全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１４４６０ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
苟燕妮，南志标．放牧对草地土壤微生物的影响．草业学报，２０１５，２４（１０）：１９４２０５．
ＧＯＵＹａｎＮｉ，ＮＡＮＺｈｉＢｉａｏ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｇｒａｚｉｎｇｏｎｔｈｅｓｏｉｌｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（１０）：
１９４２０５．
放牧对草地土壤微生物的影响
苟燕妮，南志标
（草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：土壤质量是草地生态系统生产力可持续发展的关键所在。健康的土壤必定拥有丰富的物种多样性、活跃的
生命体、高效的内部养分循环及较好的抗干扰能力。土壤微生物作为土壤系统中各种生物进程的主要推动者，其
作用不可小觑。因此，我们可以利用土壤微生物的数量、群落结构和多样性等特征监测土壤质量。本文综述了放
牧对草地土壤微生物数量、生物量、群落结构和多样性的影响。指出通过了解土壤微生物与放牧行为间的关系，如
何评估土壤质量，选取适宜的放牧梯度，完善草地管理模式，并介绍了土壤微生物群落结构和多样性研究方法的利
弊。解决两个关键问题：１）土壤微生物的各种特征是如何响应放牧行为的。２）如何通过这些指标评价土壤质量，
然后提出合理的放牧模式，改善和维护草地的生产力。
关键词：放牧；土壤；微生物生物量；微生物多样性
犜犺犲犻犿狆犪犮狋狊狅犳犵狉犪狕犻狀犵狅狀狋犺犲狊狅犻犾犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狆狅狆狌犾犪狋犻狅狀狅犳犵狉犪狊狊犾犪狀犱
ＧＯＵＹａｎＮｉ，ＮＡＮＺｈｉＢｉａｏ
犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犌狉犪狊狊犾犪狀犱犃犵狉狅犲犮狅狊狔狊狋犲犿狊，犆狅犾犾犲犵犲狅犳犘犪狊狋狅狉犪犾犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犔犪狀狕犺狅狌犝狀犻狏犲狉
狊犻狋狔，犔犪狀狕犺狅狌７３００２０，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｏｉｌｑｕａｌｉｔｙｉｓｃｒｕｃｉａｌｔｏｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｔｏｔｈｅｉｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．
Ｈｅａｌｔｈｙｓｏｉｌｍｕｓｔｈａｖｅｒｉｃｈｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｃｔｉｖｅｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ，ａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｔｅｒｎａｌｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｃｙｃｌｅａｎｄｇｏｏｄｂｕｆｆｅｒｉｎｇａｇａｉｎｓｔｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．Ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓａｒｅｔｈｅｍａｉｎｄｒｉｖｅｒｏｆｖａｒｉｏｕｓｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ
ｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄａｒｅｔｈｅｒｅｆｏｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍｓ．Ｈｅｎｃｅ，ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｓｕｃｈａｓｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｎｕｍｂｅｒｓ，ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｍｅａｓｕｒｅｏｆｓｏｉｌｈｅａｌｔｈ．
Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｚｉｎｇｏｎｔｈｅｇｒａｓｓｌａｎｄｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ，ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｔｈａｔｉｔｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｇｒａｚｉｎｇｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｎｓｏｉｌ
ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ａｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｈｅａｌｔｈ，ａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆａｓｕｉｔａｂｌｅｇｒａｚｉｎｇ
ｌｅｖｅｌｔｏｉｍｐｒｏｖｅｇｒａｓｓｌａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｗｏｋｅｙｑｕｅｓ
ｔｉｏｎｓａｒｅａｄｄｒｅｓｓｅｄ；ｎａｍｅｌｙｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｔｈｅｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｔｏｇｒａｚｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｈｏｗｔｏｕｓｅ
ｔｈｅｓｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｔｏｅｖａｌｕａｔｅｓｏｉｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｐｒｏｐｏｓｅａｒｅａｓｏｎａｂｌｅｇｒａｚｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｔｏｓｕｓｔａｉｎａｂｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｇｒａｚｉｎｇ；ｓｏｉｌ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
第２４卷 第１０期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１０
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年１０月
Ｏｃｔ，２０１５
收稿日期：２０１４１１０６；改回日期：２０１５０３１８
基金项目：国家重点基础研究发展计划（“９７３”计划）项目（编号：２０１４ＣＢ１３８７０２）资助。
作者简介：苟燕妮（１９８７），女，甘肃临洮人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｇｏｕｙａｎｎｉｇｇ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｚｈｉｂｉａｏ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
放牧是调节草地生产力最经济有效的管理方式［１２］，对草地生态系统地上和地下均有影响［３４］。有蹄类动物
通过加强土壤微生物营养富集和根际作用，提高矿物质有效利用率，最终促进植物营养能量的流动和光合作
用［５］。土壤微生物作为草地地下生态系统最大的资源库，推动整个环境中物质和能量的流动和转移，对维持草地
生态系统有重要的作用［６］。土壤微生物对土壤质量变化敏感，尤其是土壤微生物多样性作为土壤生物学性质的
敏感指标，能够较早地指示草原生态环境变化和生态系统功能的变化［７］。研究掌握土壤微生物对放牧强度的响
应在草原生态系统保护、恢复及重建中具有重要理论和实践意义。
因此，为了明确放牧与土壤微生物群落结构、营养物质循环和分解过程之间的重要关系，关于放牧对土壤微
生物群落影响的研究越来越多，主要有以下几个方面：土壤微生物数量、生物量、活性、群落结构和多样性的影响。
研究表明，家畜的采食、踩踏和粪尿回地都会对土壤生物区系带来影响［８１１］。而且随着放牧率的增大，营养循环
加速、凋落物生物量和土壤微生物生物量均增多。但是重度放牧会消耗土壤资源，从而减少地上和地下的生物
量［１２１３］。随着研究的深入，学者们发现，由于不同的地理位置和季节气候下土壤微生物对放牧的响应方式不一
致［１４１６］，因此，放牧与土壤微生物间关系复杂，而且又受环境因素的影响而呈现多变的变化趋势。所以本文对不
同环境条件下放牧与土壤微生物间的关系做一综述，以期为以后的研究提供一些可参考的信息和依据。
１ 放牧对草地微生物数量的影响
土壤微生物是陆地生态系统中非常庞大的一个资源库。每克土壤含有几百万个微生物［１７］，２０００～１８０００种
细菌［１８］。近年来，Ｇａｎｓ等［１７］运用现代ＤＮＡ测序技术研究得出，每克土壤里约有１０７种微生物。土壤微生物数
量是土壤微生物最基础的研究对象，有些研究者在分析土壤微生物时通常会先对微生物的数量和分布变化情况
进行数据采集，现今，最为常见的计数方法为平板表面涂抹计数法。
目前，土壤微生物主要研究对象为３大类群：细菌、真菌和放线菌。不同类型草地各放牧强度下三大类群微
生物的数量变化趋势由表１呈现。赵吉［１９］对内蒙古冷蒿（犃狉狋犲犿犻狊犻犪犳狉犻犵犻犱犪）小禾草草原进行４年的轮牧试验发
现，土壤各微生物类群数量均随放牧率的增大而减少，重牧区的微生物总数下降约３０％。尤其是自由放牧区的
微生物数量显著低于放牧试验区。他们认为过度放牧不利于土壤微生物的生长，并且发现微生物数量与土壤有
机碳含量显著正相关。张成霞和南志标［２０］对陇东黄土高原天然草地土壤微生物和土壤理化性质相关性进行研
究发现：土壤微生物总数和细菌数量随放牧强度的增大呈先减少后增多的趋势，而真菌和放线菌数量随放牧强度
的增大而减少。土壤微生物总数在重牧条件下最多，这是由细菌数量最多引起的。因为，不同草地类型和利用方
式下，与真菌和放线菌相比，细菌占有绝对优势，所以，土壤微生物数量主要取决于细菌数量［２１］。对于细菌数量
在重牧地出现最高值这一现象，张成霞和南志标［２０］认为是由于牲畜的践踏使重牧地土壤变得紧实，通气性下降，
从而使嫌气性细菌数量略有增加，再加上细菌适应不良环境的能力强，因而导致这种现象的发生。关于土壤微生
物与土壤理化性质间相关性结果［２２］表明，细菌数量与铵态氮、硝态氮及ｐＨ值呈正相关，与全氮和速效磷呈负相
关。刘世贵等［２２］对川西北退化草甸草地土壤微生物主要生理类群数量进行研究发现，土壤微生物总数随草地退
化程度的加深而减少，而且３种退化草地中嫌气性纤维素分解细菌数量最多，这为重牧地细菌数量最多提供了参
考依据。李春莉等［２３］对内蒙古短花针茅（犛狋犻狆犪犫狉犲狏犻犳犾狅狉犪）草原研究显示：土壤细菌、真菌和放线菌数量随放牧
强度变化趋势均为：重牧地＜不放牧＜轻牧地，表明适度的放牧率会引起土壤微生物数量增多，而不放牧和过度
放牧不利于土壤微生物的生长。土壤微生物与土壤有机质和土壤全氮呈较强的正相关关系。单贵莲等［２４］对内
蒙古半干旱典型围封草原研究发现，围封草地与自由放牧地相比，细菌、真菌和放线菌数量无显著增加，且随围封
年限的延长呈递增趋势，但当围封年限达到２０年时，细菌数量显著增多，而真菌和放线菌数量有所下降。顾爱星
