土壤微生物参与土壤中多种生物化学反应，如矿化-同化、氧化-还原等，是植物营养转化、有机碳代谢及污染物降解的驱动力，在土壤肥力演变，尤其是养分循环中具有重要意义。土壤微生物生物量是指除了植物根系和体积大于5×10³ μm³的土壤动物以外的土壤中所有活的有机体的量(Paul et al.，1981)。一些土壤微生物量及其周转(turnover)起着植物有效养料储备库的作用，对土壤碳、氮、磷等的有效性及其在陆地生态系统的循环有重要作用。微生物生物量碳虽然只占土壤总有机碳的1%~3%，但这一部分的有机碳却影响着所有土壤有机质的转化，是整个森林生态系统中养分和能源循环的“动力”(Laurie et al.，1998)。土壤微生物群落和功能的变化与土壤有机质的含量和构成密切相关。土壤微生物分解枯枝落叶中的纤维素、木质素等成分为植物生长提供大量可利用的碳源，如腐殖质、有机酸等。土壤微生物在土壤氮素持续供给中起着重要作用。固氮菌在一定程度上增加了多种植物对氮素的吸收。土壤微生物对土壤磷素的转换发挥着重要作用，芽孢杆菌属(Bacillus)的一些溶磷细菌促进了土壤中难溶性磷的分解与释放，而菌根真菌促进了植物对磷素的吸收，改善了植物磷素的营养状况。土壤微生物磷是有机磷中活性较高的部分，它不仅是土壤有效磷的重要来源，而且与土壤有效磷含量正相关(Perrott et al., 1989)。土壤微生物对土壤中钾的循环也起着重要作用，硅酸盐细菌可促进土壤中无效钾向有效钾的转换，从而促进植物的生长。连栽杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林地力衰退现象日趋严重，本研究试图通过对杉木人工林不同发育阶段土壤微生物生物量碳、微生物区系及土壤养分的测定，研究微生物与杉木人工林土壤肥力变化的相互关系。

1 研究地区自然概况

研究地位于江西省分宜县中国林科院亚热带实验中心的山下林场(114°30′—114°45′E，27°30′—27°50′N)，地处中亚热带，年均气温17.5 ℃，年降水量1 597.3 mm，且50%集中于4—6月份，无霜期268 d，由于湿热同期，植物生长茂盛。该林场地带性植被为常绿阔叶林，土壤类型为红壤(焦如珍等，1997)。

2 研究内容及方法 2.1 土壤样品的采集

1998年5月在山下林场杉木林12和14地位指数样地，分别选择小地形基本一致的幼龄林(6 a)、中龄林(12 a)、成熟林(32 a)的1代杉木林(前茬为次生阔叶林)样地各3块，共6块样地。在每块样地随机选择5个有代表性的1 m²的小样方，在无菌操作下采集0~20 cm土层的土壤样品，混合后放入已经高温高压灭菌的双层布袋内，冷藏保存并在7 d内进行分析。

2.2 研究方法

微生物生物量碳采用氯仿熏蒸法测定(李阜棣等，1996)；微生物区系分析采用平板稀释法(李阜棣等，1996)。土壤有机质测定采用重铬酸钾氧化-外加热法、全氮采用凯氏定氮、水解氮采用碱解扩散法、全P采用NaOH碱熔-钼锑抗比色法、速效P采用钼锑抗比色法、全K采用NaOH碱熔-火焰光度计法、速效K采用乙酸铵浸提-原子光度计法(国家标准局，1998)。

3 结果与讨论 3.1 杉木人工林不同发育阶段土壤养分状况

从表 1可以看出，12、14地位指数杉木人工林不同发育阶段土壤速效N、P、K及有机质存在相同的变化规律，从幼龄林到中龄林阶段呈下降趋势，从中龄林至成龄林阶段呈上升趋势。全N、P、K的养分含量在12和14地位指数中的变化较复杂，规律性不明显。

