翻耕补播对冻土微生物利用碳源能力影响研究

(辽宁师范大学 城市与环境学院 辽宁 大连 116029)

引言

作为冷气候的产物之一，冻土对气候变化和环境变化十分敏感[1].青藏高原冻土在过去几十年发生了明显退化[2]。翻耕补播是一种特别重要的方式，但此措施对微生物的影响目前研究较少。因此，论文拟以青藏高原退化草甸及翻耕补播草甸土壤为研究对象，分析探讨人类扰动对微生物利用碳源能力的影响。

一、研究区概况

研究区位于青藏高原东北部祁连山地区，该区域是西北内陆区与青藏高原的自然分界线[3-4]。疏勒河位于祁连山北坡，河西走廊最西端，祁连山多年冻土区的冰雪融水是疏勒河流域主要的水源补给地[5]。上游发育多年冻土，整个区域总面积的83%为多年冻土，17%为季节性冻土分布区[6]。

二、研究方法

土壤微生物利用碳源能力采用BiologEco板分析。具体实验操作步骤如下：将5g土壤样品加入到45mL了灭菌水里接种。30min后，用吸管取1mL样品到1.5mL离心管中。在10000r /min下反应20min，将上清液除去，添1mL生理盐水，在振荡器上振动5min使之充分接触；再于10000r/min下离心20min，重复2次，除去其中的碳源；除去上清液，添1mL生理盐水，在振荡器上搅拌5min使之充分接触，在2000r/min下反应1min。将上层清液装入含有20mL已灭菌生理盐水(NaCl，0.85%)的试管中，并使其OD590保持在0.13±0.02。把该稀释过的液体加入96孔BiologEco板中，然后在4oC与25oC两种温度下繁殖，每24h用BiologGENIIIOmniLog仪器读取590nm处各孔的吸光值，25oC 与4oC分别连续测定10天、30天土壤微生物利用碳源的值。

三、研究结果

用BiologEco板对微生物功能多样性进行研究，当所有样品平均颜色发展变化(AWCD)值达到对数期(4oC，480h;25oC，108h)后，计算了不同类型冻土微生物利用31种碳源数量、香农多样性指数以及均匀度指数。总体来讲，不同类别的冻土微生物的功能差异性显著。

在两种温度下，随着冻土退化程度加深，反映微生物利用碳源总体能力的指标AWCD值均逐渐下降，在4oC和25oC情况下同样表现出相同的趋势，均显示随着冻土退化程度加深，微生物总体利用碳源能力下降；横向来看低温限制了微生物利用碳源能力，暗示温度对微生物功能影响很大。31种碳源分为六大类以后，发现除极不稳定冻土微生物在25oC优先利用酯类外，其他所有类型冻土微生物在两种温度下优先利用的碳源均为氨基酸；在两种温度下，随着冻土退化程度的加深，微生物利用氨基酸的能力呈现显著下降趋势，极不稳定冻土微生物利用能力几乎为零。从31种碳源利用能力来看，两种温度下除2-羟基苯甲酸以外其余30种碳源都至少可以被其中一类冻土微生物利用，有一些可以被除极不稳定冻土微生物以外其他冻土微生物高度利用，如L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、L-丝氨酸、D-甘露醇、D-氨基葡萄糖酸、腐胺、吐温40与吐温80。(表1)

表1 两种温度下不同退化程度冻土利用六大类碳源能力值

四、结论

不同类型冻土微生物功能差异性显著，温度对微生物功能影响很大。在两种温度下，随着冻土退化程度加深，反映微生物利用碳源总体能力的指标AWCD值均逐渐下降；微生物利用氨基酸的能力呈现显著下降趋势，极不稳定冻土微生物利用能力几乎为零；绝大多数碳源都可以被一类冻土微生物利用，小部分碳源可以被冻土微生物高度利用。