全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５０３１２ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
谭红妍，闫瑞瑞，闫玉春，陈宝瑞，辛晓平．不同放牧强度下温性草甸草原土壤微生物群落结构ＰＬＦＡｓ分析．草业学报，２０１５，２４（３）：１１５１２１．
ＴａｎＨＹ，ＹａｎＲＲ，ＹａｎＹＣ，ＣｈｅｎＢＲ，ＸｉｎＸＰ．Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄｆａｔｔｙａｃｉｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｚｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ
ｉｎｍｅａｄｏｗｓｔｅｐｐｅ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（３）：１１５１２１．
不同放牧强度下温性草甸草原土壤
微生物群落结构犘犔犉犃狊分析
谭红妍１，２，闫瑞瑞１，２，闫玉春１，２，陈宝瑞１，２，辛晓平１，２
（１．中国农业科学院资源区划所，北京１０００８１；２．呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站，北京１０００８１）
摘要：土壤微生物群落是土壤质量和生态系统功能变化的敏感指标。为了探讨放牧对土壤微生物群落结构的影
响，以呼伦贝尔草甸草原肉牛控制放牧试验为平台，分析４种不同放牧强度（对照区Ｇ０．００：０．００Ａｕ／ｈｍ２、轻度放牧
Ｇ０．２３：０．２３Ａｕ／ｈｍ２、中度放牧Ｇ０．４６：０．４６Ａｕ／ｈｍ２、重度放牧Ｇ０．９２：０．９２Ａｕ／ｈｍ２）下温性草甸草原土壤微生物群落
结构的变化。结果表明，放牧改变了土壤微生物的组成，但不影响功能菌的优势地位。土壤总微生物量随着放牧
强度的增加表现为先减少后增加的趋势，即为对照区最高，中度放牧Ｇ０．４６最低，重度放牧Ｇ０．９２出现小幅度的回升；
细菌、革兰氏阴性菌、腐生真菌、丛枝菌根真菌（ＡＭＦ）生物量也呈现相同变化。革兰氏阳性菌、放线菌生物量则随
着放牧强度的增加而增加。此外，ＡＭＦ对于放牧干扰最为敏感（各放牧强度下极显著差异犘＜０．０１）。除趋势对
应分析结果表明，对照区Ｇ０．００和轻度放牧Ｇ０．２３处理下土壤的微生物群落结构较为相似，中度放牧Ｇ０．４６和重度放牧
Ｇ０．９２处理导致微生物群落结构发生大幅度改变。有机质、速效磷是影响微生物种类和数量的重要养分因素。
关键词：放牧；土壤微生物；群落结构；磷脂脂肪酸；丛枝菌根真菌；草甸草原　　
犘犺狅狊狆犺狅犾犻狆犻犱犳犪狋狋狔犪犮犻犱犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狕犻狀犵
犻狀狋犲狀狊犻狋犻犲狊犻狀犿犲犪犱狅狑狊狋犲狆狆犲
ＴＡＮＨｏｎｇｙａｎ１，２，ＹＡＮＲｕｉｒｕｉ１，２，ＹＡＮＹｕｃｈｕｎ１，２，ＣＨＥＮＢａｏｒｕｉ１，２，ＸＩＮＸｉａｏｐｉｎｇ１，２
１．犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犖犪狋狌狉犪犾犚犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犚犲犵犻狅狀犪犾犘犾犪狀狀犻狀犵犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿犻犮犲狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００８１，犆犺犻狀犪；２．
犎狌犾狌狀犫犲狉犌狉犪狊狊犾犪狀犱犈犮狅狊狔狊狋犲犿犚犲狊犲犪狉犮犺犛狋犪狋犻狅狀，犅犲犻犼犻狀犵１０００８１，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｓｏｉｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍ
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｈａｎｇｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｃａｔｔｌｅｇｒａｚｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｎｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
ｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄｂｙｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄｆａｔｔｙａｃｉｄ（ＰＬＦＡ）ｉｎｔｅｍｐｅｒａｔｅｍｅａｄｏｗｓｔｅｐｐｅｏｎｔｈｅＨｕｌｕｎｂｅｒｇｒａｓｓｌａｎｄｓ，
ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｕｎｄｅｒｆｏｕｒｇｒａｚｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ；０，０．２３，０．４６ａｎｄ０．９２ａｎｉｍａｌｕｎｉｔｓ
（ａｕ）／ｈａｗｉｔｈｔｈｒｅｅｒｅｐｌｉｃａｔｅｓｗｅｒｅａｓｓｅｓｓｅｄｉｎ２０１３．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｇｒａｚｉｎｇｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉ
ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙ．Ｔｏｔａｌｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓｗａｓｈｉｇｈｅｓｔｕｎｄｅｒｚｅｒｏｇｒａｚｉｎｇ，ｆｏｌｏｗｅｄｂｙ
ｔｈｅ０．９２ａｕ／ｈａｓｔｏｃｋｉｎｇｒａｔｅａｎｄｗａｓｌｏｗｅｓｔｕｎｄｅｒｔｈｅｍｏｄｅｒａｔｅｓｔｏｃｋｉｎｇｒａｔｅ．Ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａ，Ｇｒａｍ
ｎｅｇａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ，ｓａｐｒｏｐｈｙｔｉｃｆｕｎｇｉ，ａｎｄＡｒｂｕｓｃｕｌａｒｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌｆｕｎｇｉ（ＡＭＦ）ｒｅｓｐｏｎｄｅｄｓｉｍｉｌａｒｌｙ．Ｔｈｅｒｅｗａｓ
ａｌａｒｇｅ，ｈｉｇｈｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎＡＭＦ．ＴｈｅｂｉｏｍａｓｓｏｆＧｒａｍｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａａｎｄＡｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ
第２４卷　第３期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．３
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年３月
Ｍａｒｃｈ，２０１５
收稿日期：２０１４０９１７；改回日期：２０１４１１０５
基金项目：国家自然科学基金（４１２０１１９９），国际科技合作项目（２０１２ＤＦＡ３１２９０），公益性行业（农业）科研专项（２０１３０３０６０）和现代农业产业技术
体系建设专项（ＣＡＲＳ３５）资助。
作者简介：谭红妍（１９９１），女，山东聊城人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｈｏｎｇｙａｎｔａｎ＠ｙｅａｈ．ｎｅｔ
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｘｉｎｘｐ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
ｔｒｅｎｄｅｄｕｐｗａｒｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｇｒａｚｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｅｆｏｕｎｄｔｈａｔｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｗａｓｓｉｍｉｌａｒｉｎｔｈｅｕｎｇｒａｚｅｄａｎｄｌｏｗｓｔｏｃｋｉｎｇｒａｔｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅａｎｄｈｉｇｈｓｔｏｃｋｉｎｇｒａｔｅｓ
ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｗｅｒｅｉｍ
ｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄｂｉｏｍａｓｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｇｒａｚｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙ；ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ＰＬＦＡ；ＡＭＦ；ｍｅａｄｏｗｓｔｅｐｐｅ
土壤微生物群落是草地地下生态系统的重要组成成分，其不仅是土壤养分重要的“源”和“库”，而且介导许多
控制碳氮循环的关键过程，在草地生态系统过程和功能的维持中扮演着至关重要的角色［１２］。微生物生命周期
短，对生存的微环境十分敏感，土壤微生物群落成为判别干扰条件下土壤生态系统状态的重要生物学指标。脂类
物质是构成活体微生物细胞膜的主要成分，它在细胞中含量稳定约占细胞干重的５％，ＰＬＦＡ即为甲基化土壤中
提取磷脂成分后得到的脂肪酸产物［３］。不同的微生物通过不同的代谢途径形成不同的ＰＬＦＡ，可以作为一种生
物标记来鉴定土壤中微生物的种类和丰富度。近年来，ＰＬＦＡ技术以其快速、准确、重现性好、对试验条件要求较
低等优点［４］，被广泛用于土壤中微生物群落结构的动态监测。
放牧是草地的主要利用方式之一，对土壤微生物乃至整个土壤生态系统都有深远影响。适度放牧有助于土
壤微生物数量的增加，过度放牧会导致微生物数量明显减少；真菌和细菌对放牧强度的响应比放线菌更为敏
感［５６］，随着放牧强度的增加，真菌、细菌数量显著下降，放线菌数量升高。赵帅等［７］发现放牧干扰下土壤微生物
的ＰＬＦＡｓ种类发生改变，细菌与真菌ＰＬＦＡｓ比值显著升高，革兰氏阳性菌与阴性菌ＰＬＦＡｓ含量比值显著下
降。Ｃｌｅｇｇ［８］对英格兰西南一草地研究发现，放牧可以显著提高革兰氏阳性菌和阴性菌的ＰＬＦＡｓ含量，放线菌与
真菌的指示性ＰＬＦＡｓ变化不显著。而Ｉｎｇｒａｍ等［９］在美国怀俄明州北部的一个半干旱混合草地研究不同放牧
强度对微生物群落结构的影响时发现，不同处理并没有使表征各微生物类群 的ＰＬＦＡｓ含量发生显著变化，在轻
度放牧区总ＰＬＦＡｓ含量略高。
放牧对地上植被的影响研究的报道较多，对土壤性状影响的研究也有一些报道，但大多数的研究内容都局限
在土壤三大类群微生物（细菌、真菌、放线菌）的数量、土壤酶活性等研究上。本研究立足于呼伦贝尔草原连续５
年的肉牛控制放牧样地，采用磷脂脂肪酸技术研究不同放牧强度对土壤微生物群落结构的影响，旨在揭示长期放
牧下土壤微生物多样性及群落结构的演变状况，为深入了解放牧系统地下生态学过程、合理利用草地资源提供
依据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
本研究在中国农业科学院呼伦贝尔草地生态系统试验站的肉牛控制放牧样地中进行。研究点位于呼伦贝尔
市谢尔塔拉牧场场部东３ｋｍ，属于大兴安岭西麓丘陵向内蒙古高原的过渡区，地理位置为４９°３２′－４９°３４′Ｎ，
１１９°９４′－１１９°９６′Ｅ，海拔６７０～６７７ｍ。研究区属于温带半干旱大陆性气候，年均温－３～１℃，≥１０℃年积温
１５８０～１８００℃，无霜期１１０ｄ左右，年平均降水量３５０～４００ｍｍ，降水期多集中在７－９月。土壤为暗栗钙土。植
被类型为羊草＋杂草类，主要物种有羊草（犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊）、裂叶蒿（犃狉狋犲犿犻狊犻犪犻狀犮犻狊犲）、苔草（犆犪狉犲狓狋狉犻狊狋犪犮犺
狏犪）、贝加尔针茅（犛狋犻狆犪犫犪犻犮犪犾犲狀狊犻狊）、展枝唐松草（犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿狊狇狌犪狉狉狅狊狌犿）、日荫菅（犆犪狉犲狓狆犲犱犻犳狅狉犿犻狊）、蓬子菜
