3.3 高寒草地微生物的特性
微生物是地球上出现最早、种类最多、分布最广、对环境适应能力最强、自我复制快、生理生化活力最高的生物。土壤微生物的数量、多样性及群落结构均是指示土壤质量和草地生产力的重要指标。将天然草地的土壤微生物作为一项资源进行研究和开发，不仅对认识自然有重要意义，同时也是人类可持续发展和资源可持续利用的重要内容。
天然草地是自然存在的、尚未被人类利用或在一定范围内利用、未受或较少受人类生产活动影响的天然植被，它在生态系统中扮演着极为重要的角色，如涵养水源、维护生态系统稳定、防止水土流失、保存物种资源等，同时为人类生存提供物质保障，为野生动物提供栖息环境，是资源与生产的综合载体。但人们在管理和利用天然草地时，都是以地上立地植物和存在的动物为对象，却很少表述有多少种微生物、这些微生物有什么功能和特点、对人类有什么现在的和潜在的价值，忽略了其作为资源的内涵。
3.3.1 高寒草地土壤微生物的资源特征
高寒草地土壤微生物的资源特征表现为明显的环境和地理特征。
①天然草地未受耕作影响，微生物组成和结构保持在较为原始的状态。农田及已开发土地由于频繁翻耕，打乱了原有的地质结构，不同深度的微生物剧烈交流，平均世代周期缩短，所以其中的微生物已不是原来的类群和结构；同时不同地上植物会改变土壤性质，进而改变微生物组成，而施肥、除草剂和杀虫剂的使用对微生物的种类和组成影响更大。
②天然草地大多位于较偏僻和环境温度较低的地区，因温度较低，微生物活动缓慢，所以其繁殖世代少于温暖地带和耕作土壤，微生物的进化、变异和发生突变的概率就显著较少，物种资源和功能保存更加完善，资源价值更高。天然草地的这些特点使其土壤微生物的资源特性明显区别于其他地区，特别是在具有“世界第三极”之称的青藏高原，环境特点更为突出，这里也是目前全世界少数未被污染的洁净地区之一，其天然草地微生物的资源价值更高。
3.3.2 高寒草地土壤微生物的功能特征
土壤微生物是土壤中一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。严格意义上应包括细菌、古菌、真菌、病毒、原生动物和显微藻类。作为草地生态系统的重要组成成分，土壤微生物有着不可替代的地位与作用：降解土壤有机质，调节植物生长，促进土壤结构的形成等。微生物生命周期短，对生存的微环境十分敏感，能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应，最终微生物区系组成发生变化。目前，对于草地生态系统的研究主要集中于地上植物群落，地下部分尤其是土壤微生物是草地生态系统结构、功能与过程研究中最不确定的因素。近年来，越来越多的研究将土壤微生物生物量、分布格局、区系组成及群落结构等作为土壤健康状况的生物指标，用以评价退化草地生态系统恢复过程、指导天然草地利用管理，并逐渐成为国内外草地研究的热点。
微生物的作用依赖于其分泌的酶，其中细胞外酶主要降解大分子有机物，如纤维素、半纤维素及木质素等；细胞内酶则主要降解小分子物质。土壤微生物的组成、数量和活力受酶的支配，所以酶决定着土壤的健康。也正是微生物酶的重要作用，才使其具有资源价值。通过分离培养、分子生物技术等手段获得其酶的功能，是天然草地土壤微生物资源价值开发的目的和途径。
3.3.3 高寒草地土壤微生物的特性
