2016, Vol. 37
2. 河北省污染防治生物技术重点实验室, 石家庄 050018
, PANG Hui-cong1,2 , GAO Tai-zhong1,2
, ZHANG Jing1,2 , LI Xiao-yu1,2 , FU Sheng-xia1,2
2. Key Laboratory of Biotechnology for Pollution Control in Hebei Province, Shijiazhuang 050018, China
随着农业中化肥的大量[1]使用及人畜粪便、工业废水和城市污水的排放，大量的氮经土壤包气带进入地下水造成了地下水的氮污染[2~4].氮系化合物的主要存在形式有氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，简称“三氮”.土壤微生物群落结构影响不同生态系统中的氮素转化[5~9]. 80%~90%土壤过程的发生都有微生物的参与[10]，土壤微生物的性质常被用作土壤健康的灵敏性指标[11~14].土壤微生物参与土壤氮元素的一系列迁移转化，是土壤中氮循环的引擎[15]，参与氮循环的微生物主要有氨化细菌、硝化细菌和异养硝化好氧反硝化细菌[16].硝化作用包括2个步骤:将氨转化为亚硝酸盐和将亚硝酸盐转化为硝酸盐，分别由亚硝化细菌和硝化细菌完成.氨氧化细菌即亚硝化细菌，是硝化过程中的限速反应[17].已有研究还发现厌氧氨氧化菌可以在缺氧环境中，将铵离子用亚硝酸根氧化为氮气[18, 19].反硝化是指硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在反硝化菌作用下，被还原成氮气的过程.异养硝化好氧反硝化是一种新型生物脱氮技术[20]，由同步硝化反硝化菌起作用.近年来研究表明异养硝化好氧反硝化是最经济的脱氮手段[21]，逐渐成为生物脱氮领域的研究热点[22].在农田的常规耕种中，目前对参与其中的微生物的多样性和微生物在土壤中的复杂反应的理解和研究十分有限[23].
河北平原是我国重要的粮食产地和蔬菜基地，潮土是华北平原最具代表性的农田土壤类型[24].目前，从微生物角度对河北平原氮污染问题的研究相对较少.本文采集河北平原最具代表性的任丘、宁晋和阜城这3个地区的潮土土样，对参与氮循环的3种细菌进行富集、筛选和分析，利用固定化技术制成菌剂研究微生物对土壤中氮循环的影响，从微生物方面揭示氮素在河北平原潮土中的降解过程，以期为河北平原土壤和地下水氮污染防治提供科学依据.
1 材料与方法 1.1 实验材料硝化细菌富集培养基(g):葡萄糖5.00，(NH4)2SO4 2.00，NaCl 2.00，FeSO4 ·7H2O 0.40，K2HPO4 1.00，MgSO4 ·7H2O 0.50，超纯水1 000 mL, pH 7.20；分离培养基:在富集培养基中加入2%琼脂.
氨化细菌富集培养基(g):蛋白胨5.00，NaCl 0.25，KCl 0.30，K2HPO4 0.25，MgSO4 ·7H2O 0.50，FeSO4 ·7H2O 0.01，超纯水1 000 mL，pH 7.20；分离培养基(g):蛋白胨5.00，NaCl 0.25，FeSO4 ·7H2O 0.01，K2HPO4 0.50，MgSO4 ·7H2O 0.50，2%琼脂，超纯水1 000 mL，pH 7.20.
同步硝化反硝化菌富集培养基(g):柠檬酸钠3.70，(NH4)2SO4 2.0，CaCO3 5.00，K2HPO4 1.00，FeSO4 ·7H2O 0.40，MgSO4 ·7H2O 0.50，NaCl 2.00，超纯水1 000 mL；分离培养基:在富集培养基中加入2%琼脂.
以上培养基均在121℃条件下灭菌25 min.
