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生态数据分析与建模中的土壤微生物生态特性研究

【摘要】:微生物生态学包括以细菌、真菌、放线菌为主要微生物类群微生物数量,微生物生物量,微生物活性、微生物群落结构及多样性的研究,不同研究内容对应不同的测定方法。土壤微生物数量测定技术主要有传统的平板培养计数法、稀释培养计数法和荧光显微法等。土壤中常测定的酶活性包括脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶和磷酸酶活性。

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,土壤微生物活动有助于调节土壤碳贮量、土壤呼吸和生态系统生产力,土壤微生物是反映土壤质量状况的重要指标,在降解动植物残体、腐殖质的形成及参与土壤养分的转化及循环中起着十分重要的作用,土壤微生物的群落结构多样性和均匀性能够提高土壤生态系统的稳定性及和谐性,同时也提高了对抗土壤微生态环境恶化的缓冲能力。

微生物生态学包括以细菌、真菌、放线菌为主要微生物类群微生物数量,微生物生物量,微生物活性、微生物群落结构及多样性的研究,不同研究内容对应不同的测定方法。

土壤微生物数量测定技术主要有传统的平板培养计数法、稀释培养计数法和荧光显微法等。实验室通常采用传统的平板培养计数法来测定微生物数量,其主要原理是分离不同的微生物类群,如细菌、真菌、固氮菌等微生物类群的差异采用不同的培养基进行分离稀释后的土壤,通过对培养皿表面的菌落进行初步计数和鉴定之后进行计算获得各类微生物的数量。

土壤微生物生物量主要测定方法有熏蒸法、底物诱导呼吸法(SIR)等,氯仿熏蒸培养法是Jenkinson和Powlson在1976年最先提出,他发现土样经过氯仿熏蒸培养后,能够释放更多的CO2,将这些释放出来的CO2进行定量,最终可以得出微生物量碳,但是这种方法不适合快速测定,也不适合测定强酸性土壤中微生物生物量。在1987年Vance等又在熏蒸培养的基础上提出了氯仿熏蒸提取法,这是目前测定微生物生物量碳的主要测定方法。(www.chuimin.cn)

土壤微生物活性主要包括土壤呼吸强度测定和土壤酶活性的测定,土壤呼吸的测定方法很多,一般有静态气室法和动态气室法两种。静态气室法的原理是恒定温度下,在密闭空间内,土壤中微生物呼吸作用产生的CO2被碱液吸收,通过中和滴定得出碱液的消耗量,得出CO2的释放量,进一步计算得出土壤的呼吸强度,这种方法常用于室内测定土壤呼吸强度,且仅能算出一定时间内的土壤呼吸强度。在野外实验中,常用动态气室法进行检测土壤呼吸的变化状况。土壤中常测定的酶活性包括脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶和磷酸酶活性。土壤脲酶采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定;土壤中的蔗糖酶主要使用3,5-二硝基水杨酸比色法测定;土壤纤维素酶常用3,5-二硝基水杨酸比色法测定;土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法;过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定。

高通量DNA测序技术凭借前所未有的分辨率提供了对微生物群落组成的研究手段,该测序技术日益成熟,具有测序深度深,能产生详细系统发育谱的特点,能够更全面地反映微生物群落结构和多样性。