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第 23 卷 第 12 期 2010 年 12 月

環(huán) 境 科 學 研 究 Research of Environmental Sciences

Vol. 23， 12 No. Dec. ， 2010

科爾沁沙地和渾善達克沙地流動沙丘中土壤微生 季 物學特征比較 2012.01.30
王少昆
1

， 2

，趙學勇 1* ，曲
100039

浩

1， 2

，井向輝 3 ，連

杰

1， 2

，云建英 1

祥

1. 中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所， 奈曼沙漠化研究站，甘肅 蘭州 2. 中國科學院研究生院，北京 3. 長慶油田公司第二采油廠地質(zhì)研究所，甘肅 慶陽

730000

745100

摘要： 通過對科爾沁沙地和渾善達克沙地 流 動 沙 丘 中 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 層 土 壤 中 微 生 物 數(shù) 量 和 生 物 量 碳 的 比 較 表 明：土壤微生物三大類群（ 細菌、 放線菌和真菌） 數(shù)量和微生物生物量碳均表現(xiàn)為渾善達克沙地 > 科爾沁沙地， 其中兩 大 沙 地 真菌數(shù)量差異顯著， 細菌和放線菌數(shù)量差異不顯著， 微生 物 生 物 量 碳 差 異 顯 著；兩 大 沙 地 土 壤 微 生 物 數(shù) 量 和 生 物 量 碳 在 不 同 其中微生物三大類群數(shù)量差異均 不 顯 著， 生 物 生 物 量 碳 差 異 顯 著 . 土 微 土壤層次均表現(xiàn)為 > 10 ～ 20 cm 層高于 0 ～ 10 cm 層， 壤性質(zhì)的差異導致兩大沙地流動沙丘中微生物數(shù)量和生物量 碳 略 有 不 同 . 細 菌 和 真 菌 數(shù) 量 與 土 壤 有 機 碳 和 土 壤 全 氮 呈 顯 著 正相關， 與土壤水分含量和 pH 呈顯著負相關， 微生物生 物 量 碳 與 土 壤 有 機 碳 和 土 壤 全 氮 呈 顯 著 正 相 關 . 兩 大 沙 地 土 壤 微 生 物與土壤養(yǎng)分的層化比率均小于 1， 科爾沁沙地中微生物數(shù)量、 生物量碳和土壤養(yǎng)分的層化比率均大于 渾 善 達 克 沙 地， 以 推 可 而且渾善達克沙地退化速度更快. 斷兩大沙地的流動沙丘處于退化狀態(tài)， 關鍵詞： 科爾沁沙地； 渾善達克沙地； 流動沙丘； 土壤微生物； 微生物生物量碳； 層化比率 中圖分類號： X171 文獻標志碼： A 文章編號： 1001 － 6929（2010）12 － 1516 － 07

Comparison of Soil Microbial Features in Mobile Dunes from Horqin and Otindag Sands in Northern China
2 2 2 WANG Shao-kun 1 ， ，ZHAO Xue-yong 1 ，QU Hao 1 ， ，JING Xiang-hui 3 ，LIAN Jie 1， ，YUAN Jian-ying 1

1. Naiman Desertification Research Station，Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China 100039，China 745100，China

2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing

3. Research Center of Geology，No. 2 Oil Extraction Plant of Changqing Oilfield Company，Qingyang

Abstract： Typical mobile dunes in Horqin Sands and Otindag Sands were chosen to investigate the soil microbial population and biomass carbon in the 0- cm and > 10- cm soil layers. Results showed that soil microbial population and biomass carbon in 10 20 Otindag Sands were greater than those in Horqin Sands. The difference of fungal population between Horqin and Otindag was significant，while the differences of bacterial and actinomycetic population were both statistically insignificant. Their biomass carbon also showed significant differences. Microbial population and biomass carbon at the two layers showed that the > 10- cm was greater 20 than the 0- cm layer in both the Otindag and Horqin Sands. The difference of microbial population between the two layers was not 10 significant，while microbial biomass carbon was significantly different. The differences of soil properties resulted in the differences of microbial population and biomass carbon between the Horqin and Otindag Sands. Correlations were remarkably positive among bacterial and fungal population，soil organic carbon content and soil total nitrogen content，but negative among bacterial and fungal population， soil water content and pH value. Microbial biomass carbon
收稿日期： 2010 － 05 － 15 修訂日期： 2010 － 08 － 30

displayed a significantly positive correlation with soil organic carbon content and soil total nitrogen content. Soil microbial and organic matter stratification ratios were below 1 in both Horqin and Otindag Sands. Microbial population，biomass carbon and organic matter stratification ratios in Horqin Sands were higher than those in Otindag Sands，which indicated that the mobile dunes in both Horqin and Otindag Sands were in a state of degradation. The degradation rate was greater in Otindag than in

