不同深度冻土微生物数量特征及其与土壤理化性质的关系
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［ ３］ ” ；日本对 极 端 环 境 中 微 生 物 资 源 的 研 究 一 直 ｒ ｙ
很积极 ，并在 １ 极端微 ９ ９ ７ 年开始创办刊名直接为 “ （ ） 的 期 刊． 这 些 项 目 的 开 展 和 生物 ” Ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｏ ｈ ｉ ｌ ｅ ｓ ｐ 专门期刊的出现 ，大大促进了冻土微生物的研究 ． 微生物的种群结构 、遗传进化对环境条件有较
） ；Ｓ 视野 细 菌 总 数 的 平 均 值 （ ｃ ｅ ｌ ｌ １ 为 滤 膜 面 积
２ ２ （ ） ； ） ； ｍｍ Ｓ ｍｍ Ｖ 为过滤 ２ 为显微 镜 的 视 野 面 积 （ 样品的体积 （ ຫໍສະໝຸດ Baidu Ｌ） ．
２ 结果与讨论
从图 １ 可 以 看 出 ，本 样 点 可 培 养 细 菌 数 量 在 ４ －１ ５ －１ 之间变 ２． ０ ０×１ ０ Ｃ Ｆ Ｕ·ｇ ０ ０×１ ０ Ｃ Ｆ Ｕ·ｇ ～６．
含水量 总 Ｃ 含量 总 Ｎ 含量 Ｈ值 ｐ 深度
ｒ
可培养细菌数 含水量 总 Ｃ 含量 总 Ｎ 含量 Ｈ值 ｐ ０． ８ ５ ４＊ ＊
ｐ
０． ０ ０ ０
ｒ
［ ］ １ ６－１ ７
·ｍ 玻璃珠 ，置摇 床 ２ 振摇３ ５ ０ｒ ｉ ｎ （ ｒ ｍ ０ｍ ｉ ｎ， ｐ） 取１ ｍ Ｌ 悬液加 入 到 ９ ｍ Ｌ 无菌生理盐水中进行梯
－４ ·ｍ 度稀释 ，直至 １ ０ Ｌ－１ ． 将１ ０ ｍ Ｌ 稀释液过滤 ｇ
浓缩于 ０． 全部过 ２ ２μ ｍ 无菌的 Ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｏ ｒ ｅ微孔滤膜 （ ｐ 滤仪 器 已 灭 菌 ） ．沉积于膜上的微生物细胞用 于暗处染色１ Ｓ Ｙ Ｂ Ｒ Ｇ ｏ ｌ ｄ 荧光染料 （ １． ５× ） ５ｍ ｉ ｎ， 然后用 Ｏ 荧光显微镜进行观 Ｌ Ｉ ＭＰ Ｕ Ｓ（ Ｂ Ｘ ５ １ Ｔ Ｒ Ｆ）
５ ） 化 ，类似于南极冻土区 （ 和西伯利亚冻土区 ０～１ ０ ８ １ （ ） 的情况 ，但 高 于 加 拿 大 高 纬 度 冻 土 区 （ ０～１ ０ １ ０ ［ ］ ３ １ ９－２ ２ 可培养细菌数 ０） ． 相 关 分 析 显 示 ，可 培 ～１
养细菌数与 含 水 量 、总 Ｃ、总 Ｎ 含 量 、深 度 和 ｐ Ｈ ：可 培 养 细 菌 值二者之间均有较 好 的 相 关 性 （ 表 １） ） 、总 Ｃ（ 数与含水量 （ ｒ＝０． ８ ５ ４， ． ０ １ ｒ＝０． ８ ３ ７， ｐ＜０ ） 、总 Ｎ（ 呈显著正相 ． ０ １ ｒ＝０． ８ ２ １， ． ０ １） ｐ＜０ ｐ＜０ 、 关 ；与冻土深度 （ Ｈ 值（ ｒ＝ －０ ． ７ ０ ０， ． ０ １） ｒ ｐ ｐ＜０ 呈 显 著 负 相 关． 冻 土 深 度 与 ＝－０ ． ７ ８ ２， ． ０ １） ｐ＜０ ） 呈显著正相关 ；含水量 ｒ＝０ ． ７ １ ５， ． ０ １ Ｈ 值（ ｐ ｐ＜０ ） 、总 Ｎ（ 与总 Ｃ（ ｒ＝０ ． ９ ４ ７， ． ０ １ ｒ＝０ ． ９ ４ ３， ｐ＜０ ｐ＜ ） 呈 显 著 正 相 关 ， 与ｐ Ｈ值 （ ０ ． ０ １ ｒ＝－０ ． ５ ７ ４， ｐ＜ ） 呈显著负相关 ； ０ ． ０ １ ｒ＝－０ ． ５ ７ ９， Ｈ 值与总 Ｃ（ ｐ ｐ
－１ ·ｍ 震摇 １ 中， ２ ５ ０ｒ ｉ ｎ ５ｍ ｉ ｎ，用 梯 度 稀 释 法 对 悬 －３ －４ 、 液进行稀释 ，分别取稀释浓度为 １ 的土壤 ０ １ ０
下列公式计算冻土样品中细胞总数 ：
