围封年限对荒漠草原土壤微生物的影响

王 蕾，王富裕，许冬梅

(1．宁夏草原工作站，宁夏银川750002;2．宁夏大学，宁夏银川750021)

土壤微生物在草原生态系统的物质循环和能量转化中占有重要地位，是生态系统的重要组成部分。许多研究表明，土壤微生物与土壤肥力具有显著相关性，可作为用于土壤质量和环境评价的重要指标［1-2］。开展退化草地土壤微生物生态学等方面的研究，可为更新复壮和改良退化草地提供理论依据。选取宁夏盐池县未围封和围封3～7年的荒漠草原为研究对象，笔者对荒漠草原在围封条件下土壤微生物数量的变化规律进行探讨。这对于宁夏草地资源的可持续利用具有实用意义。

1 材料与方法

1．1 研究区自然概况 研究区位于宁夏盐池县西北部的高沙窝镇，地处37°54′20．55″～37°58′55．62″N，106°55′47．91″～107°01′16．68″E，海拔1 422 ～1 431 m。盐池县年平均气温北部为7．7℃，年日照时数北部为2 867．9 h，无霜期为128 d。据1954～2006年气象资料，盐池县多年平均降水量为250～350 mm，西北部的高沙窝仅为250 mm左右，降水主要集中在夏秋两季，7～9 3个月的降水量占全年降水总量的62%;该地区多年平均潜在蒸发量为2 403．7 mm。研究区土壤为风沙土，地带性植被属荒漠草原带。植被主要有中亚白草(Pennisetum centrasiaticum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、丝叶山苦荬(Ixeris chinensis var．graminifolia)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)等［3］。

1．2 土壤取样 在9月下旬，选取未围封和围封3～7年的荒漠草原草地为研究样地。在每个样地随机设置10个1 m2样方，分0～5、5～20 cm土层采取土样。在每个样方的4个角和中间设5个取样点，将同层的5个样混合均匀后保鲜，带回实验室，测定土壤微生物数量。

1．3 土壤微生物数量的测定

1．3．1 土壤主要类群微生物数量的测定。采用稀释平板法培养计数，土壤悬液接种采用混菌法。好氧细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，丝状真菌采用马丁氏(Martin)培养基，放线菌采用改良高氏Ⅰ号培养基。每个样品选用3个稀释度。每个稀释度重复3次［4］。

1．3．2 土壤中功能微生物数量的测定。好氧性自生固氮细菌采用瓦克斯曼(Waksman)77号培养基，好氧性纤维素分解菌采用郝奇逊(Hutchinson)培养基，硝化细菌采用改良的斯蒂芬森(Stephenson)培养基。前两类微生物采用稀释平板法培养计数。土壤悬液接种采用刮刀法。每个样品选用3个稀释度，每个稀释度重复3次。硝化细菌采用MPN稀释法培养计数。选取5个相连的稀释度。每个稀释度重复3次。

1．4 数据统计与分析 采用Excel 2007进行基础数据的统计和处理。采用SPSS17．0统计分析软件进行方差分析。

2 结果与分析

2．1 围封年限对三大菌类数量的影响 从图1可以看出，不同围封年限草地土壤细菌、真菌、放线菌数量及微生物总量变化的总体趋势是随围封年限的增加而增加。这是由于长期围栏封育能使围栏内草地很少受到外界的干扰。由于没有动物的啃食和踩踏，围封草地土壤细菌、真菌、放线菌数量及微生物总量高于未封育草地。不同围封年限草地真菌数量则很少，放线菌数量约占微生物总量的20%，细菌数量占微生物总量的70%以上，有的甚至达80%以上。0～5 cm土层细菌数量在围封4年时最多，达到1．54×106个/g土，不同围封年限草地的细菌数量差异在0．01水平显著，不同围封年限草地5～20 cm土层细菌数量差异不显著，细菌数量随围封年限的增加而增加。真菌数量随围封年限的增加呈增加趋势，围封7年时数量最多，5～20 cm土层细菌数量差异在0．01水平显著。0～5 cm土层和5～20 cm土层放线菌数量间差异在0．01水平显著，不同围封年限草地5～20 cm土层放线菌的数量高于0～5 cm土层。微生物总量随围封年限的延长而增加，不同围封年限草地0～5 cm土层微生物总量差异在0．01水平显著。0～5 cm土层细菌、真菌数量和微生物总量变化不明显，放线菌数量变化明显，而且5～20 cm土层的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量大多高于0～5 cm土层。研究中，微生物数量呈表层少于下层。这是因为盐池县荒漠草原退化严重，0～5 cm土层土壤非常不稳定，植被盖度极低，易受到风蚀，水热条件较差。

2．2 围封年限对微生物各类生理群数量的影响 从表1可以看出，围封前后硝化细菌数量变化不明显，5～20 cm土层硝化细菌数量间差异在0．05水平显著。好氧性自生固氮细菌数量随围封年限的增加呈增加趋势，0～5 cm土层和5～20 cm土层好氧性自生固氮细菌数量间差异在0．05水平显著。不同围封年限草地0～5 cm土层好氧性纤维素分解菌数量间差异在0．01水平显著，数量随围封年限的延长有所增加，5～20 cm土层数量变化没有明显规律。在退化草地实施围栏封育后，微生物各类生理群数量有所增加，使得生态环境有所改善，土壤中营养元素循环速率和能量流动增强。

表1 不同围封年限草地土壤微生物各类生理群的数量 ×104/g

2．3 不同围封年限草地土壤微生物总量与其他土壤因子的关系 土壤微生物生物量是土壤有机质、土壤养分(N、P、S等)转化和循环的动力。它参与土壤有机质的分解、腐殖质的形成以及土壤养分转化和循环的各过程。此外，土壤微生物生物量是土壤养分(N、P、S)的贮备库，是植物生长可利用养分的一个重要来源。从图2可以看出，不同围封年限草地土壤微生物总量随有机质、全氮、速效氮、速效磷、全盐含量的增加呈增加的趋势，随速效钾含量的增加呈降低的趋势。

3 讨论

围栏封育有利于退化草场的恢复，促进微生物数量的增加［5］。该研究表明，围栏封育可增加微生物数量。可见，围封有利于土壤微生物数量的增加。不同围封年限草地真菌数量很少，放线菌数量约占微生物总量的20%，细菌数量占微生物总量的70%以上。以往的研究表明，不同风沙土中一般都为细菌数量较大，占微生物数量的50%以上，有的甚至超过90%，放线菌次之，真菌最少［6］。流动沙丘各土层的微生物分布与造林沙丘相反，以表层最少［6-7］。该研究还表明，0～5 cm土层细菌、真菌数量和微生物总量变化不明显，放线菌数量变化明显，而且5～20 cm土层的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量大多高于0～5 cm土层。这是由于盐池县荒漠草原退化严重，0～5 cm土层土壤非常不稳定，植被盖度极低，易受到风蚀，水热条件较差。许多学者研究认为，土壤表层植物根系生物量高，有机质丰富且在表层形成一定的结皮。结皮层是特殊的生物学活动层，是微生物活动最活跃的区域，所以微生物数量表层高于下层［8-10］。研究还发现，土壤细菌数量与土壤有机质、速效氮、速效磷含量呈显著正相关或正相关，并且在土微生物数量构成中占绝对优势，在土壤肥力形成与转化过程中具有生物主导作用［11］。该研究得出不同围封年限草地土壤微生物总量随有机质、全氮、速效氮、速效磷、全盐含量的增加呈增加的趋势，随速效钾含量的增加呈降低趋势的结论。

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