林芝地区不同草地土壤微生物区系分析

岳海梅，张新军，巩文峰，何建清，旺 姆

(1.西藏农牧学院植物科学学院，西藏 林芝 860000； 2.西藏农牧学院高原生态研究所，西藏 林芝 860000；3.西藏农牧学院生物技术中心，西藏 林芝 860000)

我国各大主要牧区近年来都存在不同程度的草地退化现象。土壤本身的退化、恶劣的环境条件、过度放牧和超强度机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长的大本营，含有大量的微生物、各种有机质和植物生长所需的各种营养成分。缺少这些，会使土壤层逐渐退化，致使在土壤中生存的植物因失去养分而大量死亡，最终导致草地退化。因此，研究退化草地生态系统中的微生物区系，可为退化生态系统的恢复和重建提供土壤微生物学方面的理论基础和实践依据。

草地土壤微生物作为草地生态系统的重要组成部分，在有机物质分解转化过程中发挥着主导作用[1],原核微生物如细菌、蓝细菌、放线菌等，真核生物如真菌、藻类、原生动物和地衣等都属于草地土壤微生物。草地土壤微生物中数量最大的3个类群是细菌、真菌和放线菌，数量最多的是细菌，其次是真菌和放线菌。草地土壤微生物是土壤有机-无机复合体的重要组成部分，它们是草地生态系统的重要组成部分，有巨大的生物化学能，直接影响到草地生态系统中的物质转化和能量流动。因此，对于土壤微生物生态学研究来说，探究土壤微生物与环境之间相互关系、发掘土壤微生物资源、查明土壤中微生物的数量及其组成情况是十分必要的。青藏高原是地球上一个独具特色的地理单元，具有独特的地质历史，特殊的自然条件，丰富的生物组成和生物群落[2]。本研究探究林芝地区不同草地类型土壤微生物区系，为更好地发掘土壤微生物资源在西藏草地生态系统中的作用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1研究区域概况 林芝地区地处西藏东南部,位于29°40.25′ N，94°19.58′ E，海拔3 022 m，所有山脉都呈东西走向，北高南低，海拔高低悬殊。年降水量650 mm左右，年均温8.7 ℃，年均日照时数2 022.2 h，无霜期180 d。冬季平均气温>0 ℃，夏季平均气温为20 ℃。 该区域自然环境独特，易受西南季风的影响。

1.2样地选择 本试验选取具有代表性的草地类型：高寒草甸草地、沼泽草地和栽培草地，共选择3个样地。高寒草甸草地：以多年生草本植物为建群种发育成的矮草草地。在林芝地区广泛分布，分布海拔差异很大，藏东南海拔3 800～4 400 m，藏西北4 300～5 300 m。面积2 587.7万hm2，占草地面积87.6%，是林芝地区主要草地类型，主要优势植物有高山蒿草(Kobresiapygmaea)、 矮草蒿草(K.humilis)、华扁穗草(Blysmussinocmpressus)、圆穗蓼(Polygonummacrophyllum)、白头苔草(Carexoxyleuca)、黑褐苔草(C.atrofusca)等。

栽培草地：夏季短暂，冬季漫长严寒，无霜期短。高山带的气候条件与寒带相似。以禾本科植物为主，主要有草地早熟禾(Poapretensis)、紫羊茅(Festucarubra)、老芒麦(Elymussibiricus)、垂穗披碱草(Elymusnutans)、黑麦草(Loliumperenne)、冬黑麦(Secalecereule)、黄花苜蓿(Medicagofalcata)等。

高寒沼泽草地：以沼生植物为建群种，可用以放牧或割草的沼泽植被。属隐域类型草地，在西藏分布面积较小，常占据水分补给充足的湖滨、扇缘潜水出带、河谷洼地、河流低阶地及冰溃洼地等地段[3]。主要优势植物有水麦冬(Triglochinpalustre)、芒尖苔草(C.doniana)、贝糟秆葶芥(Eleocharisvalleculosa)和灯心草(Juncuseffasus)等。

