李洪山，申玉香

（江蘇鹽城工學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，江蘇鹽城224051）

我國海岸線漫長，北起遼寧鴨綠江口，南至廣西北侖河口，沿海灘涂分布十分廣泛，灘涂總面積約200萬hm2，并且沿海灘涂在泥沙來源豐富的海岸帶仍在淤長，全國沿海灘涂每年約淤長300 km2，江蘇省沿海灘涂面積據(jù)沿海省市之首，面積達(dá)全國灘涂總面積的1/4左右，江蘇沿海灘涂生態(tài)類型多樣，開發(fā)好灘涂資源對加快經(jīng)濟(jì)特別是沿海經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展有著舉足輕重的作用[1,2]。

灘涂土壤資源科學(xué)利用是灘涂經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，土壤微生物數(shù)量及功能是與土壤碳、氮等元素的循環(huán)過程和土壤養(yǎng)分的礦化過程關(guān)系密切，對有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化、養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)起著重要的主導(dǎo)作用。不同植物群落生境中土壤微生物區(qū)系有差異，盤錦蘆葦濕地土壤微生物不同時間動態(tài)上是細(xì)菌數(shù)量最大，其次是放線菌，最少的是真菌。在0cm～10cm、10cm～20cm和20cm～30cm三個層次中以中層的細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量最大。細(xì)菌、放線菌數(shù)量都是從6月的最高值開始減少，到8月達(dá)到最低，而后逐漸增加；真菌數(shù)量則表現(xiàn)為從6月開始逐漸增加，至9月達(dá)到最大值[3]。江蘇省濱?？h灘涂鹽堿地土壤微生物區(qū)系與對照菜園土壤相比，除細(xì)菌數(shù)量與對照無顯著差異外，真菌、放線菌、解磷菌及鉀細(xì)菌數(shù)量均比對照土壤明顯降低[4]。在江蘇鹽城新洋港互花米草鹽沼地，細(xì)菌在所有的微生物組成中最為豐富。數(shù)量總體表現(xiàn)為細(xì)菌＞放線菌＞真菌，分布表現(xiàn)為米草帶＞堿蓬帶＞光灘帶。真菌在數(shù)量上明顯低于細(xì)菌2～3個數(shù)量級，分布表現(xiàn)為米草帶≥堿蓬帶＞光灘帶。放線菌在數(shù)量上總體表現(xiàn)出堿蓬帶＞米草帶＞光灘帶[5]。灘涂鹽生植物資源豐富，一些植物群落種類如堿蓬、蘆葦?shù)仍跒┩客寥栏牧贾凶饔蔑@著[6]。植物根系給土壤微生物提供了一個特殊的生態(tài)環(huán)境，在灘涂植物群落不斷向耕地植物群落演替的過程中，土壤性質(zhì)的變化成了群落演替的主要動力。由此研究鹽土植物群落與土壤微生物特征的變化同一性，是合理經(jīng)營和利用一切自然資源的理論基礎(chǔ)，有助于對自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制和管理，并且可指導(dǎo)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建，其與農(nóng)、林、牧和人類經(jīng)濟(jì)活動緊密相連。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

土壤樣品采集分別于2008年6月（夏季）和12月（冬季）進(jìn)行。所選樣地在江蘇省東臺市沿海現(xiàn)代農(nóng)場境內(nèi)（32°86'N，120°70'E），在農(nóng)場境內(nèi)選擇鹽地堿蓬群落、互花米草群落和蘆葦群落三種不同生境土壤，鏟除表層2cm土壤，采集2cm-10cm土層土壤作為實(shí)驗(yàn)樣品，每個樣品采用對角線五點(diǎn)取樣，混合后裝入塑料自封袋備用。同時在鹽城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)農(nóng)場水稻田(33°38'N,120°32'E)（以下簡稱水稻田）采樣2cm-10 cm土層土壤作為對照樣品。

1.2 土壤理化性質(zhì)分析

土壤有機(jī)質(zhì)含量采用硫酸-重鉻酸鉀氧化法（水合熱法）[7]；全氮采用半微量凱氏法[7]；速效磷采用酸溶-鉬藍(lán)比色法[7]；水溶性鹽測定采用殘?jiān)娓煞╗7]。用酸度計(jì)直接測定土壤溶液pH值（溶液為干土壤與去離子水的質(zhì)量比為1:5）。

1.3 土壤微生物的分離和計(jì)數(shù)

