不同植被类型、海拔高度土壤芽孢杆菌的空间分布特征

李文凤+房翠翠+霍英芝

摘要：为了解不同海拔高度、不同植被类型土壤芽孢杆菌的分布状况和菌群多样性，以西藏色季拉山东坡土壤为研究对象，根据野外调查采样情况和实验室统计分析结果，结合GIS空间分析方法分析土壤芽孢杆菌的分布特征。结果表明：土壤芽孢杆菌数量随着海拔的升高而增加，同一海拔高度不同土层厚度土壤芽孢杆菌数量随土层深度增加而减少，土壤养分含量和土壤芽孢杆菌数量呈正相关性。

关键词：土壤；芽孢杆菌；色季拉山；海拔；植被类型；高寒植被；资源利用

中图分类号：S154 .3 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0370-02

芽孢杆菌属（Bacillus）由德国布雷斯劳大学植物生理研究所的Cohn命名^[1]，该属是一类好氧或兼性厌氧、产生抗逆性、能形成芽孢（内生孢子）的杆菌，属于革兰氏阳性菌。由于它们能够产生对热、电磁辐射、紫外线和部分化学药品具有很强抗性的芽孢，因此可在多种不良环境下生长。芽孢杆菌在自然界中分布广泛，与大家的生活也密切相关，在工业、医药、农业和科研等方面都具备广泛的实用价值。色季拉山位于西藏自治区林芝县以东，属于念青唐古拉山脉，该山脉高寒物种丰富，生态系统类型多样，植被类型具有明显的高寒荒漠特征。目前，对于色季拉山土壤微生物的系统研究相对较少，本研究以色季拉山不同海拔高度的不同植被类型为研究对象，探讨其土壤芽孢杆菌空间分布特征以及土壤养分和土壤微生物的相关性，以期为高寒植被生态环境系统保护和土壤芽孢杆菌资源开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 土壤采集

色季拉山地处青藏高原东南部94°25′～94°45′E、29°35′～29°57′N，受印度洋暖湿季风影响，属于湿润气候区和半湿润气候区过渡带，年均气温-0.7 ℃，年均降水量600～1 000 mm，其生物气候垂直分布，土壤类型和植被类型多样性显著^[2]。本试验分别选取色季拉山东坡云杉林（3 000～3 500 m）、冷杉林（3 500～4 100 m）和方柏枝林（4 100～4 300 m）3个不同海拔高度的试验地段，且每个地段随机设置2个样地（30 m×30 m），在每个样地随机设置3个采样点。于2013年5月采集土样，除去土壤表层凋落物，采用多点混合法分别采集0～20、20～40 cm的土壤，筛去石砾等杂质后，一份土样保存在4 ℃冰箱中，并在2～3 d内完成土壤芽孢杆菌的分离；另一份土壤风干后用于测定土壤理化性质及土壤酶活性。

1.2 土壤芽孢杆菌的分离

土壤芽孢杆菌的分离、计数采用稀释平板法，培养基采用牛肉膏蛋白胨麦芽汁琼脂培养基^[3-4]，121 ℃高压灭菌 20 min，备用。称取10 g土样，加入95 mL 0.85%生理盐水，于灭菌后的三角瓶中振荡15 min，再静置15 min，吸取上层清液作为试验菌液。在无菌操作台中用移液枪吸取0.5 mL菌液，再注入4.5 mL 0.85%生理盐水中，摇匀后稀释为10-1，直至稀释为10-3后放入85 ℃水浴锅中，10 min后再把菌液均匀涂抹在固体培养基中，倒置于30 ℃培养箱中，培养 3～4 d。

