干旱区典型盐生植物群落下土壤微生物群落特征

（兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730021）

对于生态系统而言，土壤微生物作为主要构成部分，其群落多样性成为生态特征研究的主要标准，也成为近几年生态研究中的突出问题。有相关研究发现，在干旱地区，植物群落类型也会对土壤微生物群落的结构、功能等产生影响。同时，土壤微生物群落结构、功能差异也会对植物凋谢物的分解造成影响，包括物质能量的转换方式、碳循环、氮循环等。在干旱区，盐生植物所处的盐碱环境具有生物学意义，这种低渗透性高、盐碱含量高的地区，成为干旱地区影响传统农业发展的关键因素，不仅影响农作物生长，还会对建筑产生溶陷性、盐涨性、腐蚀性。因此，对干旱区典型盐生植物群落下的土壤微生物群落特征进行研究，了解土壤环境情况，探究盐生之物与土壤微生物群落之间的关系具有重要的科学价值，能够为干旱盐渍化土壤生物修复、保护等提供技术支撑。

1 研究区概况

研究区域位于甘肃省河西走廊干旱区域，处于青藏高原、黄土高原、内蒙古高原三大高原交汇地带，含有黑河、石羊河、疏勒河三大水系，形成了具有特殊性的地形地貌、气候类型。在该区域，热月为7 月，最高温度为24℃；冷月为1 月，最低温度为-11.8℃；5～9 月中旬为雨季，年降雨量低于150mm。

2 研究过程

2.1 样地设置和采样方法

选择甘肃河西走廊盐碱荒地作为本研究的地点，结合研究点植物群落中存在的不同，综合结构、物种，最终确定选择具有一致性的梭梭、白刺、绢蒿、花花柴、柽柳、雾冰藜等典型植物群落。于2019 年4 月25 日，采用梭梭群落典型样地取样，选取3 个样地，每个样地有3 个样方，面积为20m×20m，采用“S”型土钻方法，挖取直径为7.5mm 的土壤，并装入密封口袋中，带回研究室进行研究。经过2mm 筛选之后，将土样分为2 份，一份放在4℃环境环境中，分析其中微生物群落功能多样性；一份实施风干操作，分析土壤理化性质。其中，理化性质包括含水率、容重、pH 值、电导率、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等。

2.2 试验方法

2.2.1 土壤理化性质试验。采用电极电位法检测土壤pH 值，土壤中含有的有机质、全氮、碱解氮等分别应用重铬酸钾氧化外加热法、半微量开式法、扩散吸收法进行检测；速效磷用碳酸氢钠提取——钼锑抗显色——紫外分光光度法进行检测；速效钾用NH4Ac 浸提——原子吸收法进行检测。

2.2.2 土壤微生物功能多样性检测。土壤微生物碳源多样性应用Biolog 的生态测试板进行检测，选择与10g烘干土壤重量相同的新鲜土样，添加到加入100mL 的无菌缓冲液三角瓶中。在瓶口处塞入无菌棉花，在转速为200r/min 机器下进行30min 震荡，然后根据比例为1∶100 稀释液进行操作，在Biolog 板上进行接种，接种量为150μL。然后将该板放在黑暗环境下28℃恒温培养，每间隔12h，该板就会自动进行读数。

2.3 数据处理方法

借助碳源利用能够分析土壤中微生物群落功能的多样性，平均颜色变化率反应微生物总体活性，计算方式如下：

AWCD=∑（C-R）/n

在上述计算方式中，C 代表了每个孔底中检测物吸收的光密度值，R 代表了每个对照孔中检测物吸收的光密度值，单位均为OD。当出现C-R 为0 时，表明对应孔中检测物没有利用碳源。土壤微生物丰富度（S）主要是被利用碳源总数目，光密度0.25 是颜色变化的最低值。

丰富度应用Margalef 指数（M）

多样性指数应用Shannon-Weinner 指数（H）

优势度指数用Simpson 指数（D）

均匀度指数用Pielou 指数（E）

在上述式子中，其中主要是第i 个孔底与对照孔被检测物吸收的光密度值的差/微平板所有检测物吸收光密度值的总差，也就是Pi=（C-R）/∑（C-R）；从多样性角度快来看，其中N 是采样区域总重要值和，代表采样区域中第i 种植物的重要值，代表重要值之比，S 为采样区域群落的种类数量。