（犌犪犾犻狌犿狏犲狉狌犿）、麻花头（犛犲狉狉犪狋狌犾犪犮犲狀狋犪狌狉狅犻犱犲狊）等，伴生种有狭叶柴胡（犅狌狆犾犲狌狉狌犿狊犮狅狉狕狅狀犲狉犻犳狅犾犻狌犿）、斜茎黄
芪（犃狊狋狉犪犵犪犾狌狊犪犱狊狌犻犵犲狀狊）、山野豌豆（犞犻犮犻犪犪犿狅犲狀犪）、草地早熟禾（犘狅犪狆狉犪狋犲狀狊犻狊）等。
１．２　试验设计及样品采集
放牧样地共存在６个水平的放牧梯度处理，载畜率分别为Ｇ０．００：０．００Ａｕ／ｈｍ２、Ｇ０．２３：０．２３Ａｕ／ｈｍ２、Ｇ０．３４：
０．３４Ａｕ／ｈｍ２、Ｇ０．４６：０．４６Ａｕ／ｈｍ２、Ｇ０．６９：０．６９Ａｕ／ｈｍ２、Ｇ０．９２：０．９２Ａｕ／ｈｍ２。其中以５００ｋｇ肉牛为一个标准家
畜肉牛单位，用２５０～３００ｋｇ的放牧肉牛头数来控制不同的放牧强度，６个放牧梯度肉牛头数分别为０，２，３，４，
６１１ 草　业　学　报 第２４卷
６，８头，共用６９头肉牛。每种处理３个重复，共包括１５
图１　肉牛不同放牧强度试验平面图
犉犻犵．１　犇犲狊犻犵狀犱犻犪犵狉犪犿狅犳犮犪狋狋犾犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狕犻狀犵犵狉犪犱犻犲狀狋狊　
个放牧区和３个对照封育区。各处理的分布遵循随机
区组试验设计原则，每个小区为３００ｍ×１６０ｍ，试验
区总面积９０ｈｍ２（包括牧道），具体设计见图１。从
２００９年开始，每年６月中旬开始放牧，１０月中旬结束，
为期１２０ｄ。整个放牧期肉牛日夜均在放牧区，肉牛饮
水通过拉水供应。
本项研究中选取了４个放牧强度：对照区Ｇ０．００、
轻度放牧Ｇ０．２３、中度放牧Ｇ０．４６、重度放牧Ｇ０．９２，野外
采样时间为２０１３年０８月１５日至１９日。每个试验小
区随机设置３个采样点，每个采样点用直径５ｃｍ的土
钻取０～２０ｃｍ土壤（３点混合），剔除石块和土壤中的
动植物残体后，采用“四分法”保留约５００ｇ土样。一
部分土样带回实验室后立即过２ｍｍ筛保存于－８０℃
超低温冰箱；另一部分土样自然风干，用于测定土壤基
本养分。
１．３　分析指标与方法
１．３．１　土壤磷脂脂肪酸提取与分析　　将置于超低
温冰箱中的土样放入超低温冷冻干燥机中处理后，取
３．００ｇ左右的冻干土，利用 Ｂｌｉｇｈｔ／Ｄｙｅｒ法通过氯
仿－甲醇－柠檬酸缓冲液震荡提取总脂，经ＳＰＥ柱层
析分离得到磷脂脂肪酸；将得到的磷脂脂肪酸甲酯化。
ＰＬＦＡ的定性与定量分析用 ＨＰ６８９０气相色谱和
Ｓｈｅｒｌｏｃｋ软件，以正十九烷脂肪酸甲酯为内标物。各
类群微生物标记如表１所示。命名法采用Ｘ：ＹωＺ，其
中Ｘ是指主链碳原子个数；Ｙ为双键个数；Ｚ为甲基链
离双键的位置。ｉ，ａ，Ｍｅ分别表示异构、反异构、甲基
支链，ｃｙ表示环丙基。
表１　估算微生物生物量的脂肪酸
犜犪犫犾犲１　犘犔犉犃犳狅狉犮犪犾犮狌犾犪狋犻狀犵狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾犫犻狅犿犪狊狊
微生物类型
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｇｒｏｕｐ
磷脂脂肪酸标记Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄｓ
ｆａｔｔｙａｃｉｄｓｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ
文献
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
细菌Ｂａｃｔｅｒｉａｉｎｇｅｎｅｒａｌ １４：０，ｉ１４：０，ｉ１５：０，ａ１５：０，ｉ１６：
０，ａ１６：０，１６：０，ｉ１７：０，ａ１７：０，
ｃｙ１７：０，１７：０，１６：１ω７，１７：１ω８，
１８：０，１８：１ω５，１８：１ω７，ｃｙ１９：０
［８，１０，１１］
革兰氏阳性菌 Ｇｒａｍｐｏｓｉ
ｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ
ｉ１４：０，ｉ１５：０，ａ１５：０，ｉ１６：０，ａ１６：
０，ｉ１７：０，ａ１７：０
［９，１２］
革兰氏阴性菌 Ｇｒａｍｎｅｇ
ａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ
１６：１ω７，１７：１ω８，ｃｙ１７：０，１８：
１ω５，１８：１ω７，ｃｙ１９：０
［９，１３］
