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长期以来,沙地研究的主要内容集中在植被、水分、土壤理化性质等方面,对微生物的研究甚少,其主要原因是微生物体积小,不易观察研究。然而,微生物在生态系统中的作用却举足轻重,不容忽视。本文对科尔沁沙地不同沙丘和沙质草甸中土壤微生物的季节动态和垂直分布进行了长期监测(5-9月份每月一次):对不同强度放牧后封育围栏中微生物分布特点进行了研究:对5种典型灌木的根际微生物进行了比较:同时对微生物分布与土壤生态因子的关系进行了统计分析。
主要结论如下:
1.流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘中土壤微生物的季节动态和垂直分布各具特点。四类沙丘中微生物总数表现为:固定沙丘>半固定沙丘>半流动沙丘>流动沙丘。
2.沙丘中微生物三大类群(细菌、真菌和放线菌)的季节变化和垂直分布也各不相同。细菌、真菌和放线菌所占比例差异显著,其中细菌数量最多,占微生物总数的68.16%-82.82%:真菌最少,所占比例不到总数的0.5%;放线菌居中,占微生物总数的25%左右。各类型沙丘土壤微生物数量差异较大,但是微生物三大类群的比例却差异不大。
3.沙质草甸中土壤微生物总数、细菌和真菌数量均表现出与降雨量同步的季节动态,即6月份较5月份有所减少,7月份增至最多,7月份以后微生物数量逐渐下降,真菌则表现出从5月份到8月份一直增加,9月份开始回落;土壤微生物具有明显的垂直分布差异。细菌和放线菌的垂直分布表现出随土壤深度增加逐渐减少的趋势,真菌数量表层最高,20cm以下变化规律不明显:微生物的层化比率均大于2(5月份放线菌除外)。
4.不同强度放牧后封育恢复过程中,土壤微生物数量轻牧区最多,之后分别为中牧区、对照区、重牧区,自由放牧区最少,说明轻牧能促进微生物的生长繁殖:同时也说明11年的围栏封育不能使不同放牧强度下的沙质草场恢复到相同的水平。放牧围栏内亚表层(5-15cm)土壤的微生物数量、pH值、电导率和含水量均大于表层(O-5cm)土壤。轻牧和中牧有利于微生物的生长繁殖,过度放牧会抑制微生物的活动,持续放牧会严重破坏沙质草场表层的土壤,使其微生物数量和土壤含水量减少,土壤碱性增强,不利于退化沙质草场的恢复。
5.五种灌木根际微生物总数、细菌数量和放线菌数量为:差巴嘎蒿>小红柳>冷蒿>小叶锦鸡儿>达乌里胡枝子:真菌数量为:小时锦鸡儿>小红柳>差巴嘎蒿>达乌里胡枝子>冷蒿。灌木根际微生物数量比灌丛内和灌丛外高,差异达到极显著水平(p<0.01),灌丛内和灌丛外的微生物数量差异不显著。差巴嘎蒿、小叶锦鸡儿、达乌里胡枝子、冷蒿和小红柳的根际效应分别为5.31、2.99、3.28、7.34和7.31。其中,细菌、真菌和放线菌的R/S值各不相同。
6.根际微生物三大类群之间的比例与其它生境(放牧后封育草场、沙质草甸、固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘)中大不相同,根际细菌所占比例比其它生境高1.35%-11.34%,真菌所占比例比其它生境高45.91%-79.36%,放线菌所占比例比其它生境低19.69%-36.85%。
7.各类群微生物数量与土壤电导率、沙丘固定程度、植被盖度和凋落物重量呈极显著正相关(p<0.01);细菌和放线菌与土壤pH呈显著正相关。在沙丘固定过程中,地温对真菌和细菌活动影响不大,而各类群微生物数量与土壤水分含量呈负相关,土壤养分(有机碳和全氮)与微生物数量呈显著的正相关。细菌数量受水分影响较大,真菌数量的季节变化与地温变化同步,而放线菌数量与水热条件的共同作用有关。