拉魯濕地土壤細(xì)菌多樣性初探

德 吉 吳小妮 索朗德慶 多吉卓瑪 韋恩喜

(西藏大學(xué)理學(xué)院 西藏拉薩 850000)

拉魯濕地土壤細(xì)菌多樣性初探

德 吉 吳小妮 索朗德慶 多吉卓瑪 韋恩喜

(西藏大學(xué)理學(xué)院 西藏拉薩 850000)

采用稀釋倒平板法對西藏拉魯濕地不同季節(jié)、不同深度采集的土壤進(jìn)行細(xì)菌數(shù)目測定，并觀察記錄了細(xì)菌的菌落特征和顯微形態(tài)等，計算了土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)。結(jié)果表明：從拉魯濕地土壤中共分離到26株細(xì)菌，其中春季土壤中分離出12株細(xì)菌，夏季土壤中分離出13株細(xì)菌，秋季土壤中分離出8株細(xì)菌，冬季土壤中分離出9株細(xì)菌；可培養(yǎng)的細(xì)菌數(shù)目顯示，秋季土壤中的細(xì)菌數(shù)目最多，冬季最少；辛普森多樣性指數(shù)顯示，夏季及冬季多樣性指數(shù)比較高，春季及秋季則較低。

拉魯濕地；土壤；細(xì)菌；辛普森多樣性指數(shù)

濕地為水生、陸生生態(tài)系統(tǒng)界面相互延伸擴(kuò)展的重疊空間區(qū)域,是地球上特殊過渡類型生態(tài)系統(tǒng)，與森林、海洋并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)[1]。濕地也是重要的國土資源和自然資源，與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)，是自然界最富有生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一，被譽(yù)為“自然之腎”[2]。

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)域，濕地為微生物提供了特殊的生存環(huán)境，具有豐富的微生物資源。土壤微生物在維持濕地能量物質(zhì)的循環(huán)方面起著不可或缺的作用。目前,國外對濕地微生物的研究主要包括濕地微生物群落結(jié)構(gòu)、代謝特征及其在元素循環(huán)及降解污染物中的作用[3]。國內(nèi)對濕地微生物的研究也較多，但主要集中于人工濕地中微生物在污染物降解的作用研究，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受外界環(huán)境影響因素較大的天然濕地微生物的研究報道相對較少[4]。徐惠風(fēng)等[5]對烏拉苔草濕地土壤微生物的研究發(fā)現(xiàn)，在春、夏、秋三個季節(jié)中，土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量都呈現(xiàn)出在0～90cm剖面中從上而下急劇減少的趨勢。趙先麗等[6-7]對盤錦蘆葦濕地土壤微生物三大菌群季節(jié)動態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示三大菌群在蘆葦生長季節(jié)呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢；微生物總數(shù)中土壤的細(xì)菌所占比率最大，其次是放線菌，最少的是真菌。王震宇等[8]對黃河三角洲濕地的微生物進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，土壤鹽度與微生物數(shù)量、活性及多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)性；微生物群落具有明顯的垂直分布特征，數(shù)量、活性和多樣性均隨土層深度的增加而下降。