放线菌 Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅ １０Ｍｅ１６：０，１０Ｍｅ１７：０，１０Ｍｅ１８：０ ［８，１４］
腐生真菌Ｓａｐｒｏｔｒｏｐｈｉｃｆｕｎｇｉ１８：２ω６，９；１８：１ω９ ［９，１０］
丛枝菌根真菌 Ａｒｂｕｓｃｕｌａｒ
ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｅｆｕｎｇｉ（ＡＭＦ）
１６：１ω５ ［１５］
１．３．２　土壤基本养分分析　　土壤有机质用重铬酸钾容量法—外加热法进行测定；全磷采用ＮａＯＨ熔融－钼
锑抗比色法；全氮采用半微量凯氏定氮法；土壤ｐＨ采用电位法；速效磷采用０．５ｍｏｌ／ＬＮａＨＣＯ３ 浸提－钼锑抗
比色法；速效钾采用ＮＨ４ＯＡＣ浸提－火焰光度法；碱解氮采用１．０ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ碱解扩散法［１６］。
１．４　数据分析
微生物群落结构用ＣＡＮＯＣＯ４．５中的除趋对应分析（ｄｅｔｒｅｎｄｅｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ，ＤＣＡ）并作图。
其余数据用ＳＰＳＳ２０．０分析，Ｅｘｃｅｌ作图。
２　结果与分析
２．１　不同放牧强度下温性草甸草原土壤中所含ＰＬＦＡ的特征
本实验共检测出４４种磷脂脂肪酸生物标记，其中Ｇ０．２３处理下ＰＬＦＡ种类最多，Ｇ０．９２处理下最少。不同放牧
强度下土壤的ＰＬＦＡ种类存在明显差异，比如１５：０ｉｓｏ３ＯＨ与１８：１２ＯＨ为Ｇ０．２３放牧处理所特有，１６：１ω９ｃ为
Ｇ０．４６放牧处理所特有。但４个放牧梯度下优势类群并未发生改变，均为１６：００、１６：０１０ｍｅｔｈｙｌ、１８：１ω７ｃ、１９：０
ｃｙｃｌｏω８ｃ，它们含量之和所占比例分别为３６．０６％，３５．００％，３６．８４％，３４．８０％。表明不同放牧强度下磷脂脂肪酸
组成改变，即放牧改变了土壤微生物的区系组成和丰富度，却不会影响优势菌的地位（表２）。
７１１第３期 谭红妍　等：不同放牧强度下温性草甸草原土壤微生物群落结构ＰＬＦＡｓ分析
２．２　不同放牧强度对土壤微生物各菌群生物量的影响
微生物区系组成中，细菌比例最高，其次为放线
菌、真菌、ＡＭＦ。不同放牧强度下，各大类微生物的特
征标记ＰＬＦＡｓ含量发生了改变（图２）。土壤总微生
物量随着放牧强度的增加表现为先减少后增加的趋
势，即为对照区最高，中度放牧 Ｇ０．４６最低，重度放牧
Ｇ０．９２出现小幅度的回升；细菌、革兰氏阴性菌、腐生真
菌、ＡＭＦ生物量也呈现相同变化。革兰氏阳性菌、放
线菌生物量则随着放牧强度的增加而增加（表３）。此
外，ＡＭＦ对于放牧干扰最为敏感（各放牧强度下极显
著差异犘＜０．０１）。
２．３　不同放牧强度对土壤微生物群落结构的影响
为了更直观了解不同放牧强度下土壤微生物群落
的分布格局，对３６个土样和主要的磷脂脂肪酸进行排
序，其中前两个排序轴的特征值分别为０．５２６和
０．１６７，累积贡献率之和为７８．３％。排序图基本上能
将４个放牧轻度的样方区分开，轻度放牧Ｇ０．２３同对照
区Ｇ０．００群落结构较为相似，中度放牧Ｇ０．４６同重度放牧
Ｇ０．９２群落结构较为相似。表明当放牧干扰超过某一强
度时，会引起土壤微生物群落结构大幅度的变化。
表２　不同放牧强度下土壤微生物主要磷脂
脂肪酸构成特征（平均值±标准误）
犜犪犫犾犲２　犜犺犲狆狉狅犳犻犾犲狊狅犳犿犪犻狀犘犔犉犃狊狅犳犿犻犮狉狅犫犲狊犻狀狊狅犻犾狊犳狉狅犿
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狕犲犱犱犲犵狉犲犲狊（犕犲犪狀±犛犈） ｎｍｏｌ／ｇ
ＰＬＦＡ种类
ＰＬＦＡｓｐｅｃｉｅｓ
ＰＬＦＡ含量ＰＬＦＡｃｏｎｔｅｎｔ
Ｇ０．００ Ｇ０．２３ Ｇ０．４６ Ｇ０．９２
ｉ１５：０ ３．９０±０．５２ ３．３１±０．６５ ２．２３±０．３７ ２．４１±０．３４
ａ１５：０ ３．４４±０．４０ ２．８５±０．５７ １．９３±０．２２ ２．４４±０．４１
ｉ１６：０ ２．６９±０．３３ ２．１８±０．４３ １．１６±０．２１ １．６２±０．２３
１６：１ｗ７ｃ ４．１８±０．４１ ３．４８±０．７０ ２．３７±０．２９ ２．５７±０．４５
１６：１ｗ５ｃ １．９５±０．２７ １．５２±０．３７ １．０５±０．１２ ０．９３±０．１６
