華北落葉松人工林林緣土壤微生物研究

高琛等

摘 要：通過以冀北山地6種不同密度華北落葉松人工林為研究對象，分析林分邊緣不同距離土壤微生物數量，主要得出以下結論：林緣土壤微生物數量大小排序為細菌>放線菌>真菌；不同密度林緣土壤中細菌、真菌、放線菌和微生物總數之間均存在極顯著差異；從距林分邊緣0～30m處，土壤中放線菌和細菌數量呈明顯的增加趨勢。

關鍵詞：華北落葉松；人工林；林緣；微生物

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）09-22-04

華北落葉松（Larix principic-rupprechtii）是我國北方地區(qū)重要的森林生態(tài)樹種，栽培范圍為北緯32°～46°，東經85°～127°，主要分布在河北、山西、陜西、內蒙古、山東等省份，其中河北省北部山地分布最為廣泛。該樹種不僅是我國蓄積量較大的樹種，而且其樹形優(yōu)美，是用于景觀生態(tài)的主要樹種之一，多用于較高海拔和緯度地區(qū)的景觀配置。冀北山地廣泛種植的華北落葉松是緩解北方沙塵天氣對京、津地區(qū)侵襲的重要天然屏障[1]。目前，國內外學者對華北落葉松的研究多集中在林木器官生物分配、生物量變化規(guī)律、群落結構和林下枯落物土壤水文效應等方面，而對不同密度下華北落葉松林分邊緣土壤微生物活性等方面的研究還較少[2]。因此，本文通過分析冀北山地6種不同密度華北落葉松人工林林緣不同距離土壤微生物數量變化規(guī)律，為冀北山地華北落葉松合理經營提供參考。

1 研究內容及方法

1.1 標準地設置 采用典型標準地法進行抽樣調查。在河北圍場縣木蘭林管局管轄下的八英莊林場選擇密度分別為630株/hm2、920株/hm2、1 180株/hm2、1 500株/hm2、

1 850株/hm2、2 150株/hm2的30a生華北落葉松人工純林，設置30m×30m的標準地。分別記錄不同密度下標準地的坡度、坡向、坡位、海拔、郁閉度等環(huán)境和生態(tài)因子，并對標準樣地內胸徑超過5cm的華北落葉松人工林進行每木檢尺，統(tǒng)計出標準地內林分的平均樹高、胸徑、灌幅、枝下高等（見表1）。

1.2 樣點設置及微生物測定方法 已有研究表明，不同程度的植被邊緣效應主要發(fā)生在距林緣30m的范圍以內[3-4]。因此，本研究所調查的樣帶選取為與華北落葉松人工林邊緣垂直的30m×1m的連續(xù)樣帶，樣帶范圍以林緣華北落葉松林分消失為界，走向為東西走向（林緣-林內）。每5m布設一個樣點，采集土壤樣本。采用稀釋涂抹平板計數法[5]分別對不同微生物（細菌、真菌、放線菌）進行分離和計數。每個土樣設置3個不同濃度梯度，每次3次重復，取其平均值。各微生物測定方法如下：（1）細菌：采用牛肉膏蛋白胨瓊脂（BPA）培養(yǎng)基，37℃培養(yǎng)3d后挑菌。（2）真菌：采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養(yǎng)基（加入30mg/L鏈霉素抑制細菌生長），25℃培養(yǎng)3d后挑菌。（3）放線菌：采用高氏1號瓊脂（GA）培養(yǎng)基（加入50μg/mLK2Cr2O7抑制雜菌），29℃培養(yǎng)10d后挑菌[6]。

2 數據處理

采用Excel和Spss17.0統(tǒng)計軟件對數據進行分析處理。

3 結果與分析

3.1 不同密度下土壤微生物的數量

表2顯示了6種密度下林緣土壤中細菌、放線菌等3種微生物的數量。由圖2可知：（1）土壤中3種微生物數量大小排序為細菌>放線菌>真菌，其中細菌數量具有絕對優(yōu)勢，即一般情況下，細菌數量的多少對土壤微生物的活性具有決定性作用；（2）不同密度下，同一微生物數量并未隨林緣距離的增加而顯示出明顯相同變化趨勢（部分在林緣處最大，部分在林內最大）；（3）同一密度下，華北落葉松人工林林緣土壤中3種微生物隨著林緣距離的增加也沒有表現出明顯一致的變化規(guī)律。

