全 文 ：高寒草甸连续围封与施肥对土壤微生物
群落结构的影响*
张摇 莉1,2 摇 党摇 军1,2 摇 刘摇 伟1 摇 王启兰1 摇 向泽宇3 摇 王长庭3**
( 1中国科学院西北高原生物研究所, 西宁 810001; 2中国科学院大学, 北京 100049; 3西南民族大学生命科学与技术学院, 成
都 610041)
摘摇 要摇 以放牧为对照,应用 PLFA法分析研究了放牧、连续 6 年围封及围封内连续 6 年施肥
后高寒草甸土壤微生物群落结构的变化.结果表明: 围封和围封内施肥对不同土层各菌群和
微生物总量均有显著影响,其对 0 ~ 10 cm土层微生物的影响大于 10 ~ 20 cm 土层,不同土层
的 PLFA种类发生显著变化.围封和围封内施肥处理不同土层的革兰氏阴性菌(G-)含量均低
于放牧;放牧 0 ~ 10 cm土层中细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G+)、微生物总量大于围封和围封内
施肥处理,但其放线菌生物量均低于围封和围封内施肥处理;在 10 ~ 20 cm 土层中,各样地土
壤中的 G+无显著差异,围封土壤中的细菌、真菌、放线菌、微生物总量显著高于放牧,而围封
内施肥后各菌群生物量及微生物总量明显下降.围封和围封内施肥不同土层的细菌 /真菌均
高于放牧;一般饱和脂肪酸 /单烯不饱和脂肪酸(SAT / MONO)和革兰氏阳性菌 /革兰氏阴性菌
(G+ / G-),围封处理均低于放牧,围封内施肥处理均高于放牧.连续围封和围封内施肥后降低
了土壤微生物活性和土壤生态系统的稳定性.
关键词摇 放牧摇 围封摇 施肥摇 土壤微生物摇 磷脂脂肪酸
*中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050207)和西南民族大学中央高校基本科研业务费专项(11NZYTH07)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wangct@ swun. edu. cn
2012鄄01鄄04 收稿,2012鄄08鄄13 接受.
文章编号摇 1001-9332(2012)11-3072-07摇 中图分类号摇 S154. 3摇 文献标识码摇 A
Effects of continuous enclosure and fertilization on soil microbial community structure in al鄄
pine meadow. ZHANG Li1,2, DANG Jun1,2, LIU Wei1, WANG Qi鄄lan1, XIANG Ze鄄yu3,WANG
Chang鄄ting3 ( 1 Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xi爷 ning
810001, China; 2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3College of
Life Science and Technology, Southwest University for Nationalities, Chengdu 610041, China) . 鄄
Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(11): 3072-3078.
Abstract: By using phospholipid fatty acid (PLFA) method, this paper studied the changes of soil
microbial community structure in an alpine meadow under six years continuous enclosure and its
combination with fertilization, taking grazing area as the control. Both continuous enclosure and its
combination with fertilization had significant effects on the microbial flora and total PLFA in differ鄄
ent soil layers, and the effects were greater for 0-10 cm than for 10-20 cm soil layer. The species
of PLFA in different soil layers also changed significantly. Under enclosure and its combination with
fertilization, the number of gram鄄negative bacteria in different soil layers was lower than that of the
control, and the numbers of bacteria, fungi, and gram鄄positive bacteria and the total PLFA in 0-
10 cm soil layer were also lower, but the number of actinomycetes was higher than that of the con鄄
trol. In 10-20 cm soil layer, the number of gram鄄positive bacteria had no significant differences
among different treatments, whereas the numbers of bacteria, fungi, and actinomycetes and the total
PLFA were notably higher under enclosure but decreased markedly after fertilization. As compared
with that of the control, the ratio of bacteria and fungi in different soil layers under enclosure and its
combination with fertilization increased, the ratios of saturated fatty acid to monounsaturated fatty
acid (SAT / MONO) and of gram鄄positive bacteria to gram鄄negative bacteria (G+ / G-) under enclo鄄
sure were all lower, but those after fertilization were in adverse. It was suggested that continuous
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 11 月摇 第 23 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2012,23(11): 3072-3078
enclosure and its combination with fertilization led to the decline of soil microbial diversity and ac鄄
tivity and soil ecosystem stability.
