青藏高原土壤微生物多樣性研究進(jìn)展

趙龍妹

摘要：土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，其多樣性在整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，因此對(duì)其多樣性的研究具有重要意義。土壤微生物多樣性受到環(huán)境和人為干擾等多方面的影響，隨著研究的不斷深入，對(duì)其研究的方法也從傳統(tǒng)培養(yǎng)法發(fā)展到生化法和分子生物學(xué)法。目前青藏高原土壤微生物多樣性的研究已經(jīng)取得一些進(jìn)展，本文從青藏高原土壤微生物多樣性的影響因素、研究方法和研究現(xiàn)狀等方面簡(jiǎn)要地綜述了目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：青藏高原;土壤微生物多樣性;影響因素;研究方法

中圖分類(lèi)號(hào)：S154.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）14-0006-07

土壤微生物是土壤的重要組成部分，主要包括原核微生物（細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、放線菌、超顯微結(jié)構(gòu)微生物）和真核微生物（原生動(dòng)物、真菌、藻類(lèi)、地衣）兩大類(lèi)，在整個(gè)土壤物質(zhì)的循環(huán)中扮演著一個(gè)重要的角色。因此，土壤微生物的組成、分布及其多樣性是研究土壤生態(tài)功能和土壤生態(tài)平衡的關(guān)鍵，同時(shí)，土壤微生物的多樣性也受到不同地理環(huán)境中土壤理化性質(zhì)的制約[1]。土壤微生物多樣性主要包括遺傳多樣性、物種多樣性以及生態(tài)系統(tǒng)多樣性，其中物種多樣性是土壤微生物多樣性研究中最基本的內(nèi)容[2]。

青藏高原地勢(shì)高緯度低，地域遼闊，平均海拔超過(guò) 4 000 m，是目前全球海拔最高、面積最大的生態(tài)系統(tǒng)，獨(dú)特的地理位置造成了其特有的生態(tài)環(huán)境，青藏高原生物特有種豐富，珍稀瀕危物種多，從東南到西北分布著森林、灌叢、草甸、草原和荒漠等生態(tài)系統(tǒng)[3]。正是由于青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜多樣性，使其土壤微生物種類(lèi)具有多樣性。土壤微生物的主要功能是降解土壤中的有機(jī)質(zhì)，包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等木質(zhì)纖維類(lèi)物質(zhì)，以此推動(dòng)土壤生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。此外，土壤微生物也是土壤生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的指示劑，正常情況下，土壤微生物都具備一定的多樣性，但是當(dāng)土壤生態(tài)系統(tǒng)遭受到外界破壞時(shí)，比如由于過(guò)度放牧所引起的退化現(xiàn)象等，土壤微生物的多樣性以及功能微生物的活性都會(huì)發(fā)生不同程度的減少和喪失;相反，引入特定的植物微生物共生體系能夠幫助沙漠化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)[4]。因此，土壤微生物與其所在的生態(tài)系統(tǒng)之間存在著密切的互作關(guān)系。

青藏高原土壤微生物資源具有其獨(dú)有的特異性和豐富性，具有極高的科研價(jià)值，研究青藏高原土壤微生物資源特點(diǎn)對(duì)于探討分析高原乃至全球氣候環(huán)境變化、生物多樣性以及碳循環(huán)都具有非常重要的意義。本文針對(duì)青藏高原土壤微生物多樣性的影響因素、研究方法和現(xiàn)狀等作一簡(jiǎn)要綜述。

