(kāi)發(fā)利用PGPR菌株，對(duì)資源利用、環(huán)境保護(hù)以及林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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