中國土壤微生物生態(tài)學研究進展

1、第1章 緒論由來土壤微生物因其數(shù)量龐大、種類繁多而被稱為豐富的生物資源庫。土壤微生物包括藍細菌、細菌、放線菌等原核微生物，還有真菌、藍藻除外的藻類真核生物，地衣以及原生動物等，是一種形體微小，結構較簡單的生物。廣泛活躍于土壤中，土壤微生物對生物地球化學循環(huán)貢獻著不可估量的力量，在土壤形成、有機質代謝、污染物降解、植物養(yǎng)分循環(huán)轉化等過程中具有不可替代的作用，同時也是評價該地土壤肥力的重要指標之一，因此，對土壤微生物的生態(tài)學研究，有著非常深遠的意義1 3。第2章 草地土壤微生物生態(tài)研究概況草地土壤微生物是土壤有機復合體以及草地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分4。通過對土壤中微生物的活動和分布進行詳細研究，可

2、以了解對微生物特性、分布、功能等的影響的因素有哪些，同時可以知曉微生物對植物生長發(fā)育、土壤肥力以及土壤中能量流動與物質循環(huán)的影響和作用。氣候變化與季節(jié)更替對草地土壤微生物的數(shù)量與分布具有一定影響。微生物總生物量在春夏季節(jié)較高，秋季較低，冬季最少。不同類群的微生物量有各自不同的特點，但是隨季節(jié)變化的總體趨勢與上述相似。楊成德等5對東祁連山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季節(jié)動態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)，土壤微生物量碳隨季節(jié)變化呈先升高后降低再升高的趨勢，其中7月達到最大值，9月下降到最小值，但土壤微生物量氮、磷的季節(jié)變化與土壤微生物量碳有所不同，土壤酶活性也呈現(xiàn)季節(jié)性變化。金風霞等6在對不同種植年限苜蓿地土壤環(huán)

3、境效應的研究中指出，各種植年限苜蓿草地土壤微生物群落以細菌占優(yōu)勢，而真菌的變化規(guī)律不明顯，隨著種植年限的變化，細菌和放線菌的數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。高雪峰等7研究了草原土壤微生物受放牧影響后的季節(jié)變化規(guī)律，研究結果表明，土壤中的細菌數(shù)量最低，從3月份開始逐漸增加，8月份達到最高值，8月到10月降低; 真菌數(shù)量 3月份最高，5月份最低，而5月8月呈增加趨勢，8月到10呈降低趨勢; 放線菌數(shù)量5月份最少，5月到10月逐漸增加，10月份最高，之后又逐漸降低; 三大微生物類群的季節(jié)變化趨勢不一致。任佐華等8研究了青藏高原腹 地中，三江源自然保護區(qū)中的高寒草原土壤，分析了土壤微生物受氣候變化的影響，結果

4、表明，該區(qū)域微生物數(shù)量細菌最多，放線菌的數(shù)量次之，真菌的數(shù)量較少; 并且發(fā)現(xiàn)主要功能微生物菌群數(shù)量從多到少依次為氨化細菌、好氣性固氮 菌、硝化細菌、亞硝化細菌; 所研究區(qū)域的微生物生物量碳、氮含量差異顯著; 對三江源地區(qū)高寒草 原的土壤微生物活性影響明顯的因素是溫度的升高。第3章 森林土壤微生物生態(tài)研究概況森林的生長發(fā)育受很多因素影響，其中森林土壤微生物的數(shù)量和種群，直接影響土壤理化性質以及土壤肥力，從而影響森林的生長發(fā)育。微生物在林地枯落物的分解過程起著重要作用，是維持和恢復林地生產力的主要因素9 11。不同的土壤環(huán)境中微生物的種群結構和數(shù)量變化的差異性較大，森林土壤微生物的分布與地理區(qū)域、

