摘 要

微生物在土壤有机物质的转化过程及土壤肥力的维持方面起着决定性的作用，土壤微生物量虽然仅占土壤有机质的很小一部分，但其养分有效性很高，是土壤养分的一个重要的源与库。以江苏省连云港市海州区6a生柳树人工林为研究对象，通过调查采用和分析测定，研究人工林土壤微生物量氮的季节变化特征。结果表明：柳树人工林土壤微生物量氮的季节变化明显，整体表现为夏季最高、冬季次之、春季最低，且各季节的柳树人工林土壤微生物量氮均高于对照。不同季节柳树人工林土壤微生物量氮含量平均为：春季10.00mg/kg、夏季40.60mg/kg、冬季为37.34mg/kg，比对照的春季4.65mg/kg、夏季28.23mg/kg、冬季9.12mg/kg分别提高了115%、44%、309%。研究结果为维持土壤肥力、促进林业可持续发展提供依据。

关键词：人工林；柳树；微生物量氮；季节动态；土壤肥力

The seasonal Willow plantation soil microbial biomass nitrogen dynamic

ABSTRACT

Microorganisms play a decisive role in the process of soil organic matter transformation and soil fertility maintenance. Although soil microbial biomass accounts for only a small part of soil organic matter, its nutrient availability is very high, which is an important source of soil nutrient Library.To Haizhou District, Lianyungang City, Jiangsu Province, 6-year-old willow plantations for the study, investigation and analysis using measured Seasonal variation of soil microbial biomass plantations nitrogen.The results showed that the seasonal variation of soil microbial biomass N was the first in summer, the second in winter and the lowest in spring, and the soil microbial biomass N was higher than that of control.The soil microbial biomass nitrogen content of willow plantation in different seasons averaged:Spring 10.00mg / kg, summer 40.60mg / kg, winter 37.34mg / kg, compared with the control spring 4.65mg / kg, summer 28.23mg / kg, winter 9.12mg / kg increased by 115%, 44%, 309% .The results provide the basis for maintaining soil fertility and promoting forestry sustainable development.

Key Words:plantation;Willow ;Microbial biomass nitrogen;Seasonal dynamics;soil fertility

摘要 I

前言 1

1 绪论 2

1.1 研究目的和意义 2

1.2 国内外研究进 2

1.2.1 土壤微生物量 2

1.2.1.1 土壤微生物量的概念及意义 2

1.2.1.2 土壤微生物量碳氮的特性 3

1.2.1.2.1 土壤微生物量碳的特性 3

1.2.1.2.2 土壤微生物量氮的特性 3

1.2.2 农业措施和环境条件对土壤微生物量的影响 4

1.2.2.1 施肥的影响 4

1.2.2.2 耕作方式的影响 4

1.2.2.3 不同林型的影响 5

1.2.2.4 季节变化的影响 5

2 试验地概况与研究方法 6

2.1 试验地概况 6

2.2 研究方法 6

2.2.1 试验地选择 6

2.2.2 土壤样品采集与处理 6

2.2.3 土样分析项目与方法 6

2.2.4 数据处理 7

3 结果分析 7

3.1 不同土层微生物量氮的季节动态特征 7

3.2 柳树人工林土壤微生物量氮的总体季节动态特征 8

9

4 结论与讨论 10

4.1 结论 10

4.2 讨论 10

致谢 11

参考文献 12

前言

近年来，在国内外研究土壤微生物量氮已经成为越来越多研究者关注的话题，国外研究对土壤微生物量氮已经开始从氮在土壤微生物组成和结构来说明这部分的有效性氮，但在国内这方面的研究还很肤浅。土壤微生物量已经开始了近三十年的研究领域，研究土壤微生物量的动态变化，已成为目前的研究趋势，为理解土壤氮循环和土壤微生物在土壤养分循环和土壤氮循环的作用具有非常重要的意义。在中国人工林土壤微生物是森林生态系统的重要组成部分，森林凋落物分解，土壤养分循环和能量转换中扮演着重要的角色，数量不仅直接影响到土壤生化过程和土壤养分和转换，也代表了土壤生活性，是保持和恢复林地生产力的主要因素^[1]。森林土壤微生物种群和数量直接影响土壤理化性质、土壤肥力和林木生长和发育，分布和活动的一个主要依据综合评价森林生产环境；也反映了土壤的质量，人类干扰，和一个最敏感的指示器的土地利用变化。人工林土壤微生物研究有助于为维持土壤肥力、保护环境、促进林业可持续发展提供基础数据。

