三种不同土壤微生物初步分析

林 容，陈叙静，赵丽娟，罗丽芬，曾兴莲

（昭通卫生职业学院，云南 昭通 657000）

微生物是一群体型微小、结构简单的微小生物的总称，主要包括在自然界中真核细胞型微生物、原核细胞型微生物和非细胞型微生物。自然界中微生物的分布非常广泛，如在空气、水和土壤中都存在。由于土壤中营养物质丰富，是微生物生长和繁殖的天然培养基，所以土壤中所含的微生物种类繁多。土壤微生物泛指土壤中一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称，通常意义上包括古菌、细菌、放线菌、真菌、病毒、原生动物和显微藻类等[1]。土壤微生物参与了土壤生态系统过程并在其中发挥着关键作用，如养分吸收、碳氮循环、生物防治和生物修复等，同时土壤微生物还影响着植物的生长和群落组成。从整个生物地球化学过程来说，通过研究微生物的结构和功能多样性，可以建立微生物多样性和生态系统功能之间的联系。

近年来，随着生物学等技术的不断发展和交叉，如活体荧光技术、PCR、生物标记物（FAME）及分子生物学技术、信息技术等新兴技术和方法在土壤微生物研究中的应用，土壤微生物区系的相关研究应对全球气候变化、治理各类环境污染、维持生态服务功能及促进土壤持续利用等方面具有重要意义。保持土壤微生物的多样性对于人类农业生产亦具有极其重要意义[2]。

土壤微生物的研究在现在得到迅速发展，正成为一个新兴的研究热点。土壤微生物的研究对于探索自然生命机制、应对全球气候变化、治理各类环境污染、维持生态服务功能及促进土壤持续利用等方面具有重要意义[1，3]。首先，土壤微生物影响土壤中的气体成分，比如微生物通过呼吸作用，导致土壤中产生大量的CO2、CH4等气体，这些气体会对土壤的理化性质产生影响；其次，土壤微生物是改良土壤质量的关键因素。土壤微生物在土壤的养分和物质循环、形成和发育、肥力维持与提高的过程中起着重要的作用[4]，且土壤微生物种类和数量及群落结构等不仅能较早地预测土壤质量的变化，还是土壤健康的决定性因素，利用微生物指标指示土壤质量也已成为近年来国内外的研究热点之一[4]。最后，对于环境保护、耕地改良和荒草地的开发利用都依赖于土壤及其微生物的研究，维护土壤微生物的种类和稳定性已成为实现农业可持续发展的前提之一[4]。对于各种极端环境，如各种湿地、盐碱地和板结地的土壤微生物的研究也受到广大学者的重视。另外，研究土壤微生物种类和数量还为有益菌的开发、利用提供了基础。

前人的研究进展，土壤微生物研究已成为土壤研究中的一个热点。丁俊男等[5]在《玉米-大豆轮作对土壤酶和根系微生物群落多样性的影响》一文中指出轮作种植体系改善了根系土壤微生物群落结构组成，以及改变了根际土壤微生物群落功能利用能力。吴海燕等[6]保护性耕作条件下玉米田土壤微生物区系变化与影响因素分析中提到土壤微生物数量与土壤有机质、土壤全氮和全磷有关。冯健[7]在对巨桉人工林地下土壤微生物进行分析，发现细菌为其中的优势种群。孙树晴等[8]研究表明土壤微生物区系组成及生物量影响土壤的肥力及土壤理化性质和植被影响土壤中微生物的生长。来航线等[9]在几种微生物对土壤腐殖质形成的作用中证明各种类微生物在土壤腐殖质总量的形成中均起到积极作用。很多学者对于土壤微生物的研究都比较成熟，并且从多方面进行研究，虽然不同地方的土壤受当地自然环境，如温度、湿度、降雨及受土壤本身因素的影响，但是笔者在尽量减少这些因素干扰所造成的影响，从土壤微生物差异去分析本地区的天然腐殖土和其他土壤的差异，这对于本地区土壤微生物的研究是十分必要的。

另外，腐殖土是森林中表土层树木的枯枝残叶经过长时期腐烂发酵后而形成，腐殖土壤颗粒结构，透气性能好，适合根系生长需要，并且具有较好的保水保肥能力，我国的土地很多出现了板结营养流失，通过对天然腐殖土微生物区系分析可以很好地了解腐殖土中微生物的种类，以便很好地对土地加以保护和利用，同时提供给培养植物、庄家等更好的营养物质。

从未来发展战略看，我国土地资源丰富，土壤类型较多，但是有着许多在工业化进程中污染的土地、板结地及荒草地等有待开发利用。通过研究不同类型土壤中微生物的种类和数量的差异，在各种技术措施的作用下改善土壤微环境，以期改变土壤的肥力和质量，以更好地适应农业生产等的需要。因此，对土壤微生物的研究具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

昭阳区是昭通市辖区，位于云南省东北部，在云南、四川、贵州三省交界处，东经102.52°～105.18°，北纬26.18°～28.10°。海拔267～4 040 m，地处暖带。气候属于北纬高原大陆季风气候，温暖湿润。昭阳区全年平均气温在11.6 ℃，最冷气温出现在1 月，月平均气温在1～12 ℃之间；最热温度出现在7 月，月平均气温在20～27 ℃之间；年降水量735 mm。