４ ／ ／ Ｅ ＝ Ｘ ×Ｓ Ｓ Ｖ ×１ ０ １ ２ ×１
（ ） １
－１ ·ｇ ） ； 式中 ： Ｅ 为样品中细胞总数 （ ｃ ｅ ｌ ｌ Ｘ 为３ ０个
１ ８］ 察计数 ［ ． 计数时 ，每份 样 品 至 少 计 数 ３ ０个随机 －１ ·ｇ ） 选择的视野 ，计算细胞数的平均值 （ ｃ ｅ ｌ ｌ ．依
．
多年冻土芯取样 ：选取在新冰期和末次冰期都 有冰川发育 ，现在气温约为 －５． ４ ℃的大西沟气象 海拔 ３ 站附近 （ ５ ８ ６ｍ， ４ ３ °０ ６ ′ ５ ８ ４ ″Ｎ ， ８ ６ °５ ０ ′ ３ ０ １ ″ ，钻孔取直径为 １ Ｅ） ３ｃ ｍ 的冻土芯样品 ，分段连续 ， 取样 取样总深度为 ２ ０ ０ｃ ｍ． 样品装入已就地浸泡 乙醇灼烧灭菌的土壤 盒 中 ，迅 速 保 存 于 冰 柜 ，在 低 温下运回实验室 ，储存于 －２ ０ ℃ 备用 ． １． ２ 土壤理化性质分析 样品 带 回 后 立 即 进 行 土 壤 理 化 性 质 分 析 ． 其 中 ，含水量通过烘 干 法 测 定 ， Ｈ 用酸度计（ Ｐ ＨＢ Ｊ － ｐ 来 分 析 水／土 （ ２ ６ ０，上 海 雷 磁 仪 器 厂 ） １∶１，质 量 混 合 物 ，全 Ｃ 和 全 Ｎ 在 ＣＨＮ 比） Ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｒ（ Ｅ ｌ ｅ － － ｙ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ａ ｒ ｉ ｏ Ｌ， Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｅ Ｖ Ｅ Ａ ｙ ｙ ， ） 上以１ Ｇｍ ｂ Ｈ，Ｈ ａ ｎ ａ ｕ Ｇ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ８ ０ ０ ℃供氧高温 ｙ 燃烧法测定 （ 兰州大学分析测试中心 ） ． １． ３ 微生物培养和计数 ０ ℃冰箱中取出置于４ ℃下 将冻 土 样 品 从 －２ 解冻 ，在超净台中取 ２ｇ 土 样 ，置 于 一 灭 菌 处 理 的 装有 １ 和玻璃珠的三角瓶 ８ｍ Ｌ生理盐水（ ０． ８ ５％ ）
表 １ 可培养细菌数量与土壤理化因子间相关性分析 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｂ ｌ ｅ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ａ ｎ ｄ ｈ ｓ ｉ ｃ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｅ ｓ ｐ ｙ
世纪初 ，科学家 在 西 伯 利 亚 和 远 东 研 究 猛 犸 象 时 ，
２］ ，然 而 ，在 已经知道冻土中 存 在 可 培 养 的 微 生 物 ［
随后近一 个 世 纪 几 乎 没 有 什 么 重 大 突 破 ． ２ ０世纪 ９ ０ 年代以 来 ，对 极 端 环 境 条 件 下 生 命 特 征 和 适 应 机制的研究引起世界各地的重视 ：美国国家自然科 学基金委员 会 从 １ 极端环境生 ９ ９ ７年专门启动了“ 命” 的多学科综合的研究项目 ；欧盟于 １ ９ ９ ６ 年结束 了一个为期三年的 极 端 微 生 物 的 预 研 项 目 “ 极端微 生物的生物科技 ” 时代 ，又在 １ ９ ９ ７ 年启动了一个耗 资７ ０ ０ 万欧元的计划 “ Ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｏ ｈ ｉ ｌ ｅ ｓ ａ ｓ Ｃ ｅ ｌ ｌ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ － ｐ