Key words: grazing; enclosure; fertilization; soil microorganisms; phospholipid fatty acid.
摇 摇 高寒草甸是青藏高原隆升后,长期受高寒气候
环境条件影响所形成的高原地带性植被类型,多分
布在海拔 3000 m以上.青藏高原特殊的环境造就了
适应寒冷湿中生的多年生草本植物群落,形成了以
矮嵩草 (Kobresia tibetica)草甸、金露梅 ( Potentilla
froticosa)灌丛草甸、小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸
以及藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽草甸为主要建群
种的不同植被类型[1] .近年来由于受全球气候变化
和人为因素干扰,高寒草甸生态系统环境恶化,生产
力下降,草地退化严重阻碍了青藏高原草地畜牧业
的可持续发展[2] .采取围封和施肥已成为当前退化
草地恢复与重建的重要措施之一[2] . 草地恢复是植
被和土壤同时恢复的过程,土壤微生物作为土壤的
重要组成部分,受土壤环境和地上生物多样性的影
响,其生物多样性既代表着土壤的生物活性,也反映
了土壤生态胁迫机制对其微生物群落的影响,并可
用以较早地预测土壤环境的变化过程,是土壤质量
和土壤恢复性能评价的一项重要指标[3] .
目前,土壤微生物物种多样性的研究方法主要
有磷脂脂肪酸法、DNA 法、Biolog 法、平板培养法
等[4-5] .磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)
是活体微生物细胞膜恒定组分,具有属、种特异性,
对环境因素敏感,在生物体外迅速降解,因此特定菌
群 PLFA 数量变化可反映出原位土壤真菌、细菌活
体生物量与菌群结构[6-7] . PLFA 法以其对试验条件
要求低、测试功能多和稳定性好等优点而广泛应用.
而应用 PLFA法对青藏高原高寒草甸土壤微生物结
构的研究鲜有报道. 本研究通过应用 PLFA 法以放
牧高寒草甸为对照,分析 6 年围封和围封内施肥后
高寒草甸土壤微生物群落结构的变化,旨在探讨高
寒草甸土壤微生物群落及其结构对人为扰动的响
应,为进一步揭示高寒草甸生态系统对人类干扰的
响应机制和高寒草地的合理利用提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况及试验设计
试验在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位
站进行,研究站位于青藏高原东北隅的祁连山南坡
谷地(37毅29忆—37毅45忆 N,101毅12忆—101毅23忆 E),海拔
2900 ~ 3500 m,属高原大陆性气候,无明显四季之
分,仅有冷暖二季之别,暖季短暂而凉爽,冷季寒冷
而漫长. 年平均气温 - 1郾 7 益,年降水量约 426 ~
860 mm,80%的降水在 5—9 月,蒸发量 1160郾 3 mm,
无绝对无霜期.主要土壤类型为高山草甸土、高山灌
丛草甸土和沼泽土. 植被类型为青藏高原典型的地
带性植被,主要有高寒草甸( alpine meadow)、高寒
灌丛(alpine shrub)和沼泽化草甸(swamp meadow).
植物群落结构简单,生长期短,生产力较低[8] .
海北站综合观测场草地类型主要是矮嵩草草
甸,属于冬春草场,夏季禁牧. 在综合观测场选择未
退化矮嵩草草甸进行封育,2005—2010 年用铅丝网
连续围栏封育 6 年,封育期间严格控制牛羊采食与
践踏.围栏封育内用对角线法建立 2 m伊2 m 施肥样
方框总计 12 个,样方用铁皮进行围封,铁皮 30 cm
埋置地下,20 cm露出地表防止径流,连续 6 年施氮
肥(尿素),施肥量为 20 g·m-2 . 以放牧为对照组,
围封和围封内施肥为试验组.
