全 文 ：第 18 卷
第 6 期

Vol. 18
No. 6
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2010 年
11 月

Nov.

2010
黄河三角洲新生湿地不同植被类型
土壤的微生物分布特征
陈为峰1 , 史衍玺2*
( 1.山东农业大学资源与环境学院, 山东 泰安
271018; 2.青岛农业大学资源与环境学院, 山东 青岛
266109)
摘要: 为探明黄河三角洲新生湿地土壤微生物分布特征,选取盐地碱蓬( Suaeda salsa)、柽柳( Tamar ix chinens is )、
芦苇(Phragmites communis )和拂子茅( Calamagros tis ep igeios ) 4 种湿地植被土壤,分春、夏、秋 3 个季节对其中细
菌、真菌和放线菌数量组成和分布特征进行了研究。结果表明 :不同植被类型湿地土壤中各类微生物数量差别明
显,但总体上均偏少, 而且优势种类非常明显,以细菌为主, 放线菌居中, 真菌最少; 不同微生物数量上具有明显的
季节分布特征,除拂子茅湿地细菌群落外, 其他各群落数量均为夏季高, 春、秋低; 湿地土壤中微生物总量分布存在
明显的根际效应,其中细菌的根际效应最为明显; 土壤中氮和磷(总氮、总磷、速效氮、速效磷)含量对细菌的数量影
响最明显;真菌分布与氮的含量关系密切, 但与磷素关系不大; 放线菌分布与氮含量相关性小, 与磷素呈负相关; 微
生物数量与土壤 pH 值和电导率呈一定程度的负相关。本区土壤微生物分布与植被类型、土壤盐分和养分关系密
切,且具有明显的季节动态。
关键词:黄河三角洲; 微生物的分布特征;土壤因子; 根际效应
中图分类号: Q938



文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2010) 06
0859
06
Distribution Characteristics of Microbes in New
born
Wetlands of the Yellow River Delta
CHEN Wei
feng1 , SH I Yan
x i2*
( 1. Colleg e of Resources an d En vi ronmen t, Shandong Agricul tural U nivers ity, T aian, Shandong Province 271018, Ch ina;
2. Colleg e of Resources an d En vi ronmen t, Qingdao Agricultural University, Qin gdao, Shandong Province 266109, Ch ina)
Abstract: In order to invest igate the dist ribut ion character ist ics of soil micr obes in the Yellow River Delta

s new
born w et land, the composit ion and dist ribut ion of bacteria, fung i and act inomycetes w er e studied
during spring, summer and autumn in four types of w et land soils grow ing S uaeda sal sa, Tamar ix chinen

si , Phragmites communis and Calamagr osti s ar undinacea, respect ively. Results indicate that the quant i

t ies of microorg anism are dif ferent betw een w et land soils g row ing dif ferent types of plants. A s a w hole,
the quantit ies of microorg anism are less in w et land soil than no rmal soil. Among all m icrobes, bacteria
w ere most numerous follow ed by actinomyces, w ith fungi the least numerous. T he quant it ies of microor

ganisms vary w ith the seasonal changes; it is high in summer and low in spring and autumn, except for the
Calamag rostis arundinacea community. Soil microorg anisms w ere dist ributed around rhizosphere and much
more commonly than the non
r hizo sphere, especially fo r bacteria. Bacterial quant it ies w ere influenced by
the concentrat ions of nit rog en and phosphorus o f soil ( total nit rog en, to tal phosphorus, available nit ro

gen, and available phosphorus) . Fungi dist ribut ion w as closely related to the concentr at ion of nitr ogen,
but not phosphorus. Act inomycetes dist ribut ion w as w eakly related w ith nit rog en concentrat ion, and had
negat ive correlat ions to pho spho rus concentrat ions of soil. T he quantit ies of microor ganisms show ed nega

t ive corr elat ion w ith pH and conduct ivity o f so il to some ex tent . The dist ribut ion o f m icrobes in soil w as
closly co rrelated w ith the vegetation type, concentrations of soil soluble salt , and soil nutrients. It had sig

nificant seasonal variations as w el l.
Key words: Yellow River Delta; M icr obial dist ribut ion characteristics; Soil factors; Rhizosphere ef fect
收稿日期: 2008
10
06;修回日期: 2010
10
15
基金项目:山东省中青年科学家奖励基金( 2007BS08007) ;山东农业大学博士创新基金( 010
23456)资助
作者简介:陈为峰( 1970
) ,男,汉族, 山东日照人,博士,副教授,主要研究方向为草地与湿地生态、水土资源利用, E
mail: chw f@ sdau .
edu. cn; * 通讯作者 Au thor for corresponden ce, E
mail: yanxiyy@ sina. com
草
地
学
报 第 18卷