草地土壤微生物是草地生态系统的重要组成部分，是土壤有机复合体的重要组成部分，在有机物质分解转化过程中起主导作用，具有巨大的生物学活力。从而能动地影响草地生态系统中能量流动和物质转化过程，在土壤肥力评价和生物净能等方面有着重要作用。土壤微生物区系组成、数量及土壤酶活性都不同程度地与上述过程有关。其中，不同类型的土壤微生物数量或生物量可以很好地反映它们各自的贡献。
土壤微生物主要研究对象为3大类群：细菌、真菌和放线菌。在草原土壤各种微生物中，细菌、真菌和放线菌是草地土壤微生物中数量最大的3个类群，其中，细菌的数量最多，占90%以上，它们对可溶性养分的利用更为有效，对环境的变化比较敏感，特别是芽孢杆菌。真菌在参与枯落物分解方面有重要作用，各种措施对它的数量有些不利影响。放线菌大都参与难分解物质的分解作用，它对土壤变化产生的影响不敏感。因此，探究不同措施对土壤微生物的影响，可以更好的发掘土壤微生物资源在草地生态系统中的作用。
土壤微生物是土壤生物学过程（包括有机物降解、矿化及养分循环）的主要调节者，还会分泌一些植物生长所必需的营养物质，其活性、数量及其分布受土壤状况、放牧历史、植被群落特征、气候变化等影响。
土壤环境中微生物的特性受制于植被覆盖度、营养物质有效性、水热条件和土地利用方式。不同植物群落归还给土壤的植物残体数量和质量上的差异，是造成微生物量变异很大的主要原因，且不同植被的根茬造成地下生物量和根系活性的不同也会影响微生物的活性。枯枝落叶层向土壤表层提供养分，且水热和通气状况良好，有利于根际微生物在植物根系趋向性聚居和分解转化根系分泌物，该层碳库周转很快，随着土壤剖面的加深，土壤容重变大，孔隙度变小，碳库由难以分解的腐殖质复合物构成且周转十分缓慢，因而限制了土壤生物的正常活动。
3.3.3.1 草地土壤微生物数量
土壤微生物是陆地生态系统中非常庞大的一个资源库。每克土壤含有几百万个微生物［1］，2000～18000种细菌［2］。有些研究者在分析土壤微生物时通常会先对微生物的数量和分布变化情况进行数据采集。邵玉琴等［3］认为土壤微生物数量随着土壤深度的加深而逐渐减少。刘世贵等［4］报道，土壤微生物数量有明显的垂直分布规律，表土层数量大于深土层，土壤微生物最活跃的土层是表土层。罗明等［5］报道，平原荒漠盐渍草地土壤中各类群微生物的分布均集中在0～20cm和20～40cm土层中，且微生物数量随土层加深而减少，不同利用方式下草地土壤微生物的数量及其组成比例均有差异，从土壤微生物总量来看在不同利用方式草地中细菌和放线菌数量多，而真菌数量最少［6］。
微生物数量分布特征与土壤水热条件、肥力状况及植物群落特征相联系，不同生境之间微生物各类群的数量存在一定差异，而且微生物的活动和植物根系生物量及有机质含量分布也密切相关［7］。由于表层地表聚积大量枯枝落叶，土壤中含有丰富的有机质和大量植物根系，且水热、通气状况良好，因此有利于微生物生长和繁殖。
不同植被类型的草地土壤微生物数量及区系组成也存在较大差异。研究发现，不同草地类型植被结构不同，对土壤表面的覆盖程度不尽相同，造成了土壤温度、湿度的差异［8］，加之不同植被下植物的生长发育、凋落物、根系分泌物等也存在区别，从而影响微生物数量和区系组成［9，10］。张俊忠等［11］研究发现东祁连山高寒草地土壤真菌主要为半知菌门和接合菌门真菌，王国荣等［12］发现东祁连山3种高寒灌丛草地土壤微生物主要生理功能群在数量上存在明显差异。文都日乐等［8］利用PCR-DGGE技术发现呼伦贝尔不同草地类型间土壤固氮微生物群落组成差异显著。李刚等［13］发现呼伦贝尔3种典型针茅草原之间土壤真菌群落结构组成有显著差异（最大相似度仅为61%），子囊菌门为土壤真菌群落中的优势菌群。