5、季節(jié)交替都有一定的相關性。張文婷等12分析了黃土高原地區(qū)中，不同植被坡地土壤微生物區(qū)系特征，結果發(fā)現(xiàn)，細菌數(shù)量均很豐富，但是隨土層深度的增加而逐漸減少的趨勢不明顯;檸條土壤表層真菌數(shù)量少于5 20 cm的土層，而其他植被都是表層多于 5 20 cm的土層; 放線菌的數(shù)量隨土層加深逐漸減少。于學珍等13通過對浙江天童常綠闊葉林退化過程中土壤微生物主要 類群變化特征的研究發(fā)現(xiàn)，微生物總數(shù)為 ( 6. 6 ×106 ) ( 1. 2 × 106 ) ( 個 /g 干重) 。還有學者的研究發(fā)現(xiàn)，閩北地區(qū)中亞熱帶森林退化過程中土壤微生物數(shù)量為 ( 7. 9 × 106 )

6、( 0. 9 × 106 )( 個 /g 干重) 14。徐文煦等15對大興安嶺森林土壤微生物的生態(tài)分布研究得出，3 種不同林地的微生物總量變化范圍為 ( 1. 42 × 106 ) ( 1. 16 × 106 ) ( 個/g 干重) 。姜海燕等16研究了大興安嶺興安落葉松林中，土壤微生物分布特征，結果發(fā)現(xiàn)微生物總量為 ( 2. 88 × 107 ) ( 2. 07 × 106 )( 個 /g 干重) 。斯貴才等17對藏東南森林土壤微生物群落的研究結果顯示，海拔梯度對該地土壤微生物 落結構影響較大，微生物豐度呈現(xiàn)中峰優(yōu)勢分布 規(guī)律; 水分含量、有

7、機碳、全氮、碳氮比等土壤理化指標與生物特征對海拔梯度的響應較弱，沒有顯著變化。江玉梅等18對江西退化紅壤人工重建森林土壤微生物碳源代謝功能的研究表明，土壤微生物在不同培養(yǎng)時間以及不同土壤深度對單一碳源的利用能力之間的差異達到顯著水平，主成分分析結果表明，森林土壤微生物的敏感碳源主要為糖類。李勝藍等19對湘中丘陵區(qū) 4 種森林類型土壤微生物生物量碳、氮含量作了研究，結果顯示，4 種森林各層土壤總有機碳、全氮平均含 量的變化趨勢基本一致，隨著林分組成樹種數(shù)量的增加而增大; 4 種森林土壤微生物生物量碳和氮 含量的季節(jié)變化均為 “夏高冬低” 或者 “秋高春低”。吳則焰等20的研究結果顯示，不同海拔植

8、被帶土壤微生物群落功能多樣性差異顯著; 土壤微生物群落的多樣性隨著海拔上升、土層加深而逐漸下降。第4章 農田土壤微生物生態(tài)研究概況農田由于長期施用農藥、化肥，使土壤中的微生物大量減少，但是在土壤中，微生物種群又是土壤生態(tài)系統(tǒng)的非常重要的組成部分。因此，相關學者對農田土壤微生物生態(tài)的研究，對于保障農田生態(tài)系統(tǒng)安全，改善農田土壤生態(tài)環(huán)境具有深遠意義。戴麗21對農田土壤生態(tài)系統(tǒng)功能修復研究中指出，施用富含活性微生物的肥料之后，農田土壤中有益微生物的生物量大大增加，可以促進土壤中有益微生物的大量繁殖，這樣又抑制了土壤中絲狀真菌的繁殖，有利于改善農田土壤的微生態(tài)環(huán)境，為根際微生物的繁殖提供了良好的條件，

9、 促進作物生長。劉淑梅等22對夏玉米農田土壤微 生物特性的影響作了研究，結果顯示，各種耕作措施土壤微生物數(shù)量從多到少依次為細菌、放線 菌、真菌，三大微生物菌落組成、數(shù)量和比例受耕作處理影響顯著。武曉森等23用不同施肥處理對農田土壤微生物區(qū)系和功能作了研究，結果表明，不同施肥處理間土壤微生物區(qū)系存在相似性。經過切膠測序及 BLAST 比對，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)為不可 培育細菌，可培養(yǎng)細菌中以芽孢桿菌屬和類芽孢 桿菌屬居多。張紅等24在對不同植物秸稈腐解特 性與土壤微生物功能多樣性的研究中指出，葡萄 園土壤微生物活性高，穩(wěn)定性好，其次為桃園和 農田; 土壤微生物群落的三大指數(shù)與土壤堿解氮、速效磷和土壤溫度呈