土壤微生物作为湿地生态系统中重要成分之
一,是生态系统中养分来源的巨大原动力,担负着分
解动植物残体的重要使命[ 1, 2] , 在养分释放和循环
及改善土壤理化性质中起着重要作用; 也是土壤生
物活性最敏感的指标之一[ 3, 4] , 对于土壤生态系统
的稳定和服务功能的提高具有重要作用 [ 5]。湿地土
壤微生物类群的组成和数量变动作为表征湿地类型
的重要指标,制约着湿地类型的分异和演替[ 6] ,也直
接关系到土壤养分的有效性, 推动着生态系统的能
量流动和物质循环, 并维持生态系统的正常运
转[ 7~ 9]。Melany等 [ 10]研究了美国北部泥炭地生态
系统中植被类型对土壤微生物活性、功能群组成格
局的影响,发现植被类型影响土壤微生物的活性、功
能类群。目前国内对于旱地、草原等生态系统中不
同植物群落土壤微生物的时空动态、区系特征等研
究已比较系统[ 11~ 16] ;对于湿地土壤微生物的研究也
比较活跃,内容涉及湿地土壤不同深度层次微生物
特征[ 17, 18 ]、微生物量与土壤酶[ 19] 、不同植物群落土
壤养分与微生物活性 [ 20]等,但针对不同湿地植物群
落类型土壤微生物分布特征与季节动态的研究报道
较少。
本文针对黄河三角洲新生湿地不同植被类型土
壤中微生物的分布及其数量特征进行了初步研究,
为进一步了解湿地土壤微生物的多样性, 深入探讨
湿地类型、结构,功能与演化等问题以及维护湿地生
态系统的稳定平衡提供土壤微生物方面的参考依据。
1
材料与方法
1. 1
样地生境概况
取样点位于黄河入海口大汶流自然湿地保护区
内,地理坐标为 E118
33
~ 119
20
, N37
35
~ 38

12
,海拔 1. 1~ 4. 5 m。属暖温带季风型大陆性气
候,年均温为 11. 9
, 年均降水 592. 2 mm。该保护
区主要是 1976- 1984年由黄河入海泥沙沉积而成,
湿地土壤成土年幼, 主要为盐化潮土和潮盐土。
1. 2
调查内容与取样方法
选取本区域具有典型生态意义的 4种植被类型
群落为调查对象, 分别是: 盐地碱蓬 ( S uaeda sal