实验所用的潮土土样均取自麦田，分别位于河北平原任丘市麻家坞镇南畅支村(地理坐标38°41′41″N/116°14′28″E)、宁晋县河渠村南(地理坐标37°35′29″N/114°49′36″E)和阜城县霞口镇常庄村北(地理坐标37°58′14″N/116°33′06″E).取样分上下两层，深度分别为0~20 cm和20~40 cm，取回后放于冰箱冷藏待用.土样的基本性质如表 1所示.测三氮含量前，土样需经风干、筛分和氯化钾溶液浸提处理，测土壤细菌含量时，需采用新鲜土样或冷藏土样.
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表 1 河北平原潮土中氮的含量和微生物数量 Table 1 Nitrogen contents and microbial population in fluvo-aquic soil of Hebei Plain |
1.2 实验方法
土壤中三氮的测定按照文献[25]进行.
称量15 g新鲜或冷藏的土样，放入盛有100 mL灭菌的硝化细菌富集液体培养基中，振荡培养7 d，取50 mL上清液转接到新鲜的150 mL富集培养基中，连续取样转接3次，得到硝化细菌富集培养液.氨化细菌、异养硝化好氧反硝化细菌也按上述方法富集.
根据菌株的生理生化特征对土样中的3种菌进行分离筛选，任丘(代号R)土样中筛出2种硝化细菌，记为RX1和RX2；4种氨化细菌，记为RA1、RA2、RA3和RA4；4种同步硝化反硝化细菌，记为RT1、RT2、RT3和RT4.宁晋(代号N)土样中筛出2种硝化细菌，记为NX1和NX2；6种氨化细菌，记为NA1、NA2、NA3、NA4、NA5和NA6；3种同步硝化反硝化细菌，记为NT1、NT2和NT3.阜城(代号F)土样中筛出2种硝化细菌，记为FX1和FX2；7种氨化细菌，记为FA1、FA2、FA3、FA4、FA5、FA6和FA7；5种同步硝化反硝化细菌，记为FT1、FT2、FT3、FT4和FT5.
将上述所筛细菌接种到相应富集培养基中，分析比较氨氮、硝态氮、亚硝态氮降解或生成情况，筛选出高效菌株NX1、FX1、RX2、NA1、NA2、RT2、FT2和FT5，并对这8株高效菌株进行16S rDNA测序分析.
土培实验采用滴灌的方式浇小白菜，滴灌的液体分别为:地表水(记为0号)、加入所筛菌种的地表水(记为1号)、加拮抗菌的地表水(记为2号).加入菌液的浓度均为106 CFU ·mL-1，地表水与菌液的体积比为100 :1.不同处理样均做3组平行实验.
实验周期为小白菜的生长周期，约50 d，期间定期翻土护理，保证光照，避免强光和大雨.实验期间，小白菜长势良好.每周取样1次，取样分为上层和下层，避免上下层相混.将取好的土样风干过筛后分为两部分:测磷脂脂肪酸的土样放于冰箱中冷冻，测氨氮、硝态氮、亚硝态氮和总氮的土样置于冰箱中冷藏待测(2 d内测完).
土壤PLFA的提取即预处理采用Bligh-Dyer提取液法.将采集的土样晾干，过100目筛后放在-20℃下冷冻保藏，预处理时取8 g样品于50 mL离心管内，用Bligh-Dyer提取液振荡提取脂类并静置过夜，之后加氯仿和柠檬酸缓冲液静置过夜，然后用氯仿、丙酮、无水甲醇洗柱，即用硅胶柱层析法分离得到磷脂脂肪酸，再将其经碱性甲酯化后加入内标(含正19烷脂肪酸甲酯的正己烷溶剂)，最后用气-质联用仪(Agilent 6890N GC-5975c MSD)分析各种脂肪酸的含量.样品的上机测试委托北京众义惠达科贸有限公司完成.
2 结果与讨论 2.1 菌种的筛选 2.1.1 硝化细菌的筛选对所筛的不同土样的不同硝化细菌在24 h和48 h的氨氮，硝态氮和亚硝态氮进行了测定，降解及生成结果如图 1~3所示.