基金項目： 國 家 重 點 基 礎 研 究 發(fā) 展 計 劃 （ 973 ） 項 目 （ 2009 CB421303 ） ； 中 國 科 學 院 西 部 之 光 項 目 （ O928711001 ） ； 中 國 科 學 院 西 部 之 光 博 士 項 目 （ O828881001 ） wangsk@ lzb. ac. cn. 作者簡介： 王少昆（1982 － ） ， 陜西綏德人， 男， * 責任作者， 趙學勇（ 1963 － ） ， 內(nèi) 蒙 古 臨 河 人， 究 員， 士， 男， 研 博 博 nmzhaoxy@ yahoo. com. cn 主要從事恢復生態(tài)學研究， 導，

第 12 期 Horqin Sands.

王少昆等：科爾沁沙地和渾善達克沙地流動沙丘中土壤微生物學特征比較

1517

Key words： Horqin Sands； Otindag Sands； mobile dune； soil microorganism； microbial biomass carbon； soil stratification ratio
［ 1］

沙漠化是土地退化最嚴重的形式之一 的變化
［ -3 ］ 2

. 沙漠

化過程中， 土壤、 文、 被 和 微 氣 象 都 會 發(fā) 生 明 顯 水 植 . 科爾沁 沙 地 和 渾 善 達 克 沙 地 位 于 我 國 北方農(nóng)牧交錯帶上， 其原始植被都是榆樹疏林草原， 由于受自然條件和 人 為 干 擾 的 共 同 作 用， 大 沙 地 兩 沙漠 化 發(fā) 展 迅 速， 樹 疏 林 草 原 逐 漸 被 沙 丘 代 榆 替
［ ］ 4-6

. 土壤微生物 是 陸 地 生 態(tài) 系 統(tǒng) 中 最 活 躍 的 成
［ 7］

擔負著分解動植物殘體的重要使命， 推動著生態(tài) 分， 系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán) 作為土壤質(zhì)量變化的指標 . 土壤微生物參數(shù)可
圖1 Fig. 1 科爾沁沙地和渾善達克沙地地理位置 Location of Horqin and Otindag Sands
［ -9］ 8

.

科爾沁沙地和渾善達克沙地均處于中國北方農(nóng) 牧交錯帶， 該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱， 沙漠化發(fā)展迅 速. 劉軍會等
［ ］ 10

GIS 和 景 觀 生 態(tài) 學 的 方 利 用 遙 感，
2

1. 2 1. 2. 1

研究方法 取樣設計 分別選取科爾沁沙地和渾善達克沙地 3 個典型

法分析得出 農(nóng) 牧 交 錯 帶 沙 地 面 積 從 1988—2000 年 增加了8 063 km ， 并以每年 672 km 的速度擴展， 其 主要原因是草地的退化. 以往對科爾沁沙地和渾善 達 克 沙 地 的 研 究， 要 集 中 在 沙 地 水 分 主 被
［ 14-15］ ［ -13］ 11 2

2 在 的流動 沙 丘， 每 個 沙 丘 上 選 擇 5 × 5 m 的 樣 方 若

、 植

干， 隨機選取其中 3 個作為 取 樣 樣 方， “S” 在 每 按 型 用 個取樣樣方中選 5 個采樣點， 已 滅 菌 的 直 徑 為 20 mm 土 鉆 在 每 個 采 樣 點 上 分 別 取 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 的土壤， 將相 同 深 度 的 土 壤 分 別 混 勻， 用 75% 酒精滅菌后的土壤 篩 （ < 2 mm） 去 掉 石 塊 和 裝 動植物殘體， 入 無 菌 袋 帶 回 實 驗 室4 ℃ 下 保 存 待 pH， 用. 實驗室測定包括 土 壤 含 水 量， 電 導 率、 生 微 放 物 3 大類群（ 包括細菌、 線 菌 和 真 菌 ） 數(shù) 量 及 微 生 物生物量碳. 1. 2. 2 法
［ 26-27］