在研究过程中，针对96h Biolog 板中微生物代谢类型利用AWCD 值进行计算。

3 结果

3.1 土壤微生物群落总碳源利用动力特征

对于微生物整体活动，平均颜色变化率（AWCD）为判断标准，这一数值能将土壤中微生物应用某一碳源物质能力呈现出来。通过研究发现，植物群落下的土壤中AWCD 值在时间推移的情况会出现升高情况，并在后期发展到一定数值之后逐渐平缓发展。从宏观角度来看，这种变化趋势凸显的排列顺序为梭梭、花花柴、白刺、绢蒿、柽柳、雾冰藜。经过96hAWCD 值分析发现，梭梭群落明显高于其他植物群落，花花柴次之，其余群落差异并不显著，最低为雾冰藜。从这可以看出，土壤碳源的利用能力在不同群落下会有不同的区别，最强为梭梭，次之为花花柴，雾冰藜最弱。

3.2 土壤微生物群落多样性分析

对多样性指数、优势度指数上，梭梭为0.91±0.01a、花花柴为0.86±0.02a、白刺为0.85±0.07a、绢蒿为0.89±0.03a、柽柳为0.92±0.01a、雾冰藜为0.58±0.26b。从这些数据中可以发现，雾冰藜显著低于其他群落（P＜0.05），而其他群落之间数据相近（P＞0.05），这表明除了雾冰藜之外，其他群落并不会对常见菌种造成影响。

在均匀度指数上，梭梭为0.95±0.01b、花花柴为1.11±0.16b、白刺为1.27±0.17b、绢蒿为1.79±0.29a、柽柳为0.82±0.42b、雾冰藜为0.83±0.31b。可以看出，绢蒿与其他群落对比较高（P＜0.05），而其他群落之间数据相近（P＞0.05）。这表明，出了绢蒿外，其他群落菌群具有均匀性。

3.3 不同盐生植物群落多样性

通过本试验研究发现，柽柳、梭梭、绢蒿等植物群落的丰富度质素高于其他群落，P＜0.05。从多样性和优势度方面来看，梭梭、绢蒿、柽柳、白刺等植物群落之间不存在差异，但高于其他群落（P＜0.05）；白刺均度明显高于其他群落（P＜0.05），可以看出，梭梭、绢蒿、柽柳等群落具有一定优势，多样性丰富。通过对盐生植物多样性、土壤微生物平多样性相关性分析发现，植物的丰富度、多样性、优势度与土壤微生物多样性呈现正相关关系（P＜0.01），分别为0.85、0.87、0.75，与土壤生物优势度也呈现正相关关系，为0.78。这表明，土壤微生物多样性和盐生植物的多样性之间存在关系，且为正比例关系。

4 结论

对于土壤微生物的生存，植物群落能为其提供必要的生命物质。在此次研究中发现，尽管通过数据证实梭梭群落多样性与花花柴群落多样性对比较高，但二者之间土壤微生物群落并不存在差异。同时，植物多样性和土壤微生物颜色变化率之间不存在相关性关系，从这可以得出，土壤中微生物的活性与植物多样性无关，该值也在一定程度上呈现出土壤微生物群落的活性及探员利用率，不涉及到微生物数量。

对土壤微生物群落进行优势度和多样性等指数分析发现，除雾冰藜之外的其他植物，在微生物多样性方面都不存在差异。对均匀度进行分析发现，除了绢蒿之外的其他植物，土壤微生物群落的分布都较为均匀。同时，植物群落的多样性、优势度、丰富度等指数变化趋势一致，梭梭、绢蒿、柽柳植物群落呈现出优势。根据相关分析发现，盐生植物的丰富度、优势度、多样性指数方面，与土壤微生物的多样性、优势度等指示呈现出明显正相关关系，这表明，植物多样性越丰富，土壤微生物的多样性就越丰富。

针对甘肃省干旱区域盐生植物群落下的土壤微生物群落多样性特征，采用Biolog 法征进行研究和分析，取得了一定的成果。在碳源利用方面，不同植物群落下土壤微生物对碳源的利用优势、利用程度等也仅仅反映出土壤中的生物活动性，并不能反映其微生物的活性特征，而且也无法通过这些数据构建微生物群落系统。本研究中并没有对土团聚体进行微生物研究，还需要进一步对其开展试验探究，研究其中微生物群落的分布特征，探究不同盐生植物群落下土壤团聚微生物多样性特征，并解释干旱区盐生植物与土壤微生物之间相互作用的关系。