3.2 多重檢驗及方差分析

3.2.1 微生物總數 對華北落葉松林地6種不同密度及距林分邊緣距離分別做單個變量S-N-K多重檢驗，并對林緣處土壤微生物數量做雙因素方差分析，得出結果如表3所示。通過組間效應可得，不同密度下林分邊緣處土壤微生物總數差異性極顯著（F=119.019，顯著水平為0.000<0.01）；而土壤中微生物總數與距林緣不同距離的差異性不顯著（F=1.988，顯著水平為0.102>0.05）。通過對不同密度的華北落葉松林分多重檢驗可知，密度為920株/hm2、1 180株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松人工林林緣土壤微生物總數均值分別是1.185 1×105個·g-1、0.782 9×105個·g-1和1.150 8×105個·g-1，均值比較他們的概率p值為0.051，略大于0.05，由此可得，該3種密度下華北落葉松林分邊緣土壤微生物總量間沒有明顯差異；而密度為630株/hm2、1 500株/hm2、2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤微生物總數均值分別是4.250 5×105個·g-1、2.018 2×105個·g-1、1.572 1×105個·g-1，這一均值明顯與其他密度下華北落葉松人工林林緣土壤微生物總量存在差異。

3.2.2 細菌 對各密度下林緣土壤中細菌數分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤細菌數量存在顯著差異，其中F=111.839，顯著水平為0.000<0.01，而距林緣不同距離土壤細菌數量沒有明顯差異性（F=1.994，顯著性水平為0.099>0.05）。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2、1 180株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分土壤細菌數量均值分別是0.982 0×105個·g-1、0.669 9×105個·g-1和0.993 4×105個·g-1，對它們的均值比較的概率p值為0.127，明顯大于0.05，由此可得，該3種密度下華北落葉松人工林林緣土壤細菌數量之間沒有明顯差異；密度為2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤細菌數量均值為1.372 2×105個·g-1，這一均值與密度為920株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤中細菌數量均值進行比較的概率p為0.055，稍大于0.05，由此可知，該3種密度下華北落葉松人工林林緣土壤中細菌數量間沒有明顯差異；密度為1 650株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤中細菌數量均值為1.686 0×105個·g-1，與密度為2 250株/hm2的林分土壤細菌數量均值比較的概率p為0.061，明顯大于0.05，由此可得，該2種密度林緣土壤細菌數量沒有明顯差異；而密度為630株/hm2的華北落葉松林分土壤中細菌數量均值為3.945 5×105個·g-1，這一均值明顯與其他密度林分土壤細菌數存在差異。

3.2.3 放線菌 對各密度下林緣土壤中放線菌數量進行分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量存在顯著差異，其中F=38.525，顯著水平為0.000<0.01，而距林緣不同距離土壤放線菌數量差異性亦顯著（F=2.456，顯著性水平為0.046<0.05），這一結論能較好的反映出不同密度下華北落葉松人工林林緣土壤中放線菌數量的邊緣效應。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量均值分別是1.972 1×104個·g-1和1.919 6×104個·g-1，對它們的均值比較的概率p值為0.818，明顯大于0.05，由此可知，該2種密度下華北落葉松人工林林緣土壤放線菌數量之間沒有明顯差異；而密度在630株/hm2、1 180株/hm2、

1 500株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量均值分別是2.705 8×104個·g-1、1.070 8×104個·g-1、3.278 6×104個·g-1和1.465 7×104個·g-1，這些均值明顯與其他密度林分土壤放線菌數量存在差異。由距林緣距離的多重檢驗可知，分別比較距林緣0、5、10、15、20、25和30m處的土壤放線菌數量均值的概率p值為0.059，大于0.05，因此這幾種距離的土壤放線菌數量之間無明顯差異。綜合分析林分邊緣土壤放線菌數量可知，隨林緣距離的增加，土壤中放線菌數量總體表現出增加的趨勢。

3.2.4 真菌 對各密度下林緣土壤中真菌數量進行分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤真菌數量存在顯著差異，其中F=72.461，顯著水平為0.000<0.01，這一結果可以較好反映出不同密度下華北落葉松林分土壤真菌的邊緣效應。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2、1 180株/hm2、1 500株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分土壤真菌數量均值分別是0.690 2×103個·g-1、0.700 7×103個·g-1、0.547 1×103個·g-1和0.799 3×103個·g-1，對他們的均值比較的概率p值為0.206，明顯大于0.05，由此可知，該4種密度下華北落葉松人工林林緣土壤真菌數量之間沒有明顯差異；而密度為630株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤真菌數量均值分別是2.542 8 ×103個·g-1和1.175 1×103個·g-1，這一結果明顯與其他密度下林分邊緣土壤中真菌數量存在差異。通過多重檢驗距林緣距離可知，分別比較距林緣0、5、10、15、20m處的土壤真菌數量均值的概率p值為0.106，明顯大于0.05，由此表明，該處于該幾處的林緣林分土壤中真菌數量沒有明顯差異；而對距林緣25m處土壤中細菌數量分別與20m處和30m處進行均值比較的概率p為0.167和0.153，均明顯大于0.05，表明該3處距離土壤中細菌數量沒有明顯差異。綜合分析林分邊緣土壤真菌數量可知，隨林緣距離的增加，土壤中真菌數量總體表現出增加的趨勢。

