全 文 ：第 17 卷
第 4 期

Vol. 17
No . 4
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2009 年
7 月

Jul.

2009
内蒙古锡林郭勒天然草地非共生固氮细菌
的分布和数量动态
郑红丽1 , 乌兰巴特尔1, 张巧莲2 , 庞保平1 , 冯永清1 , 樊明寿1*
( 1. 内蒙古农业大学农学院, 呼和浩特
010019; 2. 内蒙古土左旗农研所
010010)
关键词:草地; 非共生固氮细菌;分布; 数量动态
中图分类号: S154. 3




文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2009) 04
0540
03
Distribution and Dynamics of Non
symbiotic Nitrogen Fixing
Bacteria in Xilingol Grassland Soil
ZHENG Hong
li1 , WULAN Bater1 , ZHANG Qiao
lian2 , PANG Bao
ping1 , FENG Yong
qing1 , FAN Ming
shou1*
( 1. College of Agron om y, Inner M ongolia agricultu ral university, Hohhot, Inner M on gol ia Autonomous Region 010019, China;
2. Inst itute of agricultu re res earch of T umoutezuo Coun ty, H ohhot , Inn er Mongolia Autonom ou s Region 010010, Chin a)
Key words: Grassland; Non
symbio tic nitro gen f ix ing bacteria; Dist ribut ion ; Dynam ics


氮素( N)是植物生长发育所必需的, 且最易缺
乏。研究表明氮素含量直接影响草地生态系统的第
一生产力,且退化草地无一例外地表现为土壤氮素
严重缺乏[ 1~ 4] 。在天然草地的氮素输入途径中, 生
物固氮是最重要的组成部分, 因此研究早已开
展[ 5~ 7] , 但草地非共生固氮的研究相对较少。一些
研究亦有报道, 即使在极地, 沙漠等特殊环境也存
在着活跃的非共生固氮[ 8, 9] , 因此加强草地非共生
固氮的研究具有重要的理论意义。
大针茅( S tipa gr andis )、羊草( L eymus chinen

sis )、冰草 ( A gr opy rom cr istatum ) 和糙隐子草
( Clesitog enes squarr osa)是内蒙古锡林郭勒草原优
势禾本科牧草[ 10~ 12] 。本文以 4种牧草为研究对象,
于不同季节取其根际土壤和自由土壤, 分离并统计
非共生固氮细菌的数量, 为进一步研究环境因素对
草地非共生固氮细菌群落的影响以及筛选强势固氮
菌株奠定基础, 并为科学评价生物固氮对草地生态
系统的贡献,以及挖掘其潜力提供信息。
1
材料与方法
1. 1
取样
土样于 2005、2006 年采自内蒙古锡林郭勒草
原,研究样地位于内蒙古中东部,海拔> 1000 m, 年
平均降水量 350 mm, 年平均气温 0. 4
, 土壤以栗
钙土为主, pH> 8。共选择锡林郭勒盟苏尼特右旗
(北纬 42. 2
、东经 112. 0
)、阿巴嘎旗(北纬44. 03
、
东经 114. 97
)、锡林浩特(北纬 43. 9
、东经116. 0
)、
西乌珠穆沁(北纬 44. 6
、东经 117. 6
) 4个旗市为取
样区, 每个取样区随机选取 3 个样点, 样点间隔 1
km,每个样点内选取羊草、大针茅、冰草及糙隐子
草, 取根系周围 10 cm 范围内土壤连同草根系一同
装入塑料袋封口后带回实验室, 以供分析。同时在
每个样点取没有植物根系的自由土体土壤作为对
照,用于固氮菌分离和土壤含水量的测定。2005年
的取样时间为 3月 28日、5 月 20日、7月 18日和 9
月 26日, 2006 年的取样时间为 4 月 1 日、5 月 26
日、7月 20日、10月 2日和 11月 16日。
1. 2
方法
1. 2. 1
培养基
固氮细菌分离采用改良 Doberi

