科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

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第 23 卷 第 12 期 2010 年 12 月

环 境 科 学 研 究 Research of Environmental Sciences

Vol. 23， 12 No. Dec. ， 2010

科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生 季 物学特征比较 2012.01.30
王少昆
1

， 2

，赵学勇 1* ，曲
100039

浩

1， 2

，井向辉 3 ，连

杰

1， 2

，云建英 1

祥

1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所， 奈曼沙漠化研究站，甘肃 兰州 2. 中国科学院研究生院，北京 3. 长庆油田公司第二采油厂地质研究所，甘肃 庆阳

730000

745100

摘要： 通过对科尔沁沙地和浑善达克沙地 流 动 沙 丘 中 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 层 土 壤 中 微 生 物 数 量 和 生 物 量 碳 的 比 较 表 明：土壤微生物三大类群（ 细菌、 放线菌和真菌） 数量和微生物生物量碳均表现为浑善达克沙地 > 科尔沁沙地， 其中两 大 沙 地 真菌数量差异显著， 细菌和放线菌数量差异不显著， 微生 物 生 物 量 碳 差 异 显 著；两 大 沙 地 土 壤 微 生 物 数 量 和 生 物 量 碳 在 不 同 其中微生物三大类群数量差异均 不 显 著， 生 物 生 物 量 碳 差 异 显 著 . 土 微 土壤层次均表现为 > 10 ～ 20 cm 层高于 0 ～ 10 cm 层， 壤性质的差异导致两大沙地流动沙丘中微生物数量和生物量 碳 略 有 不 同 . 细 菌 和 真 菌 数 量 与 土 壤 有 机 碳 和 土 壤 全 氮 呈 显 著 正相关， 与土壤水分含量和 pH 呈显著负相关， 微生物生 物 量 碳 与 土 壤 有 机 碳 和 土 壤 全 氮 呈 显 著 正 相 关 . 两 大 沙 地 土 壤 微 生 物与土壤养分的层化比率均小于 1， 科尔沁沙地中微生物数量、 生物量碳和土壤养分的层化比率均大于 浑 善 达 克 沙 地， 以 推 可 而且浑善达克沙地退化速度更快. 断两大沙地的流动沙丘处于退化状态， 关键词： 科尔沁沙地； 浑善达克沙地； 流动沙丘； 土壤微生物； 微生物生物量碳； 层化比率 中图分类号： X171 文献标志码： A 文章编号： 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 修订日期： 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

基金项目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （ 973 ） 项 目 （ 2009 CB421303 ） ； 中 国 科 学 院 西 部 之 光 项 目 （ O928711001 ） ； 中 国 科 学 院 西 部 之 光 博 士 项 目 （ O828881001 ） wangsk@ lzb. ac. cn. 作者简介： 王少昆（1982 － ） ， 陕西绥德人， 男， * 责任作者， 赵学勇（ 1963 － ） ， 内 蒙 古 临 河 人， 究 员， 士， 男， 研 博 博 nmzhaoxy@ yahoo. com. cn 主要从事恢复生态学研究， 导，

第 12 期 Horqin Sands.

王少昆等：科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

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严重的形式之一 的变化
［ -3 ］ 2

. 沙漠

化过程中， 土壤、 文、 被 和 微 气 象 都 会 发 生 明 显 水 植 . 科尔沁 沙 地 和 浑 善 达 克 沙 地 位 于 我 国 北方农牧交错带上， 其原始植被都是榆树疏林草原， 由于受自然条件和 人 为 干 扰 的 共 同 作 用， 大 沙 地 两 沙漠 化 发 展 迅 速， 树 疏 林 草 原 逐 渐 被 沙 丘 代 榆 替
［ ］ 4-6

. 土壤微生物 是 陆 地 生 态 系 统 中 最 活 跃 的 成
［ 7］

担负着分解动植物残体的重要使命， 推动着生态 分， 系统的能量流动和物质循环 作为土壤质量变化的指标 . 土壤微生物参数可
图1 Fig. 1 科尔沁沙地和浑善达克沙地地理位置 Location of Horqin and Otindag Sands
［ -9］ 8

.