拉魯濕地位于西藏自治區(qū)拉薩市西北角，其中北面為高山，東北面與流沙河相接，東南與拉魯鄉(xiāng)居民區(qū)及巴爾庫路接壤，南面以中干渠和當(dāng)熱路為界，是目前我國城市范圍內(nèi)面積最大的天然濕地。當(dāng)前對拉魯濕地規(guī)劃保護(hù)的總面積為6.2km2，占拉薩市城市面積的11.7%。拉魯濕地在保持地區(qū)生物多樣性，維持拉薩市城市的生態(tài)平衡、改善城市環(huán)境質(zhì)量等方面起著十分重要的作用，故有拉薩“城市之肺”之稱[9-10]。盡管拉魯濕地具有重要的生態(tài)作用，但是由于地域和研究條件限制，對其研究起步較晚，本世紀(jì)初才見少量報道。李春等[11]對拉魯濕地植物種類、群落結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)拉魯濕地共有植物30科52屬85種，屬8個主要植物群落。巴桑等[12]對拉魯濕地鳥類進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)拉魯濕地共有鳥類62種。祁士華等[13]研究發(fā)現(xiàn)拉魯濕地土壤中的多環(huán)芳烴主要來自于大氣，其中氣相狀態(tài)52.56%，顆粒物占47.44%?？偟膩碇v，對拉魯濕地生物多樣性研究主要集中在植物群落結(jié)構(gòu)、濕地鳥類多樣性、土壤動物的群落特征和濕地昆蟲等方面；在微生物方面，除何建清等[14]對拉魯濕地土壤中中溫放線菌和低溫放線菌進(jìn)行研究外,未見詳細(xì)報道。為此本文對拉魯濕地春夏秋冬四季土壤微生物的多樣性進(jìn)行了初步分析，以期為拉魯濕地生物多樣性研究、濕地的保護(hù)利用和功能評價提供理論依據(jù)。

1 研究內(nèi)容與方法

1.1 土樣采集

2013年秋季、冬季，2014年春季、夏季，在拉魯濕地根據(jù)不同土壤類型、不同優(yōu)勢植被選取5個樣地進(jìn)行采樣。在每個樣地取不同深度的土壤，取樣深度分別為0～10cm、10～20cm、20～30cm。將采集的土樣密封后帶回實(shí)驗(yàn)室，備用。

1.2 細(xì)菌的分離和純化

菌懸液的制備：分別稱取不同樣地不同深度土樣1g，倒入含有99ml無菌水的三角瓶，震蕩5min，使土樣充分打散；用微量移液器吸取1ml土壤懸濁液吹入9ml無菌水中，如此重復(fù)，可制成不同稀釋度的菌懸液。

細(xì)菌分離和培養(yǎng)：用微量移液器吸取10-7、10-8稀釋液200μL，分別涂布于牛肉膏蛋白胨瓊脂平板；于28℃恒溫培養(yǎng)2d。

純化：用平板劃線法純化菌株。

1.3 細(xì)菌數(shù)量統(tǒng)計

統(tǒng)計每個平板的菌落數(shù)，取相應(yīng)的平均值，計算每克土樣可培養(yǎng)的活菌數(shù)。

1.4 細(xì)菌菌株菌落形態(tài)觀察

觀察并記錄從拉魯濕地土壤中分離到的細(xì)菌菌株的固體培養(yǎng)特征，包括顏色、光滑程度、整齊程度、凸起狀況等，并對分離到的細(xì)菌逐一進(jìn)行革蘭氏染色以及光學(xué)顯微鏡鏡檢。

1.5 拉魯濕地土壤中細(xì)菌多樣性分析

物種多樣性具有兩種涵義：其一是種的數(shù)目或豐富度，是指一個群落或生境中物種的多寡；其二是種的均勻度，是指一個群落或生境中全部物種個體數(shù)目的分配狀況，它反映的是各物種個體數(shù)目分配的均勻程度。多樣性指數(shù)正是反映豐富度和均勻度的綜合指標(biāo)。本研究采用辛普森多樣性指數(shù)分析法。