1.3 菌群鉴定

土壤芽孢杆菌的鉴定包括菌株外形特征观察、革兰氏染色、淀粉水解、吲哚试验和葡萄糖产酸试验，具体操作和鉴定标准参照文献[5-6]。

1.4 土壤理化性质测定

土壤基本理化性质的测定内容包括土壤有机质含量、土壤pH值、土壤全氮含量、土壤速效磷和速效钾含量，其测定方法参照文献[7]。

2 结果与分析

2.1 菌群鉴定

本试验从3个不同海拔不同林地类型试验地的18个采样点共筛选出56株菌株，根据菌株培养条件、外观特征、染色反应和土壤微生物生理生化试验特征，从这56株菌株中鉴定出9个种^[5]，即巨大芽孢杆菌（B. megaterium）、蜡状芽孢杆菌（B. cereus）、地衣芽孢杆菌（B. licheniformis）、坚硬芽孢杆菌（B. firmus）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）、短小芽孢杆菌（B. pumilus）、蕈状芽胞杆菌（B. mycoides）、环状芽孢杆菌（B. circulans）、泛酸芽孢杆菌（B. pantothenticus）。这些菌种可以产生抗菌物质、抑制病原菌繁殖、改善生态环境，也是菌肥的重要组成部分。

2.2 土壤芽孢杆菌的特征

结合GPS为18个采样点分别定位，用GIS空间分析法显示样地土壤芽孢杆菌分布状况，用Excel 2003统计每个采样点的经纬度和每个采样点土壤芽孢杆菌数量，生成dbf文件，在ArcView 3.3中添加事件，生成采样坐标文件，通过视图窗口添加土壤采样点文件（soil.shp），在Surface模块选择空间插值Spline方法可生成土壤芽孢杆菌数量分布图（图1）。随着海拔升高，土壤细菌、放线菌和芽孢杆菌的数量逐步增加，而土壤真菌数量减少；在同一海拔高度上，随着土层深度的增加，土壤芽孢杆菌的数量逐渐减少。

3 结语

土壤微生物是存在于土壤中的细菌、真菌、放线菌和藻类的总称，它们在土壤中进行各种转化，同时促进土壤有机质的分解和养分的转化。本试验分析了色季拉山东陂不同海拔高度、不同植被类型土壤芽孢杆菌的空间分布特征，选取了典型的色季拉山植被，海拔跨度为3 000～4 300 m。结果表明，随着海拔的升高，土壤微生物数量均有所变化，土壤芽孢杆菌的数量和土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量呈正相关性，土壤微生物的主要活动范围随土层深度的增加而减小。本试验筛选了部分菌种，对其拮抗性可继续进下一步研究，同时也为进一步研究不同季节土壤微生物的空间分布和多样性分析提供了基础性研究。

参考文献：

[1]Lechevalier H A. Morris solotorovsky[M]. New York： McGraw-Hill Book Co，1965.

[2]方江平. 西藏色季拉山土壤的性状与垂直分布[J]. 山地研究，1997，15（4）：228-233.

[3]中国科学院南京土壤研究所. 土壤微生物研究方法[M]. 北京：科学出版社，1985：25-40.

[4]林先贵. 土壤微生物研究原理与方法[M]. 北京：高等教育出版社，2010：32-45.

[5]布坎南R E，吉本斯N E. 伯杰细菌鉴定手册[M]. 8版.北京：科学出版社，1984：729-759.

[6]东秀珠，蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册[M]. 北京：科学出版社，2001：353-370.

[7]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2000：30-57.endprint

摘要：为了解不同海拔高度、不同植被类型土壤芽孢杆菌的分布状况和菌群多样性，以西藏色季拉山东坡土壤为研究对象，根据野外调查采样情况和实验室统计分析结果，结合GIS空间分析方法分析土壤芽孢杆菌的分布特征。结果表明：土壤芽孢杆菌数量随着海拔的升高而增加，同一海拔高度不同土层厚度土壤芽孢杆菌数量随土层深度增加而减少，土壤养分含量和土壤芽孢杆菌数量呈正相关性。

关键词：土壤；芽孢杆菌；色季拉山；海拔；植被类型；高寒植被；资源利用

中图分类号：S154 .3 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0370-02

芽孢杆菌属（Bacillus）由德国布雷斯劳大学植物生理研究所的Cohn命名^[1]，该属是一类好氧或兼性厌氧、产生抗逆性、能形成芽孢（内生孢子）的杆菌，属于革兰氏阳性菌。由于它们能够产生对热、电磁辐射、紫外线和部分化学药品具有很强抗性的芽孢，因此可在多种不良环境下生长。芽孢杆菌在自然界中分布广泛，与大家的生活也密切相关，在工业、医药、农业和科研等方面都具备广泛的实用价值。色季拉山位于西藏自治区林芝县以东，属于念青唐古拉山脉，该山脉高寒物种丰富，生态系统类型多样，植被类型具有明显的高寒荒漠特征。目前，对于色季拉山土壤微生物的系统研究相对较少，本研究以色季拉山不同海拔高度的不同植被类型为研究对象，探讨其土壤芽孢杆菌空间分布特征以及土壤养分和土壤微生物的相关性，以期为高寒植被生态环境系统保护和土壤芽孢杆菌资源开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 土壤采集

