土壤微生物數量變化特征研究進展

馬琳

摘? ?要? ?土壤微生物作為評價土壤質量的重要指標之一，在土壤培肥及營養物質轉化等方面的作用巨大。微生物數量是土壤微生物研究的基礎指標，能夠有效反映土壤綜合生態環境特征。簡介了幾種常用的土壤微生物數量研究方法，綜述了不同施肥條件、不同土地利用方式及重金屬污染下土壤微生物數量的變化特征。

關鍵詞? ?土壤;微生物數量;變化特征;綜述

中圖分類號：S182? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.31.031

土壤微生物是土壤中一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱，包括細菌、真菌、放線菌等，是最敏感的土壤質量生物學指標，對維持土壤生產力、保障動植物健康生長具有重要意義。土壤微生物數量巨大，種類繁多，不同的土壤微生物對土壤條件的要求存在差異。土壤條件變化會導致土壤微生物數量發生變化，因此土壤微生物數量能夠反映土壤綜合生態環境特征，微生物數量是土壤微生物研究的重要內容。

土壤微生物數量的研究方法通常分為三類：1）傳統的培養計數法，主要包括稀釋平板法和最大或然數法;2）將土壤微生物進行染色后在顯微鏡下觀察計數;3）直接分離提取土壤中的微生物后進行測定，如提取微生物生物量、提取土壤DNA進行測序分析等。其中稀釋平板法作為研究土壤微生物最基本的方法，被廣泛采用，但在研究過程中土壤微生物群落易受溫度、pH等環境條件的影響，且大量微生物不能被有效培養，影響試驗結果。現代分子生物學方法可以直接從環境樣品中提取微生物群體基因組DNA進行研究，彌補了傳統微生物研究方法中培養階段存在的缺陷，因而近年來，越來越多的研究者采用分子生物學方法進行土壤微生物數量研究，保證對土壤微生物數量變化檢測結果的準確性。筆者綜述了不同施肥條件、不同土地利用方式和重金屬污染下土壤微生物數量的變化特征，并在土壤微生物數量研究方法上進行展望，旨在為不同環境土壤的培肥及微生物相關研究提供科學依據。

1 不同施肥條件下土壤微生物數量變化特征

施肥不僅能提供作物生長發育所必需的養分，還可以改善土壤理化性質，提高土壤增溫保水能力，給土壤微生物提供良好的營養條件和棲息環境，保證其生長繁殖。土壤微生物在生長繁殖過程中也會向土壤釋放養分，達到培肥效果，主要通過兩種途徑：1）對有機物質進行分解得到腐殖質;2）同化和固定土壤中的碳素和無機營養物質，形成土壤微生物生物量。不同施肥條件會對土壤微生物數量產生不同的影響，土壤微生物種類不同，數量上的變化也存在差異。周瑋等[1]研究了不同土層厚度下土壤微生物數量的差異，結果表明，土層越厚，土壤中微生物數量越多。李進等[2]研究發現，施用堿性肥料可以明顯抑制香蕉枯萎病尖孢鐮刀菌的數量，有效改善土壤微生物群落結構多樣性。呂寧等[3]對棉花地進行生物藥劑滴施，發現枯草芽孢桿菌粉劑、“施倍健”哈茨木霉菌劑和渝峰“99植保”均對其根際土壤微生物群落結構產生顯著影響，具體表現為3種滴劑量越大，細菌數量越多，放線菌數量隨枯草芽孢桿菌粉劑和渝峰“99植保”施入量的增高而增高，真菌數量變化相反。劉苗等[4]研究了不同施肥條件下玉米根際土壤微生物數量的變化，結果顯示，施肥顯著提高了玉米根際土壤的微生物數量，其中有機無機肥配施處理最為顯著，單施化肥和單施有機肥處理對土壤細菌、放線菌、固氮菌等菌種的生長繁殖也有較顯著的促進作用。陳瑞州等[5]通過測定芒果園中不同施肥條件下土壤微生物數量，發現真菌、放線菌數量變化趨勢與細菌相反，但差異均未達到顯著水平;肥力高的土壤中細菌數量較多，肥力低的土壤中真菌數量較多。此外，碳氮比是影響土壤微生物數量的一個重要指標，C/N較高的碳源更能為微生物所利用，所以施用氮肥會很大程度上影響土壤微生物的生長繁殖。