1 土壤微生物多樣性的影響因素

土壤微生物參與土壤動(dòng)態(tài)生化循環(huán)的多個(gè)過(guò)程中，如土壤有機(jī)質(zhì)的分解、腐殖質(zhì)的形成、儲(chǔ)備土壤養(yǎng)分以及為植物提供生長(zhǎng)所需養(yǎng)分。土壤微生物多樣性主要指在遺傳、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)功能和生態(tài)系統(tǒng)層次上，不同微生物所表現(xiàn)出的變化，也指土壤生態(tài)系統(tǒng)中所有微生物種類(lèi)及其基因與環(huán)境之間相互作用的多樣化程度，可以理解為微生物生命體構(gòu)成的豐富性，它代表了微生物群落的穩(wěn)定性，也反映了土壤生態(tài)機(jī)制和土壤脅迫對(duì)群落的影響[5-6]。影響土壤微生物多樣性的因素，總體上可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是客觀環(huán)境因素，包括植被構(gòu)成、土壤類(lèi)型、溫度、水分;另一類(lèi)是主觀人為因素，包括耕作方式和種植制度等管理方式（圖1）。

1.1 植被構(gòu)成

植被生長(zhǎng)代謝過(guò)程中所需的大量養(yǎng)分來(lái)源于土壤，而土壤中的養(yǎng)分又來(lái)源于微生物的代謝作用，比如根系固氮菌通過(guò)固氮作用提供土壤中的氮素等;另一方面，植物生長(zhǎng)代謝過(guò)程中給周?chē)h(huán)境帶來(lái)的變化也間接影響著土壤微生物，植被對(duì)土壤中有機(jī)碳氮水平、含水量、溫度、通氣性以及pH值產(chǎn)生一定影響，從而間接地影響土壤微生物的多樣性，土壤微生物生長(zhǎng)所需的有機(jī)物和能量來(lái)源于植被，如植物凋落物等，植被的存在也影響著土壤微生物的生存環(huán)境條件，比如土壤中含水量的變化受到植被疏密度的影響。因此，植被影響著土壤微生物多樣性和土壤微生物的生物量[7-9]。研究發(fā)現(xiàn)，不同草地類(lèi)型土壤的養(yǎng)分含量隨深度增加的變化規(guī)律不同[10]，這就導(dǎo)致不同草地類(lèi)型不同層之間微生物多樣性的差異?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，植物種類(lèi)能夠影響土壤中的微生物群落多樣性（表1）。Zhang等通過(guò)使用宏基因組測(cè)序技術(shù)研究植被生產(chǎn)力和微生物多樣性之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，植被生產(chǎn)力或者多樣性下降后，微生物可利用的新鮮植物資源減少，從而增加了生態(tài)環(huán)境篩選的壓力，使一些跟能量生產(chǎn)或轉(zhuǎn)化、物質(zhì)運(yùn)輸或代謝以及氨基酸循環(huán)相關(guān)的基因留存下來(lái)，而其他功能基因被淘汰;植被的缺失或增加所引起的碳能資源數(shù)量的變化會(huì)導(dǎo)致微生物功能基因多樣性的改變，而這種關(guān)系也構(gòu)成了地上和地下群落間的重要聯(lián)結(jié)，異于傳統(tǒng)的將植被多樣性同微生物種類(lèi)多樣性聯(lián)系在一起的理論觀點(diǎn)[11]。

1.2 土壤條件

土壤微生物多樣性與土壤特性密切相關(guān)[12]，其主要與動(dòng)植物的生物活性相關(guān)，但生物活性帶來(lái)的影響比較復(fù)雜，同時(shí)也會(huì)影響土壤本身的理化性質(zhì)。有研究比較了南極洲菲爾德斯（Fildes）地區(qū)4種不同種類(lèi)土壤的微生物多樣性和菌群結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)pH值、磷酸鹽磷、有機(jī)碳、有機(jī)氮含量是影響土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)最顯著的因素[13]。除土壤本身?xiàng)l件外，灌溉方式、森林采伐、植物凋落物、碳氮循環(huán)等都會(huì)對(duì)土壤中的微生物產(chǎn)生影響。

