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中國西北幹旱地區的森林土壤
蘇雲金芽孢桿菌的生態分布
王學品、戴、楊光英、
11自然保護區——哈納斯、小葉白蠟、天山雲杉、核桃、塔裏木、東大山、賀蘭山、六盤山、崆峒山、興隆山、蓮花山，位於我國西北幹旱地區。對土壤pH值、含水量、水解氮、速效磷、速效鉀、全氮和有機質進行了分析。研究了芽孢桿菌和蘇雲金芽孢桿菌的數量和種類生態分布。* * *分離出42株蘇雲金芽孢桿菌，出土率和分離率分別為11.53%和2.18%。
關鍵詞:自然保護區；森林土壤；芽孢桿菌；蘇雲金芽孢桿菌；生態分布；西北幹旱地區
中國圖書館分類號:S714.336
文件識別碼:a
文章編號:1001-1498(1999)05-0467-07。
蘇雲金芽孢桿菌的生態分布
中國西北幹旱地區
王雪-pin1，戴連雲，-應1，張婉-如1
(1.中國農業科學院林業研究所，北京100091；
2.中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所，北京100091)
摘要:260個森林土壤樣品采自中國西北幹旱區的11自然保護區。測定了土壤的pH值、含水量、水解氮、有效磷、有效鉀、全氮和有機質。對11自然保護區的生態因子進行了調查。調查了芽孢桿菌和蘇雲金芽孢桿菌的數量和分布。從土壤樣品中分離出42株蘇雲金芽孢桿菌。含蘇雲金芽孢桿菌的土壤樣品數占總測試土壤樣品數的比例為11.53%。分離出的蘇雲金芽孢桿菌數與檢出的芽孢桿菌數之比為2.18%。
關鍵詞:自然保護區；森林土壤；芽孢桿菌；蘇雲金芽孢桿菌；生態分布；西北幹旱地區
蘇雲金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis Berlin，B.T .)是壹種已被深入研究並廣泛應用於生物害蟲防治和植物抗蟲育種的微生物，具有明顯的經濟、生態和社會效益。不僅其殺蟲劑已廣泛應用於農業、林業和衛生害蟲的生物防治，而且已利用B.T .殺蟲蛋白基因構建的轉化載體轉化植物，並培育抗蟲品種如棉屬(Gossypium sp .)煙草、蔬菜和楊樹[1]已經養成。因此，研究蘇雲金芽孢桿菌的生態和地理分布，對於發現新資源、篩選高效、廣譜的新型蘇雲金芽孢桿菌殺蟲劑菌株和發現新的殺蟲毒素蛋白基因具有重要的理論意義和實用價值。早在20世紀60年代初，人們就已經關註並提出了B.T .生態和地理分布的問題。Delucca、Ohta、李榮森和戴等[2～5]先後研究了美國、日本和中國的壹些農田土壤和未開墾森林土壤，以及中國東部季風區不同林分的森林土壤中的B.T .資源及其生態分布，不僅發現了許多新資源，而且證明了蘇雲。在對我國東部季風區8個林分13自然保護區森林土壤中蘇雲金芽孢桿菌生態分布研究的基礎上，1998年對我國西北幹旱區3個林分11自然保護區森林土壤中蘇雲金芽孢桿菌的生態分布進行了研究。
1材料和方法
1.1自然調查
根據張婉茹等[6]中國森林立地分類系統，土壤樣品采自中國西北三省(區)新疆、甘肅、寧夏的11自然保護區。11自然保護區的主要自然概況和地理分布見表1。
1.2土樣采集方法
采用隨機臺階采礦法，樣品采自西北幹旱區11自然保護區林下0 ~ 5 cm土層。樣本數量見表1。
表1 11自然保護區主要自然概況
收集點的溫度> 10℃
土壤類型的主要植被和按森林類型采集的土壤樣品的時間/天
海拔/米土壤樣品/單位
新疆布爾津縣哈納斯新疆
西伯利亞落葉松
萊迪布。)自然保護區105 ~ 180灰色森林土草-灌叢-新疆落葉松林1380 10。
山地灰森林土壤中的禾本科植物-落葉松林1600 ~ 2000 10。
山區苔草灰色森林土-落葉松林1600 ~ 2100 10。
山地灰森林土壤中的苔蘚-草-新疆冷杉和新疆落葉松林2200 10
新疆伊犁喀什河小葉白蠟
(白蠟樹
DC。)自然保護區105 ~ 180沙質輕鹽土小葉白蠟林740 20
新疆公劉縣庫爾德天山。
天山雲杉
Rupr。)自然保護區105 ~ 180山地灰棕壤林草-天山雲杉林1330 5
山地灰褐色森林土壤河谷-溪邊-闊葉林-天山雲杉林1470 10
山地灰棕色森林土壤中的幹灌草(鳶尾)-天山雲杉林1520 5
山地灰褐色森林土壤歐洲鱗毛蕨-天山雲杉林1620 5
