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摘要[目的]研究大兴安岭北部兴安落叶松林、樟子松林和白桦林根际与非根际微生物数量及其主要生理类群的垂直分布规律。[方法]采用稀释平板法对土壤微生物进行分离和培养。统计各林型根际与非根际土壤垂直方向细菌、真菌、放线菌数量。[结果]3种林型根际土壤微生物数量均大于非根际；3种林型根际细菌数量均有先增大后减小的趋势，非根际细菌数量随着土层的加深而逐渐减小；落叶松林根际真菌数量随着土层的加深而逐渐减小。樟子松林和白桦林根际真菌数量则先增大后减小。3种林型非根际真菌均有逐渐减小的规律；3种林型根际与非根际放线菌则有先增大后减小的趋势。非根际樟子松林微生物总数的层化比率最大，落叶松林次之，白桦林最小。[结论]白桦林的土壤微生物最为活跃，各个土层微生物总量高于落叶松林和樟子松林。该研究为大兴安岭地区土壤质量的研究提供基础资料。
关键词主要森林类型；根际；非根际；土壤微生物
中图分类号S714文献标识码A文章编号0517-6611（2014）18-05857-03
土壤微生物是陆地生态系统的调节者和分解者，参与生态系统的物质循环和能量流动，是维护森林生态系统可持续发展的重要组成部分。土壤微生物数量大，种类多，生物学特性各异，繁殖迅速，对土壤肥力的形成、植物营养的转化起着极其重要的作用[1-2]。微生物在土壤中的分布与活动既反映了土壤各因素对微生物的生态分布、生化特性的影响和作用，同时也反映了微生物对植物的生长发育、土壤肥力的影响和作用。
林木根际是林木和土壤进行物质、能量交换的场所，也是生化活性最强的区域，林木根系通过分泌各类有机物质和吸收元素来影响土壤性质[3]，同时这也会影响根际土壤微生物的分布。目前我国关于森林土壤微生物的研究较多，主要研究内容集中在林地微生物数量的影响因素、微生物数量和土壤肥力的关系[4]等方面，对土壤根际微生物的主要研究内容集中在根际与非根际的微生物数量、养分含量、酶活性的比较[5-6]，而对林木周围微生物数量的分布研究较少。研究林地土壤微生物的数量可以在深层次上揭示森林生态系统能量流动和物质循环过程[7]。因此，笔者通过对大兴安岭北部3种主要森林类型，即落叶松林、樟子松林和白桦林根际与非根际土壤微生物进行研究，为探讨我国寒温带地区森林类型生态系统的结构和功能提供帮助，同时也为大兴安岭地区土壤质量的研究提供基础资料。
1研究地概况和研究方法
1.1研究区域概况研究区设在黑龙江漠河森林生态系统定位研究站，海拔800～1 700 m，地理坐标为122°06′～122°27′ E，53°17′～53°30′ N。该地区属于寒温带大陆性季风气候，冬季漫长寒冷，夏季短暂湿热。年平均气温为-4.9 ℃。年平均降水量431.2 mm，降雨多集中在7～8月份。降雪期为9月末至翌年5月初。无霜期约89 d。太阳辐射总量年平均为401.93～447.99 kJ/cm2，日照时数为2 377～2 625 h，积温为1 436～2 062 ℃。区域植被属欧亚寒温带明亮针叶林。主要乔木树种有兴安落叶松（Larix gmelinii）、樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica）、白桦（Betula platyphylla）、山杨（Popolus davidiana）等。灌木有杜香（Ledumpalustre var.dilatatum）、兴安杜鹃（Rhododendron dauricum）、笃斯越橘（Vaccinium uliginosum）、越橘（Vaccinium vitisidaea）等。土壤以棕色针叶林土为主，局部地带有草甸土和沼泽土，并有永冻层存在。