辛普森多樣性指數(shù)（Ni：種i的個體數(shù)；N：群落中全部物種的個體數(shù)；S：物種數(shù)目）。

2 結(jié)果和分析

2.1 拉魯濕地不同季節(jié)各樣地土壤中細(xì)菌數(shù)量（見表1）

表1 拉魯濕地不同季節(jié)5個樣地土壤細(xì)菌數(shù)量 單位:cfu/g

采用稀釋倒平板法，測定了拉魯濕地5個樣地春、夏、秋、冬土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌數(shù)量。從表1可以看出，秋季土壤中分離到細(xì)菌最多，冬季最少。比較同一樣地不同季節(jié)細(xì)菌數(shù)目，可以看出，樣地1、2秋季細(xì)菌數(shù)目最多，春季最少；樣地3秋季細(xì)菌數(shù)目最多，夏、冬季最少；樣地4秋季數(shù)目最多，冬季最少；樣地5秋季數(shù)目最多，夏季最少；總體而言，5個樣地秋季細(xì)菌數(shù)目最多。同一季節(jié)不同樣地細(xì)菌數(shù)目顯示，春季，4樣地細(xì)菌數(shù)目最多，1、2樣地最少；夏季，1樣地數(shù)目最多，2、3樣地最少；秋季，3樣地細(xì)菌數(shù)目最多，2樣地最少；冬季，1、5樣地細(xì)菌數(shù)目最多，4樣地最少。

2.2 拉魯濕地土壤細(xì)菌菌落特征及顯微形態(tài)（見表2）從表2可以看出，從4個季節(jié)、4個樣地和3個土層中共分離到26株細(xì)菌；大多數(shù)（19/26）菌株菌落表面光滑，大多數(shù)（18/26）邊緣較整齊，大多數(shù)（18/26）菌落扁平。還對分離到的菌株進(jìn)行了革蘭氏染色以及顯微形態(tài)觀察，結(jié)果顯示，15株菌株革蘭氏染色呈紫色，為革蘭氏陽性菌，11株菌株則為革蘭氏陰性菌；除兩株細(xì)菌為球狀外，其余都為桿狀細(xì)菌。

表2 拉魯濕地土壤細(xì)菌菌落特征及菌株形狀

2.3 拉魯濕地不同季節(jié)土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)

2.3.1 拉魯濕地春季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)（見表3）表3結(jié)果顯示，拉魯濕地春季土壤中共分離到12株細(xì)菌，其中樣地1分離到6株細(xì)菌，樣地2分離到5株細(xì)菌，樣地3分離到9株細(xì)菌，樣地4分離到2株細(xì)菌，樣地5分離到2株細(xì)菌。分析春季拉魯濕地5個樣地辛普森多樣性指數(shù)，可以看出，樣地1多樣性指數(shù)最高，樣地4則最低。

表3 拉魯濕地春季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)

2.3.2 拉魯濕地夏季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)（見表4）

表4 拉魯濕地夏季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)

從表4可以看出，拉魯濕地夏季土壤中共分離到13株細(xì)菌，其中樣地1分離到7株細(xì)菌，樣地2分離到5株細(xì)菌，樣地3分離到7株細(xì)菌，樣地4分離到8株細(xì)菌，樣地5分離到7株細(xì)菌。分析夏季拉魯濕地5個樣地辛普森多樣性指數(shù)，可以看出，樣地3、4、5多樣性指數(shù)較高，樣地2則最低。

2.3.3 拉魯濕地秋季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)（見表5）

表5 拉魯濕地秋季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)

如表5所示，拉魯濕地夏季土壤中共分離到8株細(xì)菌，其中樣地1分離到6株細(xì)菌，樣地2分離到7株細(xì)菌，樣地3分離到3株細(xì)菌，樣地4分離到8株細(xì)菌，樣地5分離到3株細(xì)菌。拉魯濕地秋季5個樣地辛普森多樣性指數(shù)表明，樣地4多樣性指數(shù)最高，樣地1最低。

2.3.4 拉魯濕地冬季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)（見表6）

表6 拉魯濕地冬季5個樣地土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)

如表6所示，拉魯濕地冬季土壤中共分離到9株細(xì)菌，其中樣地1分離到4株細(xì)菌，樣地2分離到5株細(xì)菌，樣地3分離到7株細(xì)菌，樣地4分離到6株細(xì)菌，樣地5分離到8株細(xì)菌；樣地5多樣性指數(shù)最高，樣地1最低。