ner
s无氮培养基。菌种保存用 LB培养基。
1. 2. 2
固氮细菌的分离计数
根际土壤中固氮细
菌的分离计数:采用抖土法将带回实验室的牧草根
系充分抖动,使附着在根表( 1 cm)的土壤抖落于灭
菌塑料布内,按照牧草种类混合土样,采用稀释平板
分离法进行固氮细菌的分离。准确称取土壤10g ,
收稿日期: 2009
04
21;修回日期: 2009
06
08
基金项目:国家自然科学基金( 30560031) ;内蒙古农业大学博士基金项目
作者简介:郑红丽( 1966
) ,女,博士,副教授,研究方向为农业微生物;通讯作者 Auth or for correspondence E
mail : fmsw h@ yahoo. com. cn
第 4期 郑红丽等:内蒙古锡林郭勒天然草地非共生固氮细菌的分布和数量动态
放入称有 90 mL 无菌水的三角瓶, 充分震荡, 作为
原液,然后将原液逐级稀释到 10- 6。然后分别从
10- 3、10- 4、10- 5、10- 6不同浓度梯度中取 0. 1 mL
菌悬液在 Doberiner
s 无氮培养基上涂平板, 每个
梯度重复 3个皿,置于 30
培养箱中培养 5 d,待长
出菌落后,采用平板菌落计数法统计土壤中固氮菌
的数量,计算公式:每 g 土样含菌数= 同一稀释度每
皿菌落平均数
稀释倍数
10。
自由土体中固氮细菌的分离计数: 将各样点自
由土体土样混合均匀后准确称取 10 g 放入称有 90
mL 无菌水的三角瓶,充分震荡, 作为原液。固氮菌
的分离及计数方法同上。
1. 2. 3
细菌数目的统计
选取菌落数在 50
300
个/皿的稀释度统计菌落数取其平均值,根据稀释倍
数最后换算成单位干土中细菌数。
1. 2. 4
土壤含水量的测定
用铝盒装满土壤,称鲜
重,开盖放入烘箱( 105
, 12 h) , 冷却后立即称重,
根据公式: 水分含量% = ( m1 - m2 ) / ( m1 - m0 )计
算含水量,式中 m0 为空铝盒质量, m1 为烘干前铝
盒与土样重量, m2 为烘干后铝盒与土样重量。
2
结果与分析
2. 1
草地固氮菌的分布
2005、2006 两年的测定结果如表 1所示。2年
度的固氮菌数量均表现为 4种禾本科牧草根际土壤
大于自由土体土壤。2005年 5- 9 月, 羊草根际土
壤固氮菌数量是自由土体土壤的 102 - 103 倍。
2006年 5- 10 月羊草根际土壤固氮菌数量是同时
期自由土体土壤的 10- 104 倍。冰草、糙隐子草根
际土壤固氮菌的数量虽低于羊草和大针茅,但研究
时间内根际土壤固氮菌数量均大于自由土体土壤。
表 1 四种牧草根际土及自由土固氮菌数(个/ g 土壤)
T able 1
Number of N fix ing bacteria in rhizospher e so il of 4 species of g rass ( number/ g so il)
取样时间
S ampl ing tim e
根际土 rhi zosphere soil
羊草
L eymus hinensi s
大针茅
S t ip a g rand i s
冰草
A gr op yr om c ri statum
糙隐子草
Cle sitogene s squarr osa
自由土体土壤
Bu lk soil
2005 3月 28日 28, M ar. 9. 87
101 9. 63
101 8. 99
101 7. 76
101 4. 28
101
5月 20日 20, M ay 1. 19
105 1. 19
104 8. 31
104 3. 09
102 2. 55
102
7月 18日 18, Jul. 7. 67
106 8. 87
106 4. 7
104 1. 33
105 8. 17
104
9月 26日 26, S ep. 3. 25
106 4. 57
106 2. 24
105 2. 26
103 1. 11
103
2006 4月 1日 1, Apr. 9. 89
101 6. 98
101 5. 88
101 4. 22
101 2. 22
101
5月 26日 26, M ay 3. 76
103 7. 76
104 4. 66
103 5. 83
102 6. 18
102
7月 20日 20, Jul. 9. 55
106 5. 55
106 9. 44
105 9. 06
103 9. 64
102
10月 2日 2, Oct . 4. 74
105 4. 44
105 2. 47
104 1. 04
103 1. 58
102
11月 16日 16, Nov. 6. 23
103 4. 12
103 2. 63
103 8. 33
102 1. 81
102
2. 2
草地固氮菌数量的动态变化
从 2005 和 2006 两年测得的结果 (表 1)可知,
根际土壤或自由土体土壤, 均会随着气温升高降雨
增多,固氮菌数量逐渐增加, 7- 9月达到峰值。羊
草、大针茅根际固氮菌在 2005 和 2006年 7月的数
量均是 3- 4 月的 105 倍左右。尽管 4 种牧草根际
土壤和无草自由土体土壤的固氮菌数量从 3月至 7
月均在增加,但根际土壤固氮菌数增幅显著高于自
由土体土壤。
3
讨论
非共生固氮菌不与植物形成共生关系, 而是直
接利用土壤中的碳源,因此,土壤中固氮菌的数量可
以反映土壤 C 源或有机质的丰富程度 [ 13]。根际土
壤固氮菌数量远大于自由土体土壤的结果充分证
明,禾本科牧草根际土壤有机化合物显著高于自由
土体土壤。众所周知, 植物根系分泌物是根际含碳
化合物的重要来源,因此,本研究中 4种禾本科牧草
在生长发育过程中向根际分泌了许多有机化合物。
同时,如果人工增加草地土壤有机质含量或 C源数
量可能会促进固氮菌群落的发展。
虽然研究对象为 4种禾本科牧草, 但根际固氮
菌数量差异极大, 同一时期内不同草属根际固氮菌
数相差达 103 倍。即 4种牧草根系分泌物的数量以
及种类可能存在较大差异。
尽管人工草地使用化学氮肥可以显著提高草地
产草量,但对于大面积的天然草地,人工施用化学氮
肥目前难以实现, 因此生物固氮仍然是草地氮素的
重要来源。因此, 挖掘草地非共生固氮的潜力亦是
草地氮素营养的重要研究内容。
4
结论
4. 1
内蒙古锡林郭勒天然草地土壤普遍存在非共
生固氮细菌,而且主要分布于植物根际土壤。
541
草
地
学
报 第 17卷
4. 2
无论是植物根际还是自由土体,其土壤中非共
生固氮细菌数量与季节变化密切相关。
4. 3
不同牧草根际非共生固氮细菌数量的差异可
能与根系分泌物的种类及数量有关。
参考文献
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associat ion w ith non
legum inous plant [ J ] . Symb iosis, 1992,
13: 1
13
(责任编辑
李
扬)
关于举办
2009中国草原发展论坛
的通知
农业部草原监理中心
中国草学会