1.2研究方法
1.2.1标准地设置及样品采集。在前期踏查的基础上，于2013年7月选择大兴安岭北部3种典型林型，即落叶松林、樟子松林和白桦林，在每一林型中选择典型地段设置调查样地，面积为20 m×30 m，对样地进行每木检尺，样地基本情况调查结果见表1。表1样地基本特征
样地类型平均胸径∥cm平均树高∥m密度∥株/hm2郁闭度坡向坡度∥（°）坡位落叶松林21.615.14500.85东北3下坡樟子松林24.918.85090.60南22中下坡白桦林17.614.29170.95西南6下坡
通过计算得出标准木的树高和胸径，在每个样地选择3株标准木为调查样木，挖掘土壤剖面，按照0～5，5～10，10～15，15～20，20～30 cm的土层厚度取样。采样时，取带完整根系的土块，抖落物作为非根际土，附在根系周围、小于 1 cm 粒径土壤作为根际土。取样后，带回实验室4 ℃冷藏保鲜，尽快进行土壤各项指标的测定。
1.2.2微生物测定方法。微生物数量分析采用稀释平板法，微生物计数培养基分别为：细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用高氏1号培养基，真菌采用马丁氏孟加拉红-链霉素培养基。每个土样选取3个浓度梯度，每个浓度梯度3次重复，取其平均值作为该土样中微生物的数量。根土比（R/S）通过根际土壤微生物数量与临近的非根际土壤微生物数量之比来计算。
2结果与分析
2.1各林型土壤细菌分布特征由表2可知，由于林型、地被物、郁闭度以及土壤的水热状况不同，各林型根际与非根际土壤细菌数量有明显的差异。3种林型中根际土壤细菌数量均大于非根际土。
2.1.1落叶松林。落叶松林根际细菌数量在垂直方向有先增大后减小的趋势，10～15 cm厚土层最大，为54.05×106个/g，在20～30 cm厚土层最小，为32.67×106个/g，最小值与最大值相比减小了39.56%。5～10 cm厚土层与10～15 cm厚土层差异性不显著（P>0.05），说明落叶松林根际细菌在垂直方向5～15 cm的范围内均匀分布且主要集中在该土层中。非根际细菌数量随着土层的加深而逐渐减小，可见根际细菌数量分布并未对非根际产生明显影响。0～5 cm厚土层非根际细菌数量最大，为11.06×106个/g，20～30 cm厚土层非根际细菌数量最小，为6.06×106个/g，最小值与最大值相比减小了45.21%，与根际土壤相比减小幅度较大。
2.1.2樟子松林。樟子松林根际细菌数量垂直分布规律也有先增大后减小的趋势，5～10 cm厚土层根际细菌数量达到最大值，为37.24×106个/g，20～30 cm厚土层根际细菌数量最小，为14.50×106个/g，最小值与最大值相比降低了6106%。樟子松林非根际细菌数量呈逐渐减小的趋势，0～5 cm厚土层非根际细菌数量最大，为10.14×106个/g，20～30 cm厚土层非根际细菌数量最小，为4.60×106个/g，最小值与最大值相比降低了54.64%。
2.1.3白桦林。白桦林土壤深厚，有机质含量较高，根际土壤与非根际土壤的细菌数量较为接近，根际土壤细菌数量有先增大后减小的趋势。在白桦林根际土壤5～10 cm厚土层细菌数量最大，这可能是因为在5～10 cm厚的土壤中植物根系分布较多，根际分泌物也多，致使微生物更加活跃。其中白桦林根际细菌最大值达到41.83×106个/g。20～30 cm厚土层根际细菌数量最小，低至24.97×106个/g，最小值比最大值降低了40.31%。非根际细菌数量垂直方向则有逐渐减小的规律，最小值比最大值降低了27.66%。白桦林垂直方向0～20 cm厚的范围内土壤各层非根际细菌数量相互之间差异性不显著（P>0.05）。说明白桦林在该范围内细菌数量分布较均匀。