科尔沁沙地和浑善达克沙地均处于中国北方农 牧交错带， 该区域生态系统较为脆弱， 沙漠化发展迅 速. 刘军会等
［ ］ 10

GIS 和 景 观 生 态 学 的 方 利 用 遥 感，
2

1. 2 1. 2. 1

研究方法 取样设计 分别选取科尔沁沙地和浑善达克沙地 3 个典型

法分析得出 农 牧 交 错 带 沙 地 面 积 从 1988—2000 年 增加了8 063 km ， 并以每年 672 km 的速度扩展， 其 主要原因是草地的退化. 以往对科尔沁沙地和浑善 达 克 沙 地 的 研 究， 要 集 中 在 沙 地 水 分 主 被
［ 14-15］ ［ -13］ 11 2

2 在 的流动 沙 丘， 每 个 沙 丘 上 选 择 5 × 5 m 的 样 方 若

、 植

干， 随机选取其中 3 个作为 取 样 样 方， “S” 在 每 按 型 用 个取样样方中选 5 个采样点， 已 灭 菌 的 直 径 为 20 mm 土 钻 在 每 个 采 样 点 上 分 别 取 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 的土壤， 将相 同 深 度 的 土 壤 分 别 混 匀， 用 75% 酒精灭菌后的土壤 筛 （ < 2 mm） 去 掉 石 块 和 装 动植物残体， 入 无 菌 袋 带 回 实 验 室4 ℃ 下 保 存 待 pH， 用. 实验室测定包括 土 壤 含 水 量， 电 导 率、 生 微 放 物 3 大类群（ 包括细菌、 线 菌 和 真 菌 ） 数 量 及 微 生 物生物量碳. 1. 2. 2 法
［ 26-27］

、 土壤种子库

［ -17］ 16

和土壤理化性质

［ 18-20］ ［ 21］

等方

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

和吕

分 别 在 20 世 纪 90 年 代 对 科 尔 沁 沙 地 沙 丘
［ 23］

中土壤微生物数量的分布特征和季节动态进行了研 近年来， 少 昆 等 王 究， 对科尔沁沙地不同沙丘萌 动期微生物数量的 组 成 进 行 了 初 步 研 究， 对 浑 善 而 达克沙地微生物方面的研究鲜见报道. 由于科尔沁 气 沙地和浑善达克沙 地 在 地 理、 候 和 沙 漠 化 程 度 上 同时也存在一定的差异性， 所以 都有一定的相似性， 对科尔沁沙地和浑善达克沙地的比较研究具有现实 到目前为止， 对于两大沙地之间的比较 意义. 然而， 研究仅限于 冰 草 群 居 多 样 性 方 面
［ 24］

测定方法 ：细菌采 用 牛 肉 膏 蛋 白 胨 琼 脂 培 养 基， 线 放

微生 物 各 类 群 数 量 的 测 定 采 用 稀 释 平 板 菌采用高氏一号培 养 基， 菌 采 用 马 丁 氏 孟 加 拉 红 真 琼脂培养基. 每 种 类 群 选 用 2 个 稀 释 度， 个 稀 释 每 无菌接种后， 冷凝倒置于恒温培养 度接种 3 个平板， 3 箱内 28 ～ 30 ℃ 培 养， ～ 7 d 内 对 微 生 物 数 量 进 行 计数. 微生物生 物 量 碳 （ MBC ） 含 量 的 测 定 采 用 氯 仿 熏蒸提取法
［ 28］

. 该研究对我

国北方两大沙地流动沙丘中土壤微生物数量和生物 量特征进行了比较 研 究， 期 补 充 浑 善 达 克 沙 地 微 以 同 生物方面研究的空 白， 时 也 有 利 于 沙 地 之 间 在 沙 从 漠化防治和生态重 建 方 面 相 互 借 鉴， 而 为 退 化 草 场的恢复、 沙地生态 系 统 分 解 者 亚 系 统 功 能 的 维 持 提供一定的理论依据.

