姚 昆 ，張洪立 ，孫臨泉 ，劉 冰 ，劉麗麗

（1.天津師范大學生命科學院，天津 300387；2.靜?？h農業(yè)技術推廣中心，天津 靜海 301600；3.天津農學院，天津 300384）

土壤肥力與微生物數(shù)量、種類和組成等有關，土壤微生物可以從以下幾個方面改善土壤質量以提高土壤肥力。①土壤微生物的代謝結果可以使土壤中許多不溶性的無機鹽形成可溶性的無機鹽，以便植物吸收利用；②土壤微生物可以合成氨基酸、植物生長素和赤霉素（可以刺激植物生長），可以加快種子萌發(fā)速率和根毛的發(fā)育，從而有利于植物的生長；③節(jié)桿菌、假單胞菌和農桿菌能產生一些有機物，刺激植物生長。麥田的耕層土壤中含有相當比例的細菌能產生吲哚乙酸（一種植物生長激素），可以加快植物根系的生長；④土壤微生物可以通過競爭和拮抗作用來抑制或殺死植物病原微生物；⑤土壤微生物中的某些真菌可以轉移植物中的放射物質和重金屬等有害物質，這種現(xiàn)象不僅有利于保護營養(yǎng)物，而且又可以把植物中殘留的農藥或重金屬污染物轉移帶走，并積累在菌絲體中；⑥土壤微生物的自生固氮菌可以固定大氣中的氮氣，為植物提供有機和無機氮源。因此，可以用微生物數(shù)量、種類和組成來檢驗土壤質量的好壞。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 土樣

1號土樣采集地點：天津市武清區(qū)大堿廠鎮(zhèn);土壤類型為輕壤質鹽化潮土；品種為津麥一號，冬小麥;輪作情況：玉米與小麥輪作;667 m2產350～400 kg；土壤理化性質：土樣PH值為7.97,有機質含量15.14%,全氮1.09 g/kg,有效磷7.12 mg/kg,速效鉀51 mg/kg。

2號土樣采集地點：山西省朔州市懷仁縣;土壤類型為褐土;品種為晉27，春小麥;輪作情況：一直種小麥;667 m2產750～1 000 kg;土壤理化性質：土樣pH值為7.73,有機質含量30.22%,全氮1.29g/kg,有效磷14.64mg/kg,速效鉀91mg/kg。

3號土樣采集地點：河南省南陽市臥龍區(qū)謝莊鄉(xiāng)大廟村郭油坊;土壤類型為黃褐土;品種為衡觀35，冬小麥;輪作情況：小麥與玉米輪作;667 m2產250～300 kg;土壤理化性質：土樣pH值為7.98,有機質含量5.49%,全氮0.67 g/kg,有效磷4.42 mg/kg,速效鉀110 mg/kg。

4號土樣采集地點：寧夏回族自治區(qū)同心縣預旺鎮(zhèn);土壤類型為灰鈣土;品種為紅芒，春小麥;輪作情況：小麥收割后，第二年可種豌豆、扁豆（夏季）、糜子、谷子、蕎麥及土豆（秋季），第三年就可繼續(xù)種植小麥;因常年干旱，667 m2產量只有50～70 kg;土壤理化性質：土樣pH值為8.2,有機質含量6.68%,全氮0.46 g/kg,有效磷3.02 mg/kg,速效鉀52 mg/kg。

5號土樣采集地點：天津市西青區(qū)津靜路22號天津農學院小麥試驗田;土壤類型為輕壤質鹽化潮土;667 m2產450 kg;品種：津麥2號，冬小麥;輪作情況為小麥與玉米輪作;土壤理化性質：土樣pH值為7.6,有機質含量18.22%,全氮0.94 g/kg,有效磷5.30 mg/kg,速效鉀106 mg/kg。

6號土樣采集地點：黑龍江省齊齊哈爾市龍安橋鎮(zhèn)802農場;土壤類型為黑土;667 m2產量為 400 kg;品種：冬麥1號，冬小麥;輪作情況：小麥與玉米輪作;土壤理化性質：土樣pH值為7.79,有機質含量18.73%,全氮1.45 g/kg,有效磷14.76 mg/kg,速效鉀55 mg/kg。

1.1.2 培養(yǎng)基

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬鈴薯培養(yǎng)基、高氏Ⅰ號培養(yǎng)基、無氮培養(yǎng)基、解磷培養(yǎng)基。