sa)、柽柳 ( T amar ix chinensi s )、芦苇( Phragmites
communis)和拂子茅( Calamagrost is ep igeios ) ; 针
对 4种不同新生湿地类型的植物根系(根际)土壤采
样,取样点见图 1(分别对应 E, A , J, B) ;采样时间选
择 2005年的 4月、7月和 11月,分别代表春、夏、秋
3季情况, 并在 11 月同时取根外土, 用以观察 4种
不同植被类型新生湿地土壤根际、根外微生物差别。
图 1
取样地点位置图
F ig . 1
Map of sampling locations
取样时用木铲将根系挖出, 抖落大土块,收集附
着在根系上的土壤作为根际土壤; 取土壤表层以下
5~ 15 cm 去除根系后土壤作为非根际土壤。每个
湿地类型分别取样100 g 左右装入无菌袋中,共设3
个重复,混匀后装入保鲜袋中,并采取冷藏措施带回
实验室供测。
1. 3
测试项目
1. 3. 1
土壤微生物数量
土壤微生物(本文只涉及
细菌、放线菌、真菌)数量采用平板稀释法测定。细
菌采用牛肉膏蛋白胨培养基,放线菌采用高氏一号
培养基,真菌采用链霉素
马丁孟加拉红培养基 [ 21]。
1. 3. 2
土壤
在测定微生物数量时,选择反映土壤
营养和盐碱化程度的有机质、全氮、全磷含量、速效
氮、速效磷、速效钾、土壤 pH 值、电导率共 8个与土
壤微生物生长发育有密切关系的生态因子,按常规
化学分析方法[ 20] 测定盐地碱蓬、柽柳、芦苇和拂子
茅 4种湿地类型的植物根际土壤和非根际土壤。
1. 4
数据分析方法
所有分析数据以干土为计算基础; 用 SPSS
13. 0 进行显著性及相关性分析。
2
结果与分析
2. 1
湿地土壤微生物的种群数量与结构
由表 1可知,黄河三角洲区域盐地碱蓬和柽柳
根际土壤细菌数量较自然界中各类根际土壤低 103
860
第 6期 陈为峰等:黄河三角洲新生湿地不同植被类型土壤的微生物分布特征
个数量级,真菌低 103 个数量级, 放线菌低 101 个数
量级;而拂子茅和芦苇土壤微生物相对高一些,但也
分别低 101~ 102 个数量级。分析结果可知,黄河三
角洲各植被土壤土壤微生物群落数量均处于较低状
态,形成此现象的原因可能是拂子茅和芦苇是生物
量比较大的群落,但由于黄河三角洲近年来生态环
境特别是水文年际变化大, 导致其年际间生长发育
经常受到冲击, 腐殖质也没有得到积累,研究区大部
分湿地微生物群落不成熟、生境条件较差。
不同湿地植被类型春夏秋 3 季微生物测定中
(表 1) :微生物平均总数分布顺序为拂子茅> 芦苇
> 柽柳> 盐地碱蓬; 细菌分布顺序为拂子茅> 芦苇
> 柽柳> 盐地碱蓬; 真菌分布顺序为芦苇> 拂子茅
> 柽柳> 盐地碱蓬; 放线菌分布顺序为芦苇> 柽柳
> 拂子茅> 盐地碱蓬。
由种群结构分析可知(图 2) , 不同季节 4种不
同植被类型新生湿地土壤中均以细菌数量占绝对优
势,放线菌居中,真菌最少。
表 1
不同季节湿地根系土壤微生物数量
Table 1
Quantity of soil micr oo rganisms in ro ot sy stem o f wetlands of different seasons ( CFU
g - 1 soil)
植被类型
Vegetation
type
时间
Month
细菌
106
Bacteria
数量
Quant ity
百分比
Radio, %
真菌
104
Fun gi
数量
Quant ity
百分比
Radio, %
放线菌
105
Actin om y
数量
Quant ity
百分比
Radio, %
微生物
104
M icroorganism
数量
Quan tity
盐地碱蓬
Suaeda sal sa
4月 Ap r. 1. 95 88. 21 0. 66 0. 30 2. 54 11. 49 221. 06
7月 Ju l. 2. 27 74. 63 4. 75 1. 56 7. 24 23. 80 304. 15
11月 Nov. 1. 04 77. 17 0. 36 0. 27 3. 04 22. 56 134. 76
平均 Average 1. 75 80. 01 1. 92 0. 71 4. 27 19. 28 219. 99
柽柳
T amar ix
chinensis
4月 Ap r. 3. 57 96. 35 1. 32 0. 36 1. 22 3. 29 370. 52
7月 Ju l. 6. 67 82. 93 9. 95 1. 24 12. 73 15. 83 804. 25
11月 Nov. 4. 06 93. 72 3. 11 0. 72 2. 41 5. 56 433. 21
平均 Average 4. 77 91. 00 4. 79 0. 77 5. 45 8. 23 535. 99
芦苇
Phr agmi tes
c ommuni s
4月 Ap r. 17. 73 98. 02 2. 42 0. 13 3. 34 1. 85 1808. 82
7月 Ju l. 29. 56 93. 54 9. 74 0. 31 19. 45 6. 15 3160. 24
11月 Nov. 24. 12 96. 79 5. 61 0. 23 7. 43 2. 98 2491. 91
平均 Average 23. 80 96. 12 5. 92 0. 22 10. 07 3. 66 2486. 99拂子茅
Ca lama