1郾 2摇 PLFA测定
2010 年 8 月中下旬,在不同样地以对角线法设
置 10 个 50 cm伊50 cm的样方,齐地面刈割地上植物
后,用内径 5 cm 土钻分 0 ~ 10 cm 和 10 ~ 20 cm 采
集土壤样品,分层混合为一个土壤样品,用保鲜盒立
即带回实验室,土样过 2 mm 筛,-20 益冷冻,用于
磷脂脂肪酸的测定.同时采集新鲜土样,用铝盒带回
实验室,土壤含水量用铝盒烘干法测定. PLFA 分析
方法参考 Frosteg覽rd等[9] .称取 10 g 鲜土于 250 mL
三角瓶中,加 25 mL 脂类提取液(氯仿 颐 甲醇 颐 柠
檬酸缓冲液 = 1 颐 2 颐 0郾 8, 体积分数比例),室温下
振荡提取 2 h,2500 r·min-1离心 5 ~ 7 min. 取上清
液,再加 5 mL氯仿和 5 mL柠檬酸缓冲液,摇匀过夜
分离.转移氯仿相至新试管,N2 干燥至 1 mL,过硅
胶柱(600 mg,100 ~ 200 目,100 益活化 1 h). 依次
用5 mL三氯甲烷,10 mL丙酮,5 mL 甲醇洗涤柱子,
收集甲醇洗涤液,N2干燥. 用 1 mL 甲醇鄄甲苯溶液
(1 颐 1,体积分数比例)溶解吹干的脂类物质,加入
1 mL 0郾 2 mol·L-1 KOH,37 益水浴加热 15 min. 再
依次加入 2 mL 正己烷、0郾 3 mL 1 mol·L-1醋酸和
2 mL蒸馏水,取上层含脂肪酸甲酯(FAME)的正己
烷溶液,N2干燥.最后用 1 mL氯仿鄄正己烷(1 颐 4,体
积分数比例,含内标物 19:0)溶解干燥的脂肪酸甲
370311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 莉等: 高寒草甸连续围封与施肥对土壤微生物群落结构的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
酯进 行 GC鄄MS 测 试. GC鄄MS 条 件: HP6890 /
MSD5793(Agilent Technologies,Bracknell,UK),HP鄄5
毛细管柱(60 m伊0郾 32 mm伊0郾 25 滋m),不分流进样,
进样口温度 230 益 .检测器温度 270 益,升温程序:
50 益持续1 min,以 30 益·min-1增加至 180 益,保
持 2 min,再以 6 益 ·min-1增加至 220 益,持续
2 min,以15 益·min-1升至 240 益,保持 1 min,再以
15 益·min-1升至 260 益,保持 12 min. He 作载气,
流量为 0郾 8 mL·min-1 . PLFA 的定性根据质谱标准
图谱和已有的相关报道,以 PLFA 19:0 作内标物进
行定量计算. 脂肪酸定量用峰面积和内标曲线法,
PLFA含量用 nmol·g-1干土表示.