；土壤含水量（ SWC） 采用烘干恒质量

1
1. 1

研究区概况及研究方法
研究区概况 科尔沁沙地和浑善达克沙地均处于中国北方农

法 （ 105 ℃ ，24 h ） ； pH 测 定 用 Multiline P4 （ Germany） pH 探头测定 （ 水 土 比 为 1 ∶ 2. 5 ） ；电 导 率 （ EC） 用 Multiline P4（ Germany） 电导率探头测定 （ 水 土比为 1∶ 5） ；土壤有机碳（ SOC） 含量（ 质量分数 ） 采 用重铬酸钾 － 硫酸氧化法；土壤全氮（ STN） 含量（ 质 量分数） 采用凯氏定氮法
［ ］ 29

牧交错带上， 生态系统较脆弱， 沙漠化程度受人为影 两大沙地地理位置如图 1 所示， 基本生态状 响较大， 况如表 1 所示
［ 25 ］ 4，

.

.

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

环

境

科

学

研

究
［， ］ 4 25

第 23 卷

科尔沁沙地和浑善达克沙地基本状况

Basic description of Horqin and Otindag Sandys
年均温 年均风速 / （ m / s） 度 /℃ 植被组成 流动沙丘的 植被组成 土壤类型 气候特点

年蒸发量 / mm

科尔沁 沙地

120 °55′E， 360 42°41′N

364. 6

1 500 ～ 2 500 3 ～ 7

3. 4 ～ 4. 4

小 叶 锦 鸡 儿 （ Caragana microphylla ） 、差 巴 嘎 蒿 栗 钙 土、 （ Artemisia halodendron ） 、 猪 差巴嘎蒿和沙米 黑 钙 土 毛 菜 （ Salsola colina ） 、 草 （ Agriophyllum 白 和 风 沙 （ Pennisetum centrasiaticum ） squarrosum） 等 土 （ Digitaria 和 马 唐 sanguinalis） 等 小叶锦鸡 儿、 蒿 （ Artimisia 冷 frigida ） 、 沙 蒿 （ Artemisia 褐 沙 米 和 沙 竹 intramongolica） 、 氏 针 茅 克 （ Psammochloa （ Stipa krylovii ） 、百 里 香 villosa） 等 （ Thymus serpyllum ） 和 星 星 草（ Puccinellia tenuiflora） 等

温带 半 干旱 大 陆性 季 风气候

浑善达克 116 °05′E， 1 315 43°07′N 沙地

389. 4

2 000 ～ 2 700 0 ～ 3

3. 5 ～ 5. 0

栗 钙 土、 棕 钙 土 和 风 沙 土

温带 半 干旱 大 陆性 季 风气候

1. 2. 3

数据分析

科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤理化性质差异 w（ 明显（ 见表 2） . w（ SOC） ， STN） 和电导率（ EC） 均为 w（ 浑善达克沙地 > 科尔沁沙地， SOC） 和 EC 差异显 w（ 著， STN） 差异不显著；土壤含水量（ SWC） 为科尔沁 沙地较高， 两大沙地之间差异显著；两大沙地的土壤 均为偏碱性， 而浑善达克沙地中 pH 更接近于中性. 在 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 的 2 层土壤间， 科尔沁沙 w（ w（ pH 地中 除 SWC 差 异 显 著 外， SOC） ， STN） ， 和 EC 差异均不显著；浑善达克沙地w（ SOC） ， SWC 和 pH w（ 差异显著，， STN） 和 EC 差异不显著.