無菌環(huán)境中稱取10g土樣于裝90m l無菌水的三角瓶中，三角瓶內(nèi)放置少量無菌玻璃珠，震蕩15min使土水混合均勻。用稀釋平板法，每個樣品做三個重復(fù)。在預(yù)備性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇合適稀釋度，分離培養(yǎng)微生物。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，放線菌采用高氏一號瓊脂培養(yǎng)基，真菌采用添加孟加拉紅和鏈霉素的馬丁氏培養(yǎng)基，固氮菌采用阿須貝無氮培養(yǎng)基，纖維素分解菌用羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)培養(yǎng)基，接種后在25℃～28℃下培養(yǎng)，細(xì)菌、放線菌和真菌分別在接種后第3d、第7d和第5d進(jìn)行計(jì)數(shù)[8,9]。每個土樣重復(fù)3次培養(yǎng)，以平均數(shù)分析。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

數(shù)據(jù)以烘干土壤重計(jì)算，用各重復(fù)間的平均數(shù)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)。采用DPS2.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行F測驗(yàn)和t測驗(yàn)，比較不同采樣時間之間、不同土壤樣品之間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物群落生境土壤主要理化性質(zhì)分析

鹽生植物生長在灘涂生態(tài)系統(tǒng)中，灘涂含鹽分較高，灘涂不同植物對鹽分的抗耐受能力有差異，同時，灘涂植物生長對土壤性質(zhì)變化也有作用。結(jié)果表明，農(nóng)科院稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯大于灘涂植物生境土壤，在生長季氮素豐富，與土壤營養(yǎng)相關(guān)的指標(biāo)如全氮、速效磷等也高于灘涂鹽生植物群落生境土壤，其中以全氮指標(biāo)值差異更為顯著。蘆葦對水分的適應(yīng)幅度很寬，對土壤鹽分要求不嚴(yán)格，從土壤濕潤到長年積水，從水深幾厘米至1m以上，都能形成蘆葦群落，每到秋冬季節(jié)蘆葦枯黃，莖葉落地，土壤中植物纖維豐富?；セ撞莩Ｄ晟L在岸邊的流水和濕地中，土壤中生物豐富，米草生境土壤中有機(jī)物來源多，含量居三種鹽生植物生境之首。與農(nóng)科院稻田土壤相比，灘涂生境鹽分含量較高。

表1 不同植物群落生境土壤主要理化性質(zhì)

2.2 不同植物群落生境土壤細(xì)菌數(shù)量變化

相對而言，細(xì)菌是土壤微生物中數(shù)量最多的一個類群，但在不同類型土壤中的數(shù)量有差異。研究表明，農(nóng)科院水稻田夏季土樣中細(xì)菌數(shù)量達(dá)到（420±20.07）×106/g干土樣，冬季土樣中數(shù)量為（315±39.68）×106/g干土樣，都比同期其他植物生境內(nèi)土樣中細(xì)菌數(shù)量明顯增多，分別是夏季米草生境土樣的16.58倍、堿蓬的23.33倍、蘆葦?shù)?2.31倍，秋季米草生境土樣的18.18倍、堿蓬的24.23倍和蘆葦?shù)?5倍。取樣時間不同，細(xì)菌數(shù)量也有差異，總的趨勢是夏季的多于冬季的。在農(nóng)科院稻田中夏季細(xì)菌數(shù)量在α=0.01水平上顯著多于冬季的（t=4.09**）。三種鹽生植物生境土樣中的細(xì)菌在數(shù)量上都是夏季的高于冬季的，但在α=0.05水平上都沒有差異。植物生境不同，數(shù)量差異性也不同（圖1）。同一季節(jié)，不同植物生境土樣之間細(xì)菌數(shù)量在p=0.01水平上有差異性（F（夏季）=5.65**，F(xiàn)（冬季）=9.20**）。細(xì)菌數(shù)量在米草生境土壤中最多，其次是鹽地堿蓬生境的，最后是蘆葦生境的。夏季米草生境細(xì)菌數(shù)量與蘆葦生境細(xì)菌數(shù)量在p=0.05水平上有顯著差異性，堿蓬生境細(xì)菌數(shù)量與互花米草和蘆葦生境細(xì)菌數(shù)量都未達(dá)顯著性差異。冬季的米草生境土樣和堿蓬生境土樣之間在細(xì)菌數(shù)量上沒有顯著性差異，兩者與蘆葦生境細(xì)菌數(shù)量之間都有顯著性差異。堿蓬生境土樣的細(xì)菌數(shù)量與互花米草和蘆葦生境細(xì)菌數(shù)量之間在p=0.01水平上沒有顯著性差異，但米草生境細(xì)菌數(shù)量與蘆葦生境細(xì)菌數(shù)量之間在p=0.01水平上有極顯著差異。

