植物根際微生物研究進展

高鶴

摘要：根際微生物是植物根系環境中特有的微生物群。分析植物類型、土壤類型、栽培管理制度等因素對根際微生物群落多樣性和群落結構的影響，闡述根際微生物對植物生長發育的積極作用，以期為進一步研究與利用根際微生物來促進作物優質高產提供參考。

關鍵詞：植物;根際微生物;影響因素

中圖分類號：S154.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）01-0024-03

根際微生物是指在植物根系生長發育過程中，根際逐漸形成的其特有的微生物群落。根際微生物的活動及代謝產物均能直接或間接影響根系對營養物質的吸收、傳遞以及生長發育，同時在根際土壤物質轉化中發揮重要作用。因此，根際土壤在物理、化學及生物學特性上均不同于原土體，它是植物、土壤、微生物及環境條件相互作用的場所和特殊的微生態系統，是物質進入根系參與物質循環的重要門戶，是植物產生化感物質的媒介，更是功能性微生物的主要活動場所。在根際，微生物與植物根系相互影響、相互制約，形成了復雜的三邊關系。植物類型、土壤類型、有機物料的施入及化學藥劑的使用等因素都會對根際微生物群落結構產生影響，但對根際微生物起決定性影響的因素與土壤自身理化性質和植物生長有直接關系。

1 植物對根際微生物的影響

植物特別是其根系是根際微生物生長與繁殖的主要營養來源，對根際微生物群落多樣性及群落結構具有重要影響。研究根際土壤微生物群落的核心問題就是研究植物與土壤微生物之間的關系。根際微生物群落結構的變化不僅表現為根際土壤微生物數量明顯高于非根際土壤，在結構和功能上也與非根際土壤有較大差異。根系脫落物、分泌物等物質的存在是維持根際微生物數量和活性的主要因素。隨著植物生長年份的增加，大量不同的根際沉積物累積，為以此類物質為能源物質的根際微生物提供了充足的養分。

植物類型的差異決定著根際微生物群落結構的差異。朱斌等人對初夏季節寶華山自然保護區中處于不同演替階段的次生裸地、純鹽膚木林及青岡—栓皮櫟混交林下的土壤微生物進行調查發現，純鹽膚木林內細菌最多，混交林次之，次生裸地最少。余彬彬等人通過研究浙江天臺山常綠闊葉林次生演替系列群落土壤中微生物生物量發現，從灌草叢到常綠闊葉林的不同演替系列群落土壤里的有機質、總氮、總磷含量呈逐漸升高趨勢。

相同植物不同基因型間根際土壤微生物群落結構也存在差異，并且在植物競爭中發揮重要作用。林瑞余等人研究發現，不同基因型水稻根際土壤平均顏色變化率（AWCD）顯著不同，以強化感水稻最高、弱化感水稻最小，并認為這些變化可能是水稻間化感潛力的調節作用所致。李海燕等人研究發現，遼東櫟根區內放線菌、真菌、氨化細菌和固氮菌數量均高于油松，土壤微生物量碳含量高于油松，使其在與油松的競爭過程中處于優勢地位。

相同植物在不同發育階段、不同部位根系的根際土壤中，其微生物群落結構也存在很大差異。這是由于植物在不同的生長階段，其根系分泌物的組成和含量均會對根際土壤微生物群落結構產生影響。但根系分泌最旺盛的部位并不一定是微生物生存的最佳場所，比如根尖。根尖處分泌物濃度過高，限制了微生物的活動，使根尖部位微生物的密度較低。隨著與根尖距離的增大，微生物的密度逐漸升高，這是由于分泌物濃度降低后可以被微生物利用所致。因此，根系分泌最旺盛的部位和根際微生物密度最高的部位，二者在空間分布上是相悖的。

2 土壤類型對根際微生物的影響

土壤中棲息著大量微生物，不同微生物對外界環境的適應能力具有差異。土壤pH、質地、養分、水分及溫度均對微生物群落結構產生影響。土壤除了通過自身環境直接影響微生物生存外，還可以通過改變根系功能影響根系分泌，間接實現影響微生物群落結構的作用。植物根際微生物群落結構差異與土壤類型息息相關，土壤顆粒的細致程度與有機質含量、微生物變化的緩沖能力呈正相關，而與土壤微生物群落結構改變呈負相關。

3 栽培管理制度對根際微生物的影響

簡單的栽培管理制度包括施肥、噴灑農藥、耕作、間作和套作、整形修剪等。由于微生物的生長繁殖需要相應的營養供給，而土壤養分的轉化也需要微生物的分解活動才能完成，所以微生物和土壤之間存在相互促進、相互依存的關系。因此，栽培管理對植物根際微生物的影響值得廣大科研工作者關注。土壤微生物的多樣性及活性對施肥的響應機制較為復雜，且關于施肥對土壤微生物影響的各類研究結果不盡相同。不同的土地耕作方式也會對土壤微生物的多樣性造成不同影響。免耕土壤中微生物的多樣性和生物量普遍高于傳統耕作，可能是由于耕作破壞了土壤團聚體、過分消耗表層土壤有機質所致。而大團聚體中的微生物生物量高于微團聚體，可能是因為減少耕作，使微生物的多樣性和生物量增加。另外，不同農藥制劑包括殺菌劑、殺蟲劑、除草劑等對土壤微生物的影響也不同。

4 其他因素對根際微生物的影響

除上述因素外，其他一些因素也會對根際微生物產生影響。例如：嫁接可改變植物根際土壤微生物的群落結構，誘導頡頏菌的產生;提高根際土壤酶活性可以促進根際微生物增加;轉基因可使土壤中細菌和真菌的數量發生短暫性的增加;在重金屬作用下，一般微生物會受到毒害，而某些微生物即使在較高濃度的環境中仍能存活，表現出耐受性，并降低重金屬的毒性。

5 根際微生物對植物的影響

外部因素對根際微生物產生影響，根際微生物也會反作用于植物，其中促生菌在根際發揮著不可忽視的作用。根際促生菌（PGPR）即根際微生物中具備促生作用的菌，其在加快土壤有效養分的轉化與儲存、抵御病原菌、分解有害物質、螯合重金屬等方面發揮重要作用。研究發現，PGPR植物根際定殖后，可分解土壤中難溶的礦物，改善土壤理化性質;分泌激素，改善土壤結構，促進植株生長發育;螯合植物根際的Fe3+，形成Fe3+嗜鐵素復合物;促進植株根系呼吸，最終促進植株生長發育等。

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Research Process on Plant Rhizosphere Microorganisms

GAO He

（Liaoning Forest Development Service Center， Shenyang 110036， China）

Abstract： Rhizosphere microorganism is a unique microflora to plant root environment. This paper analyzed the effects of factors such as plant type， soil type and cultivation management system on the diversity and community structure of microflora， and expounded the positive effect of rhizosphere microorganism on plant growth and development， in order to provide reference for further research and utilization of rhizosphere microorganism to promote crop quality and high yield.

Key words： plant; rhizosphere microorganisms; influence factors