、 土壤種子庫

［ -17］ 16

和土壤理化性質(zhì)

［ 18-20］ ［ 21］

等方

面， 而在微生物方面 的 研 究 較 少. 陳 祝 春 等 桂芬
［ 22］

和呂

分 別 在 20 世 紀 90 年 代 對 科 爾 沁 沙 地 沙 丘
［ 23］

中土壤微生物數(shù)量的分布特征和季節(jié)動態(tài)進行了研 近年來， 少 昆 等 王 究， 對科爾沁沙地不同沙丘萌 動期微生物數(shù)量的 組 成 進 行 了 初 步 研 究， 對 渾 善 而 達克沙地微生物方面的研究鮮見報道. 由于科爾沁 氣 沙地和渾善達克沙 地 在 地 理、 候 和 沙 漠 化 程 度 上 同時也存在一定的差異性， 所以 都有一定的相似性， 對科爾沁沙地和渾善達克沙地的比較研究具有現(xiàn)實 到目前為止， 對于兩大沙地之間的比較 意義. 然而， 研究僅限于 冰 草 群 居 多 樣 性 方 面
［ 24］

測定方法 ：細菌采 用 牛 肉 膏 蛋 白 胨 瓊 脂 培 養(yǎng) 基， 線 放

微生 物 各 類 群 數(shù) 量 的 測 定 采 用 稀 釋 平 板 菌采用高氏一號培 養(yǎng) 基， 菌 采 用 馬 丁 氏 孟 加 拉 紅 真 瓊脂培養(yǎng)基. 每 種 類 群 選 用 2 個 稀 釋 度， 個 稀 釋 每 無菌接種后， 冷凝倒置于恒溫培養(yǎng) 度接種 3 個平板， 3 箱內(nèi) 28 ～ 30 ℃ 培 養(yǎng)， ～ 7 d 內(nèi) 對 微 生 物 數(shù) 量 進 行 計數(shù). 微生物生 物 量 碳 （ MBC ） 含 量 的 測 定 采 用 氯 仿 熏蒸提取法
［ 28］

. 該研究對我

國北方兩大沙地流動沙丘中土壤微生物數(shù)量和生物 量特征進行了比較 研 究， 期 補 充 渾 善 達 克 沙 地 微 以 同 生物方面研究的空 白， 時 也 有 利 于 沙 地 之 間 在 沙 從 漠化防治和生態(tài)重 建 方 面 相 互 借 鑒， 而 為 退 化 草 場的恢復、 沙地生態(tài) 系 統(tǒng) 分 解 者 亞 系 統(tǒng) 功 能 的 維 持 提供一定的理論依據(jù).

；土壤含水量（ SWC） 采用烘干恒質(zhì)量

1
1. 1

研究區(qū)概況及研究方法
研究區(qū)概況 科爾沁沙地和渾善達克沙地均處于中國北方農(nóng)

法 （ 105 ℃ ，24 h ） ； pH 測 定 用 Multiline P4 （ Germany） pH 探頭測定 （ 水 土 比 為 1 ∶ 2. 5 ） ；電 導 率 （ EC） 用 Multiline P4（ Germany） 電導率探頭測定 （ 水 土比為 1∶ 5） ；土壤有機碳（ SOC） 含量（ 質(zhì)量分數(shù) ） 采 用重鉻酸鉀 － 硫酸氧化法；土壤全氮（ STN） 含量（ 質(zhì) 量分數(shù)） 采用凱氏定氮法
［ ］ 29

牧交錯帶上， 生態(tài)系統(tǒng)較脆弱， 沙漠化程度受人為影 兩大沙地地理位置如圖 1 所示， 基本生態(tài)狀 響較大， 況如表 1 所示
［ 25 ］ 4，

.

.