2 不同土地利用方式下土壤微生物數量變化特征

土壤微生物對土壤環境條件極其敏感，環境條件的變化對其生長發育有較大影響。不同的土地利用方式，其土壤植被類型、土壤水分及結構等均會存在差異，土壤微生物數量也必然會隨之發生變化。李雪夢等[6]采用稀釋平板法，比較了林地、農田兩種土地利用方式下土壤可培養的微生物數量，發現林地的放線菌數量高于農田，因為放線菌可以分解難分解的組分，將其分解為腐殖質后轉化為土壤的有機組分，而種植農作物會使土壤根際細菌數量增加，所以細菌數量表現為農田高于林地。高云超等[7]的研究表明，耕作方式不同會影響細菌生長的能源碳素的供應，從而影響土壤中各種細菌所占比例，免耕可增加土壤中芽孢桿菌的數量，降低熒光假單胞菌的數量。趙亞麗等[8]研究了不同耕作方式、秸稈還田下農田土壤微生物數量的變化，結果顯示，深耕、深松耕作和秸稈還田都可有效增加土壤微生物數量，并能提高土壤酶活性及作物產量。值得注意的是，土壤耕作也可能會對土壤結構產生不利影響，一旦土壤結構遭到破壞，或者單一種植滋生出有害微生物，土壤微生物的生長繁殖便會受到阻礙，因此，相對于傳統耕作，免耕和輪耕對農田土壤微生物多樣性更具促進作用[9-10]。王淑彬等[11]研究了稻田水、旱輪作的土壤微生物效應，發現土壤微生物數量表現為輪作明顯高于連作，且輪作能較大地改善土壤通氣透水狀況。胡江春等[12]對大豆的連作障礙進行研究，發現連作大豆時，真菌會富集在根際土壤，尤以紫青霉菌居多，該菌對大豆的生長有強烈的抑制作用。楊靖春等[13]在老參地輪作不同年限的紫穗槐后，發現輪作時間越長，土壤微生物數量越多，細菌、放線菌、固氮菌等的數量增加尤為明顯，土壤結構和肥力得到明顯改善。

3 重金屬污染土壤微生物數量的變化特征

由于大量施入農藥、化肥，加上工業、礦業的迅猛發展，土壤重金屬污染問題越來越嚴重，不僅破壞生態環境，還通過影響作物品質直接危害人類身體健康。重金屬在土壤中很難降解，因而對土壤微生物數量會產生不良影響，進而使土壤結構及功能穩定性遭到破壞[14]。王甜[15]研究了10種常見重金屬對土壤細菌、真菌、放線菌數量的影響，結果表明，重金屬Pb和Cr對這三種微生物的生長繁殖均有抑制作用，Cd、Hg、As、V對細菌和真菌的抑制作用明顯，而對放線菌無顯著影響，Zn、Cu、Ni、Mn對土壤微生物均無明顯影響，值得注意的是，Cu含量在68～160 mg·kg-1范圍內時，隨著Cu含量增加，細菌數量逐漸減少，而真菌和放線菌數量顯著增多。廖潔等[16]對鎘污染下微生物數量變化的研究結果顯示，Cd污染濃度為100 mg·kg-1時，對細菌、真菌、放線菌的數量影響最為顯著。張飛等[17]的研究表明，重金屬U對放線菌的影響表現為低促進高抑制，而對細菌、真菌的生長有明顯促進作用。

4 小結

綜上所述，施肥和土地利用方式會不同程度地影響土壤環境狀況，當土壤動植物殘體數量、通氣透水性能、固氮能力等發生變化時，就會影響土壤微生物特性，以土壤微生物數量變化最為明顯，因此，在改變土壤狀態時，首先應考慮是否會引起土壤理化性質發生變化。由于傳統的稀釋平板法在研究土壤微生物數量上存在一定的局限性，隨著科技的進步，在今后的研究中，應更多地采用分子生物學手段進行高通量分析，從而確保檢測數據的精準性，在土壤微生物領域的研究中獲得更大突破。

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