不同深度冻土微生物数量特征及其与土壤 理化性质的关系
２ ３ ３ ３ １ 王 鹭１， 董小培 ， 张 威 ， 章高森 ， 刘光琇 ＊ ， 冯虎元 （ １．兰州大学 生命科学学院 ，甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０； ２．巩义市第二高级中学 ，河南 郑州 ４ ５ １ ２ ０ ０； ） ３．中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所 沙漠与沙漠化重点实验室 ，甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０
＋ 中图分类号 ：Ｑ ９ ３ ８． １ ３
文献标识码 ：Ａ
］ ４－１ ３ ，研究冻土中的微 生 物 分 布 、遗 传 强的敏感性 ［
０ 引言
６％ 的陆地生态系统为多年冻 地球上 ，大约有 ２ 土区 ，然而对其生命 迹 象 的 生 物 学 研 究 ，尤 其 是 微
１］ 生物学的研究相对较少 ［ ．尽管早在１ ９世纪末２ ０
悬液 ２ ０ ０μ Ｌ 涂布到寡营养培养基 Ｐ ＹＧＶ 平 板 上 ， 于２ ５ ℃ 下避 光 培 养 ，每 个 样 品 的 每 个 梯 度 都 做 ３ 个平行 ，培养的平板 ７ｄ 后统可培养细菌数量 ． ５ｇ 冻土样品按质量比用无菌生理盐水 取约 ０． －１ （ ·ｍ 稀释到 １ ０． ８ ５％ ） ０ Ｌ－１ ，同时加入数粒无菌 ｇ
变异和自然选择对恢复过去历史的气候环境变化有
］ １ ４－１ ５ 重要 意 义 ［ ． 因 此 ，加 强 冻 土 微 生 物 这 一 重 要
遗传 资 源 的 认 识 、保 护 、开 发 和 持 续 利 用 ，可 以 弥 补该领域 研 究 的 空 白 ，对 于 我 国 西 部 生 态 环 境 建 设 、提高我国科技的国际地位 、迎接２ １ 世纪的挑战 具有深远的意义 ． 冻土微生物为什么能够长期经受寒冷生境的考 验而生存 ， 若温度低于细胞质冰点 ， 还会使细胞形 成冰晶体对细胞结构造成严重损坏 ， 这些问题无时 无刻制约 着 生 活 在 冻 土 环 境 中 的 低 温 微 生 物 的 生 存 ． 但在自然条件下 ， 冻土微生物和冻土环境之间 形成了一系列相互适应的理化过程 ， 表现出极其顽 强的生命力 ． 通过对不同深度冻土样品中微生物的 数量分析研究 ，探讨冻土微生物数量与土壤理化性 质的关系 ，为阐明乌鲁木齐河源区土壤微生物生存 的可适环境条件提供科学信息 ．
摘 要 ：分别以乌鲁木齐河源区不同层位深坑冻土 样 品 为 研 究 材 料 ，利 用 荧 光 显 微 计 数 技 术 、寡 营 养 恢复培养技术等研究了微生物数量特征 及 其 与 土 壤 理 化 参 数 的 关 联 度 ． 结 果 表 明 ：可 培 养 细 菌 数 量 与 冻土深度 、土壤含水量 、总 Ｃ 和总 Ｎ 含量都成显 著 的 正 相 关 ，与 ｐ Ｈ 值 呈 显 著 负 相 关 ． 而 且 ，可 培 养 细菌数及其在细胞总数中所占比值随冻土深度的增加而下降 ，表明深 坑 样 冻 土 中 可 培 养 细 菌 数 量 与 冻 土的理化性质和其沉积年代密切相关 ． 关键词 ：冻土微生物 ；可培养细菌 ；理化性质 ；相关性
第３ ３卷 第２期 ２ ０ １ １ 年 ４ 月
冰 川 冻 土
Ｊ ＯＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｇ Ｌ Ａ Ｃ Ｉ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ＡＮ Ｄ Ｇ Ｅ Ｏ Ｃ Ｒ Ｙ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