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图 1 硝化细菌的氨氮降解率 Fig. 1 Decomposition rate of ammonia nitrogen by nitrifying bacteria |
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图 2 硝化细菌的硝态氮合成率 Fig. 2 Synthetic rate of nitrate nitrogen by nitrobacteria |
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图 3 硝化细菌的亚硝态氮合成率 Fig. 3 Synthetic rate of nitrite-nitrogen by nitrobacteria |
图 1可知，菌种NX1、RX1和FX1的氨氮降解率相对较高，硝化细菌的氨氮降解能力在第24 h较低，而在第48 h较高.其中NX1在第48 h氨氮降解率达38%.
如图 2可知，菌种RX2和FX2的硝态氮合成率相对较高，RX2在第24 h硝态氮合成率为205%.硝化细菌的硝态氮合成能力在24 h达到最高.
如图 3可知，硝化菌种FX1、RX2和NX1的亚硝态氮合成率相对较高，其中FX1在第48 h亚硝态氮合成率为329%.硝化细菌的亚硝态氮合成能力在第24 h较低，在第48 h较高.综上所述，选择NX1、FX1和RX2进行进一步研究.
2.1.2 氨化细菌的筛选对所筛的不同土样的不同氨化细菌在24 h和48 h的氨氮、硝态氮和亚硝态氮进行了测定，降解及生成结果如图 4~6所示.
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图 4 氨化细菌的的氨氮合成率 Fig. 4 Synthetic rate of ammonia nitrogen by Ammonifying bacteria |
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图 5 氨化细菌的硝态氮降解率 Fig. 5 Decomposition rate of nitrate nitrogen by Ammonifying bacteria |
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图 6 氨化细菌的亚硝态氮合成率 Fig. 6 Synthetic rate of nitrite-nitrogen by Ammonifying bacteria |
如图 4，氨化细菌的氨氮合成能力在第48 h高于第24 h. RA2、NA1、NA2和FA7的氨氮合成率相对较高，NA2在第48 h氨氮合成率达1 711%.
如图 5，氨化细菌的硝态氮降解能力在第48 h高于第24 h，RA2、FA7和NA1的硝态氮降解率相对较高，其中RA2在第48 h硝态氮浓度降解率为82%.
如图 6，氨化细菌的亚硝态氮合成能力在在第48 h高于第24 h. RA3、RA4和RA2的亚硝态氮合成率相对较高，RA3在第48 h亚硝态氮合成率为4 867%.综上所述，结合氨化细菌的氨氮合成率和对三氮的降解效果，选出RA3、RA4和RA2进行进一步的分析.
2.1.3 异养硝化好氧反硝化菌的筛选对所筛的不同土样的不同异养硝化好氧反硝化菌不同时间的氨氮，硝态氮和亚硝态氮进行了测定，降解及生成结果如图 7~9所示.
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图 7 异养硝化好氧反硝化细菌的氨氮降解率 Fig. 7 Decomposition rate of ammonia nitrogen by Heterotrophic nitrification to aerobic denitrification bacteria |
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图 8 异养硝化好氧反硝化细菌的硝态氮降解率 Fig. 8 Decomposition rate of nitrate nitrogen by Heterotrophic nitrification to aerobic denitrification bacteria |
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图 9 异养硝化好氧反硝化细菌的亚硝态氮合成率 Fig. 9 Synthetic rate of nitrite-nitrogen by Heterotrophic nitrification to aerobic denitrification bacteria |
如图 7，异养硝化好氧反硝化的氨氮降解能力在第24 h较高，在第48 h较低. RT2、FT2、NT2和FT4的氨氮降解率相对较高，FT2在第24 h氨氮降解率可达21%.
如图 8，异养硝化好氧反硝化的硝态氮降解能力在24 h和第48 h变化波动较大.菌种RT2、FT2、FT5和NT2的硝态氮降解率较高，其中RT2在第48 h硝态氮降解率可达367%.
如图 9可知，异养硝化好氧反硝化的亚硝态氮合成能力在第48 h高于第24 h.菌种RT2、RT4和FT2的亚硝态氮合成率相对较高，其中RT2在48 h亚硝态氮合成率为176%.