１６：０ ６．３０±０．７３ ６．７２±１．０１ ４．５０±０．９４ ３．９２±０．５７
１０Ｍｅ１６：０ ５．９１±０．５３ ４．７７±０．９７ ３．４８±０．３２ ３．８２±０．５８
ｉ１７：０ １．４０±０．１５ １．３２±０．２３ ０．９６±０．１７ １．３０±０．５２
ａ１７：０ １．９９±０．２１ １．６１±０．３１ １．２６±０．２８ １．４８±０．３３
ｃｙ１７：０ １．８１±０．２５ １．５３±０．３２ １．０２±０．１７ １．１０±０．１８
１８：２ω６，９ｃ １．４５±０．２３ １．１２±０．２２ ０．６７±０．２７ ０．７２±０．１９
１８：１ω９ｃ ５．０２±０．４３ ３．６２±０．６８ ３．０５±０．３２ ３．０３±０．４２
１８：１ω７ｃ ６．３８±０．６７ ４．９３±０．９６ ３．４６±０．３２ ３．３５±０．７４
１８：０ １．５１±０．２３ １．６３±０．３２ １．１０±０．２８ ０．９６±０．１４
１０Ｍｅ１８：０ ２．０９±０．２３ １．６５±０．３９ １．１３±０．２２ １．３７±０．２１
ｃｙ１９：０ ６．２０±０．６５ ４．６５±０．８２ ３．０８±０．７５ ４．０３±０．５２
表３　不同放牧强度下土壤各微生物类群生物量（平均值±标准误）
犜犪犫犾犲３　犜犺犲犿犻犮狉狅犫犻犪犾犵狉狅狌狆狊犘犔犉犃狊犮狅狀狋犲狀狋犳狉狅犿犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狕犲犱犱犲犵狉犲犲狊（犕犲犪狀±犛犈） ｎｍｏｌ／ｇ
微生物类型
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｇｒｏｕｐ
ＰＬＦＡ含量ＰＬＦＡｃｏｎｔｅｎｔ
Ｇ０．００ Ｇ０．２３ Ｇ０．４６ Ｇ０．９２
细菌Ｂａｃｔｅｒｉａｉｎｇｅｎｅｒａｌ ３８．５７±１．６９ａ ３４．０９±３．５２ａｂ ２８．５１±２．７９ｂ ３１．３１±２．３３ａｂ
革兰氏阳性菌 Ｇｒａｍｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ ９．７０±０．９２ｂ ８．８３±０．７１ｂ １１．３１±１．４４ａｂ １３．７５±１．１３ａ
革兰氏阴性菌 Ｇｒａｍｎｅｇａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ ２０．１９±１．２０Ａ １５．９１±２．０１ＡＢ １０．９８±０．８１Ｂ １１．９７±１．１９Ｂ
放线菌 Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅ ５．２８±０．５４ｂ ５．６４±０．３７ｂ ７．０５±０．９１ａｂ ８．７９±０．５２ａ
腐生真菌Ｓａｐｒｏｔｒｏｐｈｉｃｆｕｎｇｉ ６．４７±０．４０Ａ ４．７４±０．５９Ｂ ３．７５±０．２７Ｂ ３．７２±０．２９Ｂ
丛枝菌根真菌ＡＭＦ １．９５±０．１４Ａ １．５２±０．２０ＡＢ １．０５±０．０１ＢＣ ０．９３±０．０８Ｃ
ＰＬＦＡ总量ＴｏｔａｌＰＬＦＡ ５２．６３±２．２９ ４５．６３±４．４６ ４０．３４±３．８５ ４４．７８±２．９２
　表中大小写字母分别表示犘＜０．０１和犘＜０．０５差异显著。
　Ｔｈｅｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓａｎｄｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓａｆｔｅｒｔｈｅｄａｔａｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０１ａｎｄ犘＜０．０５ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
图３为主要磷脂脂肪酸在除趋势对应分析中的因子载荷分析结果。第一排序轴上的载荷值较高的脂肪酸可
以分为两类，表征真菌的脂肪酸（１８：２ω６、１６：１ω５）和表征革兰氏阴性菌的脂肪酸（１７：１ω８、１８：１ω９、１８：１ω７），它们
随着放牧强度的增加而减少。表征革兰氏阳性菌的脂肪酸（ａ１７：０、ａ１５：０、ｉ１４：０、ｉ１５：０、ｉ１６：０）和表征放线菌的脂
肪酸（１０Ｍｅ１８：０、１０Ｍｅ１７：０、１０Ｍｅ１６：０）在两排序轴载荷值都较低，说明这几种脂肪酸在中度放牧Ｇ０．４６含量最
低。
２．４　各菌群ＰＬＦＡｓ含量与土壤基本养分相关性分析