等［２５］对天山北坡温带极端干旱天然草地研究发现，退化草地的微生物数量高于未退化草地，且重度退化草地的
微生物数量最多，土壤微生物数量随草地退化程度的加深呈现先增加后减少的关系。同时根据 Ｗａｎｇ和
Ｓｈｅｎｇ［２６］关于松嫩平原农牧交错带天然草地的研究发现，土壤细菌、放线菌和真菌数量随放牧强度的增加也呈现
先增多后减少的趋势，中牧地的土壤微生物数量最多。
由以上学者的研究可见，草地土壤微生物数量与放牧强度间关系呈现３种变化趋势。１）土壤微生物随放牧
强度的增加或者退化程度的加深而减少，也就是放牧强度越大，草原退化越严重则土壤微生物数量越少。２）随放
５９１第１０期 苟燕妮 等：放牧对草地土壤微生物的影响
牧强度的增加先增多后减少的趋势，即一定的放牧率引起土壤微生物增多，且适度的放牧率微生物数量达到最大
值，而过度放牧不利于土壤微生物的生长所以减少。３）随放牧强度的增加而减少，但在重度放牧时突然增多。多
数研究结果呈现第二种变化趋势。根据研究者们对试验结果的分析发现，土壤微生物数量与土壤某些理化性质
（比如：有机碳、全氮、ｐＨ值等）呈正相关关系。可见，一般情况下土壤微生物数量多时表示土壤质量较好，放牧
率合适，草地健康状况良好（表１）。
表１ 不同草地类型不同放牧强度下土壤微生物数量统计表
犜犪犫犾犲１ 犜犺犲狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾狇狌犪狀狋犻狋狔狊狋犪狋犻狊狋犻犮狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狊狊犾犪狀犱狋狔狆犲狊狌狀犱犲狉犵狉犪狕犻狀犵犻狀狋犲狀狊犻狋狔
草地地理位置和类型
Ｔｈｅｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌａｎｄ
ｔｙｐｅｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄ
样地处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
细菌数量
Ｎｕｍｂｅｒｏｆ
ｂａｃｔｅｒｉａ
（×１０６ｃｆｕ／ｇ）
放线菌数量
Ｎｕｍｂｅｒｏｆ
Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ
（×１０５ｃｆｕ／ｇ）
真菌数量
Ｎｕｍｂｅｒｏｆ
Ｆｕｎｇｉ
（×１０４ｃｆｕ／ｇ）
微生物总数量
Ｔｏｔａｌｎｕｍｂｅｒｏｆ
ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ
（×１０６ｃｆｕ／ｇ）
备注
Ｒｅｍａｒｋ
参考文献
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
内蒙古冷蒿小禾草草原
犃狉狋犲犿犻狊犻犪犳狉犻犵犻犱犪ｓｈｏｒｔ
ｂｕｎｃｈｇｒａｓｓｓｔｅｐｐｅｏｆＩｎ
ｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ
０ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ９．１ １．２６ １．１１ 与土壤有机碳正相
关。Ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｒｅｌａｔ
ｅｄｔｏｔｈｅｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃ
ｃａｒｂｏｎ．
［１９］
１．３３ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ８．０ １．５３ ０．９５
４ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ７．６ １．３２ １．０３
６．６７ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ６．３ １．１８ ０．９４
陇东黄土高原半干旱天
然草地Ｔｈｅｓｅｍｉａｒｉｄｎａｔ
ｕｒａｌｇｒａｓｓｌａｎｄｏｆＬｏｎｇ
ｄｏｎｇｌｏｅｓｓｐｌａｔｅａｕ
０ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ２．２９ １０．８ １．０８ ３．３８ 与ＮＯ３－Ｎ、ＮＨ４＋Ｎ、
ｐＨ值正相关。Ｐｏｓｉ
ｔｉｖｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏＮＯ３
Ｎ，ＮＨ４＋Ｎ，ｐＨ．
［２０］
２．７ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ２．０８ １２．３ １．３２ ３．３３
５．３ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ １．８９ １１．６ １．２０ ３．０６
８．７ｓｈｅｅｐ／ｈｍ２ ２．５１ １１．６ １．２０ ３．６７
川西北草甸 Ｇｒａｓｓｌａｎｄｏｆ
ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＲｅｇｉｏｎｏｆＳｉ
ｃｈｕａｎ
轻度退化Ｌｉｇｈｔｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ７．３９ ［２２］
中度退化 Ｍｅｄｉｕｍｄｅｇｒａｄｅｄ ３．９９
重度退化Ｓｅｖｅｒｅｌｙｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ２．３１
内蒙 古 短 花 针 茅 草 原
犛狋犻狆犪犫狉犲狏犻犳犾狅狉犪 ｓｔｅｐｐｅ
ｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ
不放牧地Ｎｏｎｇｒａｚｉｎｇ ０．６８ ０．４９ ０．５３ ２．２４ 与土壤有机质正相关。
Ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅ
ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ．