综合图 1~9，通过对所筛菌株降解或合成率的进一步测定，综合培养液中氨氮、硝态氮和亚硝态氮的质量分数在不同时间的变化，在硝化细菌中选出NX1、FX1和RX2，氨化细菌中选出NA2、NA1，异养硝化好氧反硝化细菌中选出RT2、FT2和FT5，筛出的8种菌株都属于革兰氏阳性菌，将8株菌试管斜面保存，送北京博迈德基因技术有限公司，提取DNA并用3730测序仪测序.
将测得的基因序列与NCBI基因库比对，RX2与甲基营养型芽孢杆菌域，厚壁菌门，芽孢杆菌纲，芽孢杆菌目的芽孢杆菌科的杆菌属(Bacillus)相似性为100%，同源性99%.
NX1、FX1与淀粉芽孢杆菌域：厚壁菌门，杆菌纲，芽孢杆菌目的芽孢杆菌科的杆菌属(Bacillus)相似性为99%，同源性99%.
NA1与细菌域：拟杆菌门，黄杆菌纲，黄杆菌目，黄杆菌科的稳杆菌属(Empedobacter)相似性99%，同源性100%.
NA2与细菌域：拟杆菌门，黄杆菌纲，黄杆菌目，黄杆菌科的金黄杆菌属(Chryseobacterium)相似性99%，同源性99%.
RT2与细菌域：变形菌门，变形菌纲，气单胞菌目，气单胞菌科的卓贝尔氏菌属(Zobellella)相似性99%，同源性99%，且有研究表明该菌对氨氮降解效果比较显著.
FT2与细菌域：放线菌门，放线菌纲，微球菌目，微球菌科的节杆菌属(Arthrobacter)相似性99%，同源性99%.
FT5与细菌域：变形菌门，变形菌纲，根瘤菌目，根瘤菌科的剑菌属(Ensifer)相似性99%，同源性99%.
2.2 菌剂对土壤中氮质量浓度的影响 2.2.1 总氮浓度随时间的变化分别测量采用不同滴灌方法时各土样上下层中的总氮质量浓度，详见图 10.
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图 10 采用不同滴灌方法土壤总氮随时间的变化 Fig. 10 Changes of total nitrogen over time with different irrigation methods in Hebei plain |
如图 10所示，任丘上层土壤加入所筛菌种滴灌的在实验周期内总氮浓度最高，其次是加拮抗菌的，最后是天然土壤的，说明加菌滴灌使土壤生化作用增强，总氮浓度增加.在实验周期内，总氮浓度由最初的33.40 mg ·L-1降为最后的13.65 mg ·L-1.下层土壤中总氮的增加主要是由于浇水淋滤、土壤生化作用和白菜生长，加菌的和加拮抗菌的比天然土壤总氮增加趋势相对缓慢.
宁晋加入拮抗菌的上层土壤在实验期内总氮质量浓度较高，且非常稳定.其次是加菌的，最后是天然土壤的.说明土样中加拮抗菌后植物吸收的总氮最低，且总氮质量浓度一直维持在一个较高水平，基本没有降解效果.加菌后的上层土壤总氮浓度可由最初的32.46 mg ·L-1降为最后的23.76 mg ·L-1.下层土壤中，加入所筛菌种滴灌的土壤总氮质量浓度最高，天然的和加拮抗菌滴灌的土壤总氮增加趋势相对缓慢.
阜城不加菌滴灌的上层土壤总氮浓度相对较高且波动小，其次是加菌的，总氮浓度最低的为加拮抗菌的.加菌后的上层土壤总氮质量浓度可由最初的26.31 mg ·L-1降为最后的13.94 mg ·L-1.下层土壤中总氮的增加主要是由于浇水淋滤，土壤生化作用和白菜生长，加菌滴灌的土壤总氮比另外两种变化趋势缓慢.
