摘 要

利川地区位于湖北省西南部，拥有着丰富的原始森林资源。利川高山林区是在湖北省覆盖范围较大的高山林区，其生态多样性相对较好，林区内的土壤中各种腐殖质含量相对较高。腐殖质是指在有机物质中存在的一种特殊形式，是自然界中可被微生物直接降解的物质残骸由多种微生物直接分解而形成的复杂混合物。它们是有着特殊化学和分子生物学基本性的、构造复杂的一种高分子化合物。在其形成演化过程中，微生物扮演着重要主导作用。本文主要目的是通过对利川林区不同区域土壤的生态调查，了解其中各种微生物去·群落的分布情况。

物种多样性是生物多样性中的一个层次，为了调查林区土壤中微生物的多样性情况，可以通过调查土壤中微生物的种类数量，从而在一定程度上反应土壤微生物的多样性。本文采用生物培养计数的方法对林区不同土壤中的微生物群落进行培养，得到了微生物的大概存在情况。本文使用了腐殖质的微生物群落的常规采样方法，腐殖质样品中微生物多样性采用培养计数的方法，典型腐殖质微生物生长特性的研究方法和分析手段。最后得出的结论是，L4样品的生物多样性最为丰富。

关键词：腐殖质；生物多样性；微生物计数；微生态评价

Abstract

Lichuan area is located in the southwestern part of Hubei province and is rich in virgin forest resources. The Lichuan alpine forest area, especially in the alpine forest area with large coverage in Hubei Province, has a relatively good diversity of natural ecological environment, and the content of various humus elements in the soil in the forest area is relatively high. Humus mixture refers to a special chemical form that exists in organic substances. It is a complex substance mixture formed by a kind of organic matter that can be directly degraded by microorganisms and its debris in nature. They are a kind of macromolecular compound with special biochemistry and molecular biology and complicated structure. In the process of its biological formation and evolution, microbial development plays an important leading role. The main purpose of this article is to understand the distribution of various microbial individual communities through ecological surveys of soils in three different forest areas in Lichuan.

Species diversity is a level in biodiversity. In order to investigate the diversity of microorganisms in the soil of the forest area, the diversity of soil microorganisms can be reflected to a certain extent by investigating the number of types of microorganisms in the soil. In this paper, the method of biological culture counting is used to cultivate the microbial communities in different soils in the forest area, and the approximate existence of microorganisms is obtained. In this paper, the conventional sampling method of humus microbial communities is used. The microbial diversity in humus samples is cultured and counted, and the research methods and analysis methods of typical humus microbial growth characteristics. The final conclusion is that the biodiversity of L4 samples is the most abundant.

Keywords: humus; biodiversity; cellulose degrading bacteria; micro-ecological evaluation

目录

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究现状 1

1.2 土壤微生物 1

1.3 土壤微生物研究方法 1

1.4 腐殖质的形成 2

1.5 腐殖质的性质 2

1.6 生物多样性 2

1.7 生物多样性意义 3

1.8 评价方法简介 4

第2章 实验材料及研究方法 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 样品来源 5

2.1.2 培养基 5

2.1.3 实验试剂 5

2.1.4 仪器设备 6

2.2 实验方法 7

2.2.1 土壤采样方法 7

2.2.2 微生物数量调查 7

2.2.3 微生物形态观察 8

2.2.4 分离纯化接种 8

2.2.5 菌种保存 8

第3章 实验结果与分析 9

3.1 微生物数量情况 9

3.2 数据处理 11

3.2.1 林区蔬菜实验基地南瓜地微生物数量比较分析 11

3.2.2 林区蔬菜实验基地葫芦地微生物数量比较分析 13

3.2.3 林区蔬菜实验基地西瓜地微生物数量比较分析 15

3.2.4 不同样品的对比分析 18

3.3 微生物形态观察 19

3.4 结果分析 20

第4章 总结 21

第5章 评价与展望 22

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

1.1 国内外研究现状

土壤微生物科学是一支生命科学的重要分支和子学科，重点是对我国农业经济生产中一些重要问题比如有害土壤中的肥力和有害植物体的营养问题进行深入研究，还有深入研究了土壤微生物固氮作用问题^[1]。随着农业现代化和社会科学技术、方法的不断改进，尤其是分子生物学向自然生态学领域渗透，这大大程度促进了生物土壤学和微生物学基础研究的深入。在长期的科学研究和实践中，人们逐渐积累了一些行之有效的方法和常用技术手段^[2]。如对样品的定量采集、富积培养和分离，最大或然值计数等等。在目前传统的各种土壤科学研究计数方法中，除了土壤酶活性的分析外，一般还包括培养计数^[3]。