［２３］
轻度放牧Ｌｉｇｈｔｇｒａｚｉｎｇ １．０３ ０．３９ ０．６５ ２．６５
重度放牧 Ｈｅａｖｙｇｒａｚｉｎｇ ０．７７ ０．２４ ０．２２ １．７４
内蒙古半干旱典型草原
Ｔｈｅｓｅｍｉａｒｉｄｎａｔｕｒａｌ
ｇｒａｓｓｌａｎｄｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎ
ｇｏｌｉａ
放牧地Ｇｒａｚｉｎｇ ０．９３ １．９３ ０．０７ ［２４］
围封７年７ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ０．９６ ２．１８ ０．１１
围封１０年１０ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ０．９８ ２．３６ ０．１５
围封１３年１３ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ １．０４ ３．１５ ０．１３
围封２０年２０ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ １．３２ ２．９７ ０．０３
天山北坡极端干旱天然
草地Ｔｈｅｄｅｇｒａｄｅｄｇｒａｓｓ
ｌａｎｄｏｆＴｉａｎｓｈａｎ Ｎｏｒｔｈ
Ｈｉｌｓｉｄｅ
未退化Ｓｌｉｇｈｔｌｙｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ １０．４１ ８．１２ ４．４ １１．２７ ［２５］
中度退化 Ｍｅｄｉｕｍｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ １３．７５ ５．９１ ４．２ １４．３８
重度退化 Ｈｅａｖｉｌｙｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ １４．３２ １１．９１ ３．１ １５．５４
极度退化Ｓｅｖｅｒｅｌｙｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ １１．５８ ９．２９ ３．５ １２．５４
松嫩平原农牧交错带天
然草地 Ｔｈｅａｇｒｉｐａｓｔｏｒａｌ
ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｚｏｎｅｏｆｇｒａｓｓ
ｌａｎｄｕｎｄｅｒＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＦｏｒ
ｅｓｔｏｆＳｏｎｇｎｅｎＰｌａｉｎ
未放牧Ｎｏｎｇｒａｚｉｎｇ ８１．４ ６．１４ ９．６５ ［２６］
轻度放牧Ｌｉｇｈｔｇｒａｚｉｎｇ ９７．５ ８．７５ １１．６７
中度放牧 Ｍｏｄｅｒａｔｅｇｒａｚｉｎｇ ９６．３ ９．５３ １１．８８
重度放牧 Ｈｅａｖｙｇｒａｚｉｎｇ ４２．６ ３．９６ ５．３９
过度放牧Ｏｖｅｒｇｒａｚｉｎｇ ２２．１ ２．４２ ２．８３
２ 放牧对土壤微生物生物量的影响
土壤微生物生物量是土壤营养元素的资源库，是植物生长所需养分的重要来源［２７２８］。有研究认为与微生物
个体数量相比，微生物生物量更能反映土壤中微生物的实际含量和潜在能力，所以土壤微生物生物量是反映土壤
质量和性能的一项重要的指标［２９３０］。在草地生态系统中，大部分的营养物质被植物吸收利用，这些营养物质又直
接通过动物排泄物进入能量循环过程，导致土壤中碳、氮加速分解转化。已有少数学者研究发现，放牧地比未放
６９１ 草 业 学 报 第２４卷
牧地的有机碳和氮的含量高，且微生物生物量也较高［３１３３］。但是，有些学者认为，草地放牧时存在潜在的氨挥发
损失，所以有机氮含量较少［３４３５］。可见土壤微生物生物量受放牧影响也较复杂。不同放牧方式下土壤微生物生
物量变化见表２。
表２ 不同草地类型不同放牧强度下土壤微生物生物量统计
犜犪犫犾犲２ 犜犺犲狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犻犪犾犫犻狅犿犪狊狊狊狋犪狋犻狊狋犻犮狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉犪狊狊犾犪狀犱狋狔狆犲狊狌狀犱犲狉犵狉犪狕犻狀犵
草地地理位置和类型
Ｔｈｅｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌａｎｄ
ｔｙｐｅｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄ
样地处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
生物量碳
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｂｉｏｍａｓｓＣ
生物量氮
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｂｉｏｍａｓｓＮ
生物量磷
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｂｉｏｍａｓｓＰ
参考文献
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
北威尔士剪股颖－羊茅－甘
松茅丘陵草地犃犵狉狅狊狋犻狊犉犲
狊狋狌犮犪犖犪狉犱狌狊ｄｏｍｉｎａｔｅｄｈｉｌ
ｇｒａｓｓｌａｎｄｏｆＮｏｒｔｈＷａｌｅｓ
放牧－褐土Ｇｒａｚｅｄｂｒｏｗｎｅａｒｔｈ ２０８ｇＣ／ｍ２ ［１６］
不放牧－褐土Ｕｎｇｒａｚｅｄｂｒｏｗｎｅａｒｔｈ １５５ｇＣ／ｍ２
不放牧－灰壤土Ｇｒａｚｅｄｐｏｄｚｏｌｉｃ ３２６ｇＣ／ｍ２
不放牧－灰壤土Ｕｎｇｒａｚｅｄｐｏｄｚｏｌｉｃ ２４９ｇＣ／ｍ２
塞伦盖蒂平原 Ｓｅｒｅｎｇｅｔｉ
ｇｒａｓｓｌａｎｄ
Ｋｏｐｊｉｅｓ东南－矮草草地ＳｏｕｔｈｅａｓｔＫｏｐｊｉｅｓｓｈｏｒｔｐｌａｎｔ ３１５．７８ｇＣ／ｍ２ ［３６］
Ｎａａｂｉ－矮草草地Ｎａａｂｉｓｈｏｒｔｐｌａｎｔ ２５１．２７ｇＣ／ｍ２
５Ｈｉｌｓ－中高草草地５Ｈｉｌｓｍｉｄｐｌａｎｔ １６３．５６ｇＣ／ｍ２
