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柠条耐旱、耐寒、耐瘠薄,成为宁夏干旱半干旱地区主要的人工造林灌木树种,不仅具有改善土壤肥力的作用,还具有显著的水土保持功能。本文采用野外调查和室内培养,结合Biolog技术,对退耕还林还草地10年、20年株龄柠条林地及老瓜头、苦豆子等优势植物的根际、根面、根际外土壤微生物数量、生理类群以及群落多样性等进行研究,探讨不同株龄柠条林地土壤微生物的动态规律,揭示柠条根际土壤微生物对环境的生态响应。获得以下研究结果。
(1)不同柠条根际土壤三大菌群数量变化结果表明:根际外土层细菌数以20年株龄的柠条各层最高,10年生次之;垂直梯度中以0-20 cm的土层高于20-40 cm;2010年样地中柠条、苦豆子及老瓜头最低。根际外土样放线菌数20年株龄>10年株龄>2010年样地的柠条、老瓜头和苦豆子;根际土样细菌数以20年株龄柠条最高,以2010年样地的柠条和老瓜头最低;但是根面土样细菌数以2010年样地柠条>苦豆子>10年株龄柠条>老瓜头>20年柠条。
(2)柠条根际微生物生理菌群变化结果研究表明:随着种植年限的增加,根际外0-20cm土层中好氧纤维素细菌的作用较强;而根际土中除2010年样地苦豆子有较强的作用外,其他几乎没有好氧纤维素菌的作用。厌氧纤维素细菌的作用在根际外土中20年株龄柠条所有土层的作用都较强;根面中以20年株龄柠条为最大。
硝化作用在根际土中除根际外对照20年株龄柠条0-20 cm土层有最强作用、根面以2010样地苦豆子、20年株龄柠条和根际外20年株龄柠条20-40 cm土层有较强硝化作用外,其他土样硝化作用很弱。亚硝化细菌除了20年株龄柠条20-40 cm的最强外,10年株龄柠条20-40 cm的作用强度次之。
反硝化作用20年株龄柠条各土层其硝化作用低于对照。2010年样地中老瓜头高于柠条、苦豆子最弱。氨化作用在根际外土中的作用,以10年株龄的柠条作用最强、对照没有氨化作用;2010年样地中柠条、老瓜头和苦豆子根际外土没有氨化作用。而在根际土中10年株龄的氨化作用大于20年的;2010年样地中苦豆子大于柠条、老瓜头最弱。
(3)BIOLOG分析AWCD表明,20年株龄大于10年柠条,且根际土0-20 cm土层的AWCD在培养48 h之后就一直保持最大值,可以用96 h来分析菌群生态学指数,分析显示,20年株龄0-20 cm土层出现最大的shannon指数,20-40 cm土层却出现最低的shannon指数。2010年的苦豆子的shannon指数高于老瓜头。
六大碳源AWCD显示:20年株龄柠条对其利用比10年生的高,且他们各自都比对照高。其中0-20 cm土层比20-40 cm土层利用的多。
综合分析认为:柠条的代谢能力在当地较老瓜头和苦豆子要强,在极端环境下柠条的耐受性很强,种植20年后柠条地有耐高盐的极端微生物出现。