馮 健 (遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧沈陽110032)

落葉松(Larix spp.)為松科落葉松屬落葉喬木，廣泛分布于27°50'～53°00'N，86°00'～134°00'E 的北半球溫帶山區(qū)和寒溫帶地區(qū)，約有10個種和許多變種及雜種。落葉松是我國東北、內(nèi)蒙古林區(qū)以及華北、西南的高山針葉林主要森林組成樹種。落葉松樹干端直、節(jié)少、心材與邊材區(qū)別顯著、材質(zhì)堅韌、結(jié)構(gòu)略粗、紋理直，是松科植物中耐腐性和力學(xué)性較強的木材，適宜作建筑、橋梁、礦柱、家具及木纖維工業(yè)原料等材用［1］。

土壤微生物群落在土壤營養(yǎng)礦化與固定、有機質(zhì)的物理和生化降解、害蟲的生物防治以及作為其他生物的食物來源等方面發(fā)揮著極為重要的作用。開展土壤微生物研究是轉(zhuǎn)基因植物生態(tài)安全評價必不可少的內(nèi)容。目前，在評估轉(zhuǎn)基因植物地上部分的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)方面已有較多報道，但在轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物群落及活性的影響方面研究相對較少。筆者通過開展落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物數(shù)量的季節(jié)動態(tài)、垂直分布規(guī)律和群落組成等比較研究，進而分析轉(zhuǎn)基因落葉松植株對土壤微生物的影響［2－5］。

1 材料與方法

1.1 自然概況 試驗樣地設(shè)置在遼寧省撫順市清原滿族自治縣國營大孤家子林場，屬于中溫帶亞濕潤區(qū)，年平均氣溫3.9 ～5.4 ℃，無霜期120～139 d，平均日照2 433 h，年降水量700～850 mm。試驗地造林時間為2006年，造林密度為2 m×2 m。另外，選取鄰近的同年營造的落葉松非轉(zhuǎn)基因林地作為對照樣地。

1.2 樣品采集 按“品”字型布點，于春、夏、秋3個季節(jié)分別采集落葉松轉(zhuǎn)基因地和對照林地土樣。分表層(0～20 cm)、中層(20～40 cm)、下層(40～60 cm)采集，先取下層，再取中層，最后取表層。每個樣地隨機選擇3個點取土樣，將3個點土樣混勻后采集100 g，用無菌袋收集，帶回實驗室冰箱(0～4℃)保存。根際微生物采自距離落葉松側(cè)根周圍0.5 cm內(nèi)的土壤。

1.3 研究方法 土壤微生物區(qū)系分析采用涂抹法接種，稀釋平板法測數(shù)。細菌采用牛肉蛋白胨培養(yǎng)基，以稀釋度為10－4～10－6的土壤稀釋液接種;放線菌采用改良高氏1號培養(yǎng)基，以稀釋度為10－3～10－5的土壤稀釋液接種;真菌采用PDA培養(yǎng)基，以稀釋度為10－3～10－5的土壤稀釋液接種，3次重復(fù)，接種后置于25～28℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)，細菌在24～48 h、放線菌在10 ～14 d、真菌在3 ～5 d 時計數(shù)［6－9］。

2 結(jié)果與分析

2.1 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物季節(jié)動態(tài) 土壤微生物的季節(jié)變化也可以反映出該地區(qū)的土壤微生物的活躍程度。土壤微生物總數(shù)，即細菌、放線菌和真菌的總和。由表1和圖1可以看出，落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物總數(shù)有明顯的季節(jié)變化，均以夏季最多，秋季次之，春季最少。落葉松對照林地土壤微生物總數(shù)在夏季達到最大值887.27×106cfu/g干土，而土壤微生物總數(shù)最低值出現(xiàn)在落葉松對照林地春季，為131.25×106cfu/g干土。對比落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地，落葉松轉(zhuǎn)基因林地土壤微生物總數(shù)呈季節(jié)性變化，但變化幅度沒有落葉松對照林地變化幅度大。在土壤微生物總數(shù)量上，兩者在不同季節(jié)均有差異，但差異不顯著。

表1 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物季節(jié)動態(tài)

細菌是土壤微生物中數(shù)量最多的類群。在土壤微生物中細菌對物質(zhì)循環(huán)和能量流動起著重要作用。由圖2可知，落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤細菌數(shù)量有明顯的季節(jié)變化，均以夏季最多，秋季次之，春季最少。落葉松對照林地土壤細菌數(shù)量在夏季達到最大值88.70×107cfu/g干土，而土壤細菌數(shù)量最低值出現(xiàn)在落葉松對照林地春季，為13.10×107cfu/g干土。對比落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地，落葉松轉(zhuǎn)基因林地土壤細菌數(shù)量呈季節(jié)性變化，但變化幅度沒有落葉松對照林地變化幅度大。在土壤細菌數(shù)量上，兩者在不同季節(jié)均有差異，但差異不顯著。

放線菌是異養(yǎng)型的原核生物，對環(huán)境適應(yīng)性強，能耐長期干旱、高溫和高濃度鹽分，并在偏堿性的土壤中生長較好。由圖3可以看出，落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤放線菌數(shù)量有明顯的季節(jié)變化，均以秋季最多，春季次之，夏季最少。落葉松對照林地土壤放線菌數(shù)量在秋季達到最大值29.57×104cfu/g干土，而土壤放線菌數(shù)量最低值出現(xiàn)在落葉松對照林地夏季，為3.00×104cfu/g干土。對比落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地，落葉松轉(zhuǎn)基因林地土壤放線菌數(shù)量呈季節(jié)性變化，但變化幅度沒有落葉松對照林地變化幅度大。在土壤放線菌數(shù)量上，兩者在不同季節(jié)均有差異，但差異不顯著。

