林芝地區不同草地土壤微生物區系分析

岳海梅，張新軍，鞏文峰，何建清，旺 姆

(1.西藏農牧學院植物科學學院，西藏 林芝 860000； 2.西藏農牧學院高原生態研究所，西藏 林芝 860000；3.西藏農牧學院生物技術中心，西藏 林芝 860000)

我國各大主要牧區近年來都存在不同程度的草地退化現象。土壤本身的退化、惡劣的環境條件、過度放牧和超強度機械操作等都是引起草地退化的主要原因。其中，土壤本身的退化是最重要的原因。土壤是植物和微生物生長的大本營，含有大量的微生物、各種有機質和植物生長所需的各種營養成分。缺少這些，會使土壤層逐漸退化，致使在土壤中生存的植物因失去養分而大量死亡，最終導致草地退化。因此，研究退化草地生態系統中的微生物區系，可為退化生態系統的恢復和重建提供土壤微生物學方面的理論基礎和實踐依據。

草地土壤微生物作為草地生態系統的重要組成部分，在有機物質分解轉化過程中發揮著主導作用[1],原核微生物如細菌、藍細菌、放線菌等，真核生物如真菌、藻類、原生動物和地衣等都屬于草地土壤微生物。草地土壤微生物中數量最大的3個類群是細菌、真菌和放線菌，數量最多的是細菌，其次是真菌和放線菌。草地土壤微生物是土壤有機-無機復合體的重要組成部分，它們是草地生態系統的重要組成部分，有巨大的生物化學能，直接影響到草地生態系統中的物質轉化和能量流動。因此，對于土壤微生物生態學研究來說，探究土壤微生物與環境之間相互關系、發掘土壤微生物資源、查明土壤中微生物的數量及其組成情況是十分必要的。青藏高原是地球上一個獨具特色的地理單元，具有獨特的地質歷史，特殊的自然條件，豐富的生物組成和生物群落[2]。本研究探究林芝地區不同草地類型土壤微生物區系，為更好地發掘土壤微生物資源在西藏草地生態系統中的作用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1研究區域概況 林芝地區地處西藏東南部,位于29°40.25′ N，94°19.58′ E，海拔3 022 m，所有山脈都呈東西走向，北高南低，海拔高低懸殊。年降水量650 mm左右，年均溫8.7 ℃，年均日照時數2 022.2 h，無霜期180 d。冬季平均氣溫>0 ℃，夏季平均氣溫為20 ℃。 該區域自然環境獨特，易受西南季風的影響。

1.2樣地選擇 本試驗選取具有代表性的草地類型：高寒草甸草地、沼澤草地和栽培草地，共選擇3個樣地。高寒草甸草地：以多年生草本植物為建群種發育成的矮草草地。在林芝地區廣泛分布，分布海拔差異很大，藏東南海拔3 800～4 400 m，藏西北4 300～5 300 m。面積2 587.7萬hm2，占草地面積87.6%，是林芝地區主要草地類型，主要優勢植物有高山蒿草(Kobresiapygmaea)、 矮草蒿草(K.humilis)、華扁穗草(Blysmussinocmpressus)、圓穗蓼(Polygonummacrophyllum)、白頭苔草(Carexoxyleuca)、黑褐苔草(C.atrofusca)等。

栽培草地：夏季短暫，冬季漫長嚴寒，無霜期短。高山帶的氣候條件與寒帶相似。以禾本科植物為主，主要有草地早熟禾(Poapretensis)、紫羊茅(Festucarubra)、老芒麥(Elymussibiricus)、垂穗披堿草(Elymusnutans)、黑麥草(Loliumperenne)、冬黑麥(Secalecereule)、黃花苜蓿(Medicagofalcata)等。

高寒沼澤草地：以沼生植物為建群種，可用以放牧或割草的沼澤植被。屬隱域類型草地，在西藏分布面積較小，常占據水分補給充足的湖濱、扇緣潛水出帶、河谷洼地、河流低階地及冰潰洼地等地段[3]。主要優勢植物有水麥冬(Triglochinpalustre)、芒尖苔草(C.doniana)、貝糟稈葶芥(Eleocharisvalleculosa)和燈心草(Juncuseffasus)等。

1.3土樣的采集 各樣地采用土壤剖面和五點取土法，分2個土壤層次(0～10、10～20 cm)分別采集土樣，將同一層次的土樣各采取3份混勻后，取1 kg，分別裝入無菌塑料袋中，帶回室內4 ℃冰箱保存，盡快分離各類微生物。

1.4培養基的配制及滅菌 牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基：牛肉膏1.5 g、瓊脂9 g、蛋白胨5 g、NaCl 2.5 g，pH值7.4～7.6，加水定容至1 000 mL。

高氏一號培養基：KH2PO40.5 g、MgSO4·7H2O 0.25 g、瓊脂9 g、蛋白胨0.25 g、鏈霉素15 mg·mL-1，加水定容至1 000 mL。

馬丁氏培養基：淀粉10 g、瓊脂9 g、NaCl 0.25 g、K2HPO40.25 g、FeSO40.005 g、KNO30.5 g、MgSO4·7H2O 0.25 g,pH值7.2～7.4,重鉻酸鉀25 mg·mL-1,并加水定容至1 000 mL。

將配制好的各種培養基及試驗所需的無菌水、涂布棒、槍頭等采用高壓蒸汽滅菌法滅菌，培養皿采用鼓風恒溫干燥箱進行干熱滅菌。

1.5土壤含水量測定 取6種土樣(高寒草甸草地、沼澤草地和栽培草地3個草地類型各采取0～10和10～20 cm 2個土層的土樣)，分別稱取10 g，在鼓風恒溫干燥箱中經105 ℃烘干8 h，待冷卻后稱量，分別計算含水量。