为总结新中国成立 60年来我国草原事业发展
成就,探讨中国草原发展的基本思路和方向, 农业部
草原监理中心、中国草学会定于 2009年 10月共同
主办"2009中国草原发展论坛"。现通知如下:
一、论坛主题
面向未来的中国草原
二、主办与协办单位
主办单位: 农业部草原监理中心、中国草学会
支持单位: 农业部畜牧业司、安徽省农业委员会
协办单位:中国畜牧兽医报、安徽省草业监理总站
三、时间与地点
时间: 2009年 10 月 14 日- 15 日, 13日报到。
会期两天。
地点:安徽银瑞林国际大酒店(合肥庐阳区阜阳
路 16号, 总机 0551- 5669999)
四、参加人员
诚邀关心、支持中国草原发展, 从事行政管理、
执法、科研、教学、推广工作的社会各界人士以及企
业家参加。
五、论坛内容
(一)大会报告
届时将邀请有关领导和知名专家学者就草原与
生态、经济、社会、文化发展等问题作大会报告。
(二)学术交流
根据论坛主题设立三个分会场, 重点围绕草原
资源与环境、草原政策与管理、产业经济等专题开展
学术交流。
六、论文征集、评选
本次论坛将开展论文征集活动, 并评选优秀论
文。编印出版
2009 中国草原发展论坛论文集
。
欢迎参加人员根据主题及研讨内容的要求提交论
文。论文字数一般不超过 4000字,并附 350字左右
的摘要以及第一作者简介( 100字以内)。请投稿者
于 2009年 9月 10日前将论文以电子邮件形式发送
给论坛筹委会办公室, 或登陆中国草原网"2009中
国草原发展论坛专栏"论文报送系统直接报送。
欲通过"2009中国草原发展论坛"进行宣传的
单位,请与论坛筹委会办公室联系。
七、费用
参会代表每人交纳会务费 600 元, 学生代表
300元(报到时需出示学生证)。食宿自理,统一安排。
八、报名
登陆中国草原网" 2009 中国草原发展论坛专
栏"参会报名系统进行网上报名。
九、联系方式
(一)筹委会办公室
地
址:北京朝阳区农展馆南里 11号农业部草
原监理中心宣传信息处( 100125)
联系人:囡
丁
电
话: 010- 59191660/ 59191703;
传
真: 010
59191705;
E
mail: g rassland@ agri. g ov. cn
(二)中国草学会
联系人:邓
波
电
话: 010
62732799;
E
mail: dengbo67@ cau. edu. cn
(三)安徽省草业监理总站
联系人: 谢俊龙
电
话: 0551
2658642
E
mail: lx x jldp@mail. hf . ah. cn
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