1.2 样地选择

于2022 年3 月，分别采集昭阳区凤凰山、昭阳区太平街道玉米地和昭通卫生职业学院校园3 个地方的土壤进行微生物的分离和培养。

1.3 方法

1.3.1 土样采集

各样点采样方法参考丁俊男[5]的方法。

1.3.2 培养基的配置及灭菌

牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、高氏一号培养基参照第三版周德庆主编的《微生物学实验教程》配置、马丁培养基购买成品。实验过程中的培养基和实验所需材料均采用高压蒸汽灭菌法灭菌。

1.3.3 土壤含水量测定

采用烘干法测定土壤含水量，3 种土壤样品各称取10 g，在干燥箱中经过105 ℃，12 h，冷却后称量并计算含水量。土壤含水量计算方法：α=（m1-m2）/m2，其中m1为湿土质量；m2干土质量；α 为含水量。

1.3.4 土壤中微生物的分离

每种土壤样品混匀后各称取10 g，依据孙树晴等人方法进行分离级逐级稀释，得到1×10-1、1×10-2、1×10-3、1×10-4、1×10-5、1×10-6稀释悬浮液，并从1×10-1至1×10-6每个稀释悬浮液各取200 ul 悬浮液涂布于平板上。待平板干燥后倒置放于培养箱中进行培养。每个稀释悬浮液均设置3 个平行组。其中真菌置于25 ℃培养箱培养（真菌培养5～7 d），细菌和放线菌置于28 ℃培养箱培养（细菌培养3～5 d，放线菌培养10～14 d），按稀释平板菌落计数法分别统计细菌、放线菌和真菌的数量。根据微生物形成的菌落形态，包括大小、形状、颜色、气味、透明度、表面光滑或粗糙、湿润或干燥及边缘整齐与否等发面，参照《伯杰细菌鉴定手册》进行土壤微生物的分类。并按下列公式计算出每克土壤含菌数。

每克干土含菌数=同一稀释度的平均菌落数×稀释倍数/接种量毫升数×（1-土壤含水量）。

1.3.5 数据处理

实验数据采用graghpad 进行处理。

2 结果与分析

2.1 土壤含水量

对昭阳区凤凰山天然腐殖土、昭阳区太平街道玉米地农耕土及昭通卫生职业学院校园非农耕土3 个地方土壤进行土壤含水量测定，详见表1。凤凰山天然腐殖土中土壤的含水量较多，昭阳区太平街道玉米地农耕土和昭通卫生职业学院校园非农耕土含水量相对较少。

表1 土壤含水量

2.2 各种稀释度菌悬液涂布于平板后，通过观察均取10-3 该梯度进行记数并进行统计

统计结果显示，昭阳区凤凰山天然腐殖土、昭阳区太平街道玉米地农耕土、昭通卫生职业学院校园非农耕土3 个地方土壤中的真菌、细菌与放线菌的数量和种类是有差异的，详见表2。

表2 不同土壤微生物区系

首先从种类上来说，昭阳区凤凰山天然腐殖土中细菌、真菌和放线菌的种类比其他2 种土壤的种类显著增多，其次是太平街道玉米地取的农耕土中微生物的种类，而学校里的非农耕土中微生物的种类最少，如图1 所示。

图1 天然腐殖土、农耕土、非农耕土微生物种类

从数量上来说，凤凰山天然腐殖土中的细菌数量比其他2 种土壤中的细菌数量显著增多，3 种土壤中的放线菌和真菌无明显差异，如图2 所示。另外，对于同一种土壤来说，其中的细菌的数量也是高于真菌和放线菌的数量的。

图2 天然腐殖土、农耕土、非农耕土微生物数量

3 讨论与结论

昭阳区不同土壤微生物种类和数量是有差异的，在所研究的3 种不同的土壤中，细菌的数量均比放线菌和真菌的数量多，这个结果与其他学者（谢伟等）的研究结果一致，并且昭阳区天然腐殖土中的细菌数量也比其他2 种土壤多，但是其他2 种土壤在真菌和放线菌在数量上没有明显差异。从种类上来说，昭阳区的天然腐殖土中微生物的种类要比其他2 种土壤中也要多。

通过对于昭阳区天然腐殖土、农耕土和非农耕土在微生物种类和数量的比较表明，天然腐殖土中的微生物种类和数量相对于其他土壤来说都是比较多的，可能由于所采土的地方森林覆盖率高，树叶的枯枝烂叶在腐烂过程中提供了细菌所需的微环境。另外，天然腐殖土中细菌数量多，在土壤中占优势，真菌和放线菌相对来说种类和数量较少，土壤中的有机物质、酸碱度和水分等都更有利于细菌生长，而对于真菌和放线菌有限制作用。另外在研究过程中发现农耕土和非农耕土在微生物种类和数量上没有差异，通过分析可能由于学校土壤在校园绿化的过程中受到树木和小草的影响，对于原来的土壤微生物微环境有所改善。同时也说明，植物对于土壤的微环境，比如有机物质、微生物种类、肥力和酸碱度等方面的改善有作用。通过种植植物，可以有效地改善土壤微环境。所以，通过本研究发现，天然腐殖土微生物确实和其他土壤有差异，但是本研究仅对于昭阳区3 种土壤微生物进行了初步的分析，各类微生物具体的差异还需进一步研究。