不同退化山地食用菌及土壤微生物差异初探*

杨 旭，郎南军**，刘晓飞，江期川，张立新，温绍龙，郭永清，彭明俊

（1.云南省林业科学院，云南 昆明 650204；2.云南大学生命科学学院，云南 昆明 650091）

退化生态系统由于长期受外来干扰的结果，生态系统结构和各种生物依赖的生境发生了变化，导致某些物种的种群数量连锁性变化甚至消失[1]。生物多样性在生态恢复中的作用是恢复生态学的前沿命题之一，生物多样性的保护是退化生态系统恢复的主要目标之一，生物体作为生态恢复中的一个关键成分，在生态恢复计划、项目实施和评价过程中具有重要作用[2]。土壤中的微生物以其丰富的生物多样性为生态系统中最活跃和具有决定性影响的组份之一。已有证据表明，土壤微生物通过相互竞争、协调、驱动养分循环等作用影响着植物多样性[3]。Heijden等曾在2个独立的生态试验区发现，菌根真菌的多样性决定着植物多样性、生态系统稳定性及生产力[4]。最近又有通过比较硝化作用、降解能力等试验，发现土壤微生物多样性指标与生态系统抵御外界干扰的能力密切相关[5，6]。而退化生态系统在人为恢复的干扰下，在一定程度上改变了生态系统演替方向和速度，因此在退化生态系统恢复和重建中，存在着地域性差异[7]。

鉴于以上原因，对云南干热河谷区3种不同类型退化山地生态系统的典型区域，进行了地上及土壤微生物的初步研究，以探讨不同类型退化山地生态系统中微生物群落的组成结构的差异。

1 研究地点的自然环境概况与研究方法

1.1 研究地点的自然概况

头塘小流域试验区位于云南省会泽县金钟镇，为金沙江一级支流 （牛栏江）的源头，面积3.98 km2，是滇中高原向滇东北高原的过渡地带，也是滇中高原向高原边缘切割区的过渡地带。海拔1 950 m～2 600 m，为闭合型的小流域。小流域包含5个较大的闭合集水区，其面积占流域面积的72.6%，是一个典型山地系统的缩影。本流域为中切割中山山地地貌，干流两侧山地划分为4个层次，即沟谷区、山下部缓坡区、山中部过渡区和山上部陡坡区。小流域的沟谷至山下部集水区基本以农业为主，沟谷至山中部 （或山上部）的集水区以农林或林为主。其中山下部占总面积的44.24%，山中部占41.05%，山上部占14.71%。流域属典型的西部季风气候，处昆明准静止峰南北移动地区，年平均气温12.8℃，≥10℃积温3 950℃，最冷月平均温度5.1℃，年平均降水量900 mm左右，5月～10月的降雨占全年的90%左右，干湿季明显，年日照时数2 077.1 h，年平均相对湿度71%，年平均蒸发量1 861.9 mm。土壤以紫色砂页岩形成的紫色土为主。区内土地利用结构林地占18.65%、疏林地16.45%、灌木林地7.42%、荒山荒地23.73%，农耕地和其他用地33.75%。植被类型主要有云南松 （Pinus yunnanensis）、 华山松 （P.armandii）针叶林和旱冬瓜 （Alnus nepalensis）、 栓皮栎 （Quercus variabilis）阔叶林以及马桑 （Coriaria nepalensis）、 胡秃子（Elaeagnus pungens）、 滇榛 （Corglus yunnanensis）等组成的灌木林。由于区内森林植被的严重破坏，导致土壤侵蚀严重，中度以上侵蚀面积达82.47%。示范区内作物以玉米、马铃薯为主，农户的经济收入以烟叶为主，为典型的贫困山区。头塘小流域的自然条件和社会经济条件在高原面型退化山地生态系统地区都具有较强的代表性，因而该流域在高原面型退化山地生态系统恢复工程中具重要的地位和作用。