1518 表1 Table 1
沙地 地理位置 海拔 / 年降水量 / m mm

環(huán)

境

科

學

研

究
［， ］ 4 25

第 23 卷

科爾沁沙地和渾善達克沙地基本狀況

Basic description of Horqin and Otindag Sandys
年均溫 年均風速 / （ m / s） 度 /℃ 植被組成 流動沙丘的 植被組成 土壤類型 氣候特點

年蒸發(fā)量 / mm

科爾沁 沙地

120 °55′E， 360 42°41′N

364. 6

1 500 ～ 2 500 3 ～ 7

3. 4 ～ 4. 4

小 葉 錦 雞 兒 （ Caragana microphylla ） 、差 巴 嘎 蒿 栗 鈣 土、 （ Artemisia halodendron ） 、 豬 差巴嘎蒿和沙米 黑 鈣 土 毛 菜 （ Salsola colina ） 、 草 （ Agriophyllum 白 和 風 沙 （ Pennisetum centrasiaticum ） squarrosum） 等 土 （ Digitaria 和 馬 唐 sanguinalis） 等 小葉錦雞 兒、 蒿 （ Artimisia 冷 frigida ） 、 沙 蒿 （ Artemisia 褐 沙 米 和 沙 竹 intramongolica） 、 氏 針 茅 克 （ Psammochloa （ Stipa krylovii ） 、百 里 香 villosa） 等 （ Thymus serpyllum ） 和 星 星 草（ Puccinellia tenuiflora） 等

溫帶 半 干旱 大 陸性 季 風氣候

渾善達克 116 °05′E， 1 315 43°07′N 沙地

389. 4

2 000 ～ 2 700 0 ～ 3

3. 5 ～ 5. 0

栗 鈣 土、 棕 鈣 土 和 風 沙 土

溫帶 半 干旱 大 陸性 季 風氣候

1. 2. 3

數(shù)據(jù)分析

科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤理化性質(zhì)差異 w（ 明顯（ 見表 2） . w（ SOC） ， STN） 和電導率（ EC） 均為 w（ 渾善達克沙地 > 科爾沁沙地， SOC） 和 EC 差異顯 w（ 著， STN） 差異不顯著；土壤含水量（ SWC） 為科爾沁 沙地較高， 兩大沙地之間差異顯著；兩大沙地的土壤 均為偏堿性， 而渾善達克沙地中 pH 更接近于中性. 在 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 的 2 層土壤間， 科爾沁沙 w（ w（ pH 地中 除 SWC 差 異 顯 著 外， SOC） ， STN） ， 和 EC 差異均不顯著；渾善達克沙地w（ SOC） ， SWC 和 pH w（ 差異顯著，， STN） 和 EC 差異不顯著.

基本 數(shù) 據(jù) 分 析 和 繪 圖 采 用 Microsoft Excel 和 Origin 8. 0 軟 件， 差 分 析 和 相 關 性 分 析 采 用 SPSS 方 軟件， 沒有特殊說明 的 情 況 下 以 P < 0. 05 為 顯 著 水 平， 兩大沙地的差 異 采 用 單 因 素 方 差 分 析 （ One-way ANOVA） ， 微生物 特 征 與 土 壤 理 化 性 質(zhì) 的 相 關 分 析 采用 Pearson 相關. 所 有 數(shù) 值 采 用 平 均 值 ± 標 準 誤 差（ means ± SE） 的形式表示.

2
2. 1

結果與討論
科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤理化特征
表2 Table 2
沙地 科爾沁沙地 渾善達克沙地 土壤層次 0 ～ 10 cm > 10 ～ 20 cm 0 ～ 10 cm > 10 ～ 20 cm

科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤理化特征

Physicochemical properties of soils in Horqin and Otindag Sands
w（ SOC） / （ g / kg） 0. 387 ± 0. 162 a 0. 512 ± 0. 154 a 1. 078 ± 0. 061 b 1. 586 ± 0. 016 c w（ STN） / （ g / kg） 0. 066 ± 0. 019 a 0. 083 ± 0. 015 a 0. 120 ± 0. 014b 0. 155 ± 0. 007 b SWC / % 2. 28 ± 0. 13 a 3. 08 ± 0. 25b 0. 38 ± 0. 07 c 1. 17 ± 0. 04d pH 7. 78 ± 0. 07a 7. 87 ± 0. 14 a 7. 09 ± 0. 04 b 7. 29 ± 0. 08 c EC / （ μS / cm） 15. 50 ± 0. 71a 15. 00 ± 1. 21a 63. 33 ± 2. 44b 51. 33 ± 1. 53 b

注：同一列不同字母表示統(tǒng)計分析差異顯著（ P < 0. 05 ） .