1.3 管理方式

人類(lèi)對(duì)土壤的管理方式包括一系列的耕作制度、對(duì)農(nóng)田施加肥料、對(duì)植物施加農(nóng)藥等人為干預(yù)，都是通過(guò)改變土壤的理化特性而對(duì)土壤微生物多樣性產(chǎn)生影響。對(duì)瑞典南部不同農(nóng)耕制度下田地土壤中叢枝菌根真菌（AMF）的組成和多樣性研究發(fā)現(xiàn)，永久牧場(chǎng)中的AMF多樣性最高，而耕作會(huì)削弱AMF的多樣性;地理位置、土壤類(lèi)型、土壤的特性都不會(huì)影響AMF的多樣性和區(qū)系組成;AMF區(qū)系組成主要受到不同農(nóng)耕制度的影響，傳統(tǒng)農(nóng)耕過(guò)程中施用的肥料會(huì)影響土壤微生物的生命活動(dòng)，使AMF的多樣性降低，而有機(jī)農(nóng)耕能夠維持更高的AMF多樣性[14]。農(nóng)業(yè)管理措施能夠改變土壤的理化特性，影響微生物的生長(zhǎng)環(huán)境和群落區(qū)系組成，與微生物多樣性間可以相互影響作用[15]。土地使用方式的改變能夠顯著地影響土壤質(zhì)量及其可持續(xù)性[16]。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)農(nóng)耕表層的土壤微生物生物量、有機(jī)碳氮量以及土壤酶活性都比傳統(tǒng)農(nóng)耕和森林高，土地使用方式地改變能夠顯著地改變表層土壤微生物特性，而對(duì)底層土壤微生物特性影響較小[17]。

1.4 土壤理化性質(zhì)

土壤理化性質(zhì)是指土壤自身所表現(xiàn)出的一種物理化學(xué)特點(diǎn)，包括土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和氮磷含量等，能夠直接影響土壤微生物資源庫(kù)的組成。研究發(fā)現(xiàn)，森林采伐作業(yè)能夠通過(guò)降低土壤的多孔性和有機(jī)功能而顯著地影響土壤理化性質(zhì)，土壤理化性質(zhì)的改變又會(huì)導(dǎo)致土壤微生物群落（固氮和硝化細(xì)菌）定性和定量的變化;定性變化主要體現(xiàn)在物種的數(shù)量上，定量變化主要體現(xiàn)在微生物物種的豐度和均勻度上[18]。此外，土壤固氮微生物群落的多樣性隨著土壤pH值升高呈線性增加[19-22]。

1.5 溫度和水分

溫度和水分對(duì)土壤微生物多樣性的影響可以概括為氣候的影響，不同季節(jié)、氣候影響太陽(yáng)輻射熱量以及降雨量，從而改變溫度和水分。土壤溫度以及土壤含水量的變化會(huì)影響植物新陳代謝速度，進(jìn)而使植物向土壤中釋放與微生物生長(zhǎng)相關(guān)的分泌物的過(guò)程受到影響，最終改變土壤中微生物的多樣性。雖然新陳代謝速度會(huì)隨著含水量的升高而升高，但是對(duì)于一些極端環(huán)境而言，如熱帶沙漠生態(tài)系統(tǒng)，水分含量的突然增加對(duì)土壤微生物帶來(lái)的影響還存在一定爭(zhēng)議。有學(xué)者在沙漠土壤的圍隔試驗(yàn)中建立了不同程度降水量和溫度的模型，模擬了微生物區(qū)系在21 d中的應(yīng)答，發(fā)現(xiàn)影響因素是降雨強(qiáng)度和溫度的交互作用;此外，氣候變暖和干旱都會(huì)對(duì)土壤微生物多樣性帶來(lái)影響，導(dǎo)致土壤微生物種類(lèi)的變更[23-25]。

