祝輝,四川農(nóng)業(yè)大學(xué)濕地使者聯(lián)盟
摘要:利用傳統(tǒng)的稀釋平板法對海子山高山濕地微生物各類群數(shù)量進(jìn)行了初步分類計數(shù),并結(jié)合沼澤微生物的特點,討論了沼澤微生物的生態(tài)功能及其作為一種寶貴資源的應(yīng)用價值,最后從微生物的角度,對沼澤保護(hù)提出了一些建議。
關(guān)鍵詞:沼澤 微生物 生態(tài)功能 生物資源 保護(hù)
海子山高山濕地沼澤屬于典型的泥炭蘚沼澤,在沼澤中存在著大量的微生物。沼澤微生物可分為細(xì)菌、真菌和放線菌三大種類。利用傳統(tǒng)的稀釋平板法對海子山高山濕地沼澤微生物(細(xì)菌、真菌、放線菌)數(shù)量進(jìn)行分類計數(shù):細(xì)菌數(shù)量約為1.67 *108 CFU/g dry soil,即每克干土樣中約有1.67 *108 個細(xì)菌(沼澤土樣的含水量在80%左右);真菌數(shù)量為約 8.3*104 CFU/g dry soil;放線菌數(shù)量約為1.5*107 CFU/g dry soil。但由于土壤微生物種群和生活習(xí)性的多樣性,只有很少一部分微生物能夠在培養(yǎng)基上生長,所以實際的沼澤微生物的種類數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個數(shù)值。如此數(shù)量巨大的微生物類群,一方面在沼澤生態(tài)系統(tǒng)中承擔(dān)著重要的濕地生態(tài)功能,另一方面也是一個難得的巨大生物資源寶庫。
1.沼澤微生物的生態(tài)功能
1.1沼澤微生物的生理類群分類
沼澤微生物生理類群指的是相同或不同形態(tài)執(zhí)行著同一種功能的沼澤微生物。不同的微生物生理類群,承擔(dān)著對不同有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化作用。因此,分析沼澤微生物的主要生理類群,對于弄清各物質(zhì)在沼澤中的轉(zhuǎn)化情況,了解沼澤生態(tài)功能具有重要意義。
沼澤微生物生理類群生理類群主要有硝化細(xì)菌、氨化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、好氧固氮菌、嫌氣固氮菌、好氧纖解菌、嫌氣纖解菌,亞硝酸細(xì)菌這樣一些類群。各類群間相互配合共同促進(jìn)這沼澤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量循環(huán)的順利進(jìn)行。
1.2沼澤微生物在碳循環(huán)中的作用
沼澤的碳循環(huán),首先是植物進(jìn)行光合作用,固定大氣中的二氧化碳,合成碳水化合物。一部分碳水化合物,又被植物呼吸作用消耗,產(chǎn)生二氧化碳,返回土壤和大氣中,完成碳的簡單循環(huán)過程。
另外就是在植物殘體通過泥炭化過
程形成泥炭,在需氧性細(xì)菌作用下,泥炭中有機(jī)物質(zhì)被分解,釋放出的二氧化碳參加生態(tài)系統(tǒng)碳素循環(huán)。在泥炭的有機(jī)物質(zhì)中含有纖維素和半纖維素等。多糖類物質(zhì),在細(xì)菌、真菌和少數(shù)放線菌所分泌的水解酶的作用下,分解為單糖,如葡萄糖等。葡萄糖在不同條件和不同微生物作用下的分解產(chǎn)物有很大差異。沼澤地表有常年積水和季節(jié)性積水兩種情況,這兩種不同情況下二氧化碳的釋放過程不同。季節(jié)性積水沼澤在干季時,葡萄糖經(jīng)需氧性的細(xì)菌和真菌的分解,最后產(chǎn)生二氧化碳、水和能量,二氧化碳返回土壤和大氣中。常年積水沼澤或季節(jié)性積水沼澤在雨季時,葡萄糖經(jīng)厭氧性細(xì)菌分解,首先形成有機(jī)酸和二氧化碳,最后釋放出甲烷和氫氣。二氧化碳為中間產(chǎn)物,部分返回大氣中。海子山高山濕地沼澤大部分區(qū)域二氧化碳釋放的主要方式就是后一種方式。