1郾 3摇 数据分析
PLFA命名采用以下原则:脂肪酸分子式的命
名以“X:Y棕Z(c / t)冶表示,其中“X冶代表脂肪酸分子
的碳原子总数,“Y冶代表不饱和烯键的数目,“棕冶代
表烯键距离羧基的位置,“Z冶为烯键或环丙烷链的
位置.前缀“i冶(iso)代表异构甲基支链(距甲基端的
第 2 个碳原子),“a冶(anteiso)代表前异构甲基支链
(距甲基端的第 3 个碳原子),“ cy冶代表环丙基支
链,后缀“ c冶和“ t冶分别代表顺式和反式同分异构
体[10-11] . PLFA可以作为微生物生物量和群落结构
变化的生物标记分子[11-12] . 如 PLFA 14:0、i15:0、
16:1 棕9、 i17: 0、 cy17: 0 等可作为细菌 ( bacteria,
BACT)的标记物[9,13-14];以 18:2棕6,9t、18:1棕9t、
18:2棕9,12 等作为真菌( fungi,FUNG)的标记性 PL鄄
FA[11,15-16];以 10Me18:0、9Me15:0、14Me18:0 等作
为放线菌( actinomycetes)的标记物[17];革兰氏阳性
细菌( gram鄄positive bacteria,G+)的 PLFA 标记物有
i15:0、a15:0、i16:0 等[16-18];革兰氏阴性细菌(gram鄄
negative bacteria,G- )的 PLFA 标记物有 16:1棕9、
18:1棕12、cy17:0 等[17-18];一般饱和脂肪酸( normal
saturated fatty acid,SAT)以 14:0、15:0、16:0 等之和
计[16];单烯不饱和脂肪酸 ( monounsaturated fatty
acid,MONO)以 16:1棕9、18:1棕12、cy17:0、i17:1棕11
等之和计[17-18];微生物总量以各 PLFA 含量加和表
示[19] .用细菌 /真菌(BACT / FUNG)、革兰氏阳性菌 /
革兰氏阴性菌(G+ / G-)、一般饱和脂肪酸 /单烯不饱
和脂肪酸(SAT / MONO) [16,20-21]相关生理比值来分
析 PLFA 数据,微生物种类按细菌、真菌、放线菌、
G+、G-分类,细菌包括 G+、G-和一般饱和脂肪酸.用
SPSS 16郾 0 对试验数据进行方差分析和差异显著性
比较(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同处理样地土壤微生物总量变化
由表 1 可知,围封和围封内施肥后对不同土层
各个菌群和微生物均有影响,不同样地不同土层的
细菌、真菌、G+、G-、放线菌、微生物总量差异显著
(P<0郾 05).在 0 ~ 10 cm土层中,放牧土壤微生物总
量大于 10 ~ 20 cm 土层中含量,而围封和围封内施
肥的 10 ~ 20 cm土层中微生物含量大于 0 ~ 10 cm.
放牧 0 ~ 10 cm土层中细菌、真菌、G+、G-、微生物总
量大于围封和围封内施肥,但其放线菌生物量均低
于围封和围封内施肥,说明围封和施肥后的土壤环
境有利于放线菌生长.在 10 ~ 20 cm土层中,各样地
土壤中的 G+无显著差异, 围封和围封内施肥的 G-
含量均低于放牧样地;围封土壤中的细菌、真菌、放
线菌、微生物总量显著高于放牧,表明长期围封后
10 ~ 20 cm 土层有利于细菌、真菌、放线菌的生长;
而长期围封内施肥后各菌群生物量及微生物总量明
显下降,则进一步说明连续施氮肥后对于土壤微生
物影响较大.
2郾 2摇 不同处理样地土壤中各 PLFA种类的变化
试验测定土壤中含量大于 0郾 05 nmol·g-1的
PLFA总计 39 种.其中,放牧土壤中共计 23 种,围封
土壤中共计 23 种,围封内施肥土壤中共计 22
种 ,各PLFA在不同土层中的变化如图1所示.在0 ~
表 1摇 不同样地土壤微生物总量的变化
Table 1摇 Change of soil microorganisms in different sample sites (mean依SD)
土壤深度
Soil depth (cm)
样地
Sample site
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
革兰氏阳性细菌
G+
革兰氏阴性细菌
G-
放线菌
Actinomycetes
微生物总量
Total PLFA
0 ~ 10 F 85郾 22依1郾 61a 30郾 58依1郾 62a 27郾 28依0郾 74a 14郾 81依1郾 77a 1郾 91依0郾 06a 120郾 92依6郾 37a
W 61郾 00依2郾 97b 16郾 28依1郾 19b 10郾 52依1郾 35b 9郾 17依1郾 80a 7郾 49依0郾 43b 80郾 85依0郾 68b
W+S 18郾 54依1郾 44c 3郾 43依0郾 56c 3郾 62依0郾 33c 0郾 68依0郾 29b 3郾 14依0郾 23b 27郾 86依2郾 10c