2 土壤微生物多樣性研究方法

土壤微生物多樣性研究主要針對(duì)土壤環(huán)境微生物的種屬、豐度、分布均勻度、結(jié)構(gòu)變化和群落功能多樣性等進(jìn)行，包括細(xì)菌、真菌、古菌等，土壤微生物多樣性可分為遺傳多樣性、功能多樣性、結(jié)構(gòu)多樣性、物種多樣性[26]。隨著科學(xué)的發(fā)展、研究技術(shù)的進(jìn)步，其研究方法從最傳統(tǒng)的一般培養(yǎng)法開(kāi)始，歷經(jīng)了改變和革新，逐漸向生化技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)方面發(fā)展（圖2）。

2.1 傳統(tǒng)培養(yǎng)分離法

土壤微生物多樣性的研究方法主要有分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是傳統(tǒng)的培養(yǎng)分離法，此方法通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行稀釋、涂布選擇性平板、培養(yǎng)分離，獲取菌落總數(shù)和菌落形態(tài)來(lái)確定微生物的類(lèi)型和組成，操作較簡(jiǎn)單，容易掌握，但工作量較大。土壤中含有大量利用現(xiàn)在的技術(shù)手段不可培養(yǎng)的微生物，可培養(yǎng)微生物僅占微生物總數(shù)的0.1%～1%[27]，因此，這種方法具有一定的局限性，僅僅依賴此方法獲得的研究結(jié)果只可片面地描述土壤中可培養(yǎng)的微生物多樣性情況，而不能夠獲得土壤所有微生物多樣性的情況。但是通過(guò)微生物培養(yǎng)法，能夠獲得某些微生物的特征性數(shù)據(jù)，比如菌落形態(tài)等，也可使用傳統(tǒng)培養(yǎng)法對(duì)微生物的功能多樣性進(jìn)行深層次研究，因此在目前的研究中，可結(jié)合傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法與其他研究方法共同闡述土壤微生物多樣性的具體情況。

2.2 生化法和分子生物學(xué)法

生化技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)在土壤微生物多樣性研究中的應(yīng)用，大大提高了研究的效率和精確度。生化法主要包括基于底物利用率的代謝圖譜法和磷脂脂肪酸分析法，其中代謝圖譜法主要指Biolog微孔板法和底物誘導(dǎo)呼吸法，此類(lèi)方法主要根據(jù)微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的特征指紋圖譜來(lái)對(duì)其群落多樣性進(jìn)行鑒定，適用于可正常培養(yǎng)且生長(zhǎng)速度正常的微生物，磷脂脂肪酸分析法是利用活細(xì)胞細(xì)胞膜磷脂成分中的磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid，簡(jiǎn)稱(chēng)PLFA）的結(jié)構(gòu)多樣性和生物學(xué)特異性來(lái)對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，該方法的準(zhǔn)確性主要取決于脂肪酸的提取效果（圖3-a）;分子生物學(xué)法是利用分子生物學(xué)技術(shù)，以土壤微生物的遺傳信息為對(duì)象進(jìn)行研究，從而獲取土壤微生物多樣性信息，主要包括聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳（polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis，簡(jiǎn)稱(chēng)PCR-DGGE）、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-溫度梯度凝膠電泳（polymerase chain reaction-temperature gradient gel electrophoresis，簡(jiǎn)稱(chēng)PCR-TGGE）技術(shù)、單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析（SSCP）、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）、末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（T-RFLP）和擴(kuò)增核糖體DNA限制性分析（ARDRA）、隨機(jī)引物擴(kuò)增多態(tài)性DNA（RAPD）、熒光原位雜交技術(shù)、高通量測(cè)序分析技術(shù)等[28-30]。利用分子生物學(xué)法研究土壤微生物多樣性，首先要使用合適的方法從土壤中有效提取遺傳物質(zhì)DNA或RNA，然后以此遺傳物質(zhì)為對(duì)象，通過(guò)PCR擴(kuò)增獲取目的片段，根據(jù)所選擇的方式，對(duì)片段進(jìn)行測(cè)序、電泳、酶切等來(lái)分析遺傳多樣性（圖3-b）。因此，合理有效地提取土壤中的遺傳物質(zhì)至關(guān)重要，應(yīng)該針對(duì)不同土壤特性選取不同的提取方法。在提取污染和非污染土壤中細(xì)菌DNA的過(guò)程中，比較了2種提取方法，發(fā)現(xiàn)如果在細(xì)胞裂解的過(guò)程中進(jìn)行腐殖酸純化，能更好地除去蛋白質(zhì)和RNA，相反如果在細(xì)胞裂解后純化土壤中的腐殖酸則能夠更好地除去腐殖酸，這2種方法對(duì)DNA的提取率沒(méi)有影響，但是土壤細(xì)菌數(shù)量和菌群結(jié)構(gòu)都受到了影響[31]。已有不少學(xué)者利用生化法和分子生物學(xué)方法來(lái)研究土壤微生物多樣性，取得了相應(yīng)的進(jìn)展（表2）。綜上所述，研究土壤微生物多樣性的試驗(yàn)方法很多，每種方法都有優(yōu)缺點(diǎn)、針對(duì)性和方向性，只有將多種方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)才能夠全面地分析土壤微生物的生態(tài)特征，這也是如今研究土壤微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)的常用方法[32]。