ｏ ． ２ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ Ａ ｒ ． ２ ０ １ １ ｐ
（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ０ ２ ４ ０ ２ ０ １ １ ０ ２ ０ ４ ３ ６ ０ ６ － － －
１ 材料和方法
１． １ 研究区域概况和样品采集 乌鲁木齐河源区位于天山中部喀拉乌成山脉北
；修订日期 ： ２ ０ １ ０ １ ０ ０ ６ ２ ０ １ １ ０ ２ ２ ２ 收稿日期 ： － － － － ） ；中国博士后科学基金项目 （ ） 资助 ３ ０ ７ ７ ０ ３ ２ ９； ３ ０ ８ ０ ０ １ ５ ４； ４ ０ ９ ７ １ ０ ３ ４ ２ ０ ０ ８ ０ ４ ３ ０ ７ ９ ４ 基金项目 ：国家自然科学基金项目 （ ，女 ，湖北当阳人 ， １ ９ ８ ５－ ） ２ ０ ０ ７ 年毕业于兰州大学 ，现为兰州大学在读硕士研究生 ，主要从事环境微生物研究 ． 作者简介 ：王鹭 （ ： Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｌ ｉ ｕ ｘ＠ ｌ ｚ ｂ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ＊ 通讯作者 ：刘光琇 ， ｇ
２期
王
鹭等 ：不同深度冻土微生物数量特征及其与土壤理化性质的关系
－１
４ ３ ７
坡 ， 西起天格尔峰 ， 东到望峰道班附近 ， 包括罗卜 道沟 、琼 萨 尔 萨 依 沟 等 ４ 条 支 谷 在 内 ， 海 拔 均 在 在 此 海 拔 以 下 ，发 育 着 季 节 冻 土 ． ３ ０ ０ ０ｍ 以 上 ． 连续 ６ａ 的地温观测结果表明 ，多年冻土厚度随 海 拔的 上 升 而 增 大 ，年 平 均 地 温 由 海 拔 ３ ３ ４ ８ｍ 的 －０． ７ ℃ 降到海拔 ３ ９ ０ ０ ｍ 的 －４． ９ ℃． 年 温 度 变 化层厚度在 １ ０～１ ８ｍ
很积极 ，并在 １ 极端微 ９ ９ ７ 年开始创办刊名直接为 “ （ ） 的 期 刊． 这 些 项 目 的 开 展 和 生物 ” Ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｏ ｈ ｉ ｌ ｅ ｓ ｐ 专门期刊的出现 ，大大促进了冻土微生物的研究 ． 微生物的种群结构 、遗传进化对环境条件有较
） ；Ｓ 视野 细 菌 总 数 的 平 均 值 （ ｃ ｅ ｌ ｌ １ 为 滤 膜 面 积
２ ２ （ ） ； ） ； ｍｍ Ｓ ｍｍ Ｖ 为过滤 ２ 为显微 镜 的 视 野 面 积 （ 样品的体积 （ ຫໍສະໝຸດ Baidu Ｌ） ．
２ 结果与讨论
从图 １ 可 以 看 出 ，本 样 点 可 培 养 细 菌 数 量 在 ４ －１ ５ －１ 之间变 ２． ０ ０×１ ０ Ｃ Ｆ Ｕ·ｇ ０ ０×１ ０ Ｃ Ｆ Ｕ·ｇ ～６．
含水量 总 Ｃ 含量 总 Ｎ 含量 Ｈ值 ｐ 深度
ｒ
可培养细菌数 含水量 总 Ｃ 含量 总 Ｎ 含量 Ｈ值 ｐ ０． ８ ５ ４＊ ＊
ｐ
０． ０ ０ ０
ｒ
［ ］ １ ６－１ ７
·ｍ 玻璃珠 ，置摇 床 ２ 振摇３ ５ ０ｒ ｉ ｎ （ ｒ ｍ ０ｍ ｉ ｎ， ｐ） 取１ ｍ Ｌ 悬液加 入 到 ９ ｍ Ｌ 无菌生理盐水中进行梯
－４ ·ｍ 度稀释 ，直至 １ ０ Ｌ－１ ． 将１ ０ ｍ Ｌ 稀释液过滤 ｇ
浓缩于 ０． 全部过 ２ ２μ ｍ 无菌的 Ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｏ ｒ ｅ微孔滤膜 （ ｐ 滤仪 器 已 灭 菌 ） ．沉积于膜上的微生物细胞用 于暗处染色１ Ｓ Ｙ Ｂ Ｒ Ｇ ｏ ｌ ｄ 荧光染料 （ １． ５× ） ５ｍ ｉ ｎ， 然后用 Ｏ 荧光显微镜进行观 Ｌ Ｉ ＭＰ Ｕ Ｓ（ Ｂ Ｘ ５ １ Ｔ Ｒ Ｆ）