1.2 試驗方法

1.2.1 野外土樣采集

麥田土樣的采集方法采用五點法，每個取樣點每縱深5 cm取樣一次，分10層取樣：0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、25～30 cm、30～35 cm、35～40 cm、40～45 cm、45～50 cm，每層分別編號為1～10層 （由于河南土壤過硬所以只能取到30 cm處），將每個采樣地區(qū)相同土層土樣混合后一起裝入滅菌的土壤盒中待測。

1.2.2 土樣處理方法

土壤樣品保存于4℃冰箱中備用。

1.2.3 土樣中微生物數(shù)量的測定

采用稀釋涂布法。準確稱取待測樣品10 g，放入裝有90 ml無菌水并放有小玻璃珠的250 ml三角瓶中，用手或置搖床上振蕩20 min，使微生物細胞分散，靜置20～30 s，即成10-1稀釋液；再用1 ml無菌吸管，吸取 10-1稀釋液0.5 ml，移入裝有4.5 ml無菌水的試管中，吹吸3次，讓菌液混合均勻，即成10-2稀釋液；再換一支無菌吸管吸取10-2稀釋液0.5 ml，移入裝有4.5 ml無菌水的試管中，也吹吸3次，即成10-3稀釋液；以此類推，連續(xù)稀釋，制成 10-4、10-5、10-6等一系列稀釋菌液。分別取0.2 ml 10-4～10-6的懸液涂布在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上，倒置在37℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h；取0.2 ml 10-4～10-6的懸液分別涂布在高氏I號培養(yǎng)基、馬鈴薯培養(yǎng)基、無機磷培養(yǎng)基、無氮培養(yǎng)基上，倒置在28℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)84h，然后計算每克土壤所含微生物數(shù)量：

圖1 菌落分布狀況圖

總菌數(shù)＝N1×n×5 000

式中，N1為同一稀釋濃度3次重復的菌落平均數(shù)，n為稀釋倍數(shù)。

1.2.4 數(shù)據處理

試驗數(shù)據用SPSS 14軟件統(tǒng)計分析，再將用SPSS軟件分析過的數(shù)據取lg值后作圖，見圖1。

2 結果

經培養(yǎng)后對菌落進行計數(shù)，運用公式計算土樣中微生物的數(shù)量，下面分別對6個地點的5種培養(yǎng)基中微生物數(shù)量作圖后進行比較,試驗數(shù)據用SPSS軟件處理后取lg值作圖，以土層數(shù)為橫坐標以經SPSS軟件處理后再取lg值的數(shù)據為縱坐標進行作圖。

2.1 細菌 解磷菌 固氮菌 放線菌分布狀況

按照1.2.1方法取土后經牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏Ⅰ號培養(yǎng)基、無氮培養(yǎng)基、解磷培養(yǎng)基培養(yǎng)后計數(shù)，如圖1.A.B.C.E四圖所示6個地區(qū)土樣的菌數(shù)隨著土層的加深先增加后減少，在土層5達到最大菌數(shù)，隨后菌數(shù)逐漸下降，由圖可見東北（土樣6）和山西（土樣2）細菌數(shù)最多；天津武清（土樣1）和天津西青（土樣5）次之；河南（土樣3）和寧夏（土樣4）細菌數(shù)最少。同時發(fā)現(xiàn)土樣菌數(shù)和土樣的理化性質與小麥的產量密切相關，東北（土樣6）與山西（土樣2）的菌數(shù)和全氮、有效磷、速效鉀及有機質含量均明顯高于其它地區(qū)，其產量在這6個地方中也是最高的，相對應的寧夏（土樣4）和河南（土樣3）兩地菌數(shù)和全氮、有效磷、速效鉀及有機質含量均明顯低于其它地區(qū)，其兩地小麥產量在這6個地方中也是最低的。天津市西青區(qū)（土樣5）與天津市武清區(qū)（土樣1）兩地的菌數(shù)與全氮、有效磷、速效鉀及有機質含量均介于6個地區(qū)之間，其小麥產量也位于中間。