土壤微生物群落结构的影响，动态变化的因素很多，除了人为干扰因素的影响，土壤中微生物的分布也不容忽视。各种生态因素包括土壤中可利用碳源和养分、温度和湿度等，同时，植物区系成分和分布的土壤微生物及其植被类型的亲密关系。林木土壤微生物活性是一个重要的组件，对土壤属性来说，三大类型的微生物量是其中的一个重要指标。在研究落叶松生物量、土壤微生物土壤微生物量碳、氮和土壤总氮、有机碳呈显著正相关，与土壤水分含量没有相关性。研究发现相关的微生物量碳与土壤温度、水分含量低于微生物量氮、微生物生物量和土壤温度、水分，具有良好的相关性^[2]。还有相关研究东北草原土壤微生物量和土壤生境，发现影响的温度和水分对土壤微生物生物量更加明显，土壤温度、水分、微生物生物量呈增大趋势，最高峰在八月中旬，九月由于土壤温度和水分减少，土壤生物生物量也逐渐下降。可见高温和较高的湿度环境有利于植物的快速增长，导致植物对土壤氮、磷和其他营养素需要量很大，不利于土壤微生物繁殖；在条件为高温和高湿度的环境，土壤微生物活动增加，加速分解利用能源物质，维持快速的周转率，虽然土壤微生物快速繁殖，但往往由于受限制的可用资源，土壤微生物生物量较小的，土壤微生物量氮含量可以反映土壤氮能力的大小，对土壤温度和土壤湿度除了直接影响土壤微生物，主要是通过影响植物的生长节奏和土壤微生物对土壤养分竞争关系来影响季节性波动的土壤微生物生物量。另外，土壤微生物量氮是土壤有效氮活性库的主要部分。所以研究人工林土壤微生物生物量氮的季节动态很有意义。

1 绪论

1.1 研究目的和意义

土壤微生物是土壤有机质和土壤养分转化和循环的动力，它参与有机质的分解、腐殖质的形成、养分的转化和循环的各个生化过程^[3]。土壤微生物量（MB）是指土壤中体积小于50μm²的生物总量，是活的土壤有机质组成部分，但活的植物体如土壤根系等不包括在内^[4]。已有研究表明土壤微生物量在对改善土壤肥力^[5]、减少温室气体排放^[6]、保护环境具有重要意义。因此，本研究选取土壤微生物量的的特性及其变化规律的影响因素进行研究，探讨土壤微生物量氮的季节动态，为维护土壤肥力、保护环境、促进林业可持续发展提供基础数据。

不同植被条件下的土壤微生物生物量状况有所不同，森林植被在改善土壤性质、提高微生物活性、增加土壤微生物量氮方面具有特殊作用，柳树人工林作为发展较快的重要人工林，对其土壤微生物量氮的状况开展研究，对改善土壤肥力、减少温室气体排放、保护环境具有重要意义。通过对柳树人工林土壤微生物量氮的季节动态特性状况开展研究，分析柳树人工林土壤微生物量氮的季节动态变化的规律，从而为改善土壤肥力、减少温室气体排放、保护环境等相关方面提供意义的数据参考依据。