围栏封育有利于提高草地土壤微生物的数量和活性。赵吉等研究认为，退化草场围栏4年后，栏内不同处理区的微生物数量较栏外放牧对照区均有显著增加，增加幅度18%～33%。围栏10年后，微生物总数比栏外对照增加40%～88%，差异极显著（P＜0.01），同时土壤酶的活性也有不同程度的增强。围栏封育对改善土壤结构和土壤生态条件，增加土壤养分，促进牧草生长，提高根际及根外生物学活性是十分有利的［14～16］。柴晓虹等［17］在甘南夏河县桑科高寒草地研究发现，同一样地内，围栏内草地真菌、细菌及放线菌数量均为0～10cm土层最高，认为这与表层土壤有机质的含量有关。
目前，对草地土壤微生物数量的研究不少，对天祝高寒草地不同扰动生境土壤3类微生物数量动态研究发现，3类微生物中细菌数量最大，放线菌次之，真菌最小［17］。如马文文等［19］对荒漠草原2种植物群落土壤微生物及土壤特征研究发现，细菌是优势菌。朱瑞芬等不同利用方式对东北羊草草地土壤微生物数量的影响的结果表明，土壤中细菌数量最大［19］。这是因为不同生境草地土壤微生物的数量分布与其所处生境的土壤因子密切相关。
国内采用传统分离培养技术，得出的结论基本一致：适度放牧有助于土壤微生物数量的增加，过度放牧会导致微生物数量明显减少［20～24］真菌和细菌对放牧强度的响应比放线菌更为敏感；随着放牧强度的增加，真菌、细菌数量显著下降，放线菌数量升高。部分研究认为放牧增加了土壤微生物量。
微生物数量是反映土壤微生物对氮输入响应的最直观的指标，长期或短期施肥将会通过影响土壤的理化性质，改变土壤微生物与植物之间的相互作用关系进而导致某些组群的微生物数量增减。综合这些研究结果可以看出，施氮有利于细菌数量的增加，但对真菌数量的影响甚微或是降低真菌的数量。施氮对细菌和真菌数量影响差异的可能的原因有：a.土壤肥沃且营养可利用性高的土壤有利于细菌群落，而土壤贫瘠且营养可利用性低的土壤有利于真菌群落，因此氮输入提高了细菌的数量，而对真菌数量无影响或是降低其数量；b.真菌群落可以在很短的时间内适应碳受限制的环境，但这将使它们在氮受限制的环境中成为明显的竞争弱势者。因此氮输入后真菌对氮肥的竞争弱势促进了细菌数量的提高；c.由于草地生态系统的植物组成和主要建群种不同，导致通过植物的根际沉降和植物凋落物、根的降解过程施加于土壤微生物群落的选择压力不同，使得细菌和真菌对氮输入的响应不同。
3.3.3.2 草地土壤微生物生物量
土壤微生物量是指土壤中体积小于5×103μm3的生物个体的总量，不包括根系和死亡的生物体。一般仅占土壤有机质的1%～3%。土壤微生物生物量对土壤环境因子的变化极为敏感，土壤微小的变动均会引起其活性变化。因此其在土壤肥力和植物营养中具有重要作用。土壤微生物生物量是土壤营养元素的资源库，是植物生长所需养分的重要来源。有研究认为与微生物个体数量相比，微生物生物量更能反映土壤中微生物的实际含量和潜在能力，所以土壤微生物生物量是反映土壤质量和性能的一项重要的指标。
土壤微生物量不仅是土壤养分的储存库，还是植物生长所需养分的重要来源，它比微生物个体数量更能反映土壤微生物的实际含量、活性和作用潜力，因此土壤微生物量具有更灵敏、更准确的优点，现已成为国内外研究的热点之一。土壤微生物量只占土壤有机质的1%～5%，但它是控制土壤生态系统中其他养分的关键
。
目前，对草地土壤微生物量的研究已有一些报道，如曹成有等［26］研究围栏封育对重度退化草地土壤养分和生物活性的影响发现，围栏封育后微生物生物量C、N、P均大幅提高。