塞罗勒那－中高草草地Ｓｅｒｏｎｅｒａｍｉｄｐｌａｎｔ ４７．１１ｇＣ／ｍ２
Ｌｏｂｏ－高草草地Ｌｏｂｏｔａｌｐｌａｎｔ １２５．３３ｇＣ／ｍ２
松嫩平原保护林地草地
Ｇｒａｓｓｌａｎｄｕｎｄｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ｆｏｒｅｓｔｏｆＳｏｎｇｎｅｎＰｌａｉｎ
不放牧地Ｎｏｎｇｒａｚｉｎｇ ３４２．５４μｇ／ｇ ４８．２５μｇ／ｇ ［２６］
轻度放牧Ｌｉｇｈｔｇｒａｚｉｎｇ ４７１．６２μｇ／ｇ ６８．１８μｇ／ｇ
中度放牧 Ｍｏｄｅｒａｔｅｇｒａｚｉｎｇ ４４６．２７μｇ／ｇ ５７．３６μｇ／ｇ
重度放牧Ｓｅｖｅｒｅｇｒａｚｉｎｇ １９４．６８μｇ／ｇ １９．４９μｇ／ｇ
过度放牧Ｅｘｔｒｅｍｅｇｒａｚｉｎｇ １０５．４２μｇ／ｇ １７．２６μｇ／ｇ
地 中 海 草 地 Ｍｅｄｉｔｅｒｒａ
ｎｅａｎｇｒａｓｓｌａｎｄ
不放牧地Ｎｏｎｇｒａｚｉｎｇ ７０７μｇＣ／ｇ ［４７］
中度放牧 Ｍｏｄｅｒａｔｅｇｒａｚｉｎｇ ９７０μｇＣ／ｇ
重度放牧 Ｈｅａｖｙｇｒａｚｉｎｇ ６４２μｇＣ／ｇ
印度干旱热带稀树大草原
ＤｒｙｔｒｏｐｉｃａｌＩｎｄｉａｎｓａｖａｎ
ｎａ
Ｔｅｌｂｕｒｖａ大草原不放牧地Ｔｅｌｂｕｒｖａｓａｖａｎｎａｕｎｇｒａｚｅｄ ５１１．５μｇ／ｇ ４５．５μｇ／ｇ ２１．０μｇ／ｇ ［３７］
Ｔｅｌｂｕｒｖａ大草原放牧地Ｔｅｌｂｕｒｖａｓａｖａｎｎａｇｒａｚｅｄ ６３４．５μｇ／ｇ ６１．０μｇ／ｇ ２７．０μｇ／ｇ
Ｒａｎｉｔａｌｉ大草原不放牧地Ｒａｎｉｔａｌｉｓａｖａｎｎａｕｎｇｒａｚｅｄ ５０５．５μｇ／ｇ ４５．５μｇ／ｇ ２０．５μｇ／ｇ
Ｒａｎｉｔａｌｉ大草原放牧地Ｒａｎｉｔａｌｉｓａｖａｎｎａｇｒａｚｅｄ ６１１．５μｇ／ｇ ５８．５μｇ／ｇ ２６．５μｇ／ｇ
内蒙古半干旱草原Ｓｅｍｉ
ａｒｉｄｓｔｅｐｐｅｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎ
ｇｏｌｉａ
围封－１９７９Ｆｅｎｃｅｄｆｒｏｍ１９７９ ４６７．９５μｇ／ｇ ［３９］
围封－１９９９Ｆｅｎｃｅｄｆｒｏｍ１９９９ ４６５．１３μｇ／ｇ
冬季放牧地 Ｗｉｎｔｅｒｇｒａｚｉｎｇ ４４４．５１μｇ／ｇ
持续放牧地Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｇｒａｚｉｎｇ ３９９．６０μｇ／ｇ
重度放牧地 Ｈｅａｖｙｇｒａｚｉｎｇ ３６４．８８μｇ／ｇ
内蒙古呼伦贝尔大草原
ＨｕｌｕｎＢｕｉｒＧｒａｓｓｌａｎｄｓｏｆ
ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉ
贝加尔针茅草原
犛狋犻狆犪犫犪犻犮犪犾犲狀狊犻狊ｓｔｅｐｐｅ
围封Ｆｅｎｃｅｄ ７０３．５ｍｇ／ｋｇ ９２．２ｍｇ／ｋｇ ［４３］
放牧地Ｇｒａｚｉｎｇ ７３．１ｍｇ／ｋｇ ７１．１ｍｇ／ｋｇ
大针茅草原
犛狋犻狆犪犵狉犪狀犱犻狊ｓｔｅｐｐｅ
围封Ｆｅｎｃｅｄ ２２４．０ｍｇ／ｋｇ ３８．２ｍｇ／ｋｇ
放牧地Ｇｒａｚｉｎｇ １６６．６ｍｇ／ｋｇ ３０．７ｍｇ／ｋｇ
克氏针茅草原
犛．犽狉狔犾狅狏犻犻ｓｔｅｐｐｅ
围封Ｆｅｎｃｅｄ １８６．０ｍｇ／ｋｇ ３０．３ｍｇ／ｋｇ
放牧地Ｇｒａｚｉｎｇ １８５．０ｍｇ／ｋｇ ３４．６ｍｇ／ｋｇ
内蒙古温带半干旱典型草
地Ｔｙｐｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｅｓｅｍ
ｉａｒｉｄ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｏｆＩｎｎｅｒ
Ｍｏｎｇｏｌｉａ
未围封０ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ～２２０．０ｍｇ／ｋｇ ～２２．５ｍｇ／ｋｇ ［２４］
围封７年７ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ～２４５．０ｍｇ／ｋｇ ～２８．０ｍｇ／ｋｇ
围封１０年１０ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ～２６０．０ｍｇ／ｋｇ ～３０．０ｍｇ／ｋｇ
围封１３年１３ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ～３１０．０ｍｇ／ｋｇ ～３４．５ｍｇ／ｋｇ
围封２０年２０ｙｅａｒｓｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ～２７５．０ｍｇ／ｋｇ ～２９．０ｍｇ／ｋｇ
７９１第１０期 苟燕妮 等：放牧对草地土壤微生物的影响
Ｂａｒｄｇｅｔｔ等［１６］对两种不同类型草原［剪股颖羊茅（犃犵狉狅狊狋犻狊犳犲狊狋狌犮犪）草原和甘松茅（犖犪狉犱狌狊狊狋狉犻犮狋犪）草原］放
牧地研究发现，两类草原均表现出不放牧草地的表层土壤微生物生物量显著低于放牧地，停止放牧时微生物生物
量减少。Ｒｕｅｓｓ和 ＭｃＮａｕｇｈｔｏｎ［３６］对塞伦盖蒂平原矮草草地研究发现，随着放牧强度的增大，土壤微生物生物量
碳含量增加，且与土壤有机碳呈正相关关系。Ｓｉｎｇｈ等［３７］认为放牧增加土壤有效营养物质和微生物生物量，他们
对印度干热带稀树大草原研究发现，放牧增加土壤微生物生物量碳（１５％～１８％）、氮（１４％～２３％）、磷（１９％～
２９％），且与土壤有机氮、磷呈正相关关系。Ｂａｒｄｇｅｔｔ等［３８］对山地草甸放牧地研究发现，放牧地的真菌生物量显
著高于未放牧地，而细菌生物量无显著变化。研究者认为，这种现象可能是由于酸性土壤的草地以及家畜排泄物
有益于真菌的生长，并且放牧地出现嗜粪类微生物种类，导致放牧地真菌生物量高于未放牧地。
Ｑｉ等［３９］对内蒙古半干旱放牧地进行研究发现重牧梯度下土壤微生物生物量碳最低，且与土壤有机碳和土
壤全氮呈正相关关系。他们认为土壤有机碳和全氮是决定土壤微生物生物量的主要影响因子，而且重牧地土壤
有机碳和全氮减少是由于家畜过度采食导致植物生物量变少而引起的［４０］，同时裸地斑块由于风蚀作用导致土壤
有机质减少［４１４２］，也使土壤微生物生物量减少［１２］。所以，重牧梯度下土壤有机碳含量低导致土壤微生物生物量