3 青藏高原土壤微生物研究現(xiàn)狀

目前，對(duì)青藏高原土壤微生物的研究主要集中在2個(gè)方向，一個(gè)是針對(duì)青藏高原特有的生態(tài)系統(tǒng)和土壤環(huán)境，研究土壤理化性質(zhì)、土壤微生物量、功能微生物、基因豐度、土壤酶活性等指標(biāo)的具體表現(xiàn)以及隨著海拔梯度或植被類(lèi)型變化所產(chǎn)生的影響;另一個(gè)方向是探究不同的處理方式（包括放牧、模擬升溫以及植被恢復(fù)方式等）對(duì)土壤微生物群落的影響，旨在逐步揭示自然條件的變化和人為干擾對(duì)青藏高原微生物多樣性帶來(lái)的影響。

3.1 不同地域生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物的研究

一些學(xué)者對(duì)青藏高原高寒草甸、凍土區(qū)以及沼澤等地區(qū)的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤酶活性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了土壤微生物多樣性的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)青藏高原高寒草甸土壤微生物量和酶活性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)矮嵩草草甸土壤酶活性顯著大于金露梅叢間草地，且更有利于提高土壤養(yǎng)分并促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)和繁殖[39]。采用傳統(tǒng)平板培養(yǎng)法分析研究青藏高原不同退化程度高寒草甸土壤0～30 cm土層的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，結(jié)果表明隨著高寒草甸退化程度增加，土壤微生物數(shù)量大幅度減少，其中真菌數(shù)量顯著降低[40]。采用PLFA技術(shù)對(duì)青藏高原藏東南地區(qū)色季拉山不同海拔森林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)隨著海拔增高，土壤理化性質(zhì)和生化指標(biāo)沒(méi)有發(fā)生顯著變化，而微生物豐度呈現(xiàn)中峰優(yōu)勢(shì)分布規(guī)律，在海拔3 900 m和4 000 m處生物量顯著高于低海拔和更高海拔[41];此外，該學(xué)者也使用PLFA方法對(duì)念青唐古拉山沼澤土壤微生物群落和酶活性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，高寒沼澤土壤理化指標(biāo)、土壤酶活性和土壤微生物量都隨海拔增高而減小，年平均氣溫是影響該生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤酶活性變化的重要因子[42]。利用454焦磷酸測(cè)序技術(shù)對(duì)青藏高原阿里地區(qū)土壤菌群結(jié)構(gòu)多樣性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)土壤細(xì)菌有34大門(mén)類(lèi)，微生物的相對(duì)豐度都與土壤總碳呈現(xiàn)一定的相關(guān)，且上層土壤微生物物種多樣性和系統(tǒng)發(fā)育多樣性顯著高于下層，土壤總碳對(duì)細(xì)菌群落的分布起主要作用[1]。