５ ） 化 ，类似于南极冻土区 （ 和西伯利亚冻土区 ０～１ ０ ８ １ （ ） 的情况 ，但 高 于 加 拿 大 高 纬 度 冻 土 区 （ ０～１ ０ １ ０ ［ ］ ３ １ ９－２ ２ 可培养细菌数 ０） ． 相 关 分 析 显 示 ，可 培 ～１
养细菌数与 含 水 量 、总 Ｃ、总 Ｎ 含 量 、深 度 和 ｐ Ｈ ：可 培 养 细 菌 值二者之间均有较 好 的 相 关 性 （ 表 １） ） 、总 Ｃ（ 数与含水量 （ ｒ＝０． ８ ５ ４， ． ０ １ ｒ＝０． ８ ３ ７， ｐ＜０ ） 、总 Ｎ（ 呈显著正相 ． ０ １ ｒ＝０． ８ ２ １， ． ０ １） ｐ＜０ ｐ＜０ 、 关 ；与冻土深度 （ Ｈ 值（ ｒ＝ －０ ． ７ ０ ０， ． ０ １） ｒ ｐ ｐ＜０ 呈 显 著 负 相 关． 冻 土 深 度 与 ＝－０ ． ７ ８ ２， ． ０ １） ｐ＜０ ） 呈显著正相关 ；含水量 ｒ＝０ ． ７ １ ５， ． ０ １ Ｈ 值（ ｐ ｐ＜０ ） 、总 Ｎ（ 与总 Ｃ（ ｒ＝０ ． ９ ４ ７， ． ０ １ ｒ＝０ ． ９ ４ ３， ｐ＜０ ｐ＜ ） 呈 显 著 正 相 关 ， 与ｐ Ｈ值 （ ０ ． ０ １ ｒ＝－０ ． ５ ７ ４， ｐ＜ ） 呈显著负相关 ； ０ ． ０ １ ｒ＝－０ ． ５ ７ ９， Ｈ 值与总 Ｃ（ ｐ ｐ
－１ ·ｍ 震摇 １ 中， ２ ５ ０ｒ ｉ ｎ ５ｍ ｉ ｎ，用 梯 度 稀 释 法 对 悬 －３ －４ 、 液进行稀释 ，分别取稀释浓度为 １ 的土壤 ０ １ ０
下列公式计算冻土样品中细胞总数 ：
４ ／ ／ Ｅ ＝ Ｘ ×Ｓ Ｓ Ｖ ×１ ０ １ ２ ×１
（ ） １
－１ ·ｇ ） ； 式中 ： Ｅ 为样品中细胞总数 （ ｃ ｅ ｌ ｌ Ｘ 为３ ０个
１ ８］ 察计数 ［ ． 计数时 ，每份 样 品 至 少 计 数 ３ ０个随机 －１ ·ｇ ） 选择的视野 ，计算细胞数的平均值 （ ｃ ｅ ｌ ｌ ．依
．
多年冻土芯取样 ：选取在新冰期和末次冰期都 有冰川发育 ，现在气温约为 －５． ４ ℃的大西沟气象 海拔 ３ 站附近 （ ５ ８ ６ｍ， ４ ３ °０ ６ ′ ５ ８ ４ ″Ｎ ， ８ ６ °５ ０ ′ ３ ０ １ ″ ，钻孔取直径为 １ Ｅ） ３ｃ ｍ 的冻土芯样品 ，分段连续 ， 取样 取样总深度为 ２ ０ ０ｃ ｍ． 样品装入已就地浸泡 乙醇灼烧灭菌的土壤 盒 中 ，迅 速 保 存 于 冰 柜 ，在 低 温下运回实验室 ，储存于 －２ ０ ℃ 备用 ． １． ２ 土壤理化性质分析 样品 带 回 后 立 即 进 行 土 壤 理 化 性 质 分 析 ． 其 中 ，含水量通过烘 干 法 测 定 ， Ｈ 用酸度计（ Ｐ ＨＢ Ｊ － ｐ 来 分 析 水／土 （ ２ ６ ０，上 海 雷 磁 仪 器 厂 ） １∶１，质 量 混 合 物 ，全 Ｃ 和 全 Ｎ 在 ＣＨＮ 比） Ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｒ（ Ｅ ｌ ｅ － － ｙ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ａ ｒ ｉ ｏ Ｌ， Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｅ Ｖ Ｅ Ａ ｙ ｙ ， ） 上以１ Ｇｍ ｂ Ｈ，Ｈ ａ ｎ ａ ｕ Ｇ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ８ ０ ０ ℃供氧高温 ｙ 燃烧法测定 （ 兰州大学分析测试中心 ） ． １． ３ 微生物培养和计数 ０ ℃冰箱中取出置于４ ℃下 将冻 土 样 品 从 －２ 解冻 ，在超净台中取 ２ｇ 土 样 ，置 于 一 灭 菌 处 理 的 装有 １ 和玻璃珠的三角瓶 ８ｍ Ｌ生理盐水（ ０． ８ ５％ ）