1.3土样的采集 各样地采用土壤剖面和五点取土法，分2个土壤层次(0～10、10～20 cm)分别采集土样，将同一层次的土样各采取3份混匀后，取1 kg，分别装入无菌塑料袋中，带回室内4 ℃冰箱保存，尽快分离各类微生物。

1.4培养基的配制及灭菌 牛肉膏蛋白胨琼脂培养基：牛肉膏1.5 g、琼脂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。

高氏一号培养基：KH2PO40.5 g、MgSO4·7H2O 0.25 g、琼脂9 g、蛋白胨0.25 g、链霉素15 mg·mL-1，加水定容至1 000 mL。

马丁氏培养基：淀粉10 g、琼脂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,重铬酸钾25 mg·mL-1,并加水定容至1 000 mL。

将配制好的各种培养基及试验所需的无菌水、涂布棒、枪头等采用高压蒸汽灭菌法灭菌，培养皿采用鼓风恒温干燥箱进行干热灭菌。

1.5土壤含水量测定 取6种土样(高寒草甸草地、沼泽草地和栽培草地3个草地类型各采取0～10和10～20 cm 2个土层的土样)，分别称取10 g，在鼓风恒温干燥箱中经105 ℃烘干8 h，待冷却后称量，分别计算含水量。

1.6土壤微生物分离 取6种土样各5 g放入盛有45 mL灭菌水并带有玻璃珠的三角瓶中，置摇床振荡5 min，使土样均匀分散在稀释液中得到10-1土壤稀释液。

待土壤充分分散后，用移液器吸取1 mL土壤稀释液注入盛有9 mL无菌水的试管中，依次按10倍稀释，分别获得10-2、10-3、10-4土壤稀释液。

真菌采用10-2稀释液涂布于马丁氏培养基平板上，放线菌采用10-3稀释液涂布于高氏一号培养基平板上，细菌采用10-2稀释液涂布于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板上。可转动皿底一定角度，继续涂布，直至均匀。每个浓度做3个平板。真菌置于25 ℃培养箱中培养，细菌和放线菌置于28 ℃恒温箱中培养(细菌培养3～5 d，真菌培养5～7 d，放线菌培养10～14 d)，按稀释分离平皿菌落计数法计算细菌、真菌和放线菌的活菌数量[4]。每克干土中含菌数=同一稀释度的平均菌落数×稀释倍数/接种量毫升数×(1-土壤含水量)。

1.7数据处理 试验数据用DPS软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1土样含水量 不同类型草地土壤含水量有明显差异(表1)。沼泽草地含水量最大，栽培草地含水量最小。栽培草地不同土层的土壤含水量差异不显著，但沼泽草地和高寒草甸不同土层的土壤含水量差异显著(P<0.05)。

2.2同一草地类型微生物数量 同一类型草地中真菌、细菌和放线菌的数量有显著差异(表2)。栽培草地中微生物分布与沼泽草地一致,细菌数量较多，其次为放线菌和真菌；栽培草地,细菌占微生物总量的95.09%，放线菌占4.20%，真菌占0.71%。高寒草甸草地微生物分布有所区别，细菌较多，其次是真菌和放线菌。但在各类型草地中细菌是优势种群所占比例均在82.40%以上。

2.3同一草地类型不同土层微生物数量 同一类型草地不同土层微生物的数量呈垂直分布(表2)：1)细菌，除栽培草地外，沼泽草地和高寒草甸草地样地0～10 cm土层的数量均大于10～20 cm土层，土层间存在着显著差异(P<0.05)；2)真菌，3个样地均表现为0～10 cm土层的数量大于10～20 cm土层,土层间也存在着显著差异；3)放线菌，3个样地也均0～10 cm土层的数量大于10～20 cm土层。由此可见，表层土壤中微生物数量占绝对优势，而栽培草地10～20 cm的土层更适宜细菌的生长，其他类型草地的土层均为表土层更能适宜细菌成长。

表1 3种草地不同土层的土壤含水量

表2 3种不同草地类型土壤微生物数量及比例

2.4不同类型草地微生物数量 草地类型不同，土壤微生物的总数也有差异(表2)。微生物总数为栽培草地>沼泽草地>高寒草甸草地。不同类型草地的细菌数量均较多，真菌和放线菌数量较少。