1.3沼澤微生物在氮循環(huán)中的作用
氮循環(huán)過程比碳循環(huán)復(fù)雜。沼澤生態(tài)系統(tǒng)中氮素的來源有大氣中的游離態(tài)氮、降水?dāng)y帶的少量硝態(tài)氮和銨態(tài)氮,還有泥炭中的含氮有機(jī)物質(zhì),如蛋白質(zhì)、腐植酸、生物
大氣中的游離態(tài)氮,不能被植物直接吸收,要經(jīng)過沼澤表層固氮細(xì)菌的固氮作用,才能被植物吸收。
沼澤中氮的循環(huán)主要是泥炭中的含氮有機(jī)物質(zhì)在微生物的作用下,經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)過程釋放出氮,但是在需氧條件下與厭氧條件下的含氮有機(jī)物質(zhì)分解過程不同。
需氧性細(xì)菌分解發(fā)生在泥炭的表層,泥炭中含氮有機(jī)物在微生物的作用下,轉(zhuǎn)化為氨。其中一部分氨返回土壤被植物利用;還有一部分又可在亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的作用下,氧化為亞硝酸及硝酸鹽類,被植物吸收。
在沼澤泥炭深層或地表常年積水的情況下,以厭氧性細(xì)菌活動為主,兼有需氧性細(xì)菌活動。氮的轉(zhuǎn)化以反硝化過程為主。反硝化細(xì)菌以亞硝酸及硝酸鹽作為氧的來源,將化合態(tài)氮轉(zhuǎn)化為游離態(tài)氮返回大氣中,實現(xiàn)了氮的循環(huán)。
海子山高山濕地沼澤的反硝化細(xì)菌數(shù)量很高,達(dá)到了106 CFU/g dry soil 以上,遠(yuǎn)高于其他一般泥土中反硝化細(xì)菌的含量,我們將山上池塘邊普通泥土作為對照組,也進(jìn)行了反硝化細(xì)菌測定,其數(shù)量在105 CFU/g dry soil左右,這說明海子山高山濕地沼澤具有更強的反硝化作用。而反硝化作用可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少,消除因硝酸積累對生物的毒害作用。對于控制水體富營養(yǎng)化和凈化水域有著極大的作用。

海子山泥炭土中經(jīng)培養(yǎng)長出的放線菌

海子山泥炭土中經(jīng)培養(yǎng)長出的細(xì)菌
眾所周知,沼澤凈化環(huán)境的功能十分強大,因而有“地球之腎”的美譽。其實從本質(zhì)上講,沼澤的這一功能很大程度上都是由微生物承擔(dān)的,之所以有了這些微生物,海子山高山濕地高山濕地濕地的水才如此清洌,環(huán)境才如此清幽,整個生態(tài)系統(tǒng)才生機(jī)勃勃地有序運轉(zhuǎn)。
2.沼澤微生物資源
沼澤微生物除了在保持生態(tài)平衡方面有著重要作用,其本身也是一種寶貴的生物資源。尤其海子山高山濕地沼澤屬高山濕地,紫外線較強,晝夜溫差大,為微生物變異進(jìn)化,提供了良好的條件,其中不乏一些性狀優(yōu)良的原始菌種,以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源和環(huán)境保護(hù)等方面。
