土壤微生物的分类、多样性及作用--王悦-1521011188

土壤微生物的分类及作用摘要：土壤是生态系统中岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的交界面，而土壤微生物分布广、数量大、种类多，是土壤的重要组成部分，也是土壤生物中最活跃的部分。其在地球生境中数量最多、生物多样性最复杂、生物量最大。土壤微生物能够参与土壤有机质的分解、腐殖质的合成、养分的转化和推动土壤的发育和形成，同时它也是土壤肥力水平的活性指标。因此研究土壤微生物的分类、多样性以及其在土壤中的作用有重要意义。关键词：土壤微生物分类；土壤微生物多样性；土壤微生物作用Abstract:Thesoilistheinterfaceoflithosphere,atmosphere,hydrosphere,andbiosphereintheecosystem.Therearemanykindsofsoilmicrobial,theirhavelwidedistributionandlargequantityand,theyareanimportantcomponentofthesoil,aswellasthemostactivepartofsoilorganisms.Intheearth'shabitats,theirbiodiversityisthemostcomplexandthebiomassisthelargest.Soilmicroorganismscanparticipateinsoilorganicmatterdecomposition,synthesisofhumus,nutrienttransformationandpromotethedevelopmentandformofthesoil,itisalsotheactivityindicatorsofsoilfertilitylevel.Soresearchtheclassification,thediversityofsoilmicroorganismsanditsroleinthesoilhaveimportantsignificance.Keywords:theclassificationofsoilmicroorganisms,thediversityofsoilmicroorganisms,theroleofsoilmicroorganisms.1引言土壤微生物是从19世纪中叶发展起来的一支生命科学的分支学科[1]，这时学术界己经将土壤内部的三大过程(土壤有机质的分解、硝化和固氮作用)清晰界定为生物过程，对这些土壤内部过程的机理探索直接催生了土壤微生物学，并导致20世纪初土壤微生物学的空前繁荣。土壤微生物是土壤生物的重要组成部分，参与了土壤发生、发展和发育的全过程。其群落结构组成和生物量等可以反映土壤的肥力状况。土壤微生物可以分解土壤有机质和促进腐殖质形成，吸收、固定并释放养分,对植物营养状况的改善和调节有重要作用。有些微生物可以和植物形成共生系统，促进植物的生长发育。同时土壤微生物在降解土壤污染物方面也有重要作用。2土壤微生物的组成及分类[2]土壤微生物的生物量通常以生物量碳表示。它是指土壤中体积小于5x103um3的生物总量，包括细菌、放线菌、真菌和小型动物，不包括植物根系。测量土壤微生物生物量的方法包括传统镜检法、成分分析法、底物诱导呼吸法和熏蒸法。土壤微生物按形态可以分为真核微生物，原核微生物和分子微生物。其中真核微生物包括真菌和藻类。原核微生物有细菌、放线菌和蓝细菌。分子生物则无细胞结构，如病毒等。1公斤土壤最多可含5亿个细菌,100亿个放线菌和近10亿个真菌。3土壤微生物多样性及其研究方法[3]土壤微生物多样性指生命体在遗传、种类和生态系统层次上的变化.它代表着微生物群落的稳定性,也反映土壤生态机制和土壤胁迫对群落的影响[4].土壤微生物多样性还可以定义为微生物生命的丰富性(richnessofmicroorganism),通常以土壤生物区系的变化和生物化学过程间的相互关系来反映.土壤微生物多样性与稳定性研究的核心内容是探明在自然或干扰条件下土壤微生物的群落结构、种群消长、生理代谢、遗传变异与演替规律,以及它们所支撑的生理生态功能。土壤微生物多样性可分为遗传多样性、物种多样性、结构多样性和功能多样性等。根据土壤微生物种群多样性可以将土壤微生物分为原核微生物、真核微生物和分子微生物（病毒）。原核微生物包括细菌、放线菌、古细菌、蓝细菌和粘细菌。真核微生物包括真菌、藻类和地衣。根据土壤微生物营养类型的多样性可以将其分为异养型微生物和自养型微生物。而根据土壤微生物呼吸类型多样性又可以将其分为好氧微生物、厌氧微生物和兼厌氧性微生物。3.1土壤微生物遗传多样性土壤微生物遗传多样性(亦称基因多样性)指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性,它包括三个方面:染色体多态性、蛋白质多态性和DNA多态性.