降低。赵帅［４３］对呼伦贝尔针茅（犛狋犻狆犪犮犪狆犻犾犾犪狋犪）草原研究，结果显示围封样地的微生物生物量碳、氮含量显著高
于放牧地。李玉洁等［４４］研究表明，土壤微生物生物量随休牧年限的增加而增多，休牧９年的微生物生物量碳、氮
含量均最高。单贵莲等［２４］研究表明，围封草地与自由放牧草地相比，微生物生物量碳、氮含量显著增加，且随围
封年限的延长呈增加趋势。Ｎｏｒｔｈｕｐ等［１３］关于热带禾草草原不同放牧梯度的研究显示，随放牧梯度的增大土壤
微生物生物量减少。他们认为这是由于放牧导致地表覆盖度降低，植被凋落物生物量减少，从而减少了土壤有机
物质和碳的投入，限制了微生物生长的可用能源导致的［４５］。
张蕴薇等［４６］关于人工草地的研究结果显示，在放牧期间中牧区的微生物生物量碳、氮均最高，而在停牧期间
轻牧区和不放牧区较高；随放牧时间的延长，放牧强度越大微生物生物量碳、氮含量迅速降低。Ｗａｎｇ和
Ｓｈｅｎｇ［２６］研究表明土壤微生物生物量碳、氮随放牧强度的增大呈先增多后减少的趋势。以上两位学者的研究都
与Ｌｉ等［４７］的研究结果一致。Ｌｉ等［４７］在地中海高山草甸试验结果表明，中度放牧条件下的土壤呼吸速率和土壤
微生物生物量最高，而重牧地的土壤微生物生物量最低。而且中牧地的土壤全氮、有机质及钠离子和钾离子显著
高于重牧地。说明这些土壤理化性质有益于土壤微生物群落的生长，从而加强了土壤营养物质的循环，使生产能
力最大化。所以中度放牧梯度为最适放牧率。
总结以上关于土壤微生物生物量的研究，我们可以发现土壤微生物量与放牧强度间存在３种关系（表２）：１）
放牧增加土壤微生物生物量，且随放牧强度的增加而增多。２）放牧减少土壤微生物生物量，且随放牧强度的增加
而减少。３）土壤微生物生物量随放牧强度的增加，呈先增多后减少的趋势。首先，虽然土壤微生物量与放牧间的
关系复杂，但是从以上学者们的研究中发现土壤微生物生物量与土壤有机碳、有机氮、全氮、磷等其他土壤理化性
质呈正相关关系。不论在何种放牧率条件下，土壤有机碳等物质含量高时，土壤微生物生物量就高。其次，学者
们研究结果不一致，其中最主要的原因是因为放牧率不明确，由于试验不同而放牧率不同，在大多数研究中并未
明确放牧率，研究者们只是根据各自试验区域的情况而划分为轻度、中度、重度、过度放牧地。可见放牧率的范围
很模糊，这也为定量分析造成影响。因此，关于放牧对土壤微生物量的研究，一定要结合土壤理化性质的分析，并
且要以定量的放牧率为基础。
３ 放牧对土壤微生物多样性的影响
生物多样性、干扰行为及生态系统功能三者间的相互关系一直是国际生态学界讨论的热点，Ｓｃｈｗａｒｔｚ等［４８］
总结前人的研究结果发现，９５％的试验结果证明生物多样性与生态系统功能和过程间关系密切，但因为物种的特
异性，它们之间的关系无规律。Ｈｕｇｈｅｓ［４９］指出干扰行为与生物多样性间存在复杂的关系，并且总结出几种常用
的假说来解释它们之间的相互作用。在草地生态系统中，土壤是一个包含有大量微生物生活的复杂生态系统，土
壤微生物多样性与土壤代谢能力紧密相关［５０］，对环境的影响比在理化性质方面更加重要［５１］。有学者发现土壤
微生物多样性指标与生态系统抵御外界干扰能力密切相关［５２５３］。放牧是草地生态系统中长久以来最主要的一种
８９１ 草 业 学 报 第２４卷
干扰行为。因此，很多学者致力于放牧与土壤微生物多样性间关系的研究，以期明确它们之间的关系，选择最适
放牧率，从而维持草地生态系统健康发展。随着研究方法的不断完善和出新，学者们运用不同的研究方法对各种
类型草地放牧与土壤微生物多样性间的关系进行研究。
３．１ 围封与自由放牧对土壤微生物多样性的影响
赵帅［４３］运用ＰＬＦＡｓ法和１６ＳｒＤＮＡ－ＤＧＧＥ法对呼伦贝尔针茅草原研究，结果显示放牧条件下细菌磷脂
脂肪酸含量显著低于围封草地，并发现存在７个菌门：变形菌门（犘狉狅狋犲狅犫犪犮狋犲狉犻犪）、放线菌门（犃犮狋犻狀狅犫犪犮狋犲狉犻犪）、拟
杆菌门（犅犪犮狋犲狉狅犻犱犲狋犲狊）、芽单胞菌门（犌犲犿犿犪狋犻犿狅狀犪犱犲狋犲狊）、酸杆菌门（犃犮犻犱狅犫犪犮狋犲狉犻犪）、厚壁菌门（犉犻狉犿犻犮狌狋犲狊）和
梭杆菌门（犉狌狊狅犫犪犮狋犲狉犻犪）。李玉洁等［４４］运用ＢＩＯＬＯＧ法对贝加尔针茅草原研究，发现自由放牧、休牧３年和休
牧６年样地间的土壤微生物群落碳源利用方式及代谢功能无差异，而休牧９年样地的微生物群落具有不同的碳
源利用方式和代谢功能。李梓正等［５４］采用１６ＳｒＤＮＡ－ＤＧＧＥ对呼伦贝尔草原研究，结果表明：羊草（犔犲狔犿狌狊
犮犺犻狀犲狀狊犻狊）草甸草原和贝加尔针茅草甸草原的微生物丰富度和多样性在８月份最高，并且土壤微生物优势种群不
受草地退化程度的影响。张海芳等［５５］通过ＢＩＯＬＯＧ法对内蒙古贝加尔针茅草原研究，发现自由放牧土壤微生
物丰富度、均匀度和优势度均最高，围封次之，刈割最低。周文萍等［５６］采用高通量测序法对不同放牧强度下的
ＡＭ真菌群落进行研究，结果显示ＡＭ真菌多样性指数和均匀度指数在长期封育小区最低，且显著低于中度放
牧区，而各放牧小区间差异不显著。邹雨坤等［５７］运用ＰＬＦＡｓ法对羊草草原进行研究，发现刈割条件下的ＰＬＦＡ
总量显著高于围封和放牧。Ｂａｒｄｇｅｔｔ等［１６］的研究结果为，长期围封地表层土壤的真菌丰富度和真菌／细菌ＰＬ
ＦＡ值显著低于放牧地，但是细菌多样性不受放牧地的影响。
３．２ 不同放牧梯度对微生物多样性的影响
Ｐａｔｒａ等［５８］对不同放牧梯度下的功能微生物进行研究，发现重牧地的细菌ＰＬＦＡｓ高于轻牧地但真菌ＰＬ
ＦＡｓ没有差异，而且重牧地与轻牧地间细菌群落结构差异明显，这与 ＭｃＣａｉｇ等［５９］和Ｇｒａｙｓｔｏｎ等［６０］的研究结果
一致。Ｗａｋｅｌｉｎ等［６１］运用ＰＣＲ－ＤＧＧＥ和ＴＲＦＬＰ两种方法研究发现，放牧对土壤真菌和细菌群落结构有影响，
而且真菌丰富度随放牧强度的增大而增多。Ｚｈｏｕ等［６２］对不同放牧梯度的细菌多样性进行研究，结果表明轻牧
地和中牧地的细菌多样性显著高于未放牧地和重牧地。Ｈｏｗｅ等［６３］研究认为中度放牧强度下细菌多样性显著
增多。刘天增和南志标［６４］运用ＢＩＯＬＯＧ法研究发现不放牧和中度放牧样地的土壤微生物多样性是最高的，而