樟子松林各个土层的细菌根际与非根际细菌数量均小于落叶松林和白桦林。落叶松林各个土层的细菌根土比为3.34～682，樟子松林则在3.15～4.80的范围内，白桦林各个土层的根土比在1.61～2.19，远小于落叶松林、樟子松林的根土比，这说明白桦林根际与非根际土壤适合细菌生长的微环境比较一致。落叶松林根土比在3种林型中最大，说明落叶松林根际与非根际土壤适合细菌生长的微环境差距较大。
关键词主要森林类型；根际；非根际；土壤微生物
中图分类号S714文献标识码A文章编号0517-6611（2014）18-05857-03
土壤微生物是陆地生态系统的调节者和分解者，参与生态系统的物质循环和能量流动，是维护森林生态系统可持续发展的重要组成部分。土壤微生物数量大，种类多，生物学特性各异，繁殖迅速，对土壤肥力的形成、植物营养的转化起着极其重要的作用[1-2]。微生物在土壤中的分布与活动既反映了土壤各因素对微生物的生态分布、生化特性的影响和作用，同时也反映了微生物对植物的生长发育、土壤肥力的影响和作用。
林木根际是林木和土壤进行物质、能量交换的场所，也是生化活性最强的区域，林木根系通过分泌各类有机物质和吸收元素来影响土壤性质[3]，同时这也会影响根际土壤微生物的分布。目前我国关于森林土壤微生物的研究较多，主要研究内容集中在林地微生物数量的影响因素、微生物数量和土壤肥力的关系[4]等方面，对土壤根际微生物的主要研究内容集中在根际与非根际的微生物数量、养分含量、酶活性的比较[5-6]，而对林木周围微生物数量的分布研究较少。研究林地土壤微生物的数量可以在深层次上揭示森林生态系统能量流动和物质循环过程[7]。因此，笔者通过对大兴安岭北部3种主要森林类型，即落叶松林、樟子松林和白桦林根际与非根际土壤微生物进行研究，为探讨我国寒温带地区森林类型生态系统的结构和功能提供帮助，同时也为大兴安岭地区土壤质量的研究提供基础资料。
1研究地概况和研究方法
1.1研究区域概况研究区设在黑龙江漠河森林生态系统定位研究站，海拔800～1 700 m，地理坐标为122°06′～122°27′ E，53°17′～53°30′ N。该地区属于寒温带大陆性季风气候，冬季漫长寒冷，夏季短暂湿热。年平均气温为-4.9 ℃。年平均降水量431.2 mm，降雨多集中在7～8月份。降雪期为9月末至翌年5月初。无霜期约89 d。太阳辐射总量年平均为401.93～447.99 kJ/cm2，日照时数为2 377～2 625 h，积温为1 436～2 062 ℃。区域植被属欧亚寒温带明亮针叶林。主要乔木树种有兴安落叶松（Larix gmelinii）、樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica）、白桦（Betula platyphylla）、山杨（Popolus davidiana）等。灌木有杜香（Ledumpalustre var.dilatatum）、兴安杜鹃（Rhododendron dauricum）、笃斯越橘（Vaccinium uliginosum）、越橘（Vaccinium vitisidaea）等。土壤以棕色针叶林土为主，局部地带有草甸土和沼泽土，并有永冻层存在。
1.2研究方法
1.2.1标准地设置及样品采集。在前期踏查的基础上，于2013年7月选择大兴安岭北部3种典型林型，即落叶松林、樟子松林和白桦林，在每一林型中选择典型地段设置调查样地，面积为20 m×30 m，对样地进行每木检尺，样地基本情况调查结果见表1。表1样地基本特征
样地类型平均胸径∥cm平均树高∥m密度∥株/hm2郁闭度坡向坡度∥（°）坡位落叶松林21.615.14500.85东北3下坡樟子松林24.918.85090.60南22中下坡白桦林17.614.29170.95西南6下坡