1.2 国内外研究进

1.2.1 土壤微生物量

1.2.1.1 土壤微生物量的概念及意义

土壤中生活的全部微生物总量，指土壤中体积小于50μm²的生物总量，是活的土壤有机质组成部分，但活的植物体如土壤根系等不包括在内。土壤微生物是植物养料转化、有机碳代谢及污染物降解的驱动力，在土壤肥力^[7]和生态系统中具有重要的作用。它作为土壤肥力水平的活指标，已日渐受到土壤工作者的关注。近20年来，随着测试方法的不断改进和完善，土壤微生物量的研究日益受到国际土壤学界的重视，并取得了一些重要进展。在土壤有机质和养分循环，生态系统优化及环境与资源质量等方面都大大开阔了研究者的眼界，增加了新的知识。此外，还有研究表明微生物在对生态系统功能的调节如养分循环、有机质分解、土壤结构维持、温室气体产生和释放、以及环境污染物净化等方面起着重要作用，是地球生物化学循环，特别是碳、氮循环过程的主要驱动者^[8]。陆地生态系统碳循环在全球收支中占主导地位，而由于人类活动的干扰，自20世纪90年代开始，氮的有效性已经成为调控碳与气候变化反馈机制的重要因子^[9]。可以预计，在持续农业、环境和资源保护方面土壤微生物量的研究将日益显示其巨大的潜力^[10]。

1.2.1.2 土壤微生物量碳氮的特性

1.2.1.2.1 土壤微生物量碳的特性

土壤微生物量碳及其周转对植物的有效养分起着“库”和“源”的作用，是土壤养分转化和循环过程中的重要参数，能够较直观地反映土壤微生物活动、土壤肥力状况及环境质量状况^[11]。土壤微生物碳含量变化较大^[12]，表土变化为110.0-2240.0kg/hm²，与土壤有机质含量呈正相关。一般为土壤有机碳含量的2.0%-5.0%，对不同生态环境土壤，微生物碳变化为草地大于林地大于耕地，与土壤有机质的变化趋势基本一致。我国土壤微生物量碳变幅为42.0-2064.0kg/hm²，占土壤有机碳的2.0%-4.0%，与国外报道结果接近。土壤微生物量的多少反映了土壤同化和矿化能力的大小，是土壤活性大小的标志。微生物对有机碳的利用率是一项反映土壤质量的重要特性。利用率越高，维持相同微生物量所需的能源越少，说明土壤环境有利于土壤微生物的生长，质量比较高。最近的研究表明，土壤被重金属污染，土壤呼吸作用增强，能源利用率则下降。微生物的生命周期极短，良好条件下细菌经过20-30min，真菌可几小时更新一代。微生物群体处在不断的新老更替，分解外界的物质和有机体，吸收、同化无机养料，合成自身物质，同时又向外界不断释放其代谢产物，赋予土壤肥力和生产力。因此，微生物量和活性大小与土壤肥力状况相联系。作物产量与土壤微生物碳(C_mic)及C_mic/C_org(有机碳)之间的内在联系的研究结果表明，所有试验区，大豆产量与微生物碳显著相关，三分之二试验区，高粱、黑麦及玉米的产量与土壤微生物碳呈正相关，C_mic/C_org的比例则随作物产量增加而提高。

1.2.1.2.2 土壤微生物量氮的特性

与微生物碳相似，不同土壤类型及生态环境下微生物氮的变异很大，耕地为40.0-385，0kg/hm²，林地为130.0-216.0kg/hm²，草地为40.0-496.0kg/hm²，总的趋势是草地大于耕地大于林地^[13]。土壤微生物氮一般占土壤全氮含量的1.0%-5.0%，与土壤水解性氮含量比较一致。土壤微生物氮与微生物碳呈高度正相关，土壤微生物量的C/N比值(5.0-7.0)较土壤有机质的C/N比值(10.0-12.0)低，这一点也说明土壤微生物氮是植物有效氮的重要储备。根据微生物量的低C/N比值特性，施用无机氮时添加C/N比值较高的秸秆，使无机氮尽可能被同化结合到微生物量中，可以减少无机氮的淋失和挥发损失提高氮肥利用率。