gr ost is
e pig eios
4月 Ap r. 12. 56 98. 92 1. 25 0. 10 1. 25 0. 98 1269. 75
7月 Ju l. 65. 41 98. 81 12. 34 0. 19 6. 67 1. 01 6620. 04
11月 Nov. 70. 22 99. 36 3. 12 0. 04 4. 22 0. 60 7067. 32
平均 Average 49. 40 99. 03 5. 57 0. 11 4. 05 0. 86 4985. 70
图 2
不同植被类型土壤微生物种群结构图
F ig . 2
Microbial population str uctur e in
soil w ith different vegetat ion type
2. 2
湿地土壤微生物季节变化特征
由表 1可知,不同湿地植物群落的土壤微生物
都具有时间分布特征, 主要表现在季节性差异, 除拂
子茅湿地细菌群落外, 其他各群落类型的时间分布
特征相似,均出现先升高后降低的变化规律,即 7月
份最高, 4 月份和 11 月份较低, 细菌的变化幅度比
较小,真菌的变化幅度最大。
2. 3
湿地土壤微生物分布的根际效应
由表 2 可知, 在不同植被类型湿地土壤中, 细
菌、真菌和放线菌在根际和非根际土壤中的分布顺
序为细菌> 放线菌> 真菌。不同植被类型的湿地土
壤微生物分布除盐地碱蓬群落的真菌和拂子茅的放
线菌外,均存在十分明显的根际效应( P< 0. 05) ,根
际细菌、真菌和放线菌均大于相应非根际微生物的
数量, 其中细菌的根际效应最明显, R/ S值(根际与
861
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报 第 18卷862
第 6期 陈为峰等:黄河三角洲新生湿地不同植被类型土壤的微生物分布特征
非根际数值比值)在 3. 78~ 7. 48, 真菌的 R/ S 值为
1. 15~ 3. 92,放线菌的 R/ S 值为 0. 49~ 3. 01。另外
不同植被类型的湿地土壤微生物分布根际效应也存
在有一定差别, 微生物总数的根际效应大小顺序为
芦苇> 拂子茅> 柽柳> 盐地碱蓬, 芦苇、拂子茅与柽
柳、盐地碱蓬分别差异显著( P< 0. 05) , 但芦苇和拂
子茅差异不明显, 柽柳和盐地碱蓬差异不明显。
2. 4
土壤因子对微生物数量特征的影响
为确定土壤因子其对微生物的生态作用,选取
11月份各菌群数量与相应土壤因子进行相关分析。
土壤基本理化性状见表 3,有关计算结果见表 4。
表 4
土壤微生物数量与土壤因子的相关系数( n= 12)
Table 4
Cor relat ion coefficient between number of microo rg anism quantity and so il facto r
土壤因子
Soil factor
细菌
Bacteria
真菌
Fun gi
放线菌
Actin omy
微生物总数
Microbial
有机质 Organic m at ter 0. 86** 0. 73* - 0. 15 0. 93**
全氮 T otal nit rogen 0. 85** 0. 72* - 0. 2 0. 92**
全磷 T otal phosph orus 0. 91** - 0. 06 - 0. 70* 0. 86**
碱解氮 Available nit rogen 0. 89** 0. 56 - 0. 41 0. 94**
速效磷 Available phosph orus 0. 67 0. 16 0. 27 0. 61
速效钾 Available potas sium 0. 21 - 0. 16 0. 49 0. 11
电导率 Conduct ivity - 0. 79** - 0. 81** - 0. 15 - 0. 86**
pH - 0. 72** - 0. 41 - 0. 34 - 0. 69*


注:临界值 r0. 05 = 0. 683, r0. 01 = 0. 773
Note: Crit ical value r0. 05= 0. 683, r0. 01 = 0. 773


相关分析结果表明(表 3) , 氮和磷对细菌的数
量影响最明显, 真菌分布与氮含量关系密切, 但与磷
关系不大;放线菌与氮相关性不大,而与磷表现出一
定程度负相关, 这是否与黄河三角洲的特殊土壤生
境有关,有待进一步研究。微生物总数表现出了与
细菌同样的规律,这进一步说明研究区微生物数量
主要决定于细菌的数量。同时, 微生物数量与土壤
pH 值和电导率呈一定程度的负相关, 放线菌负相
关程度较低。
3
讨论
3. 1
微生物主要以植物残体为营养源,不同的湿地
类型土壤,由于其理化性状的差异,以及不同湿地植
物群落的种类组成、结构不同,所形成有机质的量和
营养成分也存在一定差异, 这导致了土壤微生物在
各类湿地土壤中分布的不均一性。研究发现, 在黄
河三角洲新生湿地区域柽柳和盐地碱蓬 2种植被类
型的湿地土壤较拂子茅和芦苇更不适合大部分微生
物的生长发育; 4种不同植被类型湿地植物根系土
壤中的 3大类微生物数量大小分布特征, 与邵玉琴
等[ 24]对沙地油蒿( A rtemisia ordosica )群落的研究
结果一致, 而与郎惠卿等[ 25] 对苔草 ( Car ex tr i s