施氮对草地土壤微生物量的影响随施肥量、肥料类型、施肥时间长短、草地初始氮水平的不同在各研究中有所差异，目前较为普遍的看法是长期施氮降低土壤微生物量，但短期施氮则有可能提高、降低或是对草地土壤微生物量没有显著影响［27，28］。
研究发现，草地退化对土壤微生物生物量的影响很大，植被退化必定引起土壤微生物量的减少。大多学者也得出一致的结果，如郝金娥研究得出玛沁和达日不同退化天然草地土壤微生物生物量碳随着退化程度的加重逐渐减少。周翰舒等
研究认为，未退化草地土壤微生物碳、氮含量高于退化草地。Wu等［30］研究认为内蒙古呼伦贝尔半干旱草原围栏内轻度退化草地的土壤微生物量碳、氮比放牧地高，很可能是因为植物凋落物及根际分泌物增加了土壤有机物的量；土壤有机质和土壤微生物量之间显著的相关性也说明微生物量是土壤C、N动态的敏感指示者。Li等［31］研究土壤利用管理方式对退化草地恢复的报告中指出虽然人工干预建植可以显著增加土壤微生物量，但是在草地植被丰富度、均匀度和多样性方面重度退化草地仍然比人工草地高。Wen等［32］研究高寒草地对碳库影响得出随着土壤有机碳的减少，土壤微生物量碳在土壤碳库中所占比例上升，同时随着退化程度的加深微生物量碳含量降低。但是牛得草等［33］研究围封与放牧对土壤微生物的影响认为，退化程度低的草地与退化程度高的草地内土壤微生物量碳含量无显著差异（P＞0.05），而退化程度低的草地内土壤微生物量氮含量显著高于退化程度高的草地（P＜0.05），草地退化程度加深，微生物量碳氮减少且差异显著［34］的结果并不一致，原因可能是不同研究中选用的试验点土壤母质、气候条件及水分条件不同，因此微生物碳氮的变化规律也不同。同样王春燕等［35］研究恢复和改良内蒙古草地时得出，长期封育使土壤微生物碳含量降低。但是牛得草等［33］还得出不同土层的土壤微生物量碳、氮含量变化规律均为表层（0～10cm）土壤高于下层（10～20cm）土壤。
在放牧与微生物量关系的研究中，少数学者研究发现，放牧地比未放牧地的有机碳和氮的含量高，且微生物生物量也较高［35～37］。但是，有些学者认为，草地放牧时存在潜在的氨挥发损失，所以有机氮含量较少［38，39］。可见土壤微生物生物量受放牧影响也较复杂。土壤微生物量与放牧强度间存在3种关系：a.放牧增加土壤微生物生物量，且随放牧强度的增加而增多；b.放牧减少土壤微生物生物量，且随放牧强度的增加而减少；c.土壤微生物生物量随放牧强度的增加，呈先增多后减少的趋势。首先，虽然土壤微生物量与放牧间的关系复杂，但是从以上学者们的研究中发现土壤微生物生物量与土壤有机碳、有机氮、全氮、磷等其他土壤理化性质呈正相关关系，不论在何种放牧率条件下，土壤有机碳等物质含量高时，土壤微生物生物量就高；其次，学者们研究结果不一致，其中最主要的原因是因为放牧率不明确，由于试验不同而放牧率不同，在大多数研究中并未明确放牧率，研究者们只是根据各自试验区域的情况而划分为轻度、中度、重度、过度放牧地，可见放牧率的范围很模糊，这也为定量分析造成影响。因此关于放牧对土壤微生物量的研究，一定要结合土壤理化性质的分析，并且要以定量的放牧率为基础［40］。
研究发现，土壤微生物量与土壤理化性质有一定的相关性。土壤微生物量尤以表层（0～10cm）最高，这反映了土壤表层微生物活动强烈，随土壤深度增加，土壤有机质含量急剧下降，地下生物量也随着减少，这可能与土壤活性碳库减少有关［41］。土壤微生物量与土壤温湿度及通气状况和养分状况都有关系，土壤表层根系相对丰富，其分泌物促进微生物大量繁殖；同时将更多的植物汁液输送到土壤中，导致更多的可利用氮进入土壤，增强了微生物活性。
