水稻土微生物生物量的测定方法

水稻土微生物生物量的测定方法 顾 希 贤 (中国科学院南京土坡研究所 ) 土壤微生物生物量常被作为植物所需营养元素的转化因子和资源库而 日益受到人们的重 视〔1〕。 而测定土壤微生物生物量的方法当首推氯仿熏蒸一培养法〔幻 。 该法是根据被 杀 死 的 微生物细胞 因矿化作用而释放的CO : 量的激增来估计微生物生物量的 。 但熏蒸杀菌作用受多 种因素 , 尤其是土壤水分的影响。 所以 , R os s指 出, 用此法所测得的土壤微生物生物量之所 以随季节而异 , 实际上是由于在不同季节里土壤含水量不同所致 , 即土壤微生物生物量与土 壤含水量呈负相关 。 这是因为潮湿土壤中微生物不容易被熏蒸剂所杀死 , 即使已被杀 死 的 , 其矿化作用也因土壤含水量过大而受阻碍 , 测得的微生物生物量将必然偏低 〔“〕。 本文研究了适用于测定水稻土微生物生物量的方法 , 并分析了不同类型水稻土微生物生 物量在肥力上的意义 。 一 、 材料和方法 (一 )供试土壤 供试土壤为水稻土 。 分别采自上海宝山 ; 江苏南京 、 漂阳 、 武进 、常熟 、 昊县 、 吴江 ; 云南昆明 ; 广西南宁及河南封丘等地 (均在麦收后至种稻前这段时间采集 )。 样 品经挑去粗的植物残体并过孔径为 2 毫米的筛后 , 除立即用以测定微生物生物量外 , 再称出 两份土样 , 一份加水至最大持水量的55 % (作为早地 ) ; 另一份加水至达 1 厘米厚的水层 (作 为渍水土壤 ), 在室温下培育 8 周后 , 作杀菌试验和测定生物量 。 (二 )杀菌荆 (1) 环氧丙烷 (化学纯 ) ; (2) 氯仿(分析纯 , 已去除 乙醇 ) 。 (三 )杀菌方法 1 . 熏蒸法 : 称取25 0克土于 4 00 毫升烧杯中 , 置于已放有50 毫升氯仿的真空干燥器内 , 加 盖后在真空泵下抽气至氯仿剧烈沸腾为止 , 于28 ℃下放置24 小时后 , 打开干燥器盖 , 取出盛 氯仿的容器 , 重新盖上盖子 , 于水泵下抽气 , 如此反复进行 3 次后 , 移至真空泵下抽空 , 亦 反复进行 3 次 , 以充分驱除土壤中氯仿 。 2 . 直接加入法 : 称取2 50 克土于4 00 毫升广 口瓶中 , 直接加氯仿或环氧丙烷 , 充分混匀后 塞上塞子 , 置28 ℃下培养24 小时后 , 去塞 , 并按上述方法驱除杀菌剂 。 (四 )测定方法 1 . 微生物生物量碳的测定 : 称取 已驱除杀菌剂的土壤和未经杀菌剂处理的同一土 壤 各 50 克于带侧管的容量为5 00 毫升的三角瓶中 , 侧管内加 lm ol / L N a O H 溶液 10 毫升 , 立即塞上 橡皮塞 , 在28 ℃下培养10 天后 , 吸出侧管内 N a O H _溶液于 1 50 毫升三角瓶中 , 以蒸馏水洗侧 管 3 次 , 洗液一并加入三角瓶中 , 总体积控制在约30 毫升 内 , 以 lm ol / L H CI 滴定至酚酞褪 色后 , 加入甲基橙指示剂 1 滴 , 再用 o . lm ol / L H CI 标准溶液滴定至浅红色 。按下式计算每克 式中 : BF 一 Kc F 二 分解的激发量 在同样时间释沂泊 土壤的微俘物 F 二 分解的激 物里碳 ( 以幼 : 塾十碳的 终 量 , 即用氯仿处理 后的土壤释放 出的CO : 一C 的量 , C O : 一 C 准之差 ; K c 二 微生物生物量碳矿化为 与未经氯仿处即的 }尽 , CO :一 C系数 , 通 常 呆 ){‘ . 