山地灰褐色森林中的檸條(灌木)-草-天山雲杉疏林1980 5
土地灰褐色森林土壤草-匍匐臭柏-天山雲杉林2400 10
新疆公劉縣核桃自然保護區105 ~ 180灰褐色森林土壤野生核桃林1270 20
新疆塔裏木(尉犁、輪臺)胡楊林自然保護區181 ~ 225胡楊林土壤荒漠胡楊林800 20
甘肅省張掖縣祁連山青海雲杉。
Kom。)自然保護區181 ~ 225山地灰褐色森林土壤苔蘚-青海雲杉林2950 10
山地灰褐色森林土壤草-灌木-青海雲杉林3050 10
寧夏石嘴山市賀蘭山自然保護區181 ~ 225油松山楊肉桂混交林2000 7
黑土山楊樹純林2200 7
山地灰褐色森林土壤青海雲杉林2500 6
寧夏固原隆德六盤山自然保護區181 ~ 225油松、遼東櫟和楊樺褐土次生林2000 20
181 ~ 225甘肅省平涼市幹東山自然保護區肉桂油松遼東櫟林2000 20
甘肅省榆中縣興隆山自然保護區181 ~ 225肉桂遼東櫟和楊樺落葉闊葉林2200 20
甘肅省臨潭縣和康樂縣蓮花山自然保護區181 ~ 225肉桂闊葉林和灌木林2500 20
註:苔草屬物種。西伯利亞冷杉。鳶尾、纖維鱗毛蕨。-馬茲，錦雞兒屬植物。，圓柏屬。山核桃。青海雲杉。油松。、山楊、遼東櫟。樺木屬。，胡楊。
芽孢桿菌1.3和蘇雲金芽孢桿菌的定量分析
關於芽孢桿菌和蘇雲金芽孢桿菌的定量分離方法，參見參考文獻[7]。蘇雲金芽孢桿菌的出土率和分離率是根據戴報道的同壹自然保護區、同壹類型土壤中的計算公式計算的。
1.4土壤pH值、含水量和養分的測定
參見參考文獻[6，7]。
蘇雲金芽孢桿菌亞種1.5的鑒定及殺蟲活性測定
主要利用形態特征和11生理生化特征進行鑒定。其方法見參考文獻[8]。鱗翅目分月扇舟蛾和鞘翅目卷葉蛾的室內生物測定方法見參考文獻[6，7]。
2結果和分析
2.1.1.1森林土壤芽孢桿菌數量分布與生態因子的關系。
表2表明，芽孢桿菌廣泛分布於西北幹旱區11自然保護區的森林土壤中，其數量在每克幹土1.37×106 ~ 14.12×106之間變化，其中新疆塔裏木和公劉庫德。分別為1.37×106和2.40×106每克幹土，而甘肅祁連山和崆峒山自然保護區數量最多，分別為11.98×106每克幹土。11自然保護區土壤pH呈中性偏堿性，對芽孢桿菌數量的影響無明顯規律性。土壤含水量和化學物質分析結果表明，甘肅崆峒山和新疆塔裏木(胡楊)自然保護區的芽孢桿菌總數與土壤中水解氮、全氮和有機質含量有關。其他自然保護區的因子之間沒有明顯的規律性。
表2 11自然保護區森林土壤芽孢桿菌數量與生態因子的關系
自然保護區的土壤類型、土壤土壤學、每克幹土的物質
中等孢子棒
細菌數量/
X 106
PH水含量/
(g.kg-1)水解N/
(mg.kg-1)有效P/
(mg.kg-1)速效K/
(毫克/千克-1)所有N/
(g.kg-1)有機物/
(千克-1)
新疆哈納斯自然保護區5.8 ~ 6.9灰色森林土。
205.34
295.42
7.08
236.25
4.321
86.36
6.30
7.4 ~ 8.3 41.21.268 . 70 10.38 768.003 . 926 78.404 . 68新疆小葉白蠟自然保護區砂質輕鹽土。
新疆公劉縣天山雲杉自然保護區6.5 ~ 7.5 437.89灰褐色森林土壤+02.93 362.50 7.10 141.722 . 40。
新疆公劉縣野生核桃自然保護區灰棕色森林土壤7.2 ~ 7.8 57.79 364.20 11.33 948.00 5.860 117.20 5.30。
新疆塔裏木自然保護區胡楊林土壤7.9 ~ 8.7 127.83 62.40 4.72 690.00 1.424 22.00 1.37。
甘肅省張掖縣祁連山自然保護區8.2 ~ 8.6 247.27 152.20 9.25 594.006 . 99 139.70 1.98。
寧夏石嘴山市賀蘭山自然保護區褐土和山區灰褐色森林土7.9 ~ 8.3 641.55 304.93 15.17 488.006 . 28 128.13 4.82。
寧夏固原、隆德縣六盤山自然保護區的褐土為7.1 ~ 8.1 285.82 220.40 7.17 804.00 3.431 68.609 . 88。
甘肅省平涼市崆峒山自然保護區7.4 ~ 8.1 467.25 355.00 6.80 462.00 7.283 145.70 14.12。