重度放牧下的土壤微生物多样性最低［６５］。Ｙａｎｇ等［６］通过高通量测序方法研究表明，微生物遗传多样性随放牧
强度增大而减少。Ｎａｃｋｅ等［６６］运用高通量测序法对森林和草地放牧地进行研究发现，未放牧的森林地土壤细菌
多样性高于放牧地，施肥未放牧地的细菌多样性最高，然后是施肥放牧地，最低的是不施肥放牧地，可见放牧使草
地细菌多样性降低。Ｆｏｒｄ等［６７］对沿海地区的盐泽和沙丘两种草地类型研究，结果显示放牧对细菌ＰＬＦＡｓ和真
菌ＰＬＦＡｓ影响不明显。
３．３ 放牧对土壤原生动物多样性的影响
关于放牧对原生动物和线虫的研究发现，有些研究区域放牧会使线虫的丰富度增加２倍［３９］，Ｓｃｈｎｂｏｒｎ［６８］
研究发现土壤重度紧实使原生动物种类显著减少，土壤轻微紧实对土壤原生动物有抑制作用，这可能是由土壤孔
隙度和土壤水分含量降低造成的。同时，Ｑｉ等［３９］还发现，中度放牧下变形虫的生物多样性最高，这是因为变形
虫中的优势种躯体柔软可以进入到其他原生动物进入不了的微孔中，然后获得食物和水进行生活［６９］。
由各位学者们研究可知，放牧对土壤微生物多样性的影响规律不一致：第一，未放牧与放牧区间比较，一些学
者研究显示未放牧区的土壤微生物多样性多于放牧区，而有学者发现长期封育的小区多样性指数低于放牧区；第
二，不同放牧强度样地间比较，土壤微生物多样性与放牧干扰间的关系表现为：１）放牧强度对土壤微生物多样性
无显著影响；２）土壤微生物多样性随放牧强度或草地退化程度的加深而增多；３）土壤微生物多样性随放牧强度
增多而减少以及中度放牧强度下土壤微生物多样性最多。这与Ｈｕｇｈｅｓ［４９］提出的关于干扰与生物多样性间关系
假说中的其中几种假说一致。
９９１第１０期 苟燕妮 等：放牧对草地土壤微生物的影响
４ 土壤微生物群落结构和多样性研究方法
土壤微生物多样性，即群落结构及功能、遗传多样性，在评估土壤质量方面越来越受重视［７０］。
４．１ 磷脂脂肪酸谱图法（ＰＬＦＡｓ）
结构多样性的定义是系统内部各部分或者组成元素所占比例情况，比如可用物种、基因组、群落数量来表
示［７１］。如今最常采用的是ＰＬＦＡｓ法。由于土壤微生物拥有各自特定的磷脂脂肪酸（ＰＬＦＡｓ），因此，可以直接从
土壤中提取活的微生物细胞膜中的ＰＬＦＡｓ，通过测定ＰＬＦＡｓ的种类和含量得到微生物群落结构组成的信息。
自１９９０年以后，这种方法已经广泛应用于各种环境问题引起微生物群落组成变化的研究［６７，７２７３］，使土壤微生物
多样性得以更深入的研究。ＰＬＦＡｓ法省时快速、耗费少、可重复而且能够定量表征微生物的多样性及群落结构
组成变化［７４］。但是ＰＬＦＡｓ法仍有不足：首先，关于脂肪酸表征特定微生物存在３个争论点。第一，某些脂肪酸
尚未确定类型，而且某些脂肪酸类型与微生物种类间对应关系不明确。比如，ＰＬＦＡｓｃｙ１７：０和ｃｙ１９：０通常用于
表征革兰氏阴性细菌，但是Ｓｃｈｏｕｇ等［７５］发现某些革兰氏阳性菌里也大量存在这两种ＰＬＦＡｓ。Ｎｉｃｈｏｌｓ等［７６］在
细菌中发现ＰＬＦＡｓ１６：１ω５，而这种脂肪酸通常用于表征丛枝菌根真菌。第二，微生物生长环境会导致脂肪酸的
类型及含量发生变化。比如，森林地土壤中，ＰＬＦＡｓ１８：１ω９总是用于表征真菌群落，但是在农耕地土壤中含量
特别少，不能用来指代真菌［７７］。第三，ＰＬＦＡｓ法鉴定微生物种类水平不能到种，而且由于古细菌特殊的极性脂
质结构无法用ＰＬＦＡｓ方法进行分析［７８］。其次，ＰＬＦＡｓ多样性并不能真实反映土壤微生物多样性。比如，细菌
和真菌分别只有十几种主要的ＰＬＦＡｓ，而土壤中的细菌和真菌种类大约有上千种。所以，通过ＰＬＦＡｓ计算得到
的多样性指数只能代表很小一部分的微生物多样性。总之，ＰＬＦＡｓ主要用于分析微生物种群结构组成的变化。
４．２ 遗传分析技术
土壤微生物的遗传多样性分析是微生物多样性的基础和本质。微生物在基因水平上的分类学多样性主要依
靠ＤＮＡ编码ｒＲＮＡ进行分析。１６ＳｒＲＮＡ由于细菌和古细菌系统发育分析，１８ＳｒＲＮＡ用于真菌系统发育分
析。遗传多样性的研究方法都基于ＰＣＲ进行分析的。下面主要介绍两种方法：ＰＣＲ－ＤＧＧＥ、高通量测序法。
４．２．１ 变形梯度凝胶电泳（ＰＣＲ－ＤＧＧＥ） ＰＣＲ－ＤＧＧＥ法广泛应用于微生物指纹识别，是基于１６ＳｒＤＮＡ
片段的碱基组成和二级结构变化进行分析检测的。运用特定的引物扩增１６ＳｒＤＮＡ靶序列，然后将扩增产物在
含有梯度变性剂的聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳后形成谱带，同样长度但序列不同的ＤＮＡ片段滞留于凝胶的不
同位置，这些条带的数量和位置来反映群落的优势种及其多样性［７９］。Ｂｌｏｅｍ和Ｂｒｅｕｒｅ［８０］运用ＰＣＲ－ＤＧＧＥ法
对６０个农场的土壤微生物多样性进行了监测，发现不同的土壤类型及利用方式的微生物群落和多样性不同。这
一技术可以同时对多个样品进行比较分析，并且检测到群落中的优势群落信息，然后通过对条带切胶进行序列分
析，从而鉴定微生物群落种类。而且相较其他分子技术，最突出的优点为操作方便、耗时短且可重复实验［８１］。但
是，同其他技术一样，ＰＣＲ－ＤＧＧＥ法也只能检测到群落的部分多样性。因为，每克土壤可能拥有１０００种不同的
微生物，但是这种方法只能获得２０～５０个条带，得到的系统进化信息可能只有全部的１％［４５］，而且只能对５００～
１０００ｂｐ大小的基因片段进行分离。此外，ＰＣＲ会导致一些细菌种类基因多拷贝或者拷贝之间的异质性问题，最
终出现土壤微生物的多样性被过多估计的情况。
４．２．２ ４５４焦磷酸测序法（Ｒｏｃｈｅ４５４） Ｒｏｃｈｅ４５４法是第二代高通量测序技术之一，已被广泛应用于宏基因
组研究。可对环境中全部微生物的基因进行测定，分析群体微生物的基因组成和多样性及丰富度。Ｒｏｃｈｅ４５４
法的技术路线为：设计、合成含４５４接头序列和Ｂａｒｃｏｄｅｄｅ的引物－ＰＣＲ扩增－ＰＣＲ产物定量、均一化－４５４测
序仪测序－数据回归样品－生物信息学分析。笔者总结他人研究发现，关于微生物多样性研究的最大的难点是，
无法获得土壤中全部微生物的种类信息。但是，第二代高通量测序技术解决了这一问题。尤其是Ｒｏｃｈｅ４５４法
与传统测序技术相比有以下几个优点：１）实验操作简单、结果可重复性强、样品ＤＮＡ直接进行测序、实验周期