對(duì)青藏高原凍土區(qū)土壤微生物的研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤深度增加，凍土年代遞增，可培養(yǎng)的微生物數(shù)量顯著減少，土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量與土壤理化性質(zhì)無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，而與土壤深度關(guān)系密切[43]，通過(guò)PCR技術(shù)和構(gòu)建克隆文庫(kù)對(duì)凍土垂直剖面土壤中微生物多樣性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)垂直剖面土壤中的古菌屬于泉古菌和廣古菌2個(gè)門(mén)，細(xì)菌分屬于10個(gè)類(lèi)群，真菌均屬于子囊菌門(mén)和擔(dān)子菌門(mén)，多樣性較高[44]。利用Illumina測(cè)序技術(shù)分析青藏高原中部?jī)鐾羺^(qū)上層30 cm土壤中細(xì)菌群落組成，發(fā)現(xiàn)屬于酸桿菌門(mén)、變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)的較多[45]。青藏高原地區(qū)擁有多種極端環(huán)境，因此微生物資源相對(duì)豐富[46-49]，通過(guò)對(duì)不同群落組成地上生物量、土壤養(yǎng)分及土壤微生物數(shù)量的分析，發(fā)現(xiàn)圓穗蓼草甸由于含水量較低，養(yǎng)分含量較好，土壤真菌、細(xì)菌和放線菌數(shù)量較多[50]。通過(guò)對(duì)青藏高原土壤中可培養(yǎng)放線菌的分析研究，篩選出的1 930株放線菌屬于11亞目16科，初步的分類(lèi)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)至少包括22屬，其中10種屬于迄今未知的種類(lèi)[51]。在對(duì)青藏高原永久凍土區(qū)土壤原核微生物多樣性的研究中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)微生物屬于新種，表現(xiàn)出與現(xiàn)有種差異較大的多樣性，細(xì)菌多樣性和群落組成隨著取樣深度發(fā)生顯著變化，這些變化主要是由土壤生態(tài)因子（碳氮含量、pH值、傳導(dǎo)率）的變化而引起的[12]。通過(guò)對(duì)青藏高原不同海拔梯度土壤進(jìn)行模擬增溫和降溫，利用16S rRNA基因測(cè)序分析土壤細(xì)菌群落，結(jié)果顯示增溫會(huì)導(dǎo)致α-變形菌、γ-變形菌、放線菌的相對(duì)豐度增加，酸桿菌、β-變形菌、δ-變形菌的相對(duì)豐度減少，而降溫會(huì)產(chǎn)生相反的結(jié)果，因此，增溫和降溫帶來(lái)的土壤中細(xì)菌種類(lèi)的變化與溫室效應(yīng)相關(guān)[9]。針對(duì)青藏高原凍土區(qū)，有學(xué)者研究了植被類(lèi)型和土壤特性對(duì)微生物多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)微生物類(lèi)群在不同植被類(lèi)型土壤中的變化規(guī)律，在沼澤草甸、草甸、干草原、荒漠草原中，變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)的比例逐漸降低，而子囊菌門(mén)和擔(dān)子菌門(mén)的比例逐漸升高，此外，還發(fā)現(xiàn)土壤中的碳氮比影響細(xì)菌群落多樣性，土壤水分含量影響真菌群落多樣性[52]。此外，也有研究分析了特殊功能基因在青藏高原土壤微生物中的分布情況，發(fā)現(xiàn)林芝、日喀則和那曲地區(qū)土壤中的微生物能夠檢測(cè)到厭氧氨氧化菌，而且旱地與濕地相比具有更高的多樣性[53]。綜上所述，已有學(xué)者針對(duì)青藏高原特殊地域土壤的微生物群落組成情況作了細(xì)致的研究，并獲得了一些進(jìn)展。