3.2 杉木人工林不同发育阶段土壤微生物数量及其生物量

真菌数量在12地位指数杉木人工林土壤中，在成熟林阶段较多，是幼龄林的161.9%，中龄林的173.5%，幼龄林和中龄林阶段真菌数量相差不大。在14地位指数杉木人工林土壤中，其真菌数量在幼龄林阶段较多，随着林分生长其数量持续下降，中龄林时真菌数量仅为幼龄林阶段的53.3%，几乎下降了一半，到了成龄林其真菌数量仅为幼龄林阶段的15.7%。放线菌数量在12地位指数杉木人工林土壤中从幼龄林到中龄林呈上升趋势，从中龄林到成龄林呈下降趋势；在14地位指数杉木人工林土壤中幼龄林和中龄林阶段数量差异不大，但从中龄林到成龄林阶段下降幅度较大。从表 2可以看出，在12和14地位指数林地，随着杉木人工林的发育，其土壤微生物生物量碳均呈现相同的变化规律，即从杉木幼龄林到中龄林，其土壤微生物生物量碳呈下降趋势。从中龄林到成熟林呈上升趋势。其中在14地位指数林地，土壤微生物生物量碳中龄林与幼龄林相比下降了7.1%，成熟林与中龄林相比提高了435.77%；在12地位指数林地，中龄林土壤微生物生物量碳与幼龄林相比下降了79.79%，而从中龄林到成熟林提高了317.53%；可见：立地条件越差，其土壤微生物生物量碳从幼龄林至中龄林下降越快，从中龄林到成熟林虽有较大幅度的回升，但远远低于立地条件较好的林地。在同一发育阶段，立地指数高的林地其土壤微生物生物量碳均高于立地指数较低的。

4 结果分析与讨论 4.1 杉木人工林不同发育阶段土壤微生物与土壤养分之间的关系

从表 1、2可以看出：土壤微生物生物量碳、微生物总数、细菌数量与土壤中有机质、速效N、P、K变化规律一致，均是从幼龄林到中龄林呈下降趋势，从中龄林到成龄林呈上升趋势，但与土壤中全N、P、K无明显的相关性。

1) 杉木人工林不同发育阶段土壤微生物与土壤N含量的关系        从幼龄林到中龄林随着林木生长，自然整枝、人工抚育及林木郁闭后的林下植被的死亡，使中龄林阶段土壤中全N量增加，但由于微生物的减少，使全N转化为速效N的速度降低，加上林木生长过程中速效N需求逐渐增加，使速效N含量进一步下降；从中龄林到成熟林，由于人工间伐、增加了林内透光度，有利于林下植被发育，死地被物及自然整枝量减少，使土壤全N量逐渐下降，但由于微生物的增加，使全N转化为速效N的速度增加，使速效N含量有所上升。

2) 杉木人工林不同发育阶段土壤微生物与有机质含量的关系        从表 1、2可以看出，杉木人工林不同发育阶段土壤微生物生物量碳、细菌数量与有机质含量密切相关，都是从幼龄林到中龄林阶段呈下降趋势，从中龄林到成龄林呈上升趋势，在中龄林阶段为最低谷。细菌在土壤中的变化可能与土壤有机质含量有关(陈楚莹等，2000)，微生物生物量碳虽然只占土壤总有机碳的1%~3%，但这一部分有机碳却影响着所有进入土壤的有机质的转化”(Laurie et al., 1998)。

3) 杉木人工林不同发育阶段土壤微生物与土壤磷含量的关系        真菌以青霉和曲霉为主，据资料报道，青霉和曲霉体内含有较多的磷酸酶和植酸酶，这些真菌借助于酶的作用能分解土壤中较稳定的植素类物质，释放出可溶性的磷素(陈楚莹等，2000)；也有一部分细菌可将无效P转化为有效P，如无机磷分解菌和有机磷分解菌；另一方面随着杉木人工林生长速度加快，其所需有效P也相对较多。在14地位指数杉木林土壤真菌虽从中龄林到成龄林阶段呈下降趋势，但土壤微生物生物量碳却呈现大幅度上升趋势，相比中龄林增加了435.77%，可能随细菌数量增加，无机磷分解菌和有机磷分解菌也相应地大幅度增加，加快了有效P的转化，导致土壤有效P含量从中龄林到成龄林呈上升趋势。

4.2 土壤微生物数量与微生物碳生物量之间的关系

杉木人工林不同发育阶段，土壤微生物总数及细菌数量与微生物生物量碳的变化规律一致，均是从幼龄林到中龄林呈下降趋势，而从中龄林到成龄林呈上升状态。这说明杉木人工林土壤中三大类微生物数量的变化与微生物生物量碳的变化一致。也可以作为土壤生物活性的一种表现方法。但由于平板分离法仅能分离出部分种类的微生物，用其定量反映土壤微生物含量是不可靠的。微生物生物量碳能更确切反映土壤微生物在土壤中所起的作用，故最好将二者结合起来用以测定土壤微生物的变化趋势。

5 结论

在相同立地指数一代杉木人工林土壤中，中龄林土壤微生物生物量大幅度降低可能标志着土壤可供林木生长的有效营养元素含量的减少，或林木生长需求能力大于土壤微生物的转化能力，这提示我们此时给林木追肥将起到事半功倍的效果。

在一代杉木人工林土壤中，立地指数越低，其微生物生物量碳含量在中龄林阶段也越低，而且一直到成熟林也未能恢复到幼龄林阶段的水平，这提示我们对于立地条件较差的林分更要及时补充肥料，以避免由于营养元素的缺乏而影响林木生长。