2. 2

科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤微生物數(shù)量比較 科爾沁沙地和渾善達克沙地流動沙丘中土壤微

菌數(shù)量比 0 ～ 10 cm 層分別高 9. 8% 和 20. 4% ， 放線 菌數(shù)量分 別 高 17. 0% 和 31. 4% ， 菌 數(shù) 量 分 別 高 真 8. 0% 和 34. 4% ， 一 沙 地 中 不 同 層 次 土 壤 微 生 物 同 數(shù)量差異不顯著（ 見圖 2） . 2. 3 科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤 w（ 微生物生 物量碳） 比較 科爾沁沙 地 和 渾 善 達 克 沙 地 流 動 沙 丘 中 土 壤 w（ 微生物生物量碳） 與 微 生 物 數(shù) 量 分 布 相 似， 渾 即 善達克沙地 > 科爾沁沙地，> 10 ～ 20 cm 層高于0 ～ 10 cm 層（ 見圖 3） . 在 0 ～ 10 cm 層， 渾善達克沙地土 壤 w（ 微生物生物量碳） 比 科 爾 沁 沙 地 高 17. 16% ，

生物 3 大 類 群 （ 細 菌、 線 菌 和 真 菌 ） 數(shù) 量 均 表 現(xiàn) 放 為：渾善 達 克 沙 地 > 科 爾 沁 沙 地. 在 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 的 2 層 土 壤 中， 善 達 克 沙 地 土 壤 細 渾 菌數(shù)量比科爾沁沙地分別多 40. 3% 和 53. 9% ， 差異 不顯著；放線菌數(shù)量分別多 7. 9% 和 21. 2% ， 差異不 顯著；渾善達克沙地 真 菌 數(shù) 量 分 別 是 科 爾 沁 沙 地 的 2. 52 和 3. 14 倍， 差異顯著. 兩大沙地土壤微生物數(shù) 量均表現(xiàn)為 > 10 ～ 20 cm 層高于 0 ～ 10 cm 層. 科爾 沁沙地和渾善 達 克 沙 地 中，> 10 ～ 20 cm 土 壤 層 細

第 12 期

王少昆等：科爾沁沙地和渾善達克沙地流動沙丘中土壤微生物學特征比較

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注：不同字母表示兩大沙地微生物數(shù)量差異顯著（ P < 0. 05 ） .

圖2

科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤微生物三大類群數(shù)量比較 Soil microbial population in Horqin and Otindag Sands

Fig. 2

差異不顯著，> 10 ～ 20 cm 層高 56. 69% ， 差異顯著. 兩大 沙 地 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 2 層 的 w（ 微生物生物量碳） 差 異 顯 著， 爾 沁 沙 地 和 渾 善 科 達克沙 地 > 10 ～ 20 cm 層 w（ 微生物生物量碳） 分 別 是 0 ～ 10 cm 層的 1. 98 倍和 2. 65 倍.

3
3. 1

討論
土壤微生物特征與土壤理化性質(zhì)的相關關系 對兩大沙地流動 沙 丘 中 土 壤 微 生 物 特 征〔微 生

物三大類群數(shù)量和 w（ 微 生 物 生 物 量 碳 ） 〕 土 壤 理 與 化 性 質(zhì) 〔w（ SOC） ，w（ STN） ，SWC，pH 和 EC 〕的 Pearson 相關 分 析 （ 見 表 3 ） 可 以 看 出： 細 菌 數(shù) 量 與 w（ SOC） ， STN） 和 EC 呈 極 顯 著 正 相 關， SWC w（ 與 和 pH 呈極顯 著 負 相 關；放 線 菌 數(shù) 量 與 土 壤 因 子 的 相關關 系 不 顯 著； 真 菌 數(shù) 量 表 現(xiàn) 出 與 w（ SOC） 和 w（ STN） 顯 著 正 相 關， SWC 和 pH 呈 負 相 關； 與 w（ 微生物生物量碳） 與w（ SOC） 和w（ STN） 顯著正相 關. 微生物特征之間的相關關系表現(xiàn)為：細菌、 放線 菌和真菌數(shù)量之間 除 細 菌 和 放 線 菌 無 相 關 關 系 外， 其他兩兩 之 間 均 極 顯 著 正 相 關； w （ 微 生 物 生 物 量 與 碳） 與細菌 數(shù) 量 呈 極 顯 著 正 相 關， 放 線 菌 和 真 菌 數(shù)量統(tǒng)計上相關不顯著. 該研究結果與筆者對科爾沁沙地處于恢復階段 的流動、 半流動、 半固定和固定沙丘中微生物數(shù)量與 環(huán)境因子之 間 的 相 關 結 果
［ ］ 23

注：不同大寫字母代表兩大沙地相同土壤層次 w（ 微生物生物量碳） 差異顯著；不同小寫字母 表同一沙地中不同土壤層次之間 w（微生物生物量碳） 差異顯著（P < 0. 05）.