4 結論

（1）各密度下華北落葉松林分邊緣不同距離處土壤微生物中細菌數量均具有絕對優(yōu)勢，3種微生物數量大小排序為細菌>放線菌>真菌。不同密度林緣土壤中細菌、真菌、放線菌和微生物總數之間均存在極顯著差異。

（2）距林分邊緣不同距離的土壤微生物總數與細菌間沒有明顯差異，而與放線菌和真菌均存在極顯著差異。即從距林分邊緣0～30m處，土壤中放線菌和細菌數量呈現出明顯的增加趨勢。因此，細菌和放線菌數量能夠較好的反應華北落葉松人工林林分的邊緣效應。

參考文獻

[1]田 超.冀北山地華北落葉松人工林不同經營密度及林緣效應研究[D].保定：河北農業(yè)大學，2011.

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[3]王如松，馬世駿.邊緣效應及其在經濟生態(tài)學中的應用[J].生態(tài)學雜志，1985，2：38-42.

[4]肖篤寧，李秀珍，高峻，等.景觀生態(tài)學[M].北京：科學出版社，2003.

[5]Laurance WF，Ferreira LV，Maerona JM，et al. Rain forest fragmentation and the dynamics of Amazonian tree communities[J].Ecology，1998，79：109-117

[6]中國科學院南京土壤微生物研究所.土壤微生物研究法[D].北京：科學出版社，1985：40-47.

（責編：張宏民）

3.2.3 放線菌 對各密度下林緣土壤中放線菌數量進行分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量存在顯著差異，其中F=38.525，顯著水平為0.000<0.01，而距林緣不同距離土壤放線菌數量差異性亦顯著（F=2.456，顯著性水平為0.046<0.05），這一結論能較好的反映出不同密度下華北落葉松人工林林緣土壤中放線菌數量的邊緣效應。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量均值分別是1.972 1×104個·g-1和1.919 6×104個·g-1，對它們的均值比較的概率p值為0.818，明顯大于0.05，由此可知，該2種密度下華北落葉松人工林林緣土壤放線菌數量之間沒有明顯差異；而密度在630株/hm2、1 180株/hm2、

1 500株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量均值分別是2.705 8×104個·g-1、1.070 8×104個·g-1、3.278 6×104個·g-1和1.465 7×104個·g-1，這些均值明顯與其他密度林分土壤放線菌數量存在差異。由距林緣距離的多重檢驗可知，分別比較距林緣0、5、10、15、20、25和30m處的土壤放線菌數量均值的概率p值為0.059，大于0.05，因此這幾種距離的土壤放線菌數量之間無明顯差異。綜合分析林分邊緣土壤放線菌數量可知，隨林緣距離的增加，土壤中放線菌數量總體表現出增加的趨勢。

3.2.4 真菌 對各密度下林緣土壤中真菌數量進行分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤真菌數量存在顯著差異，其中F=72.461，顯著水平為0.000<0.01，這一結果可以較好反映出不同密度下華北落葉松林分土壤真菌的邊緣效應。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2、1 180株/hm2、1 500株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分土壤真菌數量均值分別是0.690 2×103個·g-1、0.700 7×103個·g-1、0.547 1×103個·g-1和0.799 3×103個·g-1，對他們的均值比較的概率p值為0.206，明顯大于0.05，由此可知，該4種密度下華北落葉松人工林林緣土壤真菌數量之間沒有明顯差異；而密度為630株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤真菌數量均值分別是2.542 8 ×103個·g-1和1.175 1×103個·g-1，這一結果明顯與其他密度下林分邊緣土壤中真菌數量存在差異。通過多重檢驗距林緣距離可知，分別比較距林緣0、5、10、15、20m處的土壤真菌數量均值的概率p值為0.106，明顯大于0.05，由此表明，該處于該幾處的林緣林分土壤中真菌數量沒有明顯差異；而對距林緣25m處土壤中細菌數量分別與20m處和30m處進行均值比較的概率p為0.167和0.153，均明顯大于0.05，表明該3處距離土壤中細菌數量沒有明顯差異。綜合分析林分邊緣土壤真菌數量可知，隨林緣距離的增加，土壤中真菌數量總體表現出增加的趨勢。