染色体多态性主要从染色体数目、组型及其减数分裂时的行为等方面进行研究.蛋白质多态性一般通过氨基酸序列分析和同工酶(或等位酶)电泳两种途径分析.DNA多态性通过RFLP、DNA指纹、PCR、RAPD等技术进行分析.3.2土壤微生物功能多样性土壤微生物积极参与土壤物质转化过程,在土壤形成、肥力演变、植物养分有效化和土壤结构的形成与改良、有毒物质降解及净化等方面起着重要作用,具有多样的生态功能.土壤微生物能够利用土壤中的有机碳,其对有机碳的利用率是一项反映土壤质量的重要特征.利用率越高,维持相同微生物生物量所需的能源就越少,说明土壤环境有利于土壤微生物的生长,土壤质量比较高;土壤微生物具有提高土壤肥力的生态功能.3.3土壤微生物系统发育多样性微生物系统发育的多样性是指采用分子技术手段,根据系统发育的理论,对微生物所包含的遗传信息进行同源性分析所得出的微生物的多样性.它是以微生物群落中种或种以上的分类阶元的系统发育的状况为标准的,在序列分析的基础上,根据基因序列间同源性的分析归类.目前较为常用的方法就是基于已建立的微生物16SrRNA基因序列数据库,对样品16SrRNA基因序列进行分析,确定微生物的系统发育关系,并不断建立新的序列探针用以识别未知菌.3.4土壤微生物物种多样性分类多样性的研究主要是在分类研究的基础上,对分类群(通常是物种)的丰富度和均匀度进行测定,然后利用多样性指数来确定物种的多样性.分类多样性实际上在某种程度上等同于物种多样性,物种多样性指一定区域内物种的多样性及其变化,包括一定区域内生物区系的状况(如受威胁状况和特有性等)、形成、演化、分布格局及其维持机制等.3.5土壤微生物多样的研究方法土壤微生物多样性的研究方法大致分为两类:一类是常规的土壤微生物学研究方法,包括分离培养法、底物利用分析法、基于标志物的非培养方法(磷脂脂肪酸PLFA分析法)和基于核酸PCR扩增基础上的变性梯度凝胶电泳(DGGE)、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)等方法;另一类是高通量和高分辨率的宏基因组学、环境转录组学等技术。此外还有诸PCR、稳定性同位素探针(SIP)和二级离子质谱(NanoSIM)技术等。4.土壤微生物的作用[5]土壤微生物可以调节植物生长的养分循环；产消温室气体(CO2,CH4,NO,N2O,CO等)，影响全球气候变化；分解有机废物；保存物种、基因；同时一些有害微生物也会引发人、畜、植物病害等。4.1促进植物生长[6]土壤微生物是土壤——植被系统中比较活跃的组成成分,是土壤中物质循环的主要动力.土壤微生物生物量既是土壤有机质和养分转化与循环的动力,又可作为土壤中植物有效养分的储备库.因此,它行使着对陆地生命至关重要的功能,在植物生长过程中有一定的负面影响,但主要表现对植物生长的促进作用.主要有以下几方面:一、分解有机物质,参与有机物质合成,改善土壤结构;二、促进养分循环和有效性;三、增加植物抗性,促进植物对养分的吸收.4.2促进腐质酸的形成土壤微生物能促使根系周围的有机质形成腐殖酸,促进植物生长发育.土壤中的有机质由正在分解的残留物、担负分解残留物的生物所形成的副产品、微生物本身和抗性更强的土壤腐殖酸盐所组成.在母本植被,特别是针叶林下,积累了大量无色的腐殖酸,它们是微生物群体活动的产物,在这些微生物中真菌有着很大的作用.微生物啐片衍生或木质素局部降解衍生的一种酚(儿茶酚)与土壤中的氨基酸在微生物酶系的作用下反应生成氨基醌中间产物,然后再缩合成棕色的含氮腐殖酸盐.一般认为,腐殖质化合物中的氮素和碳水化合物部分是微生物原生质的主要组成部分,它是在微生物死亡后从细胞中释放出来的.腐殖酸盐含有大量功能团,既能改良土壤,又能刺激作物生长.4.3创造物理屏障,减少病原菌侵害根际微生态环境中,土壤微生物数量多、密度大,能在植物根系周围形成一个物理屏障,由于在根际周围的分泌物很多,最后在根冠周围形成粘质层,进而构成一个相对稳定的微生态环境.这对保护植物根系、提供营养物质、减少病原菌和虫害入侵具有重要作用.参考文献:[1]陈文新.土壤和环境微生物学[M]北京:北京农业大学出版社,1990.[2]宋长青,吴金水,陆雅海等.中国土壤微生物学研究10年回顾[J]:地球科学进展,2003.[3]贺纪正,李晶,郑袁明.土壤生态系统微生物多样性–稳定性关系的思考[J]:生物多样性,2013.[4]杨海君,肖启明,刘安元.土壤微生物多样性及其作用研究进展[J]:南华大学学报(自然科学版),2005.[5]周丽霞,丁明懋.土壤微生物学特性对土壤健康的指示作用[J]:生物多样性,2007.[6]王健,刁治民,张静,马寿福.土壤微生物在促进植物生长方面的作用与发展前景[J]:青海草业,2006.