草原生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物研究綜述

摘要：土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中極其重要和最為活躍的部分，在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)、系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力以及土壤可持續(xù)生產(chǎn)力中占據(jù)主導(dǎo)地位，土壤微生物也在草原生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動中起著非常重要的作用。本文對土壤微生物的作用、在土壤微生物在草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動中的作用及影響土壤微生物量因子進行綜述。

關(guān)鍵詞：土壤微生物；土壤微生物量；草地生態(tài)系統(tǒng)

1.土壤微生物對植物生長的重要作用

土壤微生物與植物的根系形成一個穩(wěn)定的動態(tài)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中它們之間相互作用，相互影響，從而影響植物的生長。

1.1提高了植物對營養(yǎng)元素的吸收

固定氮元素：植物等大多數(shù)高等生物無法直接利用大氣中N5，土壤微生物中的原核生物包括真細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和放線菌可以通過固氮酶有效地將氮元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。有研究表明，全世界一年中通過各種途徑固定的氮元素約為27030噸，其中70%是生物固氮。

幫助植物吸收其他各種礦質(zhì)元素：土壤中的磷、鉀、鐵等礦物元素大部分屬于難溶性的固態(tài)，無法被植物直接利用和吸收。土壤中含有很多鉀細(xì)菌和磷細(xì)菌，它們能夠?qū)⑼寥乐袩o效態(tài)的鉀和磷釋放出來，以滿足植物生長對鉀、磷等礦物元素的需要。

1.2分泌次生代謝物保護植物根系，提高植物的生長

土壤微生物產(chǎn)生植物生長素，細(xì)胞激膚類，赤霉素等，可以有效促進細(xì)胞分裂促進植物生長。包括根瘤菌屬在內(nèi)的多種土壤微生物可以分泌最重要的生長素吲哚3乙酸，通過促進根細(xì)胞的分裂增殖延伸來促進對營養(yǎng)的吸收，最終獲得高生物量積累。

2.土壤微生物在草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動中的作用

土壤微生物在草地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動中起著非常重要的作用。目前這方面的研究主要有：高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)纖維素分解和土壤CO2釋放的研究、高山草甸土纖維素分解的季節(jié)性動態(tài)等研究表明，植株回歸草地土壤后，微生物即對其進行分解。分解初期，不同植物殘體表面的微生物數(shù)量均大幅增加，其中細(xì)菌和真菌最為顯著。不同物候期植株和凋落物的分解具有明顯差異，這與植株本身所含化學(xué)組分特別是c，N值有密切關(guān)系。在植株殘體分解過程中，真菌各類群出現(xiàn)明顯的優(yōu)勢更替現(xiàn)象。初期，毛霉屬Mucor和木霉屬Trichoderma具有先鋒類群的作用，隨后毛殼霉Chaetomium和單端孢霉Trichothecium等的數(shù)量不斷增加，真菌類群組成趨于復(fù)雜多樣，其中大部分為纖維素分解能力較強的種類。隨著分解進程，放線菌的數(shù)量呈快速增加趨勢，它們將主要參與難分解物質(zhì)的分解作用。

3.土壤微生物量的影響因子

土壤微生物直接參與凋落物分解、根系養(yǎng)分吸收等土壤生態(tài)系統(tǒng)過程，其多樣性改變對生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性有著重要影響。

3.1土壤水分對草地土壤微生物量的影響

土壤水分是維持土壤微生物正常代謝活性不可缺少的物質(zhì)，一般來說主要通過以下2個方面對土壤微生物量產(chǎn)生影響：①水作為微生物原生質(zhì)的重要組成部分，約占微生物組成的90%左右，因此任何時候水分的缺失，都將嚴(yán)重影響到微生物自身的基本特征；②水分通過影響土壤的通氣狀況、土壤溫度、酸堿度及含鹽量等生態(tài)因子間接地作用于微生物。在草地生態(tài)系統(tǒng)中，適宜的水分含量會增加土壤微生物量，但若超出土壤的田間持水量，隨濕度增加土壤微生物量將會下降，原因是過量的水分造成的厭氧環(huán)境抑制了微生物的代謝活動，從而降低了微生物量。

3.2土壤pH對草地土壤微生物量的影響

土壤pH值是反映土壤鹽堿化程度的主要指標(biāo)，它可以通過影響微生物代謝的酶活性及細(xì)胞膜的穩(wěn)定性進而影響微生物對環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。Wardle認(rèn)為土壤pH值對土壤微生物量大小的影響效應(yīng)至少和土壤碳和土壤氮對土壤微生物量的影響效應(yīng)同等重要。

4.人類活動對草地土壤微生物量影響

4.1放牧對草地土壤微生物量的影響

放牧作為草地一種典型的人為干擾，對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響是多方面且持久深刻的。不同放牧率對土壤微生物數(shù)量也有較大的影響，合理放牧有助于土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，對退化草場恢復(fù)，促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化有積極意義。

4.2開墾對草地土壤微生物量的影響

就影響強度而言，草地開墾是影響草原土壤碳貯量最為劇烈的人類活動因素。有統(tǒng)計表明，截至1998年，全球已有約660萬hm2的草地被開墾成農(nóng)田，占土地利用變化的近40%。草地開墾為農(nóng)田后會損失原來土壤中總碳量的30%～50%左右，其中尤其是易分解有機碳部分的損失更為顯著，從而對土壤微生物量產(chǎn)生重要影響。目前，有關(guān)開墾活動對草地土壤微生物量影響的研究結(jié)論基本一致，即草地開墾為農(nóng)田后降低了土壤微生物量。