论文部分内容阅读
草地土壤微生物是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起主导作用,从而能动地影响草地生态系统中能量流动和物质转化过程。土壤微生物也是反应环境变化的敏感指示生物,其种群结构和数量动态可以作为评估草地土壤环境和健康状况的指标。因此,研究草地土壤微生物的数量、多样性及对不同物质的利用具有重要的意义。本研究根据高寒草地不同植被类型,选取了有代表性的7个样地,即杜鹃灌丛(Rhododendron fruticosa shrub land)、高山柳灌丛(Salix cupularis fruticosa shrub land)草地、金露梅高寒灌丛(Dasiphoru fruticosa shrub land)、珠芽蓼草地(Polygonum grassland)、禾草草地(Grass grassland)、沼泽草地(Swamp grassland)和嵩草草地(Kobresia grassland),应用微生物学方法和分子生物学方法相结合的方式,采用实验室分离培养、16SrDNA分子技术和生理生化特性分析等试验方法,对土壤微生物的季节动态、分布特征、优势细菌的鉴定进行了较为系统的研究,并对优势细菌在高寒草地土壤物质循环中的作用进行了初探。研究结果如下:1.土壤微生物的季节动态各种微生物种群的变化趋势并不一致。具体表现在:1)细菌总的来说,9月份和11月份的数量较多,并与5月份差异显著(P <0.05),5月份最少。三个灌丛样地的细菌动态变化均呈现递增的趋势,5月份最低,11月份达到高峰期。草地样地中,细菌动态变化呈现先上升后下降趋势,9月份最高,动态变化表现为单峰曲线。2)真菌高山柳灌丛样地呈现为持续下降的趋势,5月份真菌数量最高,11月份数量最低。草地样地总体趋势表现为先下降后上升的趋势, 11月份的数量最大。3)放线菌放线菌的动态变化趋势明显表现为两种趋势,三个灌丛样地先下降后上升,7月份和9月份较低,5月份和11月份数量较高,动态变化呈“U”字型趋势;四个草地样地7月份数量最多,与其它月份差异显著(P <0.05),动态变化先上升后下降,然后又略有升高,动态变化呈单峰曲线。4)微生物总数三个灌丛样地呈现上升趋势,5月份数量最低,11月份达到最高。草地样地呈现先上升后下降的趋势,5月份数量最低,7月份达到最高(除沼泽草地外),沼泽样地9月份数量最高。2.土壤微生物的垂直分布各样地0-10cm土壤中的细菌、真菌、放线菌和微生物总数数量明显比10-20cm数量多,且上下层之间差异显著。同层次土壤中,草地样地微生物数量明显比灌丛样地大,两类草地类型之间差异显著。各种微生物在不同样地的表现有差异:1)细菌上层土壤中细菌数量是下层的1.88~3.91倍。同层次土壤中,草地样地细菌数量是灌丛样地的3.90~16.44倍。2)真菌上层土壤中真菌数量是下层的1.17～3.89倍。同层次土壤中,草地样地真菌数量是灌丛样地的2.12～14.60倍。3)放线菌上层土壤放线菌数量是下层的1.16～5.48倍。同层次土壤中,草地样地放线菌数量是灌丛样地的19.47～258.36倍。4)微生物总数上层土壤微生物数量是下层的1.68～3.84倍。同层次土壤中,草地样地微生物数量是灌丛样地的5.82～28.61倍。3.土壤中不同微生物所占的比例高寒草地土壤中细菌所占的比例最大,在灌丛样地和草地样地微生物数量中的比例分别占到70.12%～97.76%和32.26%～91.41%;放线菌次之(1.98%～29.42%和8.52%～67.67%);真菌所占的比例最小(0.05%～1.03%和0.03%～0.24%)。各样地中,不同微生物类群所占的比例高峰和低谷出现在不同时期。在灌丛样地中,9月份细菌所占的比例最高(90.24%～97.76%),5月份最低(70.12%～90.42%);放线菌5月份最高(9.05%～29.42%),各样地最低比例出现的月份不一致;真菌5月份最高(0.46%～1.03%),各样地低谷出现的月份不一致;草地样地中细菌所占的比例7月份最低(32.26%～49.30%),各样地最高比例出现的月份不一致。放线菌7月份最高(50.68%～67.67%),各样地最低比例出现的月份并不一致。真菌所占的比例5月份最高(0.14%～0.24%),7月份较低(0.03%～0.13%)。4.土壤优势细菌和特有细菌的16SrDNA鉴定分离出了3种优势细菌和6种特有细菌,观察并描述了这些细菌形态特征和培养形状。然后提取这些细菌的基因组DNA,进行16SrDNA分子鉴定,确定其系统发育学地位。已鉴定出15种可培养的优势细菌和特有细菌,分属于8个属当中。其中,HX1属于溶杆菌属(Lysobacter sp.);HX2、NX4和WX4属于节杆菌属(Arthrobacter sp.);HX5属于假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomonas sp.);HX7、HX32和WX7属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.);NX2属于不动杆菌属( Acinetobacter sp. );NX12和HX31属于金黄杆菌(Chryseobacterium sp.);NX11、WX3和HX22属于黄杆菌属(Flavobacterium sp.);WX15属于单胞菌(Brevundimonas sp.)。5.优势细菌在草地物质循环中的作用选择从高寒草地土壤中分离获得的具有代表性的8株优势细菌和特有细菌菌株NX2、NX4、NX6、NX10、NX11、HX1、WX15和HX5,测定了其运动特性、生长温度和对多种碳源、氮源及对大分子物质的分解能力,结果表明: NX2、NX4、NX10和WX15具有较强的运动性;HX1和NX2在5℃下生长良好,其余6种细菌在0℃低温下生长良好,表现出对低温具有很强的适应性;8种细菌对硝酸盐等无机氮、蛋白质等有机氮以及各种碳源的利用能力和利用程度均存在差异,表明细菌对草地土壤中动植物残体的分解和利用具有一定的选择性,同时反应出在物质循环和分解利用中微生物之间的互相分工和合作。