微 广! 牡了数料 : 按平板法计数 〔4二。 二、 结果和讨论 (一 )杀菌方式对测定不同含水量土壤中微生物生物量的影响 试验 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 , 氯仿熏蒸法测得的渍水土壤的微生物生物量远比早地低 (表 1 ) , 这似与平和 表 1 土壤水分状况对熏蒸法测定微生 表 2 土壤水分状况对微生物数量的影 物生物量 *的影响 响(1 0 4 个 /克土 ) 土 壤 早 地 溃 水 细 菌 真 菌 土 壤 一一 一 } 一 一 黄 泥 土 竖 头乌栅 土 青 紫 泥 马 肝 土 * 单位为微克 / 克土 。 ){: 旱地 溃 水 早 地 渍水 1 ;:) 黄 泥 土 竖头乌栅 土 青 紫 泥 马 肝 土 7 6 0 8 2 4 3 20 8 0 15 0 9 3 0 0 2 6 5 0 1 9 8 6 9 9 2 2 7 5 . 9 3 12 . 8 10 8 4 3 g 3 5 9 9 2 月‘汤一J八JQ自O口O甘八†口U,月勺Žno 法测得的微生物数量趋势相一 致 (表 2 ) 。 但据 K a n az a w a 报道 , 用A T P法测得的渍水期水稻 土的微斤物烤物量犷.尹曾大 , 廷与水稻土中嫌气微生物数量的增多相一致的〔“〕, 而嫌气微生物 数量的增加可能与氯仿熏蒸时杀菌不完全有关 。 为此 , 我们用平板法测定了经氯仿熏蒸后的 渍水土和早地中微庄物的数量 , 并与未熏蒸土作 比较 , 计算杀菌率 。 结果表明 , 经氯仿熏蒸 表 乙 土壤水分对氯仿熏蒸杀菌效果的 影响 (杀菌 % ) 黄泥 土 竖 头 乌栅 土 青紫泥 马肝土 Q”L3公†O†n介乙八OJQ†一一一 地水地水 壤早渍早波土 细 菌 真菌 表 4 杀菌剂直接加入土壤中的杀菌率 ( % ) 杀菌荆 10 0克 湿上加入 量 ( m l) 细菌 真 菌 抓仿 8 4 9 9 9 7 9 9 9 9 1 0 0 环氧丙烷 2 5 4 2 4 9 5 3 5 6 9 9 9 9 后 , 渍水土壤中细菌残留65 一92 % , 真菌残留 0 . 3一22 % ; 而旱地土壤中细菌 汉残留 2 . 2一 1 7 % , 真菌残留更少 , 只有 。一 5 . 5 % (表 3 ) 。 显然 , 氯仿熏蒸法对渍水土壤中细菌的杀伤 效果很差 。 但据估计 , 细菌一般应 占土壤微 生物生物量的 1 /4 一1/ 1 0〔的 , 从这个估计 来 看 , 氯仿熏蒸法测得的微生物生物量似乎是 偏低了 。 为了有效地杀死渍水土壤中细菌 , 我们 将氯仿和环氧丙烷二种杀菌剂分别 以不同量 直接加入渍水马肝土中 , 经充分混匀后 , 在 2 8 ℃下放置24 小时 , 然后反复抽气 , 以驱除杀 菌剂 , 再用平板法测定土壤中残留的细菌和 真菌数量 , 计算杀菌率 。 结 果 表 明, 氯 仿 用量为湿土重的 0 . 5 %时 , 真菌大部分被 杀 死 , 用量为湿土重的 1 . 0 %以上时 , 细菌 有 5 0% 以上被杀死 , 若再加大氯仿用量 , 杀菌 率并没有显著提高 ; 环氧丙烷的杀菌效果高 于氯仿 , 用量为湿土重的 5 % 时 , 可杀死土 壤中所有汗)真菌和绝大部分 (9 9 。 9 % ) 细苗 (表 4 ) 。 