基本 数 据 分 析 和 绘 图 采 用 Microsoft Excel 和 Origin 8. 0 软 件， 差 分 析 和 相 关 性 分 析 采 用 SPSS 方 软件， 没有特殊说明 的 情 况 下 以 P < 0. 05 为 显 著 水 平， 两大沙地的差 异 采 用 单 因 素 方 差 分 析 （ One-way ANOVA） ， 微生物 特 征 与 土 壤 理 化 性 质 的 相 关 分 析 采用 Pearson 相关. 所 有 数 值 采 用 平 均 值 ± 标 准 误 差（ means ± SE） 的形式表示.

2
2. 1

结果与讨论
科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤理化特征
表2 Table 2
沙地 科尔沁沙地 浑善达克沙地 土壤层次 0 ～ 10 cm > 10 ～ 20 cm 0 ～ 10 cm > 10 ～ 20 cm

科尔沁沙地和浑善达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统计分析差异显著（ P < 0. 05 ） .

2. 2

科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤微生物数量比较 科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微

菌数量比 0 ～ 10 cm 层分别高 9. 8% 和 20. 4% ， 放线 菌数量分 别 高 17. 0% 和 31. 4% ， 菌 数 量 分 别 高 真 8. 0% 和 34. 4% ， 一 沙 地 中 不 同 层 次 土 壤 微 生 物 同 数量差异不显著（ 见图 2） . 2. 3 科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤 w（ 微生物生 物量碳） 比较 科尔沁沙 地 和 浑 善 达 克 沙 地 流 动 沙 丘 中 土 壤 w（ 微生物生物量碳） 与 微 生 物 数 量 分 布 相 似， 浑 即 善达克沙地 > 科尔沁沙地，> 10 ～ 20 cm 层高于0 ～ 10 cm 层（ 见图 3） . 在 0 ～ 10 cm 层， 浑善达克沙地土 壤 w（ 微生物生物量碳） 比 科 尔 沁 沙 地 高 17. 16% ，

生物 3 大 类 群 （ 细 菌、 线 菌 和 真 菌 ） 数 量 均 表 现 放 为：浑善 达 克 沙 地 > 科 尔 沁 沙 地. 在 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 的 2 层 土 壤 中， 善 达 克 沙 地 土 壤 细 浑 菌数量比科尔沁沙地分别多 40. 3% 和 53. 9% ， 差异 不显著；放线菌数量分别多 7. 9% 和 21. 2% ， 差异不 显著；浑善达克沙地 真 菌 数 量 分 别 是 科 尔 沁 沙 地 的 2. 52 和 3. 14 倍， 差异显著. 两大沙地土壤微生物数 量均表现为 > 10 ～ 20 cm 层高于 0 ～ 10 cm 层. 科尔 沁沙地和浑善 达 克 沙 地 中，> 10 ～ 20 cm 土 壤 层 细

第 12 期

王少昆等：科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

1519

注：不同字母表示两大沙地微生物数量差异显著（ P < 0. 05 ） .

图2

科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤微生物三大类群数量比较 Soil microbial population in Horqin and Otindag Sands

Fig. 2

差异不显著，> 10 ～ 20 cm 层高 56. 69% ， 差异显著. 两大 沙 地 0 ～ 10 cm 和 > 10 ～ 20 cm 2 层 的 w（ 微生物生物量碳） 差 异 显 著， 尔 沁 沙 地 和 浑 善 科 达克沙 地 > 10 ～ 20 cm 层 w（ 微生物生物量碳） 分 别 是 0 ～ 10 cm 层的 1. 98 倍和 2. 65 倍.