真菌是參與土壤有機質(zhì)分解過程的主要成員之一。由圖4表明，落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤真菌數(shù)量有明顯的季節(jié)變化，均以夏季最多，秋季次之，春季最少。落葉松轉(zhuǎn)基因林地土壤真菌數(shù)量在夏季達到最大值29.00×104cfu/g干土，而土壤真菌數(shù)量最低值出現(xiàn)在落葉松轉(zhuǎn)基因林地春季，為1.20×104cfu/g干土。對比落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地，落葉松轉(zhuǎn)基因林地土壤真菌數(shù)量呈季節(jié)性變化，變化幅度比落葉松對照林地變化幅度大。在土壤真菌數(shù)量上，兩者在不同季節(jié)均有差異，但差異不顯著。

2.2 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物垂直分布 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地不同土層深度(0～20 cm，20～40 cm和40～60 cm)主要微生物類群的分布情況如表2所示。由圖5～8可知:落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地不同土層深度土壤中各類微生物主要集中在0～20 cm的土層中，在深度為0～60 cm的土層中，同一類群的微生物數(shù)量變動范圍較大，細菌為26.30×107～88.70×107cfu/g干土，放線菌為0.50×104～11.00×104cfu/g干土，真菌為0.40×104～29.00×104cfu/g干土。同時，隨著土層深度的增加，微生物總數(shù)、細菌、放線菌和真菌呈現(xiàn)出減少的趨勢。

表2 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物垂直分布

落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地植物種豐富，分別達到21種和17種之多，因此凋落物多，給土壤微生物的繁殖創(chuàng)造了條件，如土層積累較多的有機物質(zhì)、養(yǎng)分和水分，同時，溫度和通氣狀況適宜;土壤微生物的繁殖反過來加速了土壤中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化，由于它們的相互作用，使得落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地0～20 cm(表層)的土壤微生物數(shù)量最大。

2.3 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物根際和非根際分布 根際是植物營養(yǎng)學(xué)、土壤學(xué)、酶學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)術(shù)研究的交匯處，也是土壤微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地根際微生物試驗結(jié)果表明(表3)，落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地根際微生物總數(shù)量呈季節(jié)性變化，均為夏季最多，秋季次之，春季最少，其中夏季根際微生物數(shù)量最多。根際微生物主要為細菌，占99%以上，因此，根際細菌變化規(guī)律同根際微生物總數(shù)量相一致。根際放線菌數(shù)量季節(jié)動態(tài)與根際細菌相一致，但是根際放線菌與非根際放線菌數(shù)量相比較，根際放線菌除夏季外，春季和秋季均少于非根際放線菌。根際真菌均為夏季最多，秋季次之，春季最少，其中夏季根際真菌數(shù)量最多，分別是非根際微生物數(shù)量的7.34和1.85倍，根際真菌在秋季略低于非根際真菌。落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地在根際微生物總數(shù)量、細菌數(shù)量、放線菌數(shù)量和真菌數(shù)量等方面均無顯著差異。

2.4 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物組成變化 在細菌、放線菌和真菌三大類群中，細菌是落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物中主要的類群，占土壤微生物總數(shù)的99%以上;放線菌在三大類群中占次要地位，占土壤微生物總數(shù)的0.070% ～0.080%;而真菌數(shù)量在落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土土壤微生物中所占的比例最小，占土壤微生物總數(shù)的0.048 7% ～0.060 0%。分析以上結(jié)果可知，細菌在落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地中，其繁殖力、競爭力以及促進土壤養(yǎng)分有效化和促進落葉松生長的能力可能比其他類群強;放線菌對環(huán)境敏感度最小;雖然真菌的數(shù)量較少，但真菌菌體或生物量較大，因此真菌對土壤質(zhì)量的改善、植物生長的促進具有不可忽視的作用。

表3 落葉松轉(zhuǎn)基因林地和對照林地土壤微生物根際與非根際分布

3 結(jié)論與討論

通過對落葉松轉(zhuǎn)基因林地和非轉(zhuǎn)基因林地土壤微生物季節(jié)動態(tài)、垂直分布、根際分布和組成變化等方面的分析，可以看出落葉松人工林地土壤微生物數(shù)量巨大，最多為887.27×106cfu/g干土，且組成豐富;而落葉松人工林地地上植被也非常豐富，有21種之多。以上結(jié)果表明，落葉松人工林地植被組成和土壤微生物的類群結(jié)構(gòu)均十分復(fù)雜，生物種類多樣，生態(tài)效益良好。

然而，有資料表明轉(zhuǎn)基因植物和工程菌釋放到土壤后，會引起原有土壤生物群落結(jié)構(gòu)和功能的顯著變化。因此，必須對轉(zhuǎn)基因落葉松造林的生態(tài)風(fēng)險進行長期跟蹤監(jiān)測，而且需要對試驗進行科學(xué)的設(shè)計，設(shè)置適宜的對照，以分析與土壤生物群落變異評價有關(guān)的復(fù)雜問題，同時加強分子生物技術(shù)的使用，以獲得更精確的評價結(jié)果。另外，還應(yīng)當(dāng)注意到對轉(zhuǎn)基因生物安全性的研究是一項長期的、艱苦的任務(wù)。

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