3.3.3.3 草地土壤微生物群落
不同草地类型对土壤微生物群落的影响均存在显著差异，主要原因是不同草地类型植被结构类型不同，对土壤表面的覆盖程度不尽相同，造成了土壤温度、湿度的差异，加之不同植被群落结构植物的生长发育、枯枝落叶物多少有别，从而影响了土壤微生物数量和结构特征［42，43］。韩芳等［44］对皇甫川流域不同草地类型土壤微生物多样性进行了分析，结果表明：恢复草地芽孢型细菌、放线菌及真菌多样性指数大于人工草地和退化草地；3种不同草地类型土壤中，恢复草地的土壤质量高于退化草地和人工草地。
放牧改变土壤微生物的生活环境，进而会改变微生物的群落结构。放牧对土壤微生物的影响以及通过土壤微生物各种特性评估土壤质量的研究越来越受重视。赵帅［45］运用PLFAs法和16S rDNA-DGGE法对呼伦贝尔针茅草原研究，结果显示放牧条件下细菌磷脂脂肪酸含量显著低于围封草地，并发现存在7个菌门：变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和梭杆菌门（Fusobacteria）。放牧干扰下土壤微生物的PLFA种类发生改变，细菌与真菌PLFA比值显著升高，革兰氏阳性菌与阴性菌PLFA含量比值显著下降。李玉洁等［46］运用BIOLOG法对贝加尔针茅草原研究，发现自由放牧、休牧3年和休牧6年样地间的土壤微生物群落碳源利用方式及代谢功能无差异，而休牧9年样地的微生物群落具有不同的碳源利用方式和代谢功能。
放牧对草地土壤微生物群落结构影响的研究方面，受到研究位点的地理位置、草地初始状态、草地类型、放牧动物类型、放牧强度、放牧时间长短等因素的影响，另外，不同地区、国家的人对于放牧强度的描述，适牧、重牧和轻牧这样的定性指标的理解和划分方法不同［47］，研究结果存在差异。如Clegg［48］对英格兰西南草地研究发现，采用传统分离方法可培养细菌数量无显著变化，真菌数量在禁牧处理显著较高；采用PCR-DGGE技术放牧对微生物群落结构无显著影响；采用PLFA技术放牧可以显著提高革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的生物量，假单胞杆菌群落组成发生明显改变，放线菌与真菌的指示性PLFA变化不显著；而Ingram等［49］在美国怀俄明州北部的一个半干旱混合草地研究不同放牧强度对微生物群落结构的影响时发现，不同处理并没有使表征各微生物类群的PLFA含量发生显著变化，在轻度放牧区总PLFA含量略高。
除此之外，采用的研究技术不一样，研究结果也不同。Bardgett等［50］（1999）通过对英国北方天然草地的研究发现，利用PLFA剖面图显示不同季节对微生物群落结构的影响明显高于不同的管理措施。而李梓正等［51］（2010）利用PCR-DGGE技术发现随着季节变化，呼伦贝尔草原土壤中的细菌优势种群未受到显著影响，细菌群落结构无显著变化，不同的技术在揭示土壤微生物群落结构对不同处理的响应也不尽相同［52］。
刈割干扰对草地土壤微生物群落结构也具有一定的影响。邹雨坤等［53］发现放牧、围封与刈割3种利用方式下羊草草原土壤微生物群落结构差异显著，尤其是细菌的群落组成。Hilde和Pal等［54］对挪威一温性草甸草原的研究发现，刈割能显著增加丛枝菌根真菌总PLFA的含量，对细菌无显著影响。但Denef等［55］采用13CO2电子脉冲标记及PLFA技术分析比利时草原对不同管理措施响应时发现，不同刈割频率并未引起微生物各类群相对丰度的变化。