3
3. 1

讨论
土壤微生物特征与土壤理化性质的相关关系 对两大沙地流动 沙 丘 中 土 壤 微 生 物 特 征〔微 生

物三大类群数量和 w（ 微 生 物 生 物 量 碳 ） 〕 土 壤 理 与 化 性 质 〔w（ SOC） ，w（ STN） ，SWC，pH 和 EC 〕的 Pearson 相关 分 析 （ 见 表 3 ） 可 以 看 出： 细 菌 数 量 与 w（ SOC） ， STN） 和 EC 呈 极 显 著 正 相 关， SWC w（ 与 和 pH 呈极显 著 负 相 关；放 线 菌 数 量 与 土 壤 因 子 的 相关关 系 不 显 著； 真 菌 数 量 表 现 出 与 w（ SOC） 和 w（ STN） 显 著 正 相 关， SWC 和 pH 呈 负 相 关； 与 w（ 微生物生物量碳） 与w（ SOC） 和w（ STN） 显著正相 关. 微生物特征之间的相关关系表现为：细菌、 放线 菌和真菌数量之间 除 细 菌 和 放 线 菌 无 相 关 关 系 外， 其他两两 之 间 均 极 显 著 正 相 关； w （ 微 生 物 生 物 量 与 碳） 与细菌 数 量 呈 极 显 著 正 相 关， 放 线 菌 和 真 菌 数量统计上相关不显著. 该研究结果与笔者对科尔沁沙地处于恢复阶段 的流动、 半流动、 半固定和固定沙丘中微生物数量与 环境因子之 间 的 相 关 结 果
［ ］ 23

注：不同大写字母代表两大沙地相同土壤层次 w（ 微生物生物量碳） 差异显著；不同小写字母 表同一沙地中不同土壤层次之间 w（微生物生物量碳） 差异显著（P < 0. 05）.

图3

科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤 w（ 微生物生物量碳） 比较

Fig. 3

Soil microbial biomass C in Horqin and Otindag Sands

有 所 差 异. 突 出 表 现

在放线菌数量与其 他 生 态 特 征 的 相 关 关 系 方 面， 其 可见， 生 物 3 大 类 群 数 量 和 生 物 量 碳 均 表 现 微 但 出浑善达克 沙 地 > 科 尔 沁 沙 地， 是 两 大 沙 地 微 生 物 数 量 除 了 所 占 比 例 不 到 1% 的 真 菌 差 异 显 著 外， 细菌和放线菌数 量 差 异 均 不 显 著， w （ 微 生 物 而 生物量碳） 在 两 大 沙 地 中 差 异 显 著. 这 种 差 异 主 要 由真菌引起， 研 究 有
［ ］ 30

原因可能是该研究只针对 2 个沙地的流动沙丘进行 了研究， 而笔者对科 尔 沁 沙 地 的 研 究 包 括 沙 丘 恢 复 过程中的 4 个阶 段， 流 动、 流 动、 固 定 和 固 定 即 半 半 沙丘， 使得放线菌、 细菌和真菌对环境因子的变化响 应不同， 从而出 现 不 同 的 结 果. 相 同 的 是 微 生 物 数 量与土壤含水量均 呈 现 极 显 著 负 相 关， 此 可 以 推 由 断：在沙地正常水分范围内， 土壤微生物数量与土壤 含 水 量 呈 负 相 关 关 系. w（ 微生物生物量碳） 与 w（ SOC） 和w（ STN） 的极显 著 相 关， 明 其 明 显 受 土 说 壤养 分 的 影 响. w（ 微生物生物量碳） 与 细 菌 数 量 呈 与放线菌和真菌数量相关不显著， 说明 显著正相关， 在流动沙丘中， 细菌不仅在数量上占绝对优势， 而且

表 明， 然 真 菌 在 微 生 物 总 虽

数上不占优势， 但是 其 生 物 量 能 占 到 微 生 物 总 生 物 量的 40% 以上. 两大沙 地 微 生 物 数 量 和 w （ 微 生 物 生物量碳） 均 为 > 10 ～ 20 cm 层 高 于 0 ～ 10 cm 层， 其 中 三 大 类 群 数 量 之 间 差 异 均 不 显 著，而 w（ 微生物生物量碳） 差异显著， 这可 能 是 由 于 细 菌、 放线菌和真菌三者的叠加效应所致.