短。２）测序序列长、通量高，获取信息量大，数据无偏向性，可以如实反映样品微生物全部信息。３）可以同时对
土壤微生物中的优势种群、稀有种群及未培养菌群进行检测，到达微生物种的分类水平。在草地不同放牧管理方
式对土壤微生物影响的研究中，近几年越来越受重视。学者们已经采用Ｒｏｃｈｅ４５４法对青藏高原［６］、老挝热带草
００２ 草 业 学 报 第２４卷
原［６５］、德国森林地和草地［６６］的不同管理方式对土壤微生物细菌和真菌影响进行了深入的研究，获得全面有意义
的研究结果。笔者总结Ｒｏｃｈｅ４５４法主要不足之处为：１）测序费用过高，不利于一般小规模实验研究。２）所得
数据结果信息量庞大，研究者必须从中仔细整理发现有价值、有意义的数据，且要运用到较多分析软件。总之，笔
者认为，Ｒｏｃｈｅ４５４法是推进环境微生物全面研究的革命性技术，研究者们应当充分应用发挥其优点，为相关研
究做出贡献。
５ 研究展望
很多研究已经证实，土壤功能微生物在养分循环的各个过程中起着重要的作用，因此全面了解土壤微生物多
样性及其相关功能对于草地可持续发展有着重要的意义。土壤微生物的数量、多样性及群落结构均是指示土壤
质量和草地生产力的重要指标。适当的放牧改变土壤微生物的生活环境，有利于微生物的生长，增多微生物的多
样性，改变微生物的群落结构，进而提高土壤质量，使草地生产能力最大化。
关于放牧对土壤微生物的影响以及通过土壤微生物各种特性评估土壤质量的研究越来越受重视。目前，虽
然基本确定了应该针对微生物的哪几种指数进行分析，但是很难明确哪种指数最适于作为指示指标，为了解决这
个问题，需要对土壤微生物随放牧行为的变化进行更加深入的研究，进而对于如何评价土壤质量做出合理的解
释。此外，前文总结了放牧引起土壤微生物各种变化，但是还不清楚土壤微生物的数量和多样性受到抑制时土壤
质量较好，还是土壤微生物产生功能冗余时表示土壤质量较好。基于以上两个问题，本文认为未来的相关研究应
注意以下几点：
１）要从土壤功能微生物着手研究。首先，土壤是各种物质转化进程进行的场所，比如：土壤碳转化、氮转化、
磷铁硫等元素的转化以及土壤酶的作用，这些物质的循环都是由土壤微生物驱动完成的。其次，土壤微生物数量
庞大、体积微小、种类非常丰富。从宏观和整体上，即大的分类群方面难以把握，造成分析结果往往没有侧重点，
缺少针对性，从而很难揭示土壤微生物受干扰行为影响发生变化的本质和规律。因此，加强功能微生物的研究，
化整体为部分，将土壤某一物质转化进程和相对的功能微生物结合起来，对它们的相关关系加以研究，更有利于
深入研究土壤微生物是如何响应干扰行为，能够提供更为有效、直接的基础数据。
２）要加强植物多样性和土壤微生物多样性相互关系的研究。首先，供试区域的植物种类及其多样性是构成
整个环境生态体系的最重要的部分。放牧行为最先直接影响地被植物，进而对土壤微生物形成间接作用。其次，
供试区域不同，植被种类不同，从而土壤微生物类群不同。放牧行为与植物多样性及土壤微生物多样性，三者间
相互联系，互相影响。因此，注重这方面的研究，对于明确草地土壤微生物对放牧行为的响应机制有重要的意义。
３）要将土壤理化性质与土壤微生物相结合进行分析。土壤微生物不仅可以作为一个综合指标，单独用于评
估土壤质量。而且作为土壤生化性质，又是土壤各种性质中的一个指数。因此，必须将它与土壤的理化性质相结
合，才能全面合理的表征土壤质量。同时，根据它与土壤理化性质间的相互关系，可以明确土壤微生物的什么指
数具体是怎么响应放牧行为的，与放牧强度间是呈正相关关系还是呈负相关关系抑或不相关。
４）最终建立生态模型，对草地生态系统做出合理预测和评估。在关于草地生态系统的研究中，对我国草地资
源生态可持续发展性和可利用性进行评价和预测是很重要的一部分研究。我们对各种导致草地退化的干扰行为
和草地恢复机制的研究，最终目的都是为了掌握草地退化过程中可预见性的问题，从而做出相应的对策，以期维
护草地长久良好的发展下去。因此，土壤微生物作为土壤重要的生化性质，将它与其他环境指标结合，建立更加
合理科学的生态模型是非常重要的一部分工作。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
［１］ ＭｃＮａｕｇｈｔｏｎＳＪ．Ｇｒａｚｉｎｇａｓａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ：ｇｒａｓｓｕｎｇｕｌａｔｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｉｎｔｈｅＳｅｒｅｎｇｅｔｉ．ＡｍｅｒｉｃａｎＮａｔｕｒａｌｉｓｔ，
１９７９，１１３（５）：６９１７０３．
［２］ ＤｙｅｒＭＩ，ＴｕｒｎｅｒＣＬ，ＳｅａｓｔｅｄｔＴＲ．Ｈｅｒｂｉｖｏｒｙａｎｄｉｔｓｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９３，３（３）：１０１６．
［３］ ＦｒａｎｋＤＡ，ＧｒｏｆｆｍａｎＰＭ．Ｕｎｇｕｌａｔｅｖｓ．ｌａｎｄｓｃａｐｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｏｉｌＣａｎｄＮｐｒｏｃｅｓｓｅｓｉｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓｏｆＹｅｌｏｗｓｔｏｎｅＮａｔｉｏｎａｌ
Ｐａｒｋ．Ｅｃｏｌｏｇｙ，１９９８，７９（７）：２２２９２２４１．
１０２第１０期 苟燕妮 等：放牧对草地土壤微生物的影响
［４］ ＢｅｚｅｍｅｒＴＭ，ｖａｎＤａｍＮＭ．Ｌｉｎｋｉｎｇａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄａｎｄｂｅｌｏｗｇｒｏｕｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｖｉａｉｎｄｕｃｅｄｐｌａｎｔｄｅｆｅｎｓｅｓ．ＴｒｅｎｄｓｉｎＥｃｏｌｏ
ｇｙ＆Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，２００５，２０（１１）：６１７６２４．
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