10 ~ 20 F 68郾 55依1郾 50a 12郾 54依1郾 30a 16郾 61依0郾 84a 9郾 34依0郾 35a 1郾 45依0郾 25a 91郾 03依3郾 57a
W 81郾 91依7郾 41ab 27郾 79依1郾 83b 23郾 26依2郾 15a 6郾 87依0郾 24b 12郾 10依0郾 24b 113郾 38依1郾 86b
W+S 52郾 42依1郾 95b 13郾 04依1郾 83b 20郾 98依1郾 69a 4郾 20依0郾 32c 3郾 10依0郾 18c 66郾 26依2郾 35c
F:放牧 Grazing; W:围封 Enclosure; W+S:围封+施肥 Enclosure and fertilization郾 同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different
small letters in the same column meant significant difference at 0郾 05 level among treatments郾
4703 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
10 cm土层中:3 个样地均含有 16:0、i16:0、a17:0、
18:0、9Me15:0、16:1棕7t,其中 i16:0、a17:0、16:1棕7t
在放牧土壤中含量最大,16:0、18:0、9Me15:0 在围
封土壤中含量最大;放牧中 i14:0、16:1棕9t、a15:0、
18:1棕7、18:2棕6,9t 的含量大于围封内土壤;18:1棕8、
16:1棕11、18:1棕12t、15:0、a13:0 只出现在放牧土壤
中,18:1棕11、18:1棕12、17:0、5,9,13Me17:0、18:1棕9t
在围封土壤出现;11:0、a18:0 在围封内施肥土壤中
出现,含量分别为 1郾 1 和 0郾 7 nmol·g-1,其含量较
低,属于少见种. 在 10 ~ 20 cm 土层中:3 个样地均
含有 i17: 1棕11、 14: 0、 15: 0、 16: 0、 a17: 0、 i14:0、
9Me15:0、i16:0、16:1棕7t、18:1棕9t,其中 i17:1棕11、
14:0、15:0、16:0、a17:0、i14:0、9Me15:0 在围封土
壤中含量最大,i16:0、16:1棕7t、18:1棕9t在放牧土壤
中含量最大;放牧的 i17:0 含量大于围封内施肥土
壤,而围封内施肥土壤中的 14Me18:0 含量大于放
牧;16:1棕9t、cy17:0、i15:0 只出现在放牧土壤中,
17:0、a18:0、10:1棕4、10:0、4Me18:0 只出现在围封
土壤中,a15:0、11Me19:0、18:2棕9,12、i18:0 只出现
在围封内施肥土壤中.连续围封和围封内施肥后,土
壤微生物生存的外界环境发生变化,土壤中微生物
优势种类发生了明显变化,但微生物物种总数无明
图 1摇 不同样地不同土层中各 PLFA含量的变化
Fig. 1摇 Changes of each PLFA content at different soil layers in
different sample sites郾
F:放牧 Grazing; W:围封 Enclosure; W+S:围封+施肥 Enclosure and
fertilization郾 A:0 ~ 10 cm; B:10 ~ 20 cm郾 下同 The same below郾
显变化,表明环境发生变化后,土壤微生物 PLFA 的
种类和含量也会发生相应改变.
2郾 3摇 不同处理样地土壤中微生物群落结构的变化
通常用细菌 /真菌来表征土壤中真菌和细菌生
物量的变化和两个种群的相对丰富程度及土壤生态
系统的稳定性[21] . 放牧土壤中的细菌 /真菌均低于
围封和围封内施肥(图 2),细菌生物量占微生物总
量在 0 ~ 10 cm 和 10 ~ 20 cm 土层中分别为 73郾 4%
和 69郾 0% ,真菌生物量占微生物总量在 0 ~ 10 cm
和 10 ~ 20 cm 土层中分别为 25郾 1%和 29郾 0% ;细
菌 /真菌在围封和围封内施肥的土壤中增大,围封土
壤中细菌生物量占微生物总量在 0 ~ 10 cm 和 10 ~
20 cm土层中分别为 72郾 3%和 76郾 2% ,真菌占微生
物总量在 0 ~ 10 cm 和 10 ~ 20 cm 土层中分别为
19郾 3%和 12郾 1% ;围封内施肥土壤细菌生物量占微
生物总量在 0 ~ 10 cm 和 10 ~ 20 cm 土层中分别为
77郾 9%和 74郾 1% ,真菌占微生物总量在 0 ~ 10 cm和
10 ~ 20 cm土层中分别为 11郾 2%和 21郾 7% ,真菌生
物量在 10 ~ 20 cm土层中显著高于 0 ~ 10 cm土层.