但遗憾的事实是，由于科学研究方法和当时人们自身认知能力的巨大局限，使得目前我国土壤中仍约含有80%～99%的微生物还未被人们认识和加以鉴别^[4]。细菌、真菌及其他病毒的已知种数量占目前估计种的数量比例分别为5%、10%和4%^[5]。传统的微生物学与生态学在深入揭示人类自然界各种微生物体的群落地理结构、生态系统功能及其相互关系等的研究过程中的最大技术障碍就是大量微生物具有不可持续培养性。因此，以生物细胞学和生物形态学理论为研究基础的科学传统研究微生物细胞生态学在某些技术方面存在局限性，这最终直接导致了对微生物资源多样性及细胞生态学的研究一直落后于对其他生物的科学研究技术水平^[6]。但随着现代分子生物学的基础理论与科学技术在微生物土壤生态学相关研究领域中的不断发展渗透， 在对微生物多样性进行科学研究方面取得了新的技术进展，其研究结果更加地趋于真实，大量未被广泛认知的土壤微生物新物种及其新功能已经得到重新鉴定和广泛应用。

1.2 土壤微生物

土壤中含有大量的微生物，对微生物而言，土壤就相当于一个舒适的家。微生物生活所必须要的很多条件，土壤很大程度上都能满足，土壤中的微生物种群，也是完全可以发生变化的，类似于人类的搬家活动。但这种变化既可以是自然的，也可以是人为的。例如，人工向新的土壤中充分加入一些有机肥料和培养菌群，或是自然环境和土壤气候的发生变化都会导致一些微生物的演替^[7]。

1.3 土壤微生物研究方法

土壤生态微生物科学研究理论方法发展经历了一个发展过程，从微生物纯培养开始到研究土壤生物酶活性^[8](Biolog微生态平板生物分析)，再到建立微生物库(例如监测微生物生物量)和流(C和N循环)，再发展到研究微生物中的生物量和标记物^[9](FAMEs)，再发展到应用微生物化学分子和微生物学分析技术，揭示了我国土壤生态微生物群落丰富的生物多样性和生态功能。微生物纯培养法，在多种固体生物培养基上快速分离微生物，通过某些土壤生物化学特性或特定的表达形式可以进行化学分析；采用土壤酶法，使用生物化学检测技术可以检测各种土壤中的酶活性，了解各种土壤中某些酶的含量和变化规律。

1.4 腐殖质的形成

腐殖质的形成，首先第一步，是生产作为腐烂的主要成分的原料，即在微生物分解作用下，将混合物分为最初始的、简单的化合物。第二步，就是微生物进行生化反应。分解土壤过程通常能够直接使土壤腐殖质直接积累在地面上，它不仅具有分化浅层土壤结构的重要作用，并且经常在浅层地面上直接形成一层暗色物质^[10]。

1.5 腐殖质的性质

腐殖质是包括多种化学成分的，既包括胡敏素、胡敏酸，也包括羟基富里酸，后二者可以合称羟基腐殖酸。腐殖质主要由诸如C 、H 、O 、N 、S等多种元素结合组成。此外还有少量的诸如Ca 、Mg 、Fe 、Si等其他元素。各种组成腐殖质的化学元素及其组成形式是不可能完全相同的。国际上一般认为腐殖质生物含C55%～60%，平均为58%；含N3%～6%，平均为5.6%；C/N 为10:1～12:1。胡敏酸( HA )和胡敏素( Hu )的不同元素原子含量取值范围大致相同，胡敏酸的C、N含量明显高于富里酸( FA )，而O、S的含量明显低于富里酸( FA )。HA的分子 C/H 值要高于FA，即说明HA的分子缩水结合度相对较高，氧化的程度也要低于FA，分子的结构较FA更复杂^[11]。

腐殖质的整体颜色是呈黑褐色的，但因不同化学组分的组成分子晶体质量及其大小或分子发生变色的基本能团(例如共轭双键、芳香基苯环、酚基等)及其组成分子比例的不同，腐殖质类物质的晶体颜色也可能会不同，其晶体颜色也会有不同深浅的颜色区别。