施氮对土壤微生物结构多样性的负影响效应比较常见。Kennedy等［56］对爱尔兰酸性草地的研究表明，施氮降低了土壤微生物活性和细菌核酸类型数，并认为施氮或对酸性草地添加石灰对土壤细菌群落结构的影响要大于植物的根际效应。Clegg［57］应用聚合酶链-去趋势凝胶电泳（PCR-DGGE）方法对英国一个长期草地试验站的研究发现，施氮显著影响了真细菌、放线菌和假单胞菌的群落结构，放线菌的磷脂脂肪酸（PLFA）在不施氮样地最高，真菌的PLFA不受施氮影响，但与土壤pH值负相关，可能的原因在于草地植物根分泌物和进入土壤的植物根或茎所含有机碳的质量不同从而导致微生物群落结构的改变。Bardgett等［58］对英国放牧草地的研究发现，PLFA的总丰富度、微生物活性和真菌/细菌生物量比在没有施氮的草地土壤中最高，在施氮的草地最低，该研究同时也为真菌在低氮草地土壤生物过程中发挥关键作用这一假说提供了有力支持。毕捷等［59］在内蒙古典型温带草原连续3年的氮水添加模拟试验发现，施氮显著降低了微生物群落中的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及总细菌和总真菌的PLFA含量；但施氮并不会引起土壤微生物群落氮源利用潜力的显著变化。
3.3.3.4 土壤微生物多样性
Freitag等［60］应用克隆文库和去趋势凝胶电泳方法对英国一个长期草地试验站的研究发现，硝化细菌群落的多样性在施氮与不施氮样地没有显著差异。施氮对土壤微生物功能多样性的影响则具有生态系统特异性。Johnson等［61］通过微平板碳素利用法（Biolog）对土壤微生物群落水平的生理特性研究发现，在酸性草地施氮降低了土壤微生物的碳源利用效率，而Grayston等［62］用同样的方法却发现施氮提高了英国高山草地土壤微生物的碳源利用效率，这说明施氮改变了不同生态系统土壤微生物群落利用单一碳源的微生物的数量和种类，改变了微生物对碳源的代谢活性，导致微生物功能出现转变。Mccaig等［63］对英国3个不同管理方式草地的研究表明，施肥降低了细菌群落微生物多样性的均匀度，说明施肥草地细菌群落选择了特定的细菌功能群。Patra等［64］对不同放牧梯度下的功能微生物进行研究，发现重牧地的细菌PLFAs高于轻牧地但真菌PLFAs没有差异，而且重牧地与轻牧地间细菌群落结构差异明显。
张海芳等［65］通过BIOLOG法对内蒙古贝加尔针茅草原研究，发现自由放牧土壤微生物丰富度、均匀度和优势度均最高，围封次之，刈割最低。周文萍等［66］采用高通量测序法对不同放牧强度下的AM真菌群落进行研究，结果显示AM真菌多样性指数和均匀度指数在长期封育小区最低，且显著低于中度放牧区，而各放牧小区间差异不显著。Wakelin等［67］运用PCR-DGGE和TRFLP两种方法研究发现，放牧对土壤真菌和细菌群落结构有影响，而且真菌丰富度随放牧强度的增大而增多。Zhou等［68］对不同放牧梯度的细菌多样性进行研究，结果表明轻牧地和中牧地的细菌多样性显著高于未放牧地和重牧地。Howe等