圖3

科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤 w（ 微生物生物量碳） 比較

Fig. 3

Soil microbial biomass C in Horqin and Otindag Sands

有 所 差 異. 突 出 表 現(xiàn)

在放線菌數(shù)量與其 他 生 態(tài) 特 征 的 相 關 關 系 方 面， 其 可見， 生 物 3 大 類 群 數(shù) 量 和 生 物 量 碳 均 表 現(xiàn) 微 但 出渾善達克 沙 地 > 科 爾 沁 沙 地， 是 兩 大 沙 地 微 生 物 數(shù) 量 除 了 所 占 比 例 不 到 1% 的 真 菌 差 異 顯 著 外， 細菌和放線菌數(shù) 量 差 異 均 不 顯 著， w （ 微 生 物 而 生物量碳） 在 兩 大 沙 地 中 差 異 顯 著. 這 種 差 異 主 要 由真菌引起， 研 究 有
［ ］ 30

原因可能是該研究只針對 2 個沙地的流動沙丘進行 了研究， 而筆者對科 爾 沁 沙 地 的 研 究 包 括 沙 丘 恢 復 過程中的 4 個階 段， 流 動、 流 動、 固 定 和 固 定 即 半 半 沙丘， 使得放線菌、 細菌和真菌對環(huán)境因子的變化響 應不同， 從而出 現(xiàn) 不 同 的 結 果. 相 同 的 是 微 生 物 數(shù) 量與土壤含水量均 呈 現(xiàn) 極 顯 著 負 相 關， 此 可 以 推 由 斷：在沙地正常水分范圍內(nèi)， 土壤微生物數(shù)量與土壤 含 水 量 呈 負 相 關 關 系. w（ 微生物生物量碳） 與 w（ SOC） 和w（ STN） 的極顯 著 相 關， 明 其 明 顯 受 土 說 壤養(yǎng) 分 的 影 響. w（ 微生物生物量碳） 與 細 菌 數(shù) 量 呈 與放線菌和真菌數(shù)量相關不顯著， 說明 顯著正相關， 在流動沙丘中， 細菌不僅在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢， 而且

表 明， 然 真 菌 在 微 生 物 總 雖

數(shù)上不占優(yōu)勢， 但是 其 生 物 量 能 占 到 微 生 物 總 生 物 量的 40% 以上. 兩大沙 地 微 生 物 數(shù) 量 和 w （ 微 生 物 生物量碳） 均 為 > 10 ～ 20 cm 層 高 于 0 ～ 10 cm 層， 其 中 三 大 類 群 數(shù) 量 之 間 差 異 均 不 顯 著，而 w（ 微生物生物量碳） 差異顯著， 這可 能 是 由 于 細 菌、 放線菌和真菌三者的疊加效應所致.

1520 表3 Table 3
項目 細菌數(shù)量 放線菌數(shù)量 真菌數(shù)量 w（ 微生物生物量碳） w（ SOC） w（ STN） SWC pH EC 細菌數(shù)量 1 0. 378
? 0. 748 ? ? 0. 680 ? ? 0. 974 ? ? 0. 984 ? ? － 0. 690 ? ? － 0. 767 ? ? 0. 713 ?

環(huán)

境

科

學

研

究

第 23 卷

土壤微生物特征與土壤理化性質(zhì)的相關關系

Correlations among soil microbial features and physicochemical properties
放線菌數(shù)量 真菌數(shù)量 w（ 微生物 生物量碳） w（ SOC） w（ STN） SWC pH EC

1
? 0. 837 ?

1 0. 286 0. 627 *
? 0. 690 ?

0. 184 0. 237 0. 301 － 0. 058 － 0. 052 0. 009

1
? 0. 691 ? ? 0. 692 ?

1
? 0. 971 ? ? － 0. 718 ? ? － 0. 795 ? ? 0. 755 ?

1
? － 0. 670 ? ? － 0. 765 ? ? 0. 713 ?