综合3个地区土样经不同滴灌方法处理后总氮的变化，可知上层土壤中总氮在白菜生长期内呈下降趋势，下层土中总氮为缓慢上升的趋势.主要是由于白菜生长吸收使上层土壤的总氮值呈下降趋势，下层土样由于浇水淋滤和白菜根系的向下生长使得总氮质量浓度缓慢上升.任丘土样加菌的总氮降解效果显著，宁晋土样的较为明显，而阜城土样不好判断，综上所述可以初步断定加菌对土壤总氮降解效果较好，筛出高效菌多的任丘更为明显.
2.2.2 氨氮浓度随时间的变化本实验期内，每周取样1次，分别测量上下层土样中的氨氮浓度，结果如图 11所示.
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图 11 采用不同滴灌方法土壤中氨氮随时间的变化 Fig. 11 Changes of ammonia nitrogen over time with different irrigation methods in Hebei plain |
如图 11，实验期间3个区域的上下层土壤在不同滴灌方法下氨氮质量浓度变化趋势总体一致，只是不同土壤氨氮值在变化过程中波峰波谷出现的时间不同.
任丘土样中加入所筛菌种的氨氮在整个过程中变化波动幅度相对较小，质量浓度也较低，整个周期的平均氨氮浓度为0.08 mg ·L-1，天然土壤中氨氮平均浓度为0.09 mg ·L-1，加拮抗菌的为0.09 mg ·L-1.宁晋土壤中氨氮值波动中的波峰波谷时间段与任丘不同，加菌的氨氮在整个过程中变化波动幅度相对较小，在整个周期中氨氮平均质量浓度为0.08 mg ·L-1，天然土壤氨氮平均质量浓度为0.09 mg ·L-1，加拮抗菌土样氨氮质量浓度为0.09 mg ·L-1.阜城土样在第35 d和第42 d的波峰处有所紊乱，在实验周期内加菌滴灌的土壤中的氨氮在整个过程中变化波动幅度小，质量浓度也较低，其整个周期的氨氮平均质量浓度为0.11 mg ·L-1，天然土壤平均质量浓度为0.12 mg ·L-1，加拮抗菌的土样为0.13 mg ·L-1.
总之，在白菜生长期由于白菜生长吸收，土壤氨氮值在14 d以前呈显著下降趋势，之后有所波动，但波动范围不大.在整个生长过程中，由于土壤中的生化作用，氨氮不断波动，加菌滴灌的土样中氨氮波动幅度相对较小，质量浓度也相对较低，可初步断定加菌滴灌对土壤氨氮的降解效果较好.
2.2.3 硝态氮浓度随时间的变化实验期内，每周取样1次，分别测量各土样上下层中的硝态氮质量浓度，变化情况如图 12所示.
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图 12 采用不同滴灌方法土壤中硝态氮随时间的变化 Fig. 12 Changes of nitrate nitrogen over time with different irrigation methods in Hebei plain |
如图 12，对于任丘地区上层土壤，实验期内硝态氮整体呈下降趋势，加入所筛菌种的土样硝态氮质量浓度较高，说明土样中加菌后硝化作用较强.从整个生长周期来看，加菌后土壤中的硝态氮质量浓度可由最初的29.66 mg ·L-1降为最低的10.43 mg ·L-1.下层土壤中硝态氮的增加主要是由于浇水淋滤、土壤生化作用和白菜生长，总体来看，下层加菌的和加拮抗菌的土壤硝态氮的质量浓度比天然土壤低.
宁晋加入菌种和拮抗菌的上层土壤在实验期间硝态氮质量浓度较高，土样中硝化作用较强，且硝态氮平均质量浓度相近，分别为23.47 mg ·L-1和24.58 mg ·L-1，而天然土壤中平均质量浓度为16.47 mg ·L-1，说明加菌和拮抗菌土壤中的硝态氮质量浓度较背景值呈上升趋势，且加菌后土壤中的硝态氮质量浓度可由最初的27.17 mg ·L-1降为最低的20.05 mg ·L-1，之后又上升为21.11 mg ·L-1，说明土壤中的硝化作用仍在进行且较活跃.下层土壤中硝态氮的增加主要是由于浇水淋滤，土壤生化作用和白菜生长，下层还有反硝化作用来减少硝态氮的质量浓度，总体来看，加菌的土壤硝态氮的质量浓度相对较高.