通过对各菌群ＰＬＦＡｓ含量与土壤养分相关性分析表明（表４），土壤总ＰＬＦＡｓ含量和细菌、真菌、革兰氏阴
性菌、丛枝菌根真菌的ＰＬＦＡｓ含量均同有机质、全磷、速效磷、速效钾呈显著正相关（犘＜０．０５），尤其是腐生真
８１１ 草　业　学　报 第２４卷
菌、丛枝菌根真菌的ＰＬＦＡｓ与有机质、速效磷相关水平达到了极显著程度（犘＜０．０１）。由此说明真菌和ＡＭＦ可
用作评价土壤肥力与健康的生物指标，同时有机质、速效磷是影响微生物数量和种类的重要养分因素。相关分析
结果还显示，革兰氏阳性菌、放线菌ＰＬＦＡｓ含量同大多数养分指标成负相关，各菌群ＰＬＦＡｓ含量与全氮、碱解
氮、ｐＨ间无显著相关性。
图２　不同放牧梯度下土壤微生物群落犘犔犉犃的除趋势对应分析
犉犻犵．２　犇犲狋狉犲狀犱犲犱犮狅狉狉犲狊狆狅狀犱犲狀犮犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犘犔犉犃狆狉狅犳犻犾犲狊
犳狉狅犿狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊狅犳
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狕犲犱犱犲犵狉犲犲狊
　
图３　不同放牧梯度下土壤微生物群落犘犔犉犃载荷因子贡献
犉犻犵．３　犈犻犵犲狀狏犲犮狋狅狉犾狅犪犱犻狀犵狊狅犳犘犔犉犃犮狅狀狋狉犻犫狌狋犻狀犵狋狅
狊狅犻犾犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊狅狉犱犻狀犪狋犻狅狀狆犪狋狋犲狉狀狅犳
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狕犲犱犱犲犵狉犲犲狊
　
表４　犘犔犉犃狊与土壤养分相关性分析
犜犪犫犾犲４　犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀狊狅犻犾犘犔犉犃狊犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊
项目
Ｉｔｅｍ
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ
全氮
ＴｏｔａｌＮ
全磷
ＴｏｔａｌＰ
碱解氮
ＡｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅＮ
速效磷
ＯｌｓｅｎＰ
速效钾
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
ｐＨ
ＰＬＦＡ总量ＴｏｔａｌＰＬＦＡ ０．５９９ ０．２２５ ０．４６４ ０．０２４ ０．８６１ ０．４０５ ０．０７６
细菌Ｂａｃｔｅｒｉａｉｎｇｅｎｅｒａｌ ０．５６５ ０．２１５ ０．４１７ ０．０６０ ０．８７１ ０．４２０ ０．０５５
革兰氏阳性菌Ｇｒａｍｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ －０．５７０ ０．１６１ －０．４８４ ０．０４３ －０．８１９ －０．４０７ －０．００１
革兰氏阴性菌Ｇｒａｍｎｅｇａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ ０．５８１ ０．２３１ ０．４７２ ０．０７６ ０．８１２ ０．４４０ ０．１０２
放线菌Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅ －０．５９１ ０．２１８ －０．５０６ ０．０９２ －０．７７２ －０．３０９ ０．０５８
腐生真菌Ｓａｐｒｏｔｒｏｐｈｉｃｆｕｎｇｉ ０．６２７ ０．２４４ ０．５１５ ０．０１６ ０．７７４ ０．４４４ ０．１６５
丛枝菌根真菌ＡＭＦ ０．６４５ ０．３０５ ０．４９５ ０．０４６ ０．８１１ ０．４１７ ０．１８８
　代表相关达到显著水平，犘＜０．０５；代表相关达到极显著水平，犘＜０．０１。
　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ犘＜０．０５；Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ犘＜０．０１．
３　讨论
放牧干扰既引起植物生产力的下降，也降低了植物多样性。生产力下降导致地上的叶凋落物、地下死亡根系