表 １ 可培养细菌数量与土壤理化因子间相关性分析 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｂ ｌ ｅ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ａ ｎ ｄ ｈ ｓ ｉ ｃ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｅ ｓ ｐ ｙ
世纪初 ，科学家 在 西 伯 利 亚 和 远 东 研 究 猛 犸 象 时 ，
２］ ，然 而 ，在 已经知道冻土中 存 在 可 培 养 的 微 生 物 ［
随后近一 个 世 纪 几 乎 没 有 什 么 重 大 突 破 ． ２ ０世纪 ９ ０ 年代以 来 ，对 极 端 环 境 条 件 下 生 命 特 征 和 适 应 机制的研究引起世界各地的重视 ：美国国家自然科 学基金委员 会 从 １ 极端环境生 ９ ９ ７年专门启动了“ 命” 的多学科综合的研究项目 ；欧盟于 １ ９ ９ ６ 年结束 了一个为期三年的 极 端 微 生 物 的 预 研 项 目 “ 极端微 生物的生物科技 ” 时代 ，又在 １ ９ ９ ７ 年启动了一个耗 资７ ０ ０ 万欧元的计划 “ Ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｏ ｈ ｉ ｌ ｅ ｓ ａ ｓ Ｃ ｅ ｌ ｌ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ － ｐ
不同深度冻土微生物数量特征及其与土壤 理化性质的关系
２ ３ ３ ３ １ 王 鹭１， 董小培 ， 张 威 ， 章高森 ， 刘光琇 ＊ ， 冯虎元 （ １．兰州大学 生命科学学院 ，甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０； ２．巩义市第二高级中学 ，河南 郑州 ４ ５ １ ２ ０ ０； ） ３．中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所 沙漠与沙漠化重点实验室 ，甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０
＋ 中图分类号 ：Ｑ ９ ３ ８． １ ３
文献标识码 ：Ａ
］ ４－１ ３ ，研究冻土中的微 生 物 分 布 、遗 传 强的敏感性 ［
０ 引言
６％ 的陆地生态系统为多年冻 地球上 ，大约有 ２ 土区 ，然而对其生命 迹 象 的 生 物 学 研 究 ，尤 其 是 微
１］ 生物学的研究相对较少 ［ ．尽管早在１ ９世纪末２ ０
悬液 ２ ０ ０μ Ｌ 涂布到寡营养培养基 Ｐ ＹＧＶ 平 板 上 ， 于２ ５ ℃ 下避 光 培 养 ，每 个 样 品 的 每 个 梯 度 都 做 ３ 个平行 ，培养的平板 ７ｄ 后统可培养细菌数量 ． ５ｇ 冻土样品按质量比用无菌生理盐水 取约 ０． －１ （ ·ｍ 稀释到 １ ０． ８ ５％ ） ０ Ｌ－１ ，同时加入数粒无菌 ｇ
变异和自然选择对恢复过去历史的气候环境变化有
］ １ ４－１ ５ 重要 意 义 ［ ． 因 此 ，加 强 冻 土 微 生 物 这 一 重 要