tachya )沼泽群落的研究结果(细菌> 真菌> 放线
菌)不同, 主要原因在于大多数真菌适宜在中性偏酸
的环境中生存,而黄河三角州湿地土壤偏碱性。
3. 2
湿地土壤微生物的季节动态是一个比较复杂
的问题。到目前有 2种研究结果: 一是季节动态变
化对土壤微生物的季节动态影响不大[ 26] ; 二是季节
变化对土壤微生物的动态有重要影响 [ 17, 27]。黄河
三角洲地区从 4月中旬气温逐渐升高, 微生物开始
生长发育,夏季水热条件适宜,是植物生长旺盛的季
节,微生物数量迅速增加, 之后开始下降, 即研究区
湿地土壤微生物的生长状况与季节密切相关。
3. 3
根际效应是普遍存在的现象,研究区不同湿地
植被类型的湿地土壤微生物分布大多存在明显的根
际效应,其中细菌的根际效应最明显,而且土壤微生
物根际效应的大小与生境植被类型有关。植物根系
分泌物和脱落物为土壤微生物的活动提供了丰富的
营养物质[ 28] ,并直接影响着根际微生物的种类和数
量分布。不同植物根系分泌物的种类和数量不同,
从而有选择性地影响着根际微生物的分布及其产生
效应的大小。
3. 4
土壤有机质和氮磷含量是土壤营养状况的主
要指标,也是微生物代谢过程中可利用的能源以及
合成细胞所需要的主要营养元素。由于细菌繁殖速
度快,对氮和磷的需求较多,因此氮和磷对细菌的数
量影响最明显。土壤 pH 值和电导率是反映土壤盐
碱化程度的 2个重要指标, 适宜的 pH 值和电导率
对微生物的生长繁殖是非常重要的。王兵等[ 16] 从
863
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报 第 18卷
土壤酶的角度进行了研究, 结果也间接表明了土壤
微生物量与植被变化及土壤性质存在很好的相关性。
3. 5
本研究取 4月、7 月、11 月代表春夏秋 3 季情
况的土壤样品, 缺少冬季土样, 数据有待进一步完
善;湿地土壤微生物分布的根际效应只选取 11月,
同时取根际、根外土, 缺少其他月份的资料, 根际效
应是否与时间相关, 有待进一步证实;土壤因子与微
生物各相关关系是否与黄河三角洲的特殊土壤生境
有关,尚需进一步研究。
4
结论
4. 1
本研究区不同植被类型湿地土壤微生物种类
符合一般土壤中微生物的种类分布规律, 主要由细
菌、放线菌、真菌组成。各种微生物数量较自然界中
各类根际土壤分别相应要低 101~ 103 个数量级,但优
势种类非常明显,以细菌为主,放线菌居中,真菌最少。
4. 2
本研究区不同植被类型湿地土壤微生物平均
总数为:拂子茅> 芦苇> 柽柳> 盐地碱蓬; 细菌为:
拂子茅> 芦苇> 柽柳> 盐地碱蓬; 真菌为: 芦苇>
拂子茅> 柽柳> 盐地碱蓬;放线菌为:芦苇> 柽柳>
拂子茅> 盐地碱蓬。
4. 3
土壤微生物数量具有明显的季节分布特征, 除
拂子茅湿地细菌群落外均表现为先升高后降低。细
菌变化幅度比较小,真菌变化幅度最大,放线菌居中。
4. 4
不同植被类型的湿地土壤微生物分布除盐地
碱蓬群落的真菌和拂子茅的放线菌外, 细菌的根际
效应最明显。微生物总数的根际效应大小顺序为芦
苇> 拂子茅> 柽柳> 盐地碱蓬, 芦苇、拂子茅与柽
柳、盐地碱蓬分别差异显著( P< 0. 05) , 但芦苇和拂
子茅差异不明显,柽柳和盐地碱蓬差异不明显。
4. 5
土壤中氮和磷含量对细菌的数量影响最明显,
真菌分布与氮含量关系密切, 与磷相关性小; 放线菌
与氮相关性小, 而与磷表现出一定程度负相关,微生
物数量与土壤 pH 值和电导率均呈一定程度负相
关。
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