甘肅省榆中縣興隆山自然保護區肉桂7.7 ~ 8.4 109.34 256.50 7.74 366.00 3.776 75.40 3.37。
7.4 ~ 8.1 102.15 228.20 5.48 375.00 3.957 75.50 4.42甘肅省臨潭、康樂縣蓮花山自然保護區褐土。
2.2蘇雲金芽孢桿菌的出土率和分離率
表3顯示，在新疆塔裏木(胡楊)和寧夏六盤山自然保護區均未分離到(1)蘇雲金芽孢桿菌。(2)甘肅蓮花山和新疆哈納斯自然保護區蘇雲金芽孢桿菌的分離率分別為4.58%和3.49%。(3)西北幹旱區11自然保護區蘇雲金芽孢桿菌平均出土率和分離率分別為11.53%和2.18%。這壹結果低於我國東部季風區13自然保護區的14.32%和4.21%[6]。
表3 11自然保護區芽孢桿菌和蘇雲金芽孢桿菌的數量分布
在自然保護區采集土壤
樣品編號/
梅格·柯甘
土壤孢子
細菌
秋季編號/
×106觀察芽
芽孢桿菌屬
殖民地
幾種蘇雲金芽孢桿菌。
有B. T。
土樣
分出幾個/幾個
B.t
出土數量/比例①
比率/%比率②分離
比率/%
新疆哈納斯自然保護區40
6.19
229 7
八
7/40 17.5
8/229 3.49
新疆小葉白蠟自然保護區204.68 250464/2020.06/2502.40
新疆公劉縣402.40 111333/407.53/112.70。
新疆公劉縣野生核桃自然保護區205.30 246 373/2015.07/246 2.84
新疆塔裏木自然保護區20 1.37 61 000/2 000/61 0
甘肅省張掖縣祁連山自然保護區20 11.98 232 1 1/20 5 1/232 0.04
寧夏石嘴山市賀蘭山自然保護區20 4.82 81 1 1/20 5 1/81 1.23
寧夏固原和隆德縣六盤山自然保護區209.88 120000/2000/1200 0
甘肅省平涼市崆峒山自然保護區20 14.12 167 22/20 102/167 1.19。
甘肅省榆中縣興隆山自然保護區203.37 209 444/2020 4/209 1.91
甘肅省臨潭縣和康樂縣蓮花山自然保護區20 4.42 218 5 10 5/20 25 10/218 4.58
平均(或總計)260 6.23 1 924 30 42 30/260 1 5342/1 924 2.18
①帶B.T .的土樣數量/分離土樣數量；②分離的芽孢桿菌數量/觀察到的芽孢桿菌數量。
2.3蘇雲金芽孢桿菌菌種的鑒定和殺蟲活性的測定
西北幹旱地區11自然保護區森林土壤中蘇雲金芽孢桿菌亞種的形成特征見表1，11生理生化特性鑒定的初步結果和對廣州管圓線蟲和飛機草幼蟲殺蟲活性測定的結果分別見表4和表5。根據蘇雲金芽孢桿菌的形態特征和生理生化特性，共鑒定出42株蘇雲金芽孢桿菌。結果表明，1菌株屬於蘇雲金芽孢桿菌柏林亞種(1915)，占分離總數的2.4%。庫爾斯塔亞種的* * 5菌株(B.T. subsp。Kurstaki Barjac & Lemille，1970)占比11.9%；加拿大亞種***9株(B.T .加拿大亞種barjac & bonnefoi，1972)占21.4%；九州亞種的***4株(B.T. subsp。俄亥俄州kynshuensis和會澤，1979)占9.5%；山東亞種(B.T. subsp .山東王瑩等，1986)占21.4%。未定株***14占33.3%。其分布除新疆塔裏木(胡楊林)和寧夏六盤山分離的B.T .菌株外，其他自然保護區均有分布，其中以新疆哈納斯和甘肅蓮花山分布最廣。對兩種害蟲的殺蟲活性結果表明，對廣州管圓線蟲幼蟲高效的菌株有6個，占分離菌株的65，438±04.3%，對杜仲葉蟎幼蟲無明顯殺蟲活性。
圖板ⅰ蘇雲金芽孢桿菌伴孢晶體和孢子的形態特征(2 200 ~ 3 500倍):1.ha1，2.ha2，3.ha3，4.ha5，5.ha6，
6 .肖12，7 .田15，8 .田16，9 .葉19，10 .葉21，11。Dong25，12.he26，13。孔28，14。Xing29，15。Xing31，
16.Xing32，17。連36，18。連37，19。連38，20
表4蘇雲金桿菌亞種在11自然保護區森林土壤中的分布
蘇雲金芽孢桿菌