－ 0. 506 * － 0. 508 * 0. 438

－ 0. 022 － 0. 16 0. 199

1
? 0. 970 ? ? － 0. 856 ?

1
? － 0. 917 ?

1

注：? 為在 P < 0. 01 水平（ 雙側(cè)） 顯著相關； * 為在 P < 0. 05 水平（ 雙側(cè)） 顯著相關. ?

對微生物生物量的貢獻也最大. 3. 2 層化比率 土壤層化比率是土壤表層與底層土壤特征值的 FRANZLUEBBERS 比值，
［ 31］

界， 如果土壤 微 生 物 （ 細 菌、 線 菌 和 真 菌 ） 的 層 化 放 說 比率明顯小于 2 或 者 異 常 高 值， 明 土 壤 存 在 退 化 現(xiàn)象， 如果層化比率大于 2 或者在 2 附近， 說明土壤 狀況較好， 正處于恢復過程中. 由表 4 可 知， 爾 沁 沙 地 和 渾 善 達 克 沙 地 中 土 科 壤微 生 物 與 土 壤 養(yǎng) 分 的 層 化 比 率 均 小 于 1， 小 于 遠 閾值 2（ 表 4 ） ， 明 該 研 究 中 兩 大 沙 地 的 流 動 沙 丘 說 處于退化狀態(tài). 而 科 爾 沁 沙 地 中 微 生 物 數(shù) 量、 生 微 物生物量碳和土壤養(yǎng)分的層化比率均大于渾善達克 說明雖然渾善 達 克 沙 地 流 動 沙 丘 中 土 壤 微 生 沙地， 但是其層化比率較低， 由此 物活性和土壤養(yǎng)分較高， 可以推斷出該沙地的退化速度更快.

對土壤有機質(zhì)層化比率

：“土壤 碳、 層 化 比 率 較 高 的 土 壤 可 能 的研究指出 氮 是優(yōu)良土壤的評價 指 標， 指 標 不 受 土 壤 類 型 和 氣 該 ：“如 果 層 化 比 率 候的影響而變化. ”并 進 一 步 指 出 大于 2， 則土壤一般不會發(fā)生退化現(xiàn)象. ”李濤等
［ 32］

將層化比率應用于 土 壤 微 生 物 方 面， 出 土 壤 微 生 提 物層 化 比 率 （ Soil Microbial Stratification Ratio） 的 概 并用其判斷土壤演替方向的評價指標， 并進一步 念， 證明了土壤微生物層化比率也存在以 2 為閾值的分
表4 Table 4
沙地 科爾沁沙地 渾善達克沙地

科爾沁沙地和渾善達克沙地土壤微生物和土壤養(yǎng)分層化比率

Soil microbial and organic matter stratification ratio in Horqin and Otindag Sands
細菌 0. 911 0. 830 真菌 0. 854 0. 761 微生物生物量碳 0. 926 0. 744 SOC 0. 506 0. 378 STN 0. 756 0. 680

微生物總數(shù) 0. 891 0. 810

科爾沁沙地和 渾 善 達 克 沙 地 在 地 理、 候 和 沙 氣 漠化程度等方面有相似性， 但是也存在一定的差異， 從而導致兩大沙地在植被和土壤性質(zhì)方面有所不同 （ 見表 1， ） . 渾 善 達 克 沙 地 流 動 沙 丘 中 w（ SOC） ， 2 w（ STN） 和電導率 均 高 于 科 爾 沁 沙 地， 更 接 近 中 pH 性， 這些土壤優(yōu)勢給 渾 善 達 克 沙 地 流 動 沙 丘 中 微 生 物的生長繁殖提供 了 較 好 的 環(huán) 境， 以 該 沙 地 中 微 所 生 物 數(shù) 量 和 w（ 微生物生物量碳） 要 比 科 爾 沁 沙 地高. 李景欣等
［ ］ 24