除了之前提到的反硝化細(xì)菌對于控制水體富營養(yǎng)化和凈化水域有著極大的作用,可應(yīng)用于工業(yè)廢水或污染河流、池塘的水處理,降低水中的有害含氮物質(zhì),改善水質(zhì)。
沼澤水體中的光合細(xì)菌也是極具應(yīng)用價值的一類細(xì)菌。光合細(xì)菌是一類能進(jìn)行不放氧光合成作用的細(xì)菌總稱,是水體兼性厭氧層中主要的初級生產(chǎn)者,并在自然界的碳素、氮素、硫素轉(zhuǎn)化循環(huán)中起重要作用。沼澤紅假單胞菌屬于真細(xì)菌綱紅螺菌目紅螺菌科,是光合細(xì)菌中最具應(yīng)用前景的一種細(xì)菌。沼澤紅假單胞菌在高濃度有機(jī)廢水處理及資源化利用、自然水體的水質(zhì)調(diào)控以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作為高效活性菌肥等方面都發(fā)揮著積極作用。我國農(nóng)業(yè)部公布了允許使用的12種飼料級微生物,沼澤紅假單胞菌就位列其中。
此外,海子山高山濕地沼澤中纖維素分解菌的數(shù)量也十分巨大,估計與沼澤表面覆蓋的茂密的泥炭蘚有關(guān),因為這種蘚類纖維素含量非常高,大量的泥炭蘚殘體中的纖維素需要微生物分解。這些纖維素分解菌在環(huán)境、能源、農(nóng)業(yè)和輕化工有著廣闊的應(yīng)用前景。
3.沼澤微生物的保護(hù)
提到沼澤生態(tài)保護(hù),我們首先想到的是動物、植物的保護(hù)及空氣、水體污染的防治,微生物的保護(hù)卻往往被忽略。因為動植物及環(huán)境的改變往往是直觀的,而微生物在絕大多數(shù)情況是不可見的。
而沼澤微生物確實又在沼澤生態(tài)系統(tǒng)中承擔(dān)著極其重要的功能,又是寶貴的生物資源,十分需要我們進(jìn)行保護(hù)。
同時沼澤微生物又是十分敏感的,溫度、PH、濕度、含氧量及人類的活動尤其生活、生產(chǎn)污水的排放都會對沼澤微生物產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。雖然很多微生物有很強的適應(yīng)能力,甚至能分解有機(jī)廢水甚至某些有毒有害物質(zhì),但微生物種類組成及數(shù)量或許已經(jīng)產(chǎn)生了不可逆的改變,伴隨的是某些特定生態(tài)功能的喪失。
所以希望雅安市相關(guān)部門開發(fā)海子山高山沼澤濕地時必須十分小心,防止因開發(fā)而破壞地區(qū)的生態(tài)平衡。一切大規(guī)模的開發(fā)利用,必須經(jīng)過充分的論證才能進(jìn)行,要充分考慮到可能發(fā)生的生態(tài)后果。并且開發(fā)要有限度,在開發(fā)時要采取保護(hù)生態(tài)平衡的補充措施。尤其不能把所有沼澤都作為開發(fā)對象,它們中的一部分應(yīng)得到絕對保護(hù)。
就是在利用沼澤微生物時,也必須按照科學(xué)的方法,比如原來直接采挖泥炭制作土壤改良劑、營養(yǎng)土、營養(yǎng)缽等應(yīng)用于農(nóng)業(yè),雖然本質(zhì)上也是在利用沼澤微生物對土壤的改良作用,效果也較好,但對沼澤的破壞確是巨大的。如果采用分離優(yōu)良原始菌種,再生產(chǎn)出生物肥料、土壤改良劑、活性污泥、環(huán)保菌劑、微生態(tài)制劑等工業(yè)菌種,同樣能起到良好的效果,還保護(hù)了沼澤。
只有意識到沼澤微生物的重要性,很好的做到了對沼澤微生物的保護(hù)與合理開發(fā),我們才能全方面地保護(hù)好海子山高山沼澤濕地,才能長久地體驗它的生態(tài)之美、自然之美,才能讓沼澤這份大自然的恩賜更好地造福人類!