1520 表3 Table 3
项目 细菌数量 放线菌数量 真菌数量 w（ 微生物生物量碳） w（ SOC） w（ STN） SWC pH EC 细菌数量 1 0. 378
? 0. 748 ? ? 0. 680 ? ? 0. 974 ? ? 0. 984 ? ? － 0. 690 ? ? － 0. 767 ? ? 0. 713 ?

环

境

科

学

研

究

第 23 卷

土壤微生物特征与土壤理化性质的相关关系

Correlations among soil microbial features and physicochemical properties
放线菌数量 真菌数量 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：? 为在 P < 0. 01 水平（ 双侧） 显著相关； * 为在 P < 0. 05 水平（ 双侧） 显著相关. ?

对微生物生物量的贡献也最大. 3. 2 层化比率 土壤层化比率是土壤表层与底层土壤特征值的 FRANZLUEBBERS 比值，
［ 31］

界， 如果土壤 微 生 物 （ 细 菌、 线 菌 和 真 菌 ） 的 层 化 放 说 比率明显小于 2 或 者 异 常 高 值， 明 土 壤 存 在 退 化 现象， 如果层化比率大于 2 或者在 2 附近， 说明土壤 状况较好， 正处于恢复过程中. 由表 4 可 知， 尔 沁 沙 地 和 浑 善 达 克 沙 地 中 土 科 壤微 生 物 与 土 壤 养 分 的 层 化 比 率 均 小 于 1， 小 于 远 阈值 2（ 表 4 ） ， 明 该 研 究 中 两 大 沙 地 的 流 动 沙 丘 说 处于退化状态. 而 科 尔 沁 沙 地 中 微 生 物 数 量、 生 微 物生物量碳和土壤养分的层化比率均大于浑善达克 说明虽然浑善 达 克 沙 地 流 动 沙 丘 中 土 壤 微 生 沙地， 但是其层化比率较低， 由此 物活性和土壤养分较高， 可以推断出该沙地的退化速度更快.

对土壤有机质层化比率

：“土壤 碳、 层 化 比 率 较 高 的 土 壤 可 能 的研究指出 氮 是优良土壤的评价 指 标， 指 标 不 受 土 壤 类 型 和 气 该 ：“如 果 层 化 比 率 候的影响而变化. ”并 进 一 步 指 出 大于 2， 则土壤一般不会发生退化现象. ”李涛等
［ 32］

将层化比率应用于 土 壤 微 生 物 方 面， 出 土 壤 微 生 提 物层 化 比 率 （ Soil Microbial Stratification Ratio） 的 概 并用其判断土壤演替方向的评价指标， 并进一步 念， 证明了土壤微生物层化比率也存在以 2 为阈值的分
表4 Table 4
沙地 科尔沁沙地 浑善达克沙地

科尔沁沙地和浑善达克沙地土壤微生物和土壤养分层化比率

Soil microbial and organic matter stratification ratio in Horqin and Otindag Sands
细菌 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

微生物总数 0. 891 0. 810

科尔沁沙地和 浑 善 达 克 沙 地 在 地 理、 候 和 沙 气 漠化程度等方面有相似性， 但是也存在一定的差异， 从而导致两大沙地在植被和土壤性质方面有所不同 （ 见表 1， ） . 浑 善 达 克 沙 地 流 动 沙 丘 中 w（ SOC） ， 2 w（ STN） 和电导率 均 高 于 科 尔 沁 沙 地， 更 接 近 中 pH 性， 这些土壤优势给 浑 善 达 克 沙 地 流 动 沙 丘 中 微 生 物的生长繁殖提供 了 较 好 的 环 境， 以 该 沙 地 中 微 所 生 物 数 量 和 w（ 微生物生物量碳） 要 比 科 尔 沁 沙 地高. 李景欣等
［ ］ 24