红泥试验区位于云南省会泽县娜姑镇，属于金沙江中下段小江流域，小流域面积18.9 km2，海拔高度1 200 m～1 800 m。属亚热带干热河谷气候，年平均温度18.5℃，≥10℃的积温为6 599.9℃，热量充足，干湿季分明，年平均降水量595 mm （主要集中在雨季6月～10月），年蒸发量2 216 mm。试验区河谷深切，地形破碎，山坡陡峭，平均坡度在35°以上。流域土壤以沙砾土为主，土层瘠薄，平均有机质含量不到1.2%，土壤中粒级大于1 mm的石砾含量高达45%以上；坡面无层次变化，但随着土层厚度增加，石砾含量增加，肥力下降，保水能力减弱。小流域内植被稀少，植被覆盖率为10%，水土流失和坍塌严重，沟壑发育。该流域为典型高原面与干热河谷过渡带大坡面型退化山地生态系统。

大黑山试验区地位于云南省元谋县黄瓜园镇，为金沙江的一级支流龙川江河谷下段，处于滇中高原中部偏北、横断山区的北部边缘， 北纬 25°31′～26°7′， 东经 101°36′～102°7′，金沙江在其北面由西向东蜿蜒流过，属于典型的干热河谷立地类型亚区，气候属于南亚热带干热河谷气候。元谋干热河谷多年平均降水量为614.0 mm，并不很低，但年蒸发量却达到3 847.6 mm，为降水量的6倍。年降水量差异比较大，降雨量最大年份达到906.7 mm，最小年份仅有287.4 mm，相差约3倍。年平均相对湿度仅53%，一年之中最小相对湿度为零，为全省最低。年平均干燥度为2.8，干旱季节干燥度则为10以上，为全省最干燥地区，按照 “中国农业地理区划”把干燥度≥2.0称为“干”的分类，元谋属干旱地区。水分的年分布也不均匀，雨季6月～10月平均降水583.8 mm，占全年降水量的92%，干季 （11月～5月）降水仅50.2 mm，仅占8%。该试验区属于典型的干热河谷低山区带退化山地系统。

1.2 样地划分

1.2.1 头塘试验区

主要植被为云南松、华山松、旱冬瓜、滇杨、墨西哥柏、圣诞树等优势树种的混交林群落。灌草丛植被包括马桑、胡秃子、滇榛、火棘等[8]。

1.2.2 红泥试验区

主要植被为车桑子、加勒比松幼苗及草丛组成的灌草丛。

1.2.3 黄瓜园试验区

主要植被为加勒比松、车桑子、山合欢等组成的稀树草原，该区域2006年5月曾因火灾大面积过火，至调查时大部分灌草丛已恢复。

1.3 食用菌调查方法

由于在上述3个实验区均雇有当地村民作为长期气象水文观测人员，故对食用菌的调查方法采取实地采集及向当地观测人员调查相结合的方式，时间为2006年7月~8月。采集到的标本根据 《中国常见食用菌图鉴》进行分类鉴定，本次未采集到标本但当地观测人员曾在试验区内采集到的食用菌记录本地土名，并结合图鉴比对确认后计入。

1.4 土壤微生物调查方法

1.4.1 取样方法和选择

杨喜田等[10]对不同植被群落中的微生物区系、微生物生物量和土壤呼吸强度变化测定表明，微生物群落特征存在较大差异，灌丛地在微生物数量和生物量两项指标中均最高，因此分别在各试验区中选择灌丛植被群落取样。在所选植被群落中，划定代表性的采样范围，均匀分布采样样点，采用土壤剖面法和混合多点取样法分别采集0~20 cm和20 cm~40 cm土壤样品。各样品过6 mm土壤筛以除去动植物残体和石块，混合均匀并用四分法取舍，保留1 kg左右分别装入无菌塑料袋保鲜带回实验室，迅速测定土壤微生物或于-15℃冰箱中保存待测。

1.4.2 土壤微生物分离方法

分别称取土样10 g，加入90 mL灭菌水，置摇床震动10 min～15 min，使土样颗粒均匀分散，静置数分钟后，吸取1 mL作成一系列10倍稀释液，分别取不同浓度梯度、不同取样量进行预示，根据预示结果确定各土样真菌、细菌、放线菌适宜稀释浓度。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，涂抹平板法。放线菌采用高氏1号培养基，涂抹平板法。真菌采用马丁氏-孟加拉红培养基，涂抹平板法。接种后将各种菌类置恒温培养箱中培养 （细菌、放线菌28℃，真菌25℃），每个稀释度做6个平板，以每2个平板的平均菌落数为1个重复，共2个～3个重复。