色季拉山地处青藏高原东南部94°25′～94°45′E、29°35′～29°57′N，受印度洋暖湿季风影响，属于湿润气候区和半湿润气候区过渡带，年均气温-0.7 ℃，年均降水量600～1 000 mm，其生物气候垂直分布，土壤类型和植被类型多样性显著^[2]。本试验分别选取色季拉山东坡云杉林（3 000～3 500 m）、冷杉林（3 500～4 100 m）和方柏枝林（4 100～4 300 m）3个不同海拔高度的试验地段，且每个地段随机设置2个样地（30 m×30 m），在每个样地随机设置3个采样点。于2013年5月采集土样，除去土壤表层凋落物，采用多点混合法分别采集0～20、20～40 cm的土壤，筛去石砾等杂质后，一份土样保存在4 ℃冰箱中，并在2～3 d内完成土壤芽孢杆菌的分离；另一份土壤风干后用于测定土壤理化性质及土壤酶活性。

1.2 土壤芽孢杆菌的分离

土壤芽孢杆菌的分离、计数采用稀释平板法，培养基采用牛肉膏蛋白胨麦芽汁琼脂培养基^[3-4]，121 ℃高压灭菌 20 min，备用。称取10 g土样，加入95 mL 0.85%生理盐水，于灭菌后的三角瓶中振荡15 min，再静置15 min，吸取上层清液作为试验菌液。在无菌操作台中用移液枪吸取0.5 mL菌液，再注入4.5 mL 0.85%生理盐水中，摇匀后稀释为10-1，直至稀释为10-3后放入85 ℃水浴锅中，10 min后再把菌液均匀涂抹在固体培养基中，倒置于30 ℃培养箱中，培养 3～4 d。

1.3 菌群鉴定

土壤芽孢杆菌的鉴定包括菌株外形特征观察、革兰氏染色、淀粉水解、吲哚试验和葡萄糖产酸试验，具体操作和鉴定标准参照文献[5-6]。

1.4 土壤理化性质测定

土壤基本理化性质的测定内容包括土壤有机质含量、土壤pH值、土壤全氮含量、土壤速效磷和速效钾含量，其测定方法参照文献[7]。

2 结果与分析

2.1 菌群鉴定

本试验从3个不同海拔不同林地类型试验地的18个采样点共筛选出56株菌株，根据菌株培养条件、外观特征、染色反应和土壤微生物生理生化试验特征，从这56株菌株中鉴定出9个种^[5]，即巨大芽孢杆菌（B. megaterium）、蜡状芽孢杆菌（B. cereus）、地衣芽孢杆菌（B. licheniformis）、坚硬芽孢杆菌（B. firmus）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）、短小芽孢杆菌（B. pumilus）、蕈状芽胞杆菌（B. mycoides）、环状芽孢杆菌（B. circulans）、泛酸芽孢杆菌（B. pantothenticus）。这些菌种可以产生抗菌物质、抑制病原菌繁殖、改善生态环境，也是菌肥的重要组成部分。

2.2 土壤芽孢杆菌的特征

结合GPS为18个采样点分别定位，用GIS空间分析法显示样地土壤芽孢杆菌分布状况，用Excel 2003统计每个采样点的经纬度和每个采样点土壤芽孢杆菌数量，生成dbf文件，在ArcView 3.3中添加事件，生成采样坐标文件，通过视图窗口添加土壤采样点文件（soil.shp），在Surface模块选择空间插值Spline方法可生成土壤芽孢杆菌数量分布图（图1）。随着海拔升高，土壤细菌、放线菌和芽孢杆菌的数量逐步增加，而土壤真菌数量减少；在同一海拔高度上，随着土层深度的增加，土壤芽孢杆菌的数量逐渐减少。