1.6土壤微生物分離 取6種土樣各5 g放入盛有45 mL滅菌水并帶有玻璃珠的三角瓶中，置搖床振蕩5 min，使土樣均勻分散在稀釋液中得到10-1土壤稀釋液。

待土壤充分分散后，用移液器吸取1 mL土壤稀釋液注入盛有9 mL無菌水的試管中，依次按10倍稀釋，分別獲得10-2、10-3、10-4土壤稀釋液。

真菌采用10-2稀釋液涂布于馬丁氏培養基平板上，放線菌采用10-3稀釋液涂布于高氏一號培養基平板上，細菌采用10-2稀釋液涂布于牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基平板上。可轉動皿底一定角度，繼續涂布，直至均勻。每個濃度做3個平板。真菌置于25 ℃培養箱中培養，細菌和放線菌置于28 ℃恒溫箱中培養(細菌培養3～5 d，真菌培養5～7 d，放線菌培養10～14 d)，按稀釋分離平皿菌落計數法計算細菌、真菌和放線菌的活菌數量[4]。每克干土中含菌數=同一稀釋度的平均菌落數×稀釋倍數/接種量毫升數×(1-土壤含水量)。

1.7數據處理 試驗數據用DPS軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1土樣含水量 不同類型草地土壤含水量有明顯差異(表1)。沼澤草地含水量最大，栽培草地含水量最小。栽培草地不同土層的土壤含水量差異不顯著，但沼澤草地和高寒草甸不同土層的土壤含水量差異顯著(P<0.05)。

2.2同一草地類型微生物數量 同一類型草地中真菌、細菌和放線菌的數量有顯著差異(表2)。栽培草地中微生物分布與沼澤草地一致,細菌數量較多，其次為放線菌和真菌；栽培草地,細菌占微生物總量的95.09%，放線菌占4.20%，真菌占0.71%。高寒草甸草地微生物分布有所區別，細菌較多，其次是真菌和放線菌。但在各類型草地中細菌是優勢種群所占比例均在82.40%以上。

2.3同一草地類型不同土層微生物數量 同一類型草地不同土層微生物的數量呈垂直分布(表2)：1)細菌，除栽培草地外，沼澤草地和高寒草甸草地樣地0～10 cm土層的數量均大于10～20 cm土層，土層間存在著顯著差異(P<0.05)；2)真菌，3個樣地均表現為0～10 cm土層的數量大于10～20 cm土層,土層間也存在著顯著差異；3)放線菌，3個樣地也均0～10 cm土層的數量大于10～20 cm土層。由此可見，表層土壤中微生物數量占絕對優勢，而栽培草地10～20 cm的土層更適宜細菌的生長，其他類型草地的土層均為表土層更能適宜細菌成長。

表1 3種草地不同土層的土壤含水量

表2 3種不同草地類型土壤微生物數量及比例

2.4不同類型草地微生物數量 草地類型不同，土壤微生物的總數也有差異(表2)。微生物總數為栽培草地>沼澤草地>高寒草甸草地。不同類型草地的細菌數量均較多，真菌和放線菌數量較少。

2.5不同土壤含水量對微生物數量的影響 土壤含水量順序為沼澤草地>高寒草甸草地>栽培草地(圖1)，不同濕度對土壤微生物區系有一定的影響(表2)，在低濕條件下放線菌數量最多而真菌數量最少，細菌數量和濕度關系不大。

3 討論與結論

細菌、真菌和放線菌由于存在不同的生態屬性，它們的數量及所占的比例對生態條件有一定的指示意義。本研究結果表明，同一類型草地土壤微生物種群中細菌占絕對優勢[5-6]，真菌和放線菌較少，說明細菌對不同土壤的適應性強，土壤中有機質、pH值等環境因子極大限制真菌和放線菌的生長發育，這與劉世貴等[7]和趙吉等[8]研究報道的草地土壤微生物數量變化結果一致。說明細菌在土壤分解過程扮演主要角色，為土壤有機物質的分解提供了重要保障，僅根據微生物的數量來評價微生物在草地生態系統中的作用是不全面的[7]。

高寒草地土壤微生物的數量具有這樣的規律：隨著土層的加深，微生物數量逐漸減少。任何草地類型的土壤表土層更適宜微生物的生長，土壤微生物多數分布在土壤表層。這主要是因為土壤表層聚集了大量根系及其分泌物，為微生物活動提供豐富的基質；表層土壤結構疏松，微生物的通氣條件良好，表層土壤的水熱和通氣狀況好，利于微生物生長繁殖[8-9]。

總體看來，土壤水分含量對土壤微生物代謝有一定影響，但相對較小，低濕條件有利于放線菌的生長，但不利于真菌的生長。

土壤微生物的動態變化具有明顯的季節性，這種變化與土壤中的有機物、環境的溫濕和植物生長狀況等有很密切的關系。環境中的溫度、水分等因素伴隨著季節變化而變化[10-11]。土壤微生物的動態變化是非常復雜的。本研究僅對林芝地區不同代表類型草地中微生物進行了初淺的研究，各草地類型土壤微生物的季節動態還有待于進一步研究。研究各草地優勢微生物和特有微生物的分布以及在草地中的作用，進一步開發草地有益微生物資源，使微生物在高寒草地的生態環境建設和改良中更好地發揮作用。

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