但无 , 由于环氧丙烷难 珍从土壤中 完全驱除掉 , 而残留于土壤中的环氧丙烷在 被微生物分解时又将干扰微止物生物量碳附 测定 , 所以此杀菌剂不宜用于微 生物生物量 碳的测定 , 只适用于标记碳和生物量氮 、磷的 测定 〔7〕。 根据上述结果 , 我们远用氯仿 , 以熏蒸 和直接加入(加入量为湿土重的 1 % )形式处 理渍水土壤 , 并测定各 自的生物量。 结果表 明 , 直接加入法测得 的微生物生物量较熏蒸 法高 2一 3倍(表 5 ) , 但与用熏蒸法测得的旱 地生物量接近 (表 1 ) 。 尽管如此 , 由表 6 可 大 弓 熏蒸法和直接加入法测定渍水 土 壤微生物生物量比较 (卜g / g 土 ) 处 照 方 法 竖头乌栅土 青紫泥 熏蒸法 直接加入 法 泥 土 19 7 5 0 9 2 9 4 6 3 5 3 04 9 6迄 乌沙土 7 6 . 6 15 8 表 6 处理方法对氯仿杀菌作用的影响 (马肝土 ) 残 留 %土壤水分 状况 处理方法 细菌 真菌 熏蒸法 11 旱地 ,直接加入 法 1 21 0 4 0 5 熏蒸法 7 5 渍水 { ! 直接加入 法 52 2 6 2 1 以看出 , 即使氯仿直接加入渍水土壤 , 仍不能将细菌全部杀死 , 尚残留52 % 。 由于细菌占土 壤微生物生物量的10 一25 % , 因此 , 直加接入法测得的渍水土壤微生物生物量只是较接近于 实际量 。 (二 )不同类型水稻土旱作期的微生物生物量 以氯仿熏蒸法测得的早作期水稻土的微生物生物量表明 , 不论何种类型的水稻土 , 其生 物量的大小与土壤有机质含量呈正相关 , 二者的相关系数达极显著水准〔r 二 0 . 8 8 * * , 二 二 1 0) 微生物生物量碳 占: L壤有机碳的1 . 12 一 5 . 15 % (表 7 ) 。 表 了 不 同 类 型 水 稻 土 (早 作 期 ) 微 生 物 生 物 量 土 壤 采样地点 有机碳 % 微生物生物量碳 (“g / g 土 ) 生物量碳为土壤有机碳% 月乙Q†n山八n11ƒh…b凸C黄淤上 乌沙土 (漏 水型 ) 板浆白上 ( 侧渗 ) 马肝上 ( 侧渗) 小粉白土 ( 侧渗 ) 黄泥土 (爽水 ) 竖头乌栅土 ( 囊水 ) 青紫泥 (囊水 ) 黄泥 田 黄泥 田 注 : r = 0 . 8 8 * * ( P< 0 . 0 1 河南封丘 上海宝 山 江 苏课阳 江苏南京 江苏武进 江苏吴县 江 苏常熟 江苏吴 江 广西南宁 云 南昆明 7 7 2 9 8 生0 9 5 6 7 5 4 0 5 10 6 0 8 12 7 8 3 12 5 8 5 : . :: :: ;: QŽ,工nUnO工勺六JJl00,1众ƒh1.1闷IJ赴月寸Q”O†J任nJ性月 如果将土壤的呼吸速率 ( 林g CO Z一 C / g 土 · 天 ) 和土壤有机碳的比值作为土壤有机质 的 分解速率 ( 件g CO Z一C / g有机C ·天 ) , 而将土壤的呼吸速率与微生物生物量碳的比值 ( 件g CO : 一 C / 雌生物量C )作为呼吸活性比 , 则可 以明显反映出土壤的微生物活性和 土壤的肥力状况 。由 表 8 肴出 , 马肝土 、 黄泥 田的有机质分解速率为 6 96 ~ 一 8 5 7C O : 一C拌g / g有机 C , 表明这 类 土 壤中有机质容易分解 , 周转期短 ; 青紫泥 、 板浆白土中有机质分解速率只有2 3 1一 30 6CO 2一 表 8 上 壤类型 不 同 类 型 水 稻 土 有 机 质 分 解 速 率 及 呼 吸 活 性 比 - 一 ” 一 ~ 一 - 一 一厂二一叹 一下 厂几, 一 厂 呼活 活 性 比 一’ ! 