连续围封和施肥后观测到微生物群落结构发生变
化,细菌生物量占微生物总量的比例增大,真菌生物
量减小.一般饱和脂肪酸 /单烯不饱和脂肪酸(SAT /
MONO)常用来反映环境胁迫或营养限制,G+ / G-常
用来表示 G+和 G-组成比例的变化[22] . 通过分析
SAT / MONO和 G+ / G-(图 2)发现,相对于放牧,围封
的两个比值均降低,G+生物量降低,但 G-生物量变
化不明显;不同土层中放线菌生物量均大于放牧.围
封内施肥土壤中 SAT / MONO 和 G+ / G-在不同土层
均高于放牧,围封内施肥土壤中 G-含量明显降低,
放线菌增加,在 0 ~ 10 cm土层中分别占微生物总量
的 63郾 3%和11郾 4% ,在10 ~ 20cm土层中分别占微
图 2摇 不同样地土壤微生物各菌群生物量比值
Fig. 2摇 Ratios of each group of soil microorganisms in different
sample sites郾
570311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 莉等: 高寒草甸连续围封与施肥对土壤微生物群落结构的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
生物总量的 38郾 7%和 5郾 3% . 说明长时间围封和围
封内施肥导致土壤中细菌组成比例和生物量发生明
显变化,放线菌占微生物总量的比值增加,G+和 G-
组成比例发生变化,围封对土壤中 G+影响大于 G-,
围封内施肥后土壤中 G-所受影响要大于 G+ .
2郾 4摇 总 PLFA主成分分析
对不同样地不同土层土壤微生物群落 PLFA 进
行主成分分析(图 3),结果表明,主成分 1(PC1)对
总 PLFA 数据变异的贡献率为 30郾 4% ,主成分 2
(PC2)对总 PLFA 数据变异的贡献率为 28郾 0% ,累
计贡献率为 58郾 4% . 由此可知,PC1 代表放牧 0 ~
10 cm土层、围封 10 ~ 20 cm 土层与围封内施肥
10 ~ 20 cm土层微生物群落,说明围封和围封内施肥
的10 ~ 20 cm土层与放牧 0 ~ 10 cm土层具有相同的
土地利用方式;PC2 代表放牧 10 ~ 20 cm土层、围封
0 ~ 10 cm土层与围封内施肥 0 ~ 10 cm 土层微生物
群落,说明围封和围封内施肥的 0 ~ 10 cm土层与放
牧 10 ~ 20 cm土层具有相同的土地利用方式. 主成
分分析表明围封和围封内施肥对于 0 ~ 10 cm 土层
的微生物影响较大.
通过对主成分的因子载荷分析 (图 3 ),
16:1棕9t、 cy17: 0、 18: 1棕10、 17: 0、 a15: 0、 a18: 0、
9Me15:0、18:1棕7、16:1棕7t 和 18:2棕6,9t 在主成分
1 中载荷值较高, 是主成分 1 的主控因子.