芽孢桿菌亞種名稱
(B.t.subsp)自然保護區總數/植物總數。
比例/%
哈娜
四小野
天山白蠟
雲杉野生核
陶塔裏
木東達
山河蘭
山柳畔
山崆峒
單興隆
山蓮花
小山
蘇雲金桿菌0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2.4
庫爾斯塔基2 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 5 1 1.9
加拿大壹枝黃花
九州0 3 0 0 0 0 0 0 1 0 4 9.5
山東2 0 0 1 0 0 0 1 1 4 9 21.4
(待定)221200001241433.3
表5 11自然保護區森林土壤中蘇雲金芽孢桿菌的種類及殺蟲活性
自然保護
保護區細菌生化特性的測定
動詞 （verb的縮寫）P
活性卵磷
楊脂酶
葡萄糖苷蛋白水解
動作顏料
形成蔗糖
使用脲酶
產生水解
七葉琳甘露
李唐
水解
澱粉纖維
二糖亞種名稱
B.t .亞種，即廣州管圓線蟲的幼蟲
3 d死亡率/%榆樹幼蟲
死亡率/%
hanas ha 1 ++待定0 20
ha2 ++++- ++++ kur staki 90 0
ha3 + +山東++ 0
ha4 ++ ++ ++ cunadensis 0 10
ha5 ++ ++ ++ cunadensis 0 10
ha6 ++++- ++++ kurstaki 100 0
ha7 + +山東++ 0
ha8-++-+++待定0 0
小葉白蠟9-++ ++待定0 10
肖10 ++++ ++蘇雲金00
Xiao 11 ++ 0 ++九州
Xiao 12-++ ++待定50 0
Xiao 13 ++ 0 ++九州
肖14 ++++- ++ ++九州10 20
天山雲杉田15-++ ++待定0 40
Tian 16 +++++-+++ kurstaki 100 0
田17-++-+++待定0 0
野核桃Ye20 ++++- ++
+ +山東0 10
ye 21 ++ 0 ++加拿大
Ye22 + +加拿大20 10
Ye23 + + + +加拿大0 0
Ye24 + + + +加拿大0 0
董大山25 ++++- +++庫爾斯塔基900
賀蘭山HE26 ++++++ ++ Kurstaki 1000
崆峒山kong 27-+++-+++待定0 10
孔28 + +山東++ 0
興隆山邢29-++ ++待定0 10
邢30 + +山東++ 0
xing 31 ++++- ++++九州0 10
xing 32-++ ++待定0 0
蓮花山蓮33++山東++ 200
連34 + +山東60 0
Lian 35 ++待定0 0
連36-++ ++山東
蓮37 + +山東++ 25
Lian 38 ++ c++ ++加拿大0 0
Lian 39 ++ c++ ++加拿大0 0
Lian 40-++ ++待定0 0
Lian 41 ++待定0 0
Lian 42 ++待定0 0
塔裏木0
六盤山0
3結論理論
(1)通過研究我國西北幹旱地區11自然保護區森林土壤中芽孢桿菌和蘇雲金芽孢桿菌的生態分布，進壹步證明了這些細菌在森林土壤中分布廣泛，其數量分布規律與其生態環境的水、熱、營養成分等綜合生態因子密切相關。
(2)西北幹旱地區蘇雲金芽孢桿菌的出土率和分離率分別為11.53%和2.18%，低於美國科羅拉多州未開墾森林土壤和中國東部13自然保護區森林土壤的平均出土率和分離率(12.5%和4.2655)
(3)西北幹旱地區蘇雲金芽孢桿菌優勢亞種為加拿大亞種和山東亞種，14菌株經鑒定仍為未知亞種。是否是新亞種，有待進壹步研究。
(4)從西北幹旱地區分離的42株蘇雲金芽孢桿菌對鱗翅目幼蟲的死亡率均在50%以上，其中有5株死亡率在90%以上，為蘇雲金芽孢桿菌殺蟲劑提供了高效菌株。
基金項目:國家自然科學基金(39670603)資助。
作者簡介:王學品(1937-)，男，北京人，研究員。
作者:王學品楊中國林業科學研究院林業研究所；
戴中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所，北京100091。
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收到日期:1999-02-10