3 结语

土壤微生物是存在于土壤中的细菌、真菌、放线菌和藻类的总称，它们在土壤中进行各种转化，同时促进土壤有机质的分解和养分的转化。本试验分析了色季拉山东陂不同海拔高度、不同植被类型土壤芽孢杆菌的空间分布特征，选取了典型的色季拉山植被，海拔跨度为3 000～4 300 m。结果表明，随着海拔的升高，土壤微生物数量均有所变化，土壤芽孢杆菌的数量和土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量呈正相关性，土壤微生物的主要活动范围随土层深度的增加而减小。本试验筛选了部分菌种，对其拮抗性可继续进下一步研究，同时也为进一步研究不同季节土壤微生物的空间分布和多样性分析提供了基础性研究。

参考文献：

[1]Lechevalier H A. Morris solotorovsky[M]. New York： McGraw-Hill Book Co，1965.

[2]方江平. 西藏色季拉山土壤的性状与垂直分布[J]. 山地研究，1997，15（4）：228-233.

[3]中国科学院南京土壤研究所. 土壤微生物研究方法[M]. 北京：科学出版社，1985：25-40.

[4]林先贵. 土壤微生物研究原理与方法[M]. 北京：高等教育出版社，2010：32-45.

[5]布坎南R E，吉本斯N E. 伯杰细菌鉴定手册[M]. 8版.北京：科学出版社，1984：729-759.

[6]东秀珠，蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册[M]. 北京：科学出版社，2001：353-370.

[7]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2000：30-57.endprint

摘要：为了解不同海拔高度、不同植被类型土壤芽孢杆菌的分布状况和菌群多样性，以西藏色季拉山东坡土壤为研究对象，根据野外调查采样情况和实验室统计分析结果，结合GIS空间分析方法分析土壤芽孢杆菌的分布特征。结果表明：土壤芽孢杆菌数量随着海拔的升高而增加，同一海拔高度不同土层厚度土壤芽孢杆菌数量随土层深度增加而减少，土壤养分含量和土壤芽孢杆菌数量呈正相关性。

关键词：土壤；芽孢杆菌；色季拉山；海拔；植被类型；高寒植被；资源利用

中图分类号：S154 .3 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0370-02

芽孢杆菌属（Bacillus）由德国布雷斯劳大学植物生理研究所的Cohn命名^[1]，该属是一类好氧或兼性厌氧、产生抗逆性、能形成芽孢（内生孢子）的杆菌，属于革兰氏阳性菌。由于它们能够产生对热、电磁辐射、紫外线和部分化学药品具有很强抗性的芽孢，因此可在多种不良环境下生长。芽孢杆菌在自然界中分布广泛，与大家的生活也密切相关，在工业、医药、农业和科研等方面都具备广泛的实用价值。色季拉山位于西藏自治区林芝县以东，属于念青唐古拉山脉，该山脉高寒物种丰富，生态系统类型多样，植被类型具有明显的高寒荒漠特征。目前，对于色季拉山土壤微生物的系统研究相对较少，本研究以色季拉山不同海拔高度的不同植被类型为研究对象，探讨其土壤芽孢杆菌空间分布特征以及土壤养分和土壤微生物的相关性，以期为高寒植被生态环境系统保护和土壤芽孢杆菌资源开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 土壤采集

色季拉山地处青藏高原东南部94°25′～94°45′E、29°35′～29°57′N，受印度洋暖湿季风影响，属于湿润气候区和半湿润气候区过渡带，年均气温-0.7 ℃，年均降水量600～1 000 mm，其生物气候垂直分布，土壤类型和植被类型多样性显著^[2]。本试验分别选取色季拉山东坡云杉林（3 000～3 500 m）、冷杉林（3 500～4 100 m）和方柏枝林（4 100～4 300 m）3个不同海拔高度的试验地段，且每个地段随机设置2个样地（30 m×30 m），在每个样地随机设置3个采样点。于2013年5月采集土样，除去土壤表层凋落物，采用多点混合法分别采集0～20、20～40 cm的土壤，筛去石砾等杂质后，一份土样保存在4 ℃冰箱中，并在2～3 d内完成土壤芽孢杆菌的分离；另一份土壤风干后用于测定土壤理化性质及土壤酶活性。