的凋落物和根系分泌物的减少，使得微生物可利用营养物减少［１７］，最终引起微生物数量的下降。物种多样性降
低会引起植物产物的改变和凋落物有机组分的变化［１８２２］，从而影响微生物群落的组成和功能。与王启兰等［２０］、
Ｒａｉｅｓｉ和Ａｓａｄｉ［２２］研究结果一致：随着放牧压力的增大，土壤总微生物显著下降。放牧显著降低了地上生物量和
活根生物量，微生物分解底物减少。此外，植被盖度的下降以及牲畜的过度践踏，引起土壤的含水量、透水性和透
气性的下降［２０］，土壤微环境遭到破坏，也会降低微生物的繁殖速率。
不同菌群微生物因自身生长繁殖特性不同，对放牧干扰存在不同的响应。革兰氏阴性菌与腐生真菌生物量
的下降，干扰的机制可能是：通过改变土壤环境来直接影响微生物生长，比如有机质含量、养分的有效性［２］，并且
９１１第３期 谭红妍　等：不同放牧强度下温性草甸草原土壤微生物群落结构ＰＬＦＡｓ分析
家畜活动会严重破坏腐生真菌的菌丝。而在重度放牧Ｇ０．９２中，革兰氏阴性菌、真菌、ＡＭＦ和总微生物量都出现
小幅回升，原因可能在于不稳定基质（尿液与粪便）的输入为微生物提供易利用的营养元素，适当地促进微生物生
长［２１］。此外，本研究中ＡＭＦ生物量在４个放牧强度下极显著差异（犘＜０．０１）。Ｊａｎｓａ等［２３］和Ｓｃｈｎｏｏｒ等［２４］曾
采用ＰＬＦＡ技术研究不同微生物菌群对外界干扰响应时也发现：ＡＭＦ对干扰反映最为敏感。ＡＭＦ与植物是共
生关系，植物物种的变化对其影响最为显著。羊草为该研究区的主要优势种，也是牲畜较为喜欢的牧草之一。牧
压的增加必然会引起羊草优势度的显著下降，那么与羊草存在共生关系的ＡＭＦ因菌丝结构的破坏，其生物量定
会显著下降。有研究指出［２４］，放牧干扰引起活根生物量的变化是影响微生物群落改变的主要原因，其中ＡＭＦ
为典型代表。随放牧强度的增加，革兰氏阳性菌和放线菌生物量呈现出增加的趋势，同多数文献研究结果不太一
致，有待于进一步验证。Ｋｌｕｍｐｐ等［２５］在寻找高强度放牧导致土壤碳丢失的原因时，指出高强度的干扰通过影响
植物根系及由它们控制的微生物，加快了土壤中营养元素的循环。是不是可以有这样一种猜测：高强度放牧使得
营养循环效率提高的原因在于，革兰氏阳性菌和放线菌生物量的增加？
ＤＣＡ分析结果表明，过度放牧会引起土壤微生物群落结构的显著改变。本研究中取土深度为０～２０ｃｍ，微
生物大部分属于根际微生物［１９］。微生物群落能够利用的能源物质主要为根际沉积物（根系分泌物、脱落根细胞、
根残体），不同植物根系沉积物元素组成差异很大［２６］，最终引起异养微生物群落结构和功能的变化。当存在外部
干扰时，植物将更多的营养元素分配给地下部分，根系各种元素的相对含量也会发生变化［２７］。有机质、速效磷与
微生物菌群极显著正相关，是微生物生长和活性的主要营养因子，可能植物本身碳、磷含量是影响微生物种类和
数量的生物因素。
４　结论
放牧改变了土壤微生物的组成，但不影响功能菌的优势地位。土壤总微生物量随着放牧强度的增加表现为
先减少后增加的趋势，即为对照区最高，中度放牧最低，重度放牧出现小幅度的回升；细菌、革兰氏阴性菌、腐生真
菌、ＡＭＦ生物量也呈现相同变化。革兰氏阳性菌、放线菌生物量则随着放牧强度的增加而增加。此外，ＡＭＦ对
于放牧干扰最为敏感（各放牧强度下极显著差异犘＜０．０１）。除趋势对应分析结果表明，对照区和轻度放牧处理
下土壤的微生物群落结构较为相似，中度放牧和重度放牧处理导致微生物群落结构发生大幅度改变。有机质、速
效磷是影响微生物种类和数量的重要养分因素。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲：
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ｃｅｓｓｉｏｎａｌｏｆａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗｓｉｎｔｈｅｈｅａｄｗａｔｅｒｒｅｇｉｏｎｏｆＴｈｒｅｅＲｉｖｅｒｓ，Ｃｈｉｎａ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１４，２３（３）：８１９．
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１２１第３期 谭红妍　等：不同放牧强度下温性草甸草原土壤微生物群落结构ＰＬＦＡｓ分析