2.3.5 拉魯濕地不同季節(jié)土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)（見表7）

分析并比較不同季節(jié)拉魯濕地土壤中細(xì)菌多樣性指數(shù)，可以看出，夏季土壤中多樣性指數(shù)最高，春季則最低。

表7 拉魯濕地不同季節(jié)土壤細(xì)菌辛普森多樣性指數(shù)

3 結(jié)論與討論

2013年秋、冬和2014年春、夏從拉魯濕地5個樣地3個層次土壤中共分離到26株細(xì)菌，其中春季分離到12株細(xì)菌，夏季分離到13株細(xì)菌，秋季分離到8株細(xì)菌，冬季分離到9株細(xì)菌；可培養(yǎng)的細(xì)菌數(shù)目顯示，秋季細(xì)菌數(shù)目最多，冬季則最少。辛普森多樣性指數(shù)顯示，夏季及冬季多樣性指數(shù)比較高，春季及秋季較低。

土壤中細(xì)菌總數(shù)與溫度、濕度以及有機(jī)質(zhì)的含量密切有關(guān)。本文未對細(xì)菌數(shù)目與相關(guān)因素的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，也未對拉魯濕地土壤中細(xì)菌多樣性進(jìn)行廣泛的測定，僅僅以幾個樣地為例，了解了拉魯濕地土壤中細(xì)菌數(shù)目及多樣性。數(shù)據(jù)顯示，拉魯濕地土壤中分離到的細(xì)菌數(shù)目比較多，但是種類相對比較少。另外，秋季土壤中細(xì)菌數(shù)目較多，可能與夏季有機(jī)質(zhì)的貯藏有一定關(guān)系。夏季及冬季多樣性指數(shù)比較高，春季及秋季則比較低，分析原因可能是因?yàn)榇杭炯扒锛居袀€別菌株數(shù)目較多，影響了其他菌株的生長，從而表現(xiàn)為較低的多樣性。對拉魯濕地土壤中微生物多樣性的研究不能僅僅停留在對可培養(yǎng)數(shù)目及多樣性指數(shù)分析上，為了進(jìn)一步了解其中的微生物多樣性，今后應(yīng)借助分子生物學(xué)的手段，從宏基因組角度出發(fā)進(jìn)行全面系統(tǒng)研究。濕地生態(tài)系統(tǒng)與其他生態(tài)系統(tǒng)相比，易受到破壞，且破壞后難以恢復(fù)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的脆弱性。要合理保護(hù)和開發(fā)這些地區(qū)，對濕地土壤微生物進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究是十分必要的。

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Study on Diversity of Soil Bacteria in Lhalu Wetland

De-ji Wu Xiao-ni Suolang-deqing Duoji-zhuoma Wei En-xi
(School of Science,Tibet University,Lhasa 850000,Tibet)

The colony characteristics,microscopic morphology and number of bacteria in soil samples at different depths in different seasons were studied in Lhalu wetland with the Pour Plate Method and the Simpson's Diversity Index of soil bacteria was Calculated as well.The results showed that that 26 strains of bacteria can be isolated in soil samples from Lhalu wetland including 12 stains in spring samples,13 stains in summer samples, 8 strains in autumn samples and 9 strains in winter samples.The number of cultured bacteria showed the highest number of bacteria in the soil sampled in autumn and the lowest number in the soil sampled in winter.the Simpson's Diversity Index indicated that the diversity index was higher in summer and winter than that of in spring and autumn.

Lhalu wetland;soil;bacteria;Simpson's Diversity Index

Q938

A

1005-5738(2014)02-044-07

[責(zé)任編輯：蔡秀清]

2014-03-22

2013年度西藏自治區(qū)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目“拉魯濕地土壤微生物群落特性研究”階段性成果，項(xiàng)目號：2013CX015

德吉，女，藏族，西藏日喀則人，西藏大學(xué)理學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)槲⑸锛皠游锷鷳B(tài)學(xué)。