1.5 主要数据分析方法

运用EXCEL2003统计分析软件、SPSS 12.0软件，完成各样地食用菌及土壤微生物数量原始数据分析。

2 结果与分析

2.1 各试验区的食用菌种类比较

试验区各食用菌种名见表1。

表1 试验区食用菌种名

对3个研究区域的食用菌调查，经形态分类鉴定分属2目、5科，共计10种。其中在头塘试验区采集到6种，经观测人员描述及当地集市购买比对确定1种，共7种；红泥试验区未采到，经观测人员描述及当地集市购买比对确定1种；黄瓜园大黑山试验区采到1种，经观测人员描述及集市购买比对确定4种，共5种。食用菌数量及种类上均为头塘试验区＞黄瓜园大黑山试验区＞红泥试验区。

2.2 各试验区的土壤微生物比较

不同试验区土壤微生物数量组成及分布情况见表2。从表2来看，在2个实验区土壤中，细菌均占居主导地位，细菌在该区域土壤中具有非常强的繁殖力和竞争力，在土壤养分有效化、促进植物生长能力方面处于优势地位， 为 0.38×106cfu·g－1～1.86×106cfu·g－1， 占全部微生物比例的 53.59%～97.06%； 其次为放线菌数量， 为 0.17×105cfu·g－1～8.17×105cfu·g－1， 比例仅次于细菌， 所占比例为2.75%～44.46%； 真菌数量最少， 为 0.88×104cfu·g－1～4.34×104cfu·g－1， 所占比例为 1.88%～2.97%。

表2 不同试验区土壤微生物数量组成及分布

在3个实验区中，细菌、放线菌及真菌数量均表现出0～20 cm土层高于20 cm～40 cm土层微生物数量，说明随土层加深土壤微生物总数量均呈明显减少趋势，具有表聚性。各试验区三大菌数量级均表现为细菌 （106）＞放线菌（105）＞真菌 （104）。

通过对3种不同类型退化山地生态系统土壤微生物数量组成及分布比较分析可知，头塘试验区土壤微生物数量最多，红泥试验区次之，黄瓜园试验区最少。头塘试验区细菌、放线菌、真菌数量均大于其他试验区，与3个试验区中头塘试验区生物多样性最高相符；红泥试验区放线菌所占比例较其他试验区偏高，放线菌对外界环境的敏感度较小，对恶劣环境的抵抗力要强于细菌和真菌，高的放线菌比例也说明试验区土壤贫瘠、土壤环境条件差；黄瓜园试验区土壤微生物数量最少，且细菌比例显著增大，放线菌比例偏低，真菌比例较高，与其曾于5月份大面积过火有关。

3 讨论

不同植物群落组成结构的显著差异，明显影响土壤微生物的种类组成和结构。3个实验区内土壤微生物差异性显著，处于极不相似水平。

黄瓜园大黑山试验区0～20 cm土层，土壤微生物数量明显低于其他试验区，与食用菌调查中少于头塘试验区但远多于红泥试验区不符，说明火灾严重影响了土壤微生物的数量。且大黑山试验区土壤微生物组成中放线菌所占比例显著减小，真菌所占比例明显增大，这与周道玮等[11]的研究结果一致。真菌数量在火烧后明显增加，可能是火烧改变了林木的数量，对土壤各种理化性质产生了影响，导致林木郁闭度、土壤温度等立地条件比较适合真菌的繁殖。张敏等[12]研究林火对真菌数量影响的结果表明，在火烧当年，真菌数量有所增加，与本次试验结果基本一致。

土壤微生物数量、分布与组成在有机质分解、腐殖质合成、土壤团聚体形成以及土壤养分转化等方面具有关键作用。试验中微生物培养受营养和温度的限制，使得多数贫营养和低温微生物被忽略；平板培养方法只能反映极少数微生物的信息，这些研究不能充分了解土壤微生物的生态功能，也埋没了大量很有应用价值的微生物资源。本研究对云南干热河谷区3种不同的恢复生态系统典型区域土壤微生物数量进行分析，对其差异进行了初步探讨，但未对种群进行分类、鉴定，此项工作有待进一步完善。

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