3.2 不同處理方式對(duì)土壤微生物影響的研究

不同處理方式對(duì)于土壤微生物群落乃至整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，青藏高原土壤生態(tài)系統(tǒng)比較復(fù)雜，有相關(guān)研究報(bào)道了放牧、增溫以及植被恢復(fù)方式等對(duì)青藏高原土壤微生物群落產(chǎn)生的影響。通過(guò)對(duì)青藏高原高寒草甸4個(gè)放牧梯度下土壤微生物特征比較分析發(fā)現(xiàn)，中等放牧水平處理下的土壤微生物量較高，放牧強(qiáng)度對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)不存在顯著影響，適度放牧可以增加土壤有效碳氮庫(kù)[54]。通過(guò)開(kāi)頂式溫室（open top chambers，簡(jiǎn)稱(chēng)OTCs）升溫以及刈割、施加牛糞處理，采用PLFA方法研究了青藏高原東部高寒草甸土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)氣候變暖和放牧的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)模擬升溫和放牧均可顯著影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增加細(xì)菌相對(duì)含量，降低真菌相對(duì)含量，因此放牧和全球氣候變暖會(huì)顯著影響青藏高原高寒草甸土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可能會(huì)對(duì)該區(qū)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成影響[55-56]。也有研究發(fā)現(xiàn)，在短期內(nèi)增溫能夠改善青藏高原高山草甸土壤生化和微生物相關(guān)指標(biāo)[57]。有學(xué)者研究分析了幾種不同的植被恢復(fù)方式對(duì)高寒草原區(qū)土壤微生物的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與自然恢復(fù)相比，人工種植植被能夠更快速有效地增加植被蓋度和多樣性，提高土壤微生物物種和功能多樣性[58]，對(duì)于遭到破壞的青藏高原生態(tài)系統(tǒng)，使用單播梭羅草的人工種植方式能夠獲得較好的恢復(fù)效果。通過(guò)研究增溫和氮沉積對(duì)青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)氮沉積顯著改變了土壤表層微生物群落，尤其降低了真菌/細(xì)菌值，增溫會(huì)導(dǎo)致真菌多樣性降低、放線菌多樣性增加，這些變化都是通過(guò)影響土壤特性和植物群落而產(chǎn)生的[59]。通過(guò)研究紫外線輻射對(duì)青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落的影響，發(fā)現(xiàn)紫外線輻射會(huì)降低土壤可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量和種類(lèi)[60]。隨著寒區(qū)油氣資源的開(kāi)發(fā)利用，青藏高原高寒地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭到原油污染的程度日益加劇，通過(guò)對(duì)青藏高原土壤中原油降解菌的研究，從10個(gè)原始土樣中富集培養(yǎng)獲取了53種微生物和相應(yīng)的94種降解酶基因，以假單胞菌和不動(dòng)桿菌為優(yōu)勢(shì)菌群，此外還包括變形菌、放線菌、擬桿菌，降解酶基因的多樣性低于海洋環(huán)境和極地環(huán)境樣品，這些結(jié)果也反映了青藏高原生態(tài)環(huán)境還未遭到原油的嚴(yán)重污染[47]。因此，外界環(huán)境因素的變化會(huì)對(duì)青藏高原土壤微生物群落組成產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致青藏高原整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的改變，這些改變還將作用于微生物群落，從而產(chǎn)生周而復(fù)始的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

青藏高原作為全球平均海拔最高的自然生態(tài)地區(qū)[61-62]，在近年來(lái)人為干擾和氣候變化的作用下，其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和物種數(shù)量發(fā)生了較大的變化，這些變化又與全球氣候和生態(tài)變化息息相關(guān)，因此對(duì)青藏高原地區(qū)土壤微生物多樣性進(jìn)行深入研究很有必要，通過(guò)將傳統(tǒng)研究方法和生化、分子生物學(xué)研究方法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，來(lái)研究土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)多樣性以及群落結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而揭示青藏高原生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，為更好地保護(hù)以及合理利用青藏高原生態(tài)環(huán)境提供有利條件。

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