研究认为中度放牧强度下细菌多样性显著增多。刘天增和南志标［70］运用BIOLOG法研究发现不放牧和中度放牧样地的土壤微生物多样性是最高的，而重度放牧下的土壤微生物多样性最低［71］。Yang等［72］通过高通量测序方法研究表明，微生物遗传多样性随放牧强度增大而减少。Nacke等［71］运用高通量测序法对森林和草地放牧地进行研究发现，未放牧的森林地土壤细菌多样性高于放牧地，施肥未放牧地的细菌多样性最高，然后是施肥放牧地，最低的是不施肥放牧地，可见放牧使草地细菌多样性降低。Ford等［73］对沿海地区的盐泽和沙丘两种草地类型研究，结果显示放牧对细菌PLFAs和真菌PLFAs影响不明显。
3.3.3.5 土壤微生物呼吸
土壤微生物呼吸是一个复杂的生物学过程，反映了土壤微生物的总体活性［74］和物质代谢强度［75］，不仅代表微生物对植物固定的碳的初级降解能力，同时还决定了陆地生物圈捕获碳的潜力，反映了土壤碳素的周转，是生态系统碳循环的核心过程［76］。土壤微生物呼吸受生物因子、环境因子以及土壤性质等众多因素的影响有关，它不仅受到土壤温度、土壤湿度、土壤有机质以及土壤C、N含量等非生物因子的影响，而且受到叶面积指数（LAI）、植物光合作用、植被凋落物、根系生物量、土壤微生物等生物因子和人类活动的综合影响［27］。
对于添加氮素对土壤微生物呼吸方面的研究报道较多，但不同的研究取得了截然不同的结果，目前关于添加氮素对草地土壤微生物呼吸的影响效应表现出促进、抑制和无影响3种结果，其中的一个原因主要是与施肥时间长短有关。Johnson等［77］对英国一个高山草地的研究发现，施肥2年后土壤微生物呼吸显著降低。而Liu等［78］对内蒙古温带草地一个生长季的短期施氮研究和Johnson等［79］对北威尔士一个酸性草地施氮7年的研究均发现，土壤微生物呼吸不受施氮的影响。这可能的原因是试验时间长短不一样，前者实验进行的时间太短，以至于施氮对微生物的影响没有显示出来，而后者则是因为该草地受磷限制而非氮限制。添加氮素对土壤微生物呼吸影响机理的复杂性本身也是更为值得探讨的问题，一方面，氮输入后土壤中可利用氮的数量增加，使得植物碳同化作用增强，表现为地上植物生长加快，从而有更多的植物残体或凋落物形成有机质进入土壤，为土壤微生物的降解提供碳源，促进了土壤微生物的呼吸；另一方面，由于有更多的氮素容易被植物获取，因而会使得通过根系分配到地下的碳的数量减少，降低根系活性和根际沉降，减少了土壤微生物可获得的有机物质，从而抑制微生物的分解，降低了微生物呼吸［80，81］。另外，氮素供应增加下土壤硝化作用的增强使土壤pH值降低，也会抑制以细菌占优势的草地土壤微生物呼吸［82］。
另外，土壤微生物呼吸与放牧活动以及草地的利用措施也有关系，Hatch等［83］对英国一个永久草地的施肥实验发现，一个生长季的短期施氮对土壤微生物呼吸没有影响，而长期的施氮则提高了土壤微生物呼吸。而Lovell等［84］则在该草地发现短期的施氮显著促进了土壤微生物呼吸，但长期施氮对土壤微生物呼吸没有影响，产生这种截然相反的结果的原因在于前者的样地有动物放牧活动的干扰，而后者则在围栏里面进行。
土壤温、湿度的变化对土壤微生物呼吸产生影响，直接或间接地能影响土壤温、湿度的因素都会影响土壤微生物呼吸。由于围封、放牧、刈割等一些非生物因素对土壤微生物活动影响比较复杂，主要表现在对土壤微生物数量、植物根系生长和土壤理化性质等方面的改变，因此土壤微生物呼吸作用与植物群落生长状况及土壤环境条件密切相关，受多方面因素共同控制。作为土壤呼吸主要组分的微生物呼吸，由于其从土壤呼吸中的分离在方法和技术上尚存在一定的局限性［85］，不同的分离和测定方法也是外界因素对土壤微生物呼吸影响不确定性的另一个重要因素。