i17:1棕11、14:0、15:0、16:0、18:0、 a17:0、 i14:0、
i16:0、i17:0、14Me18:0 和 18:1棕9t在主成分 2 上载
荷值较高,是主成分 2 的主控因子.相对于放牧 0 ~
10 cm土层中的 PLFA,围封 0 ~ 10 cm 土层中的
cy17:0、a15:0、16:1棕7t、a17:0、i14:0、i16:0 含量显
著降低,9Me15:0、16:0的含量显著增加;围封内施
图 3摇 不同样地土壤微生物群落磷脂脂肪酸组成的主成分
分析
Fig. 3 摇 Principal component analysis of PLFAs composition of
microorganism community in different sample sites郾
肥后 0 ~ 10 cm 土层中的 16:1棕9t、16:0、18:0、
i16:0、18:1棕7、16:1棕7t含量显著降低,9Me15:0 含
量增加.相对于放牧 10 ~ 20 cm 土层中的 PLFA,围
封特有的18:1棕10、17:0、a18:0、i17:1棕11、18:1棕9t
含量显著增加,围封内施肥后特有的 18:1棕10、
a15:0、i17:1棕11含量显著增加.表明围封和围封内施
肥后对于不同土层中细菌的种类和含量影响较大,放
线菌含量增加,真菌数量显著减少,土壤中 PLFA 优
势种群因围封和围封内施肥而发生明显变化.
3摇 讨摇 摇 论
土壤微生物群落多样性是反映系统受干扰后细
小变化的重点监测因子,它可以描述微生物群落变
化、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对
群落的影响[23-24] . 本研究结果表明,连续 6 年围封
和围封内施肥后微生物群落结构发生明显变化,不
同土层中微生物总含量均显著低于放牧(表 1). 一
般认为,土壤细菌与真菌比值越低,土壤生态系统越
稳定[25-28] .连续围封和围封内施肥后土壤中细菌 /
真菌增大,说明围封和围封内施肥不利于真菌生长,
细菌生物量增大,土壤生态系统的稳定性下降.此研
究结论与赵帅等[29]在内蒙古针茅草原上的研究结
论相反,究其原因可能为两地围封管理方式不同所
致.围封后微生物赖以生长的微环境发生变化:围封
对 0 ~ 10 cm土层中微生物的影响大于 10 ~ 20 cm,
土壤中 PLFA的优势种类发生改变,细菌总量减少、
种类组成发生变化,真菌含量减少,放线菌含量增大
(10 ~ 20 cm土层大于 0 ~ 10 cm),G+和 G-含量均减
少;土壤中细菌 /真菌增大、SAT / MONO 和 G+ / G-均
降低,说明连续围封后生态系统稳定性下降,导致微
生物群落结构发生改变. 围栏内施肥对于土壤微生
物的影响较大,微生物总量减少,这与白震等[28]报
道连续施氮肥降低微生物量及 Bardgett 等[21]报道
的连续 10 年施氮肥减少微生物量的结论是一致的,
但也有研究表明,施用氮肥可促进土壤中真菌和放
线菌的增殖,进而提高微生物总量[27] . 在草地土壤
中微生物数量的垂直分布一般是上层大于下层[30],
但本研究中连续围封和围封内施肥后 10 ~ 20 cm土
层微生物含量大于 0 ~ 10 cm,说明连续 6 年围封和
围封内施肥后对不同土层的微生物有着直接的影
响,对 0 ~ 10 cm 土层的影响大于 10 ~ 20 cm 土层.
因此,连续围封和围封内施肥可能导致微生物生存
的土壤环境发生变化,并导致土壤微生物活性下降,
这可能是因为长期围封及施肥后地上植被种类发生
6703 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
变化,地上植被凋落物增多,喜氮植物增加,其植物
根系分泌物发生变化,土壤理化性质发生改变等.土
壤环境和植被的变化可能导致适宜其生长的微生物
种类生物量增大,不适宜的物种生物量降低. 因此,
在高寒草地恢复与重建中应采取因地制宜的围封和
施肥措施才能取得良好的生态效应,不应简单对草
地进行长期围封和施肥,而应采取适度放牧与围封、
施肥措施相结合,以实现对高寒草甸的恢复和治理
及经济效益和生态效益的互利共赢.
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作者简介摇 张摇 莉,女,1984 年生,硕士.主要从事高寒草地
可持续利用研究. E鄄mail: 851869690@ qq. com
责任编辑摇 肖摇 红
8703 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