植物根際土壤生態研究進展

張 利，邱 松，劉建霞，代 英

(1.四川省阿壩州林業和草原科學技術研究所，四川 汶川 623000；2.四川省阿壩州觀音橋國有林保護局，四川 金川 621000；3.四川省阿壩州生態保護與發展研究院，四川 汶川 623000)

土壤是人類生產和生活中重要的自然資源，也是生態系統的重要組成部分，根際作為與土壤緊密連接的界面，決定著生物的種類、數量和生長狀況[1]。德國微生物學家Lorenz Hiltner在1904年首次提出根際的概念，認為根際土是存在于根系周圍、會受到根系活動的影響并且能夠從微區域中吸取大量營養元素的土體[2]。我國對于根際領域的研究起步相對較晚，直到1980年劉芷宇指出根際一般是指根土界面1mm范圍內的微區土壤，也是植物、土壤、微生物與其環境條件相互作用的場所，我國才開始進入根際研究階段[3]。

根際由于貼近植物細根而極易受到植物根系活動的影響，因此這個區域的物質轉換和能量流動極為強烈，具有很重要的指示作用。同時，根際微域環境作為植物、微生物和土壤互作的界面，對土壤養分有效性及其被根系的吸收利用有直接影響，并與植物的抗逆性、根系病害的防治以及土壤退化與修復、退耕還林等密切相關，現已成為生物地球化學循環的熱點區域。對植物的根際土壤特征的探索，有利于進一步了解森林地下環境，對于揭示根土界面養分循環及根際微生物之間的特征具有重要的作用。

1 根際養分

1.1 根際養分與非根際養分差異性

植物根系通過分泌與吸收來影響植物實際吸收的養分量，而這首先會從根際土壤反映出來。目前，大部分關于植物根際養分的研究一直圍繞著根際養分含量的變化特點進行，其中，森林根際土壤研究熱點內容就是了解根際與非根際土壤養分狀況的差異，大量的研究也表明植物根際土壤所含的養分大于非根際土壤養分[4-5]。

1.2 影響根際養分的因素研究

關于植物根際養分的另一部分研究則是集中于根際養分的影響因素。眾多研究表明植被類型、林齡分別通過影響根系分泌物及脫落物、林地pH對植物的根際養分產生影響。方紅等[6]對12種常綠闊葉林樹種根際土壤養分的研究表明：不同樹種根際土壤養分含量差異較大。同時，關于不同林齡樹種根際養分的研究結果均表明不同林齡對植物根際養分有顯著的影響[7]。

我國早期主要研究純林與混交林林地根際土壤養分的差別，以探究植物混交改土效益及其機理。同時，這些研究也證實了營造混交林后植物根際養分含量要優于純林[8]。

2 根際微生物

2.1 根際微生物與非根際微生物差異性

相關研究指出，與非根際土壤微生物相比，根際微生物數量更多，活性更強，各種物質循環和能量轉化更為迅速[9]。周國英[10]的研究發現，油茶林根際土壤中微生物的數量較非根際土壤中微生物的數量多，這主要是植物以根系分泌物和脫落物的形式往根際輸送易被根際微生物利用的有機物，改變了根際區域的物質組成，從而增加了根際微區土壤微生物的數量并且提高了它的活性。

2.2 影響根際微生物的因素

根際微生物區系分布隨植物種類的不同而發生變化，這與植物根系釋放的有機物質的種類和數量有關。Gomes等[11]比較了兩種不同紅樹林樹種根際細菌群落的組成，發現在同一土壤上生長的不同植物，其根際微生物群落不同。此外，植物在不同生長發育階段，由于其根系分泌物的組成和數量不同，導致根際微生物群落結構也會發生相應的變化。李嬌等[12]研究云杉人工林根際微生物發現微生物生物量隨林齡的增加而增加。

3 根際酶活性

3.1 根際酶活性與非根際酶活性差異性

在植物根際土壤中，存在著大量活躍的土壤酶，其主要有3個來源：一是植物根系進行某些生理活動或受到外界環境影響時通過根系向外界分泌酶，同時根系死亡后的殘體物質中包含高活性的酶；二是根際土壤中的微生物進行生命活動或死亡時流出的內溶物中含有豐富的土壤酶；三是某些土壤動物排泄、分泌某些物質或者死亡時留下的殘體中也包含大量的酶。目前，已有大量研究表明酶是植物根系主要的分泌物之一，能夠影響根際土壤中養分的有效性，改變土壤的理化性質，為微生物的生長和繁殖提供必要的養分，進而又刺激微生物產生各種不同的酶，因此植物根際多數酶類的活性都要高于非根際土壤[13]。

3.2 影響根際酶活性的因素

不同植物根際因分泌物的種類和數量不同也會產生不同的“根際效應”，導致不同植物根際土壤酶的組成及其活性差異顯著。李傳榮[14]發現白蠟根際土壤中脲酶活性比較強，土壤多酚氧化酶活性則在刺槐的根際土壤中比較顯著。此外，有研究表明不同干擾處理下的根際土壤酶活性也存在差異，如弱度和中度間伐及連栽等措施均有利于提高馬尾松的根際土壤酶活性[15]。

4 研究展望

根際是由植物、土壤、微生物、酶共同組成的特殊微生態系統，是植被與土壤相互作用的重要區域。根際微域的營養狀況與植物生長、微生物種類及數量等存在復雜的相互作用關系。開展根際微生態系統研究，對促進植物生長，改善生態環境、增加植物抗逆性等具有重要的現實意義。

目前，國內外有關植物根際土壤特性的研究報道較多，研究對象覆蓋面廣，涉及植物、農作物、草本等方方面面，其研究結果對防止土壤退化、防風固沙、林地管理、調控作物生長、林業可持續發展等提供了重要的實驗基礎和理論依據。然而，關于植物根際已有的大部分研究重點放在將土壤理化性質指標、土壤微生物、土壤酶等根際土壤與非根際土壤之間的差異進行比較，忽略了根際土壤動物(根際線蟲)對其的影響，應該更好更完整地揭示根際微生態系統各成員之間相互作用機理，進而建立根際土壤質量評價體系和微生態系統的生態功能評價指標，以期更好的與林業生產實踐相結合，指導林業經濟生產，推動林業蓬勃發展。