通过计算得出标准木的树高和胸径，在每个样地选择3株标准木为调查样木，挖掘土壤剖面，按照0～5，5～10，10～15，15～20，20～30 cm的土层厚度取样。采样时，取带完整根系的土块，抖落物作为非根际土，附在根系周围、小于 1 cm 粒径土壤作为根际土。取样后，带回实验室4 ℃冷藏保鲜，尽快进行土壤各项指标的测定。
1.2.2微生物测定方法。微生物数量分析采用稀释平板法，微生物计数培养基分别为：细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用高氏1号培养基，真菌采用马丁氏孟加拉红-链霉素培养基。每个土样选取3个浓度梯度，每个浓度梯度3次重复，取其平均值作为该土样中微生物的数量。根土比（R/S）通过根际土壤微生物数量与临近的非根际土壤微生物数量之比来计算。
2结果与分析
2.1各林型土壤细菌分布特征由表2可知，由于林型、地被物、郁闭度以及土壤的水热状况不同，各林型根际与非根际土壤细菌数量有明显的差异。3种林型中根际土壤细菌数量均大于非根际土。
2.1.1落叶松林。落叶松林根际细菌数量在垂直方向有先增大后减小的趋势，10～15 cm厚土层最大，为54.05×106个/g，在20～30 cm厚土层最小，为32.67×106个/g，最小值与最大值相比减小了39.56%。5～10 cm厚土层与10～15 cm厚土层差异性不显著（P>0.05），说明落叶松林根际细菌在垂直方向5～15 cm的范围内均匀分布且主要集中在该土层中。非根际细菌数量随着土层的加深而逐渐减小，可见根际细菌数量分布并未对非根际产生明显影响。0～5 cm厚土层非根际细菌数量最大，为11.06×106个/g，20～30 cm厚土层非根际细菌数量最小，为6.06×106个/g，最小值与最大值相比减小了45.21%，与根际土壤相比减小幅度较大。
2.1.2樟子松林。樟子松林根际细菌数量垂直分布规律也有先增大后减小的趋势，5～10 cm厚土层根际细菌数量达到最大值，为37.24×106个/g，20～30 cm厚土层根际细菌数量最小，为14.50×106个/g，最小值与最大值相比降低了6106%。樟子松林非根际细菌数量呈逐渐减小的趋势，0～5 cm厚土层非根际细菌数量最大，为10.14×106个/g，20～30 cm厚土层非根际细菌数量最小，为4.60×106个/g，最小值与最大值相比降低了54.64%。
2.1.3白桦林。白桦林土壤深厚，有机质含量较高，根际土壤与非根际土壤的细菌数量较为接近，根际土壤细菌数量有先增大后减小的趋势。在白桦林根际土壤5～10 cm厚土层细菌数量最大，这可能是因为在5～10 cm厚的土壤中植物根系分布较多，根际分泌物也多，致使微生物更加活跃。其中白桦林根际细菌最大值达到41.83×106个/g。20～30 cm厚土层根际细菌数量最小，低至24.97×106个/g，最小值比最大值降低了40.31%。非根际细菌数量垂直方向则有逐渐减小的规律，最小值比最大值降低了27.66%。白桦林垂直方向0～20 cm厚的范围内土壤各层非根际细菌数量相互之间差异性不显著（P>0.05）。说明白桦林在该范围内细菌数量分布较均匀。
樟子松林各个土层的细菌根际与非根际细菌数量均小于落叶松林和白桦林。落叶松林各个土层的细菌根土比为3.34～682，樟子松林则在3.15～4.80的范围内，白桦林各个土层的根土比在1.61～2.19，远小于落叶松林、樟子松林的根土比，这说明白桦林根际与非根际土壤适合细菌生长的微环境比较一致。落叶松林根土比在3种林型中最大，说明落叶松林根际与非根际土壤适合细菌生长的微环境差距较大。