多樣性指 數(shù) 分 別 為 1. 564 5 和 1. 600 4， 與 該 研 究 這 中兩大沙地土 壤 微 生 物 特 性 表 現(xiàn) 一 致. 可 見， 大 兩 沙地從物種多樣性和微生物活性方面均表現(xiàn)出渾善 從 達克沙地高于 科 爾 沁 沙 地. 然 而， 層 化 比 率 的 研 究結果表明， 兩大沙地均處于退化狀態(tài)， 而且渾善達 克沙地的退化速度更快. 流動沙丘中植被蓋度低、 植物種類少、 根系不發(fā) 達、 土壤養(yǎng) 分 差， 而 導 致 微 生 物 生 長 繁 殖 相 對 較 從 慢， 微生物活性 相 對 較 低. 由 于 流 動 沙 丘 固 有 的 相 使 對較差的生態(tài)環(huán)境 條 件， 其 土 壤 微 生 物 數(shù) 量 和 生 物量碳比條件較好 的 固 定 沙 丘 和 沙 質(zhì) 草 甸 低 得 多， 對科爾沁沙地、 騰格 里 沙 漠 和 庫 布 齊 沙 漠 等 干 旱 半 干旱地區(qū) 的 研 究 結 果 表 明， 異 在 1 個 數(shù) 量 級 以 差 上
［ 33-35］

對科爾沁沙地和渾善達克沙地中

冰草的 13 個群居 240 個個體和 5 個形態(tài)學特征（ 穗 穗 小 小 長、 寬、 穗 數(shù)、 花 數(shù) 和 穗 軸 第 一 節(jié) 間 長 ） 進 行 5 了比較研究， 結果表明， 個形態(tài) 學 特 征 中 有 4 個 特 征的統(tǒng)計平均數(shù)為 科 爾 沁 沙 地 低 于 渾 善 達 克 沙 地，

.

第 12 期

王少昆等：科爾沁沙地和渾善達克沙地流動沙丘中土壤微生物學特征比較

1521

流動沙地的固定是現(xiàn)階段中國北方農(nóng)牧交錯帶 也 面臨的一大難題， 是 科 研 工 作 者 需 要 解 決 的 一 項 重大課題
［ 25］

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. 如何科學 地 運 用 生 態(tài) 學 方 法， 生 產(chǎn) 從

者、 消費者和分解 者 方 面 入 手， 方 面、 角 度 對 沙 多 多 種群、 地生態(tài)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)加以調(diào)節(jié)及如何從個體、 群落和生態(tài)系統(tǒng)不同層面對沙地生態(tài)系統(tǒng)各尺度進 行調(diào)控等都需要在 今 后 的 研 究 中 得 以 解 決， 而 為 從 沙地流動沙丘的固定提供理論和實踐依據(jù).

4

結論
a. 土壤微生物三大類群（ 細菌、 放線菌和真菌 ）

數(shù)量均表現(xiàn) 為 渾 善 達 克 沙 地 > 科 爾 沁 沙 地， 中 其 真菌數(shù)量差異顯著， 細菌和放線菌數(shù)量差異不顯著； w（ 微生物生物量碳） 表現(xiàn)為 渾 善 達 克 沙 地 > 科 爾 沁沙地， 差異顯著. b. 兩大沙地不同土層微生物數(shù)量和 w（ 微生物 生物量碳） 均表現(xiàn)為 > 10 ～ 20 cm 層 高 于 0 ～ 10 cm 層， 其中微 生 物 三 大 類 群 數(shù) 量 之 間 差 異 均 不 顯 著， w（ 微生物生物量碳） 差異顯著. c. 細菌和真菌數(shù)量與 w（ SOC） ， STN） 顯著正 w（ 相關， SWC 和 pH 呈顯著負相關；放線菌數(shù)量與土 與 壤因 子 的 相 關 關 系 不 顯 著； w（ 微生物生物量碳） 與 w（ SOC） ， STN） 顯 著 正 相 關. w （ 微 生 物 生 物 量 w（ 碳） 與細菌數(shù)量呈 顯 著 正 相 關， 明 在 流 動 沙 丘 中， 說 細菌不僅在數(shù)量上 占 絕 對 優(yōu) 勢， 對 微 生 物 生 物 量 且 的貢獻也最大. d. 兩大沙地流動沙丘中， 土壤微生物和土壤養(yǎng) 分的層化比率均小于 1， 科爾沁沙 地 中 微 生 物 數(shù) 量、 生物量碳和土壤養(yǎng)分的層化比率均大于渾善達克沙 地， 可以推斷該研究 中 兩 大 沙 地 的 流 動 沙 丘 處 于 退 化狀態(tài)， 而且渾善達克沙地退化速度更快.
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1522

環(huán)

境

科

學

研

究

第 23 卷

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檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪

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