植物根際微生物影響因素研究進展

(煙臺大學生命科學學院 山東 煙臺 264000)

一、引言

在土壤生態系統的物質與能量循環中，土壤微生物是土壤生態健康不可分割的一部分。腐生的細菌和真菌等異養生物作為分解者分解有機質和促進腐殖質形成；光合細菌和化能合成細菌等作為生產者將無機環境中的能量同化，固定成有機物；部分微生物還可以作為消費者同植物互利共生，如豆科植物的結瘤固氮。微生物在植物營養轉化中起著積極的作用，同時，微生物是土壤中有機質養分的一種短暫而最有效的貯存形式,是土壤養分的源和庫,可作為土壤肥力水平的活指標[1]，對土壤健康具有生物指示作用[2]。

根際，是指受植物根系活動影響，在物理、化學和生物學性質上不同于土體的那部分微域環境。其特殊的主要原因在于植物根系分泌物及代謝凋謝物,為微生物提供了營養，豐富了土壤有機質,為微生物的大量繁殖創造了可能[1]。植物從多方面影響著根際微生物的多樣性和活性,而根際微生物的活性又制約著植物的生長發育及其對養分的活化能力[1]。根際微域環境中三大元素植物、微生物、土壤的相互協作，共同構建健康平衡的土壤生態環境。

根際微生物是土壤健康的評判標準，研究不同背景條件下植物根際微生物的動態及其影響因素，在栽培管理以及土壤修護中利用根際微生物的生態優勢，對維護土壤生態健康和提高生產質量具有重要的現實意義。

二、植物對根際微生物的影響

植物類型及其多樣性、植物凋落物的質與量、根系及其分泌物特征、物候等生理生態的變化、土壤條件和人為因素的干擾對土壤微生物多樣性都產生重要的影響[3]。

(一)植物的類型

植物的類型，包括不同種類的植物，同一種類的不同品種，相同品種的不同基因型之間的土壤微生物群落結構都有一定的差異[4]。李毳等通過高通量測序方法研究了柴胡、黨參和遠志三種山西道地藥材植物的根際土壤真菌群落構建的功能機制，發現土壤環境因素和植物種類對根際土壤真菌群落結構和多樣性具有顯著影響[5]。金劍等利用Biolog-Eco技術對2個不同大豆基因型R1期的根際和非根際微生物群落功能多樣性進行研究。結果表明,大豆根際微生物的生理活性顯著地高于非根際，不同基因型大豆對根際微生物群落功能多樣性有顯著影響[6]。植物主要根據根系分泌物和凋謝物對土壤微生物產生影響，因此根際范圍受其影響更大。根系分泌物是指植物在生長過程中其根系通過各種方式向周圍環境釋放的各種有機無機物質。由于根分泌物的產生，使得植物根系周圍產生特殊的根際微生態環境，在這個環境中，根分泌物為微生物提供重要的能量物質，其成分和數量影響著微生物的種類和繁殖[3]。

(二)植物的生長發育階段

研究不同生長階段的根際微生物的動態變化對植物不同時期特定管理具有現實意義。如張仕穎等發現連作可使葡萄根際土壤微生物區系發生變化，從高肥的“細菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤轉化[7]。藺君娜等研究發現根際土壤細菌、放線菌的菌落數隨葡萄物候期,呈現出先增加后減少的趨勢,真菌的數量則從萌芽期至成熟期逐漸下降[8]。

(三)植物的栽培管理方式—施肥條件、間作模式、藥劑噴灑

化學肥料對土壤污染嚴重，施用生物肥成為既高效又環保的措施。根際微生物可分為有益、有害和中性，其中根際有益生物對植物的影響是多方面的，可以通過促進植物對養分的吸收而促進植物的生長發育，增加對病蟲害的抵抗能力，還可以提高對環境脅迫的抗逆性[4]。有研究發現由PGPR制成的專用生物肥比普通生物肥更有效，如劉方春等發現施用普通生物肥對冬棗根際土壤微生物特征影響較小，而從冬棗根際土壤中篩選出的PGPR制成專用的生物肥料回輸到冬棗根系周圍，提高了微生物群落結構的多樣性[9]。PGPR在植物根際還具有競爭性，和植物的互作關系往往并不穩定，PGPR的這種不穩定性源于不同的生長環境會對細菌生長造成制約影響[10]。因此特制微生物生物肥比起一般微生物生物肥各有效，在發展上具有前景。

藺君娜等研究了葡萄避雨栽培模式和露地栽培模式對巨峰葡萄根際土壤微生物數量的影響。結果發現兩種不同栽培模式下不同微生物菌落數比較,細菌最多,放線菌次之,真菌最少，避雨栽培三大類群根際土壤微生物的菌落數均明顯高于露地栽培[8]。

氰氨化鈣在番茄、黃瓜、草莓等作物上具有土壤消毒、防治病蟲害的作用，被稱為環保型的高效土壤消毒劑。唐志敏等研究表明氰氨化鈣的施用可以有效改善草莓土壤微生物種群結構[11]。

三、展望

目前對植物根際微生物的研究尚不完善，仍有許多問題需引起相關研究者的注意，主要體現在：目前的研究仍局限于單個影響因素對土壤微生物的活性影響，對相關機理的研究還不夠深入，還應當考慮多方面的影響因素相互作用結果，特別是土壤、微生物、植物三者的相互作用，同時應當在種群、群落和生態系統多個層面上研究土壤微生物，并整合不同尺度、不同生態系統下的研究結果。