遗传 资 源 的 认 识 、保 护 、开 发 和 持 续 利 用 ，可 以 弥 补该领域 研 究 的 空 白 ，对 于 我 国 西 部 生 态 环 境 建 设 、提高我国科技的国际地位 、迎接２ １ 世纪的挑战 具有深远的意义 ． 冻土微生物为什么能够长期经受寒冷生境的考 验而生存 ， 若温度低于细胞质冰点 ， 还会使细胞形 成冰晶体对细胞结构造成严重损坏 ， 这些问题无时 无刻制约 着 生 活 在 冻 土 环 境 中 的 低 温 微 生 物 的 生 存 ． 但在自然条件下 ， 冻土微生物和冻土环境之间 形成了一系列相互适应的理化过程 ， 表现出极其顽 强的生命力 ． 通过对不同深度冻土样品中微生物的 数量分析研究 ，探讨冻土微生物数量与土壤理化性 质的关系 ，为阐明乌鲁木齐河源区土壤微生物生存 的可适环境条件提供科学信息 ．
摘 要 ：分别以乌鲁木齐河源区不同层位深坑冻土 样 品 为 研 究 材 料 ，利 用 荧 光 显 微 计 数 技 术 、寡 营 养 恢复培养技术等研究了微生物数量特征 及 其 与 土 壤 理 化 参 数 的 关 联 度 ． 结 果 表 明 ：可 培 养 细 菌 数 量 与 冻土深度 、土壤含水量 、总 Ｃ 和总 Ｎ 含量都成显 著 的 正 相 关 ，与 ｐ Ｈ 值 呈 显 著 负 相 关 ． 而 且 ，可 培 养 细菌数及其在细胞总数中所占比值随冻土深度的增加而下降 ，表明深 坑 样 冻 土 中 可 培 养 细 菌 数 量 与 冻 土的理化性质和其沉积年代密切相关 ． 关键词 ：冻土微生物 ；可培养细菌 ；理化性质 ；相关性
第３ ３卷 第２期 ２ ０ １ １ 年 ４ 月
冰 川 冻 土
Ｊ ＯＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｇ Ｌ Ａ Ｃ Ｉ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ＡＮ Ｄ Ｇ Ｅ Ｏ Ｃ Ｒ Ｙ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
ｏ ． ２ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ Ａ ｒ ． ２ ０ １ １ ｐ
（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ０ ２ ４ ０ ２ ０ １ １ ０ ２ ０ ４ ３ ６ ０ ６ － － －
１ 材料和方法
１． １ 研究区域概况和样品采集 乌鲁木齐河源区位于天山中部喀拉乌成山脉北
；修订日期 ： ２ ０ １ ０ １ ０ ０ ６ ２ ０ １ １ ０ ２ ２ ２ 收稿日期 ： － － － － ） ；中国博士后科学基金项目 （ ） 资助 ３ ０ ７ ７ ０ ３ ２ ９； ３ ０ ８ ０ ０ １ ５ ４； ４ ０ ９ ７ １ ０ ３ ４ ２ ０ ０ ８ ０ ４ ３ ０ ７ ９ ４ 基金项目 ：国家自然科学基金项目 （ ，女 ，湖北当阳人 ， １ ９ ８ ５－ ） ２ ０ ０ ７ 年毕业于兰州大学 ，现为兰州大学在读硕士研究生 ，主要从事环境微生物研究 ． 作者简介 ：王鹭 （ ： Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｌ ｉ ｕ ｘ＠ ｌ ｚ ｂ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ＊ 通讯作者 ：刘光琇 ， ｇ
２期
王
鹭等 ：不同深度冻土微生物数量特征及其与土壤理化性质的关系
－１
４ ３ ７
坡 ， 西起天格尔峰 ， 东到望峰道班附近 ， 包括罗卜 道沟 、琼 萨 尔 萨 依 沟 等 ４ 条 支 谷 在 内 ， 海 拔 均 在 在 此 海 拔 以 下 ，发 育 着 季 节 冻 土 ． ３ ０ ０ ０ｍ 以 上 ． 连续 ６ａ 的地温观测结果表明 ，多年冻土厚度随 海 拔的 上 升 而 增 大 ，年 平 均 地 温 由 海 拔 ３ ３ ４ ８ｍ 的 －０． ７ ℃ 降到海拔 ３ ９ ０ ０ ｍ 的 －４． ９ ℃． 年 温 度 变 化层厚度在 １ ０～１ ８ｍ