10、極顯著相關; 不同秸稈處理 的腐解殘留率與土壤微生物群落的優(yōu)勢度呈顯著 負相關。張鳳云25的研究結果表明，土壤有機質 與土壤微生物量氮之間無明顯的相關性，和土壤 微生物量碳之間呈顯著正相關。第5章 土壤微生物生態(tài)學研究方法進展微生物的研究方法隨著科技的進步也在不斷的完善和改進，綜合起來主要有土壤微生物鏡檢和純培養(yǎng)，運用熏蒸浸提法、熏蒸培養(yǎng)法以及底物誘導呼吸法來測定微生物量，直接培養(yǎng)法是最經典的測定微生物多樣性的方法，土壤中細菌的組成及多樣性分析主要是通過分子生物學技術直接來測定。李倩茹等26通過對湛江市東海島大壩紅樹林區(qū)和非紅樹林區(qū)的土壤樣品進行微生物培養(yǎng)測定得出，不同紅樹植物林地土壤微生物數(shù)

11、量不同，而且紅樹林土壤微生物數(shù)量多于非紅樹林土壤微生物數(shù)量，在所研究的土壤樣品中，數(shù)量最多的是細菌，放線菌數(shù)量次之，數(shù)量最少的是真菌。張強27運用稀釋平板法測定北京地區(qū)果園里蘋果、梨和葡萄3種不同種植區(qū)土壤的微生物種群數(shù)量，結果顯示，細菌數(shù)量最多，放線菌次之，真菌數(shù)量最少。多祎帆等28采用稀釋平板法研究了湖南天際嶺植物園的3種不同林分土壤微生物數(shù)量的分布特征，結果顯示，微生物總數(shù)從高到底依次為樟樹林、混交林、馬尾松林，而3 種林分之間的微生物總數(shù)存在顯著差異，并以細菌占絕對優(yōu)勢。楊官品等29對土壤細菌 16SrRNA 基因變異型及其與植被的相關性做了相關分析，研究結果顯示，人工林、草地和農田3

12、種植被土壤在細菌群落結構上有不同的分化，從草地到農田，土壤細菌遺傳多樣性分化加劇，但是也有相似的細菌類群。趙慶節(jié)30種植不同植物的人工濕地土壤微生物群落做了研究，結果發(fā)現(xiàn)，土壤微生物多樣性群落的功能多樣性隨土壤深度增加而減弱，不同植物的濕地土壤微生物群落存在明顯差異，植物的根系對土壤微生物群落存在一定影響，但是不起決定作用。第6章 存在問題及展望土壤微生物在研究過程中，雖然有很多新的技術手段，但是在樣品的運輸保存過程中微生物的消長、溫度濕度的控制、鏡檢計數(shù)、土壤 DNA 的提取、純化等都存在不同程度的問題，比如在運輸保存中微生物數(shù)量的增加或者減少，鏡檢計數(shù)與土壤DNA的提取、純化過程中，實驗操

13、作的誤差以及儀器的精準度等，都會影響最終的研究 結果，突破性的改進和發(fā)展。由于受土壤微生物的生物量、土壤酶活性以及土壤微生物多樣性等多種因素的影響，關于土壤微生物生態(tài)學領域的研究依然任重而道遠，如何合理利用化肥、科學耕作、合理利用土地資源，都成為改善土壤微生態(tài)環(huán)境的重要研究領域，環(huán)境變化對土壤中微生物的影響土壤碳儲量變化動態(tài)、氮沉降對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響等均已經成為世界各國研究的熱點。參考文獻1張小甫，時永杰，田福平等 . 土壤微生物生態(tài)學研究進展J. 安徽農業(yè)科學，2010，38( 19) : 1012410126.2徐建文，左淑珍 . 保護性耕作對旱作玉米土壤微生物和酶活性影響的探討J. 黑

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