圖1 不同鹽生植物生境中土壤細(xì)菌數(shù)量差異

2.3 不同植物群落生境中土壤真菌數(shù)量變化

不同植物群落生境中土壤真菌數(shù)量差異性不顯著，結(jié)果表明，夏季土樣的土壤真菌數(shù)量幅度在15×106/g干土樣～23×106/g干土樣，以農(nóng)科院水稻田土壤中數(shù)量最少，為（15±3）×106/g干土樣；冬季土樣中的土壤真菌數(shù)量幅度在1.33×106/g干土樣～5×106/g干土樣，以農(nóng)科院水稻田土壤中偏多（5±1）×106/g干土樣。不同鹽生植物生境土壤中的真菌數(shù)量相仿，相互之間沒有顯著性差異，夏季、冬季的趨勢一致（F值分別為0.65、0.64）。土壤真菌數(shù)量有明顯的季節(jié)性差異，夏季時的數(shù)量值與冬季的土壤真菌數(shù)量在α=0.01水平上有極顯著性差異（圖2）。

圖2 不同鹽生植物生境中土壤真菌數(shù)量差異

2.4 不同植物群落生境中土壤放線菌數(shù)量變化

放線菌與土壤腐殖質(zhì)的含量有關(guān)，對土壤中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化也具有一定的作用。農(nóng)科院稻田土壤中的放線菌數(shù)量夏季為（29±4.58）×106/g干土樣，冬季為（26.33±5.51）×106/g干土樣，與三種鹽生植物生境土壤中的數(shù)量相近，在同一季節(jié)，不同鹽生植物土壤之間的放線菌數(shù)量在p=0.05水平上有差異(F(夏季)=6.66**，F(xiàn)(冬季)=11.8*)，在互花米草生境土壤中放線菌數(shù)量偏多，在夏季，互花米草生境中土壤放線菌數(shù)量與蘆葦生境中放線菌數(shù)量之間有顯著性差異。在冬季，互花米草生境土壤中放線菌數(shù)量與鹽地堿蓬和蘆葦生境土壤中放線菌數(shù)量之間都有顯著性差異。三種鹽生植物生境土壤中放線菌數(shù)量在夏季與冬季之間均未達(dá)α=0.05水平上的差異，但在數(shù)值上是夏季的大于冬季的（圖3）。

圖3 不同鹽生植物生境中土壤放線菌數(shù)量差異

2.5 不同植物群落生境中土壤纖維素分解菌數(shù)量變化

纖維素分解菌數(shù)量以冬季土壤中的大于夏季土壤中的，農(nóng)科院水稻田土壤中纖維素分解菌數(shù)量夏季的為（403±18.33）×104/g干土樣，冬季的為（484±19.97）×104/g干土樣，均明顯多于其他三種鹽生植物生境中的土壤纖維素分解菌。在鹽生植物生境中，夏季土壤中纖維素分解菌數(shù)量以蘆葦?shù)淖疃啵}地堿蓬土壤中纖維素分解菌數(shù)量次之，互花米草土壤中纖維素分解菌數(shù)量最少，三種鹽生植物土壤中纖維素分解菌數(shù)量相互之間均在p=0.01水平上有差異性。冬季土壤的趨勢與夏季的一致(F(夏季)=143.7**，F(xiàn)(冬季)=112*)。在不同季節(jié)相同土壤生境中，纖維素分解菌數(shù)量在α=0.05水平上沒有差異性。

圖4 不同鹽生植物生境中土壤纖維素分解菌數(shù)量差異

2.6 不同植物群落生境中土壤固氮菌數(shù)量變化

在農(nóng)科院水稻田土壤中固氮菌數(shù)量以冬季的高于夏季的，分別為（112±17.06）×104/g干土樣，（78±10）×104/g干土樣，而在三種鹽生植物生境土壤中均以夏季的高于冬季的，且除蘆葦生境土壤固氮菌外，其余土壤生境的固氮菌數(shù)量在季節(jié)之間均在α=0.01水平上有差異性。以夏季互花米草生境土壤中固氮菌數(shù)量最多，且與其它兩種生境土壤中固氮菌在p=0.05水平上差異顯著。在冬季，三種鹽生植物生境土壤中固氮菌數(shù)量之間沒有差異性(F(夏季)=9.5*，F(xiàn)(冬季)=0.6)。固氮菌可以增加土壤氮素，其數(shù)量與土壤中氮素含量有關(guān)聯(lián)，土壤中氮源豐富，則可能對固氮菌有抑制作用。