通过对各土样硝态氮的变化情况进行分析，在实验过程中，上层土样虽然有硝化作用但由于白菜生长吸收，硝态氮值总体呈下降趋势，下层土样由于浇水淋滤，土壤生化作用和白菜根系的向下生长使得硝态氮质量浓度缓慢上升，通过对比不同土样不同处理结果下的硝态氮质量浓度变化，可初步断定加菌的硝化作用较好.
2.2.4 亚硝态氮浓度随时间的变化实验期内，每周取样1次，分别测量各土样上下层中的亚硝态氮质量浓度，结果如图 13所示.
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图 13 采用不同滴灌方法土壤中亚硝态氮随时间的变化 Fig. 13 Changes of Nitrite-N over time with different irrigation methods in Hebei plain |
如图 13，在实验过程中，各地区土样上下层土壤的亚硝态氮质量浓度总体变化趋势类似，由于亚硝态氮的不稳定性，波动相对其他氮化合物要大.对于任丘土样，综合上下层土样，加入所筛菌种的亚硝态氮的平均质量浓度最低，为0.04 mg ·L-1，其次为加拮抗菌的，平均质量浓度为0.04 mg ·L-1，天然土壤的最高为0.04 mg ·L-1.宁晋土样在前14 d，加入所筛菌种的上层土中亚硝态氮质量浓度非常高，说明在此段时间内硝化过程比较激烈.综合上下层变化情况，加入所筛菌种的亚硝态氮的平均质量浓度最高为0.07 mg ·L-1，其次为加拮抗菌的，平均质量浓度为0.06 mg ·L-1，天然土壤的最低为0.05 mg ·L-1.阜城土样加菌的波动幅度较小，加拮抗菌的变化幅度最大.整体看来，加入所筛菌种的亚硝态氮的平均质量浓度最高，为0.05 mg ·L-1，其次是加拮抗菌的，平均质量浓度为0.05 mg ·L-1，天然土壤为0.04 mg ·L-1.
通过对各土样亚硝态氮的变化情况进行分析，在整个生长过程中，由于土壤中的生化作用即硝化反应和反硝化反应一直在进行，且由于亚硝态氮的不稳定性，所有土样的亚硝态氮质量浓度一直处于波动较大的状态，且上下层没有太大区别.
2.3 不同滴灌条件对土壤微生物总生物量的影响PLFA的组成可以表示土壤微生物群落的生物量和结构.从土壤中提取的磷脂类化合物的量可准确地表达为土壤微生物的生物量.
实验期内，每周取样1次，分别测量各土样上下层中的微生物的PLFA含量变化情况，并转化为细菌总含量，含量变化情况如图 14所示.
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图 14 采用不同滴灌方法土壤中PLFA随时间的变化 Fig. 14 Changes of PLFA over time with different irrigation methods in Hebei plain |
如图 14可见，对于3个地区采用不同滴灌方法的土壤，在白菜生长过程中，土壤中的微生物含量均产生了1次峰值.
任丘土样用所筛菌剂和拮抗菌滴灌都使土壤微生物含量增加且波动增大，且下层土壤的微生物含量变化幅度较大.加菌的最早到达PLFA峰值，并在白菜死后再次出现峰值，上层土样的3种滴灌方法峰值较接近，下层土壤加菌的峰值最高，为14.20 ng ·g-1，其次为加拮抗菌的12.49 ng ·g-1，最后是天然土壤的为10.96 ng ·g-1，可见加所筛菌后改善了土壤微生物环境，增加了细菌含量.
对于宁晋上层土壤，不同处理方法的土样同时到达峰值，加拮抗菌滴灌的土壤微生物含量增加且波动增大，其次为加菌的.上层土壤加拮抗菌的峰值最高，为15.65 ng ·g-1，背景土样的为13.62 ng ·g-1，加菌的土样为11.72 ng ·g-1；下层加菌和加拮抗菌的先到达峰值且与上层到达时间一致，土样微生物含量加菌的最高，为21.40 ng ·g-1，背景土样为18.35 ng ·g-1，加拮抗菌的为17.41 ng ·g-1.可见加入菌种后改善了下层土壤微生物环境，增加了细菌含量，对上层土壤效果不明显.