4 結論

（1）各密度下華北落葉松林分邊緣不同距離處土壤微生物中細菌數量均具有絕對優(yōu)勢，3種微生物數量大小排序為細菌>放線菌>真菌。不同密度林緣土壤中細菌、真菌、放線菌和微生物總數之間均存在極顯著差異。

（2）距林分邊緣不同距離的土壤微生物總數與細菌間沒有明顯差異，而與放線菌和真菌均存在極顯著差異。即從距林分邊緣0～30m處，土壤中放線菌和細菌數量呈現出明顯的增加趨勢。因此，細菌和放線菌數量能夠較好的反應華北落葉松人工林林分的邊緣效應。

參考文獻

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[6]中國科學院南京土壤微生物研究所.土壤微生物研究法[D].北京：科學出版社，1985：40-47.

（責編：張宏民）

3.2.3 放線菌 對各密度下林緣土壤中放線菌數量進行分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量存在顯著差異，其中F=38.525，顯著水平為0.000<0.01，而距林緣不同距離土壤放線菌數量差異性亦顯著（F=2.456，顯著性水平為0.046<0.05），這一結論能較好的反映出不同密度下華北落葉松人工林林緣土壤中放線菌數量的邊緣效應。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量均值分別是1.972 1×104個·g-1和1.919 6×104個·g-1，對它們的均值比較的概率p值為0.818，明顯大于0.05，由此可知，該2種密度下華北落葉松人工林林緣土壤放線菌數量之間沒有明顯差異；而密度在630株/hm2、1 180株/hm2、

1 500株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤放線菌數量均值分別是2.705 8×104個·g-1、1.070 8×104個·g-1、3.278 6×104個·g-1和1.465 7×104個·g-1，這些均值明顯與其他密度林分土壤放線菌數量存在差異。由距林緣距離的多重檢驗可知，分別比較距林緣0、5、10、15、20、25和30m處的土壤放線菌數量均值的概率p值為0.059，大于0.05，因此這幾種距離的土壤放線菌數量之間無明顯差異。綜合分析林分邊緣土壤放線菌數量可知，隨林緣距離的增加，土壤中放線菌數量總體表現出增加的趨勢。

3.2.4 真菌 對各密度下林緣土壤中真菌數量進行分析可知（表3），不同密度華北落葉松林分邊緣土壤真菌數量存在顯著差異，其中F=72.461，顯著水平為0.000<0.01，這一結果可以較好反映出不同密度下華北落葉松林分土壤真菌的邊緣效應。通過對密度的多重檢驗可得，密度在920株/hm2、1 180株/hm2、1 500株/hm2和2 150株/hm2的華北落葉松林分土壤真菌數量均值分別是0.690 2×103個·g-1、0.700 7×103個·g-1、0.547 1×103個·g-1和0.799 3×103個·g-1，對他們的均值比較的概率p值為0.206，明顯大于0.05，由此可知，該4種密度下華北落葉松人工林林緣土壤真菌數量之間沒有明顯差異；而密度為630株/hm2和1 850株/hm2的華北落葉松林分邊緣土壤真菌數量均值分別是2.542 8 ×103個·g-1和1.175 1×103個·g-1，這一結果明顯與其他密度下林分邊緣土壤中真菌數量存在差異。通過多重檢驗距林緣距離可知，分別比較距林緣0、5、10、15、20m處的土壤真菌數量均值的概率p值為0.106，明顯大于0.05，由此表明，該處于該幾處的林緣林分土壤中真菌數量沒有明顯差異；而對距林緣25m處土壤中細菌數量分別與20m處和30m處進行均值比較的概率p為0.167和0.153，均明顯大于0.05，表明該3處距離土壤中細菌數量沒有明顯差異。綜合分析林分邊緣土壤真菌數量可知，隨林緣距離的增加，土壤中真菌數量總體表現出增加的趨勢。

4 結論

（1）各密度下華北落葉松林分邊緣不同距離處土壤微生物中細菌數量均具有絕對優(yōu)勢，3種微生物數量大小排序為細菌>放線菌>真菌。不同密度林緣土壤中細菌、真菌、放線菌和微生物總數之間均存在極顯著差異。

（2）距林分邊緣不同距離的土壤微生物總數與細菌間沒有明顯差異，而與放線菌和真菌均存在極顯著差異。即從距林分邊緣0～30m處，土壤中放線菌和細菌數量呈現出明顯的增加趨勢。因此，細菌和放線菌數量能夠較好的反應華北落葉松人工林林分的邊緣效應。

參考文獻

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[6]中國科學院南京土壤微生物研究所.土壤微生物研究法[D].北京：科學出版社，1985：40-47.

（責編：張宏民）