圖5 不同鹽生植物生境中土壤固氮菌數(shù)量差異

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

鹽地堿蓬、蘆葦及互花米草是江蘇沿海灘涂中主要的鹽生植物群落，它們生長在與農(nóng)科院水稻生境明顯不同的環(huán)境中，土壤性狀的差異導(dǎo)致了土壤微生物數(shù)量的差異。農(nóng)科院水稻田土壤熟化程度高，土壤營養(yǎng)豐富，因此土壤微生物數(shù)量較多，除真菌外，細(xì)菌、放線菌、纖維素分解菌和固氮菌等均明顯高于鹽生植物生境中的，在水稻田中，夏季的土壤中細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量和放線菌數(shù)量多于冬季的土壤，纖維素分解菌和固氮菌數(shù)量以冬季的土壤中大于夏季的。鹽生植物生境主要特點(diǎn)是土壤鹽分高，營養(yǎng)匱乏，海水浸潤程度不一，從而導(dǎo)致不同鹽生植物生境土壤微生物數(shù)量的差異?；セ撞萆惩寥利}分較高，海水浸潤時間較長，土壤中除纖維素分解菌明顯偏少外，其余菌種均多于鹽地堿蓬生境土壤、蘆葦生境土壤中的，且均以夏季的數(shù)量高于冬季的數(shù)量。鹽地堿蓬主要生長在脫水的鹽堿地中，土壤中除真菌數(shù)量略微高于其他兩種植物生境土壤中的之外，其余菌種數(shù)量均居中間，少于互花米草生境土壤中的，高于蘆葦生境土壤中的，也是夏季的數(shù)量多于冬季的數(shù)量。蘆葦生境中鹽分相對較低，土壤中除纖維素分解菌數(shù)量明顯高于其他兩種植物生境土壤中的之外，其余的數(shù)量均較少。

3.2 討論

土壤是無機(jī)物、有機(jī)物和生物(主要是微生物)的有機(jī)復(fù)合體。土壤微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中的主要組成部分之一，是生態(tài)系統(tǒng)的分解者，是物質(zhì)循環(huán)和能量交流的承擔(dān)者，也是土壤中物質(zhì)循環(huán)的動力，與土壤肥力、植物生長、土壤改良狀況密切相關(guān)[10]。農(nóng)科院稻田土壤經(jīng)過多年改良，土壤有機(jī)質(zhì)和氮源豐富，有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)0.419%，全氮含量0.21%，明顯高于灘涂互花米草、堿蓬和蘆葦生境土壤，稻田土壤微生物數(shù)量明顯偏多，以細(xì)菌、纖維素分解菌和固氮菌的數(shù)量增加明顯，其數(shù)量差異是與不同植物生長特性相適應(yīng)的。

植物與土壤微生物之間通過植物的凋落物和植物根系分泌物建立起密切的聯(lián)系，植物的多樣性可以通過其凋落物和根系的分泌物導(dǎo)致植物和微生物之間的協(xié)同進(jìn)化，促進(jìn)土壤微生物的多樣性。因此，土壤微生物與植物的相互作用主要表現(xiàn)在與植物根系和凋落物的相互作用。植物根系給土壤微生物提供了一個特殊的生態(tài)環(huán)境，某些土壤微生物可以通過與植物之間的種間關(guān)系影響植物發(fā)育、群落結(jié)構(gòu)和演替[11]。灘涂蘆葦生長環(huán)境土壤水分充足但少在流動水域，在秋冬季節(jié)常常莖枯葉落，給土壤微生物提供了豐富的營養(yǎng)源，尤其蘆葦豐富的纖維素源，使得蘆葦生境中纖維素分解菌數(shù)量明顯較互花米草和堿蓬生境中的偏多?；セ撞莩３ＩL在流水環(huán)境，沿岸海水中含有豐富的生物，米草生境土壤中有機(jī)質(zhì)含量較堿蓬、蘆葦?shù)母?，?xì)菌數(shù)量多少與土壤有機(jī)質(zhì)含量大小趨勢一致，此與高巍[12]、張恩平[13]和胡可[14]等研究結(jié)論一致。土壤鹽分對微生物數(shù)量影響不明顯，其可能對微生物種類產(chǎn)生影響。

土壤微生物數(shù)量有季節(jié)性差異，季節(jié)變化帶來土壤微生物的生態(tài)環(huán)境變化，土壤微生物隨季節(jié)的變化是明顯的，季節(jié)對土壤微生物的影響是通過土壤溫度、濕度、有機(jī)物的供應(yīng)和植物生長狀況等因素的綜合作用形成的。灘涂米草、堿蓬和蘆葦生境土壤中纖維素分解菌、放線菌數(shù)量季節(jié)性差異不明顯，細(xì)菌、真菌和固氮菌的數(shù)量是夏季的明顯大于冬季的，其影響因子主要是環(huán)境溫度和營養(yǎng)源。

灘涂濕地土壤微生物動態(tài)是目前國內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一，也是灘涂合理開發(fā)利用的基礎(chǔ)，植物多樣性影響土壤微生物多樣性，從而進(jìn)一步影響到土壤的理化性狀，人類的生產(chǎn)與生活可以改變地面的植被組成和生長狀況，植物群落的結(jié)構(gòu)和組成的變化會導(dǎo)致植物物種組成的差異，并對土壤微生物產(chǎn)生重大影響，通過對灘涂主要鹽生植物生境土壤微生物的研究，從而可以對植物群落演替過程的各環(huán)境因子的作用進(jìn)行全面的研究。

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