1.2 土壤芽孢杆菌的分离

土壤芽孢杆菌的分离、计数采用稀释平板法，培养基采用牛肉膏蛋白胨麦芽汁琼脂培养基^[3-4]，121 ℃高压灭菌 20 min，备用。称取10 g土样，加入95 mL 0.85%生理盐水，于灭菌后的三角瓶中振荡15 min，再静置15 min，吸取上层清液作为试验菌液。在无菌操作台中用移液枪吸取0.5 mL菌液，再注入4.5 mL 0.85%生理盐水中，摇匀后稀释为10-1，直至稀释为10-3后放入85 ℃水浴锅中，10 min后再把菌液均匀涂抹在固体培养基中，倒置于30 ℃培养箱中，培养 3～4 d。

1.3 菌群鉴定

土壤芽孢杆菌的鉴定包括菌株外形特征观察、革兰氏染色、淀粉水解、吲哚试验和葡萄糖产酸试验，具体操作和鉴定标准参照文献[5-6]。

1.4 土壤理化性质测定

土壤基本理化性质的测定内容包括土壤有机质含量、土壤pH值、土壤全氮含量、土壤速效磷和速效钾含量，其测定方法参照文献[7]。

2 结果与分析

2.1 菌群鉴定

本试验从3个不同海拔不同林地类型试验地的18个采样点共筛选出56株菌株，根据菌株培养条件、外观特征、染色反应和土壤微生物生理生化试验特征，从这56株菌株中鉴定出9个种^[5]，即巨大芽孢杆菌（B. megaterium）、蜡状芽孢杆菌（B. cereus）、地衣芽孢杆菌（B. licheniformis）、坚硬芽孢杆菌（B. firmus）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）、短小芽孢杆菌（B. pumilus）、蕈状芽胞杆菌（B. mycoides）、环状芽孢杆菌（B. circulans）、泛酸芽孢杆菌（B. pantothenticus）。这些菌种可以产生抗菌物质、抑制病原菌繁殖、改善生态环境，也是菌肥的重要组成部分。

2.2 土壤芽孢杆菌的特征

结合GPS为18个采样点分别定位，用GIS空间分析法显示样地土壤芽孢杆菌分布状况，用Excel 2003统计每个采样点的经纬度和每个采样点土壤芽孢杆菌数量，生成dbf文件，在ArcView 3.3中添加事件，生成采样坐标文件，通过视图窗口添加土壤采样点文件（soil.shp），在Surface模块选择空间插值Spline方法可生成土壤芽孢杆菌数量分布图（图1）。随着海拔升高，土壤细菌、放线菌和芽孢杆菌的数量逐步增加，而土壤真菌数量减少；在同一海拔高度上，随着土层深度的增加，土壤芽孢杆菌的数量逐渐减少。

3 结语

土壤微生物是存在于土壤中的细菌、真菌、放线菌和藻类的总称，它们在土壤中进行各种转化，同时促进土壤有机质的分解和养分的转化。本试验分析了色季拉山东陂不同海拔高度、不同植被类型土壤芽孢杆菌的空间分布特征，选取了典型的色季拉山植被，海拔跨度为3 000～4 300 m。结果表明，随着海拔的升高，土壤微生物数量均有所变化，土壤芽孢杆菌的数量和土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量呈正相关性，土壤微生物的主要活动范围随土层深度的增加而减小。本试验筛选了部分菌种，对其拮抗性可继续进下一步研究，同时也为进一步研究不同季节土壤微生物的空间分布和多样性分析提供了基础性研究。

参考文献：

[1]Lechevalier H A. Morris solotorovsky[M]. New York： McGraw-Hill Book Co，1965.

[2]方江平. 西藏色季拉山土壤的性状与垂直分布[J]. 山地研究，1997，15（4）：228-233.

[3]中国科学院南京土壤研究所. 土壤微生物研究方法[M]. 北京：科学出版社，1985：25-40.

[4]林先贵. 土壤微生物研究原理与方法[M]. 北京：高等教育出版社，2010：32-45.

[5]布坎南R E，吉本斯N E. 伯杰细菌鉴定手册[M]. 8版.北京：科学出版社，1984：729-759.

[6]东秀珠，蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册[M]. 北京：科学出版社，2001：353-370.

[7]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2000：30-57.endprint