多样性指 数 分 别 为 1. 564 5 和 1. 600 4， 与 该 研 究 这 中两大沙地土 壤 微 生 物 特 性 表 现 一 致. 可 见， 大 两 沙地从物种多样性和微生物活性方面均表现出浑善 从 达克沙地高于 科 尔 沁 沙 地. 然 而， 层 化 比 率 的 研 究结果表明， 两大沙地均处于退化状态， 而且浑善达 克沙地的退化速度更快. 流动沙丘中植被盖度低、 植物种类少、 根系不发 达、 土壤养 分 差， 而 导 致 微 生 物 生 长 繁 殖 相 对 较 从 慢， 微生物活性 相 对 较 低. 由 于 流 动 沙 丘 固 有 的 相 使 对较差的生态环境 条 件， 其 土 壤 微 生 物 数 量 和 生 物量碳比条件较好 的 固 定 沙 丘 和 沙 质 草 甸 低 得 多， 对科尔沁沙地、 腾格 里 沙 漠 和 库 布 齐 沙 漠 等 干 旱 半 干旱地区 的 研 究 结 果 表 明， 异 在 1 个 数 量 级 以 差 上
［ 33-35］

对科尔沁沙地和浑善达克沙地中

冰草的 13 个群居 240 个个体和 5 个形态学特征（ 穗 穗 小 小 长、 宽、 穗 数、 花 数 和 穗 轴 第 一 节 间 长 ） 进 行 5 了比较研究， 结果表明， 个形态 学 特 征 中 有 4 个 特 征的统计平均数为 科 尔 沁 沙 地 低 于 浑 善 达 克 沙 地，

.

第 12 期

王少昆等：科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

1521

流动沙地的固定是现阶段中国北方农牧交错带 也 面临的一大难题， 是 科 研 工 作 者 需 要 解 决 的 一 项 重大课题
［ 25］

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. 如何科学 地 运 用 生 态 学 方 法， 生 产 从

者、 消费者和分解 者 方 面 入 手， 方 面、 角 度 对 沙 多 多 种群、 地生态系统中各环节加以调节及如何从个体、 群落和生态系统不同层面对沙地生态系统各尺度进 行调控等都需要在 今 后 的 研 究 中 得 以 解 决， 而 为 从 沙地流动沙丘的固定提供理论和实践依据.

4

结论
a. 土壤微生物三大类群（ 细菌、 放线菌和真菌 ）

数量均表现 为 浑 善 达 克 沙 地 > 科 尔 沁 沙 地， 中 其 真菌数量差异显著， 细菌和放线菌数量差异不显著； w（ 微生物生物量碳） 表现为 浑 善 达 克 沙 地 > 科 尔 沁沙地， 差异显著. b. 两大沙地不同土层微生物数量和 w（ 微生物 生物量碳） 均表现为 > 10 ～ 20 cm 层 高 于 0 ～ 10 cm 层， 其中微 生 物 三 大 类 群 数 量 之 间 差 异 均 不 显 著， w（ 微生物生物量碳） 差异显著. c. 细菌和真菌数量与 w（ SOC） ， STN） 显著正 w（ 相关， SWC 和 pH 呈显著负相关；放线菌数量与土 与 壤因 子 的 相 关 关 系 不 显 著； w（ 微生物生物量碳） 与 w（ SOC） ， STN） 显 著 正 相 关. w （ 微 生 物 生 物 量 w（ 碳） 与细菌数量呈 显 著 正 相 关， 明 在 流 动 沙 丘 中， 说 细菌不仅在数量上 占 绝 对 优 势， 对 微 生 物 生 物 量 且 的贡献也最大. d. 两大沙地流动沙丘中， 土壤微生物和土壤养 分的层化比率均小于 1， 科尔沁沙 地 中 微 生 物 数 量、 生物量碳和土壤养分的层化比率均大于浑善达克沙 地， 可以推断该研究 中 两 大 沙 地 的 流 动 沙 丘 处 于 退 化状态， 而且浑善达克沙地退化速度更快.
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环

境

科

学

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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