采样地点 土壤有机 C (% ) 分 解速率 U 。 “一七件9/ 9 有 机七 (C o : 一C !; / 生物敬C 。) 铭137591邪481109铭卯饰代是别一毛ƒ方“日户J印吴漂武常吴宝南南昆囊水水稻土 侧渗水稻土 滞水水稻 :L 囊水水稻土 爽水水稻土 侧渗水稻土 漏 水水稻 土 青紫泥 板浆白土 小粉 白土 竖头乌栅土 黄泥土 马肝 土 乌沙土 黄泥 田 黄泥 田 江 苏 汀苏 扛苏 江苏 江苏 江苏 上海 J~ 西 云 南 C卜g / g 有机 C , 表明这类土壤中的有机质较难分解 , 其周转期 较长 ; 与之相应的是 , 前者【的 微生物活性较后者高 2 一 3 倍 , 即前者的呼吸活性比为。. 21 一0 . 25 CO 2一C雌 /生物量 C此 , 而后者仅 0 . 0 7一o . 0 9 C O : 一 C件g / 生物量C 件g (表 s ) 。 三 、 结 语 以氯仿熏蒸法测定旱作期水稻土微生物生物量可以得到较好结果 。 反映了生物量与上壤 有机质含量呈正相关 , 占有机碳的 1 . 12 一 5 . 15 % 。 黄泥田 、 马肝土 、 乌沙土的有机质分解速 率高 , 呼吸活性比大 , 而青紫泥 、 板浆白土的有机质分解速率低 , 呼吸活性比小 。 表明前者 有机质的可分解性和微生物活性较后者高 。 氯仿熏蒸法不宜用于测定渍水土壤的微生物生物量 , 而直接加入氯仿能有效地杀死土壤 中真菌和大部分细菌 , 从而可以测得接近于实际量的微生物生物量 。 至于所得结果与平板法 所得结果不一致的问题 , 有待进一步研究 。 参 考 文 献 [l ] S e h n t lr e r , . J . , e t a l . , 5 0 11 B i o l . B io e h e m . , 1 7 : 6 1 1一6 18 , 19 8 5 . LZ] J e n k i: l s o rl , D . 5 . , e t : 、1 . , 5 0 11 B i o l . B i o e h e m . , 8 : 2 0 9 一2 13 , 19 76 . [3 ] R o ss , D . J . , 5 0 11 B i o l . B io e l, 。m , , 19 : 3 9 7 一4 0 7 , 19 8 7 . 〔4」 中国科学院南京 上壤研究所微生物室编著 , 土壤徽生物研究法 , 54 一57 页 , 科学 出版社 , 1 9 8 5 。 ts] K a n a z a w a , S , 『 1 ’ r a , : s a e t io n X l l l, C o n g r e s s o f th e i n te r n a ti o n a l S o e ie ty o f S o i l S e ie n e e , 5 9 2 一5 9 3 , 19 8 6 . 〔6 ] A n d e r s o n , J , P . E . , e t a l. , 5 0 11 S e i . , 1 3 0 : 2 1 1一2 16 , 19 8 6 - [7 ] K a ss im , G . , e t 0 1 . , 5 0 1更S e i S o e . A m e r . J . , 4 5 : 1 10 6 一 1 1 12 , 1 98 1 .