2.2 真菌分布狀況

按照1.2.1方法取土后經土豆培養(yǎng)基培養(yǎng)后計數(shù)，如圖1.D所示6個地區(qū)土樣的真菌數(shù)隨著耕層的加深菌落數(shù)量先增加后減少，在土層2達到最大真菌數(shù)，隨后真菌數(shù)逐漸下降，由圖可見寧夏（土樣4）和河南（土樣3）真菌數(shù)最多；天津武清（土樣1）和天津西青（土樣5）次之；東北（土樣6）和山西（土樣2）真菌數(shù)最少，同時發(fā)現(xiàn)土樣真菌的數(shù)量和土樣的理化性質與小麥的產量呈現(xiàn)負相關性，東北與山西的真菌數(shù)明顯低于其他4個地區(qū)，但其小麥產量與全氮、有效磷、速效鉀及有機質含量均明顯高于其它地區(qū)，相對應的寧夏（土樣4）和河南（土樣3）兩地的小麥產量和全氮、有效磷、速效鉀及有機質含量均明顯低于其它地區(qū)，而這兩地的真菌數(shù)量確是最高的，天津西青與天津武清兩地的真菌數(shù)與全氮、有效磷、速效鉀及有機質含量均介于6個地區(qū)之間，其小麥產量也位于中間。

3 結論

3.1 耕層微生物分布規(guī)律

隨著耕層的加深土壤微生物菌落數(shù)先增后減，細菌、解磷菌、固氮菌、放線菌都是在土層5出現(xiàn)最大菌量之后逐漸下降，這可能是因為土壤表層暴露在大氣中，水分含量低，溫度偏高，紫外線強，不適于微生物大量生長繁殖，所以在土壤表層隨著土層深度的加深菌落數(shù)逐漸增加，而在土層5溫度、濕度、營養(yǎng)成分均適于這4類微生物生長繁殖，故其能達到峰值。而真菌數(shù)卻是在土層2出現(xiàn)最大菌量而后逐漸下降，這是因為土壤中的真菌大部分為需氧型，所以在土壤表層即出現(xiàn)最大菌量，隨著土層加深含氧量迅速下降，因此，真菌量直線下降。

3.2 土壤微生物含量與土壤理化性質的關系

細菌、解磷菌、固氮菌、放線菌的菌落數(shù)與麥田土壤的理化性質呈正相關，這是因為各種細菌是土壤微生物生命活動的主體，是土壤中物質分解的主要參與者。盡管放線菌只占菌落總數(shù)的一小部分，但因其生物量較大，在土壤物質轉化中仍起著不可忽視的作用。一般認為放線菌的作用主要是分解植物和動物的某些難分解的組分，形成腐殖質，把植物殘體和枯落物轉化為土壤有機組分，土壤真菌數(shù)與土壤的理化性質有負相關性，真菌數(shù)量增加會導致土壤中作物殘體腐解加快，礦化速度提高，但會引起土壤有機物質快速耗竭,因此，會造成其土壤理化性質的整體降低。

3.3 土壤微生物與小麥產量的關系

細菌、解磷菌、固氮菌、放線菌的菌數(shù)與小麥的產量呈正相關性，這是因為微生物的代謝活動可以產生大量有益于小麥生長發(fā)育的物質，并且解磷菌、固氮菌本身可以為植物的正常生長提供天然的養(yǎng)料，土壤中固氮菌具有固定大氣中氮氣的能力,可以直接為小麥提供氮元素。

試驗結果表明，土壤真菌數(shù)與小麥產量呈負相關，這一規(guī)律與其他研究者的結果一致,不少學者研究認為，真菌型土壤是地力衰竭的標志。

綜上所述,小麥的產量與土壤微生物的含量以及土壤的理化性質密切相關，土壤微生物是土壤中活的有機體，是最活躍的土壤肥力因子之一，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分源和匯的一個巨大原動力。土壤微生物是生活著的有機體和物質轉化的作用者，參與土壤的碳、氮、磷、硫等元素的循環(huán)過程和土壤礦物的礦化過程。細菌、放線菌和真菌是土壤微生物的3大類群，構成了土壤微生物的主要生物量，土壤微生物分解外界的物質和有機體，吸收同化無機養(yǎng)料，合成自身物質，同時又向外界不斷地釋放其代謝產物，他們的存在對植物養(yǎng)分具有儲存和調節(jié)的作用，賦予土壤肥力和生產力，影響著植物根系和地下部分的生長。土壤中微生物數(shù)量的增加，可以提高土壤肥力，刺激小麥根系生長，促進植株生長和干物質積累，從而顯著提高小麥產量。

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