阜城土样用所筛菌剂滴灌后微生物含量增加且波动增大，用所筛菌滴灌的土样和天然土壤先到达峰值.上层土壤加菌滴灌的PLFA最高，为25.22 ng ·g-1，其次是天然土壤为11.70 ng ·g-1，最后是加拮抗菌的为9.31 ng ·g-1.下层土样的峰值有所变化，加拮抗菌的最高，为15.36 ng ·g-1，其次为加菌的为14.06 ng ·g-1，最后是天然土壤的4.58 ng ·g-1.可见加所筛菌剂后改善了土壤微生物环境，增加了土壤微生物含量.
通过对不同土样的实验和分析，任丘和阜城的土样在加入所筛菌后，土壤微生物量相应增加且幅度变大，对于宁晋土样PLFA变化不是很明显.总体来说，加所筛菌种后，对土壤生物环境有所改善，微生物也相应比较活跃.
2.4 不同滴灌条件对土壤有机质和pH值的影响选取任丘土样测定不同滴灌条件下土壤上下层中有机质的含量，每周取样1次，结果见图 15.
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图 15 采用不同滴灌方法任丘土壤中有机质随时间的变化 Fig. 15 Changes of organic matter over time with different irrigation methods in Renqiu |
从图 15可以看出，上层土壤中有机质含量高于下层土壤，说明土壤肥力集中在上层；在实验周期内，加菌、加拮抗菌和地表水滴灌的土壤中有机质含量相差不大，说明加菌滴灌对土壤有机质含量没有太大影响.实验期间每周测量土壤pH值1次，土壤pH值在7.80~7.83之间变化，数值较稳定.
2.5 不同滴灌条件对土壤中微生物的影响选取任丘土样，测定不同滴灌条件下土壤上下层中微生物的含量，每周取样1次，结果见图 16.其中“甲烷”代表“甲烷营养菌Ⅱ”，“厌氧”代表“厌氧菌”，“好氧”代表“好氧菌”，“G+”代表“革兰氏阳性细菌”，“G-”代表“革兰氏阴性细菌”，“T”代表“其他细菌”. 图 16(a)用地表水滴灌, 图 16(b)加所筛菌滴灌, 图 16(c)加拮抗菌滴灌.
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图 16 采用不同滴灌方法任丘土壤中微生物的百分比含量随时间的变化 Fig. 16 Change of soil microbial content with different irrigation methods in Renqiu |
图 16可以看出，任丘土壤中革兰氏阳性菌最多，革兰氏阴性菌含量较少.在土培实验中，由于松土使得土壤中氧含量较多，为好氧微生物的生长繁殖提供了便利条件，因此土壤中好氧菌数量远高于厌氧菌.纵观土壤上下层，上层土壤中的微生物种类较多，下层土壤中的微生物种类相对较少.
可见，土壤中微生物以革兰氏阳性菌为主，和用地表水滴灌、加拮抗菌滴灌的土壤相比，加菌滴灌的土壤中微生物种类相对较多.而土壤中微生物种群含量越多对于植物的生长越有利，因此加菌滴灌有助于增加土壤微生物种群的多样性.
3 结论(1) 对所筛菌种氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮降解情况进行分析，选出了8种高效菌株，包括硝化细菌NX1、RX2和FX1，氨化细菌NA2、RA2和RA3，异养硝化好氧反硝化细菌FT2和RT2.
(2) 通过土培实验表明，加所筛菌滴灌对土壤中总氮降解效果较好.在白菜生长过程中，加所筛菌滴灌的土壤中微生物种类增多，微生物活跃，加菌滴灌对土壤中有机质含量和土壤pH值影响很小，加入所筛菌种滴灌对土壤微生物环境有所改善.
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