2.5不同土壤含水量对微生物数量的影响 土壤含水量顺序为沼泽草地>高寒草甸草地>栽培草地(图1)，不同湿度对土壤微生物区系有一定的影响(表2)，在低湿条件下放线菌数量最多而真菌数量最少，细菌数量和湿度关系不大。

3 讨论与结论

细菌、真菌和放线菌由于存在不同的生态属性，它们的数量及所占的比例对生态条件有一定的指示意义。本研究结果表明，同一类型草地土壤微生物种群中细菌占绝对优势[5-6]，真菌和放线菌较少，说明细菌对不同土壤的适应性强，土壤中有机质、pH值等环境因子极大限制真菌和放线菌的生长发育，这与刘世贵等[7]和赵吉等[8]研究报道的草地土壤微生物数量变化结果一致。说明细菌在土壤分解过程扮演主要角色，为土壤有机物质的分解提供了重要保障，仅根据微生物的数量来评价微生物在草地生态系统中的作用是不全面的[7]。

高寒草地土壤微生物的数量具有这样的规律：随着土层的加深，微生物数量逐渐减少。任何草地类型的土壤表土层更适宜微生物的生长，土壤微生物多数分布在土壤表层。这主要是因为土壤表层聚集了大量根系及其分泌物，为微生物活动提供丰富的基质；表层土壤结构疏松，微生物的通气条件良好，表层土壤的水热和通气状况好，利于微生物生长繁殖[8-9]。

总体看来，土壤水分含量对土壤微生物代谢有一定影响，但相对较小，低湿条件有利于放线菌的生长，但不利于真菌的生长。

土壤微生物的动态变化具有明显的季节性，这种变化与土壤中的有机物、环境的温湿和植物生长状况等有很密切的关系。环境中的温度、水分等因素伴随着季节变化而变化[10-11]。土壤微生物的动态变化是非常复杂的。本研究仅对林芝地区不同代表类型草地中微生物进行了初浅的研究，各草地类型土壤微生物的季节动态还有待于进一步研究。研究各草地优势微生物和特有微生物的分布以及在草地中的作用，进一步开发草地有益微生物资源，使微生物在高寒草地的生态环境建设和改良中更好地发挥作用。

[1] 李志昆.不同措施对草地土壤微生物的影响[J].养殖与饲料，2008(7):67.

[2] 王国荣，陈秀蓉，张俊忠，等.东祁连山高寒灌丛草地土壤微生物生理功能群的动态分布研究[J].草业学报，2011,20(2):31-32.

[3] 崔恒心，维纳汉.西藏类型草地及其地理分布规律[J].草原与牧草，1997(4)：13-14.

[4] 洪庆文.土壤微生物研究[M].北京：科学出版社，1985.

[5] 韩玉竹，陈秀蓉，王国荣，等.东祁连山高寒草地土壤微生物分布特征初探[J].草业科学，2007，24(4)：15-17.

[6] 王慧春，赵修堂，王启兰.青海高寒草甸不同植被土壤微生物生物量的测定[J].草业学报，2006，15(4)：3-4.

[7] 赵吉，廖仰南，张桂枝，等.草原生态系统的土壤微生物生态[J].中国草地，1999(3):57-67.

[8] 刘世贵，葛绍荣，龙章富.川西北退化草地土壤微生物数量与区系研究[J].草业学报，1994，3(4):70-76.

[9] 陈秀蓉.陇东典型草原草地退化与微生物相关性及其优势菌系统发育分析与鉴定[D].兰州:甘肃农业大学，2003：54.

[10] 杨成德，龙瑞军，陈秀蓉，等.东祁连山高寒灌丛草地土壤微生物量及土壤酶季节性动态特征[J].草业学报，2011，20(6):137-138.

[11] 张成霞，南志标.不同放牧强度下陇东天然草地土壤微生物三大类群的动态特征[J].草业科学，2010，27(11):135-136.