微生物與植物

綜述內(nèi)容引言植物在生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程中作用研究進展地下微生物在生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程中作用研究進展土壤微生物多樣性及其作用研究進展植物、微生物對養(yǎng)分循環(huán)調(diào)控機制研究進展展望及試驗設(shè)計微生物與植物第1頁引言

陸地生態(tài)系統(tǒng)植物、微生物是相互聯(lián)絡(luò)。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中主要組成部分,它們之間相互作用是生態(tài)系統(tǒng)地上、地下結(jié)合主要紐帶,傳統(tǒng)研究往往過多地關(guān)注地上生物群落,而忽略了地下生物群落在陸地生態(tài)系統(tǒng)中主要作用,地下生物群落及其生態(tài)過程一直被認(rèn)為是“黑匣子”,因而地下生物群落成為生態(tài)系統(tǒng)功效研究中最不確定部分。近20年來分子生物學(xué)方法和技術(shù)應(yīng)用于土壤微生物群落調(diào)查與功效評價方面取得了很大進展，越來越多研究關(guān)注于地上、地下生態(tài)過程之間作用與反饋，所以,揭示二者在養(yǎng)分循環(huán)中調(diào)控機制能夠使我們深入了解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持內(nèi)在機制。

微生物與植物第2頁一植物在生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程中作用研究進展1植物在生態(tài)系統(tǒng)中作用

綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵,在陸地生態(tài)系統(tǒng)中飾演主要角色，是維持生態(tài)平衡支柱,是陸地生態(tài)系統(tǒng)主要組成部分，是物質(zhì)循環(huán)與能量流動中樞。主要表達在植物對碳、氮等營養(yǎng)元素吸收、積累以及養(yǎng)分償還等方面。

微生物與植物第3頁

在森林和其它陸地植被為土壤微生物提供了碳源，森林和其它陸地植被可用來吸收部分溫室氣體,緩解氣候改變,在碳、氮養(yǎng)分循環(huán)中發(fā)揮著主要作用,這些作用作為生產(chǎn)者植物為土壤微生物提供了碳源。植物進行光合作用吸收CO2、貯存碳素同時,從土壤中吸收適量可利用N組成生物有機體,在有機體和土壤間維持一定百分比關(guān)系,即C/N比。C/N比在很大程度上控制著植物碳生產(chǎn)以及植物向土壤償還有機物質(zhì)等C、N循環(huán)關(guān)鍵過程,并影響著植物體內(nèi)養(yǎng)分積累與分配(Luoetal.,)

微生物與植物第4頁

植物豐富物種多樣性能夠引發(fā)作為地下生物資源凋謝物質(zhì)量和類型多樣性,植物、土壤和微生物相互作用,組成了一個植物-土壤-微生物有機整體。植物經(jīng)過其凋謝物和分泌物為土壤微生物提供營養(yǎng)，造成植物和微生物之間協(xié)同進化，促進土壤微生物多樣性，植物對有限土壤資源競爭是影響植物群落物種組成、結(jié)構(gòu)和功效關(guān)鍵原因。同時，土壤環(huán)境維持依賴于植被系統(tǒng)協(xié)同作用。(畢江濤，賀達漢,)地上部分豐富物種多樣性能夠引發(fā)作為地下生物資源凋謝物質(zhì)量和類型多樣性(賀金生,)微生物與植物第5頁二地下微生物在生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程中作用研究進展

地下生物群落成為生態(tài)系統(tǒng)功效研究中最不確定部分(Reynoldsetal,)。近20年來分子生物學(xué)方法和技術(shù)應(yīng)用于土壤微生物群落調(diào)查與功效評價方面取得了很大進展。土壤中生活著豐富微生物類群,是一個主要地下生物寶庫。土壤微生物是土壤中主要分解者,對環(huán)境起著天然“過濾”和“凈化”作用,在自然生態(tài)系統(tǒng)功效發(fā)揮和維持能力方面極其主要。土壤微生物作為活有機體，伴隨基因組時代盛興和后基因組時代(功效基因組)到來，為說明全球改變背景下植被-土壤-微生物之間響應(yīng)和適應(yīng)機制開辟了遼闊前景。(畢江濤，)微生物與植物第6頁

土壤微生物是土壤中一切肉眼看不見或看不清楚微小生物總稱,通常意義上應(yīng)該包含古菌、細菌、放線菌、真菌、病毒、原生動物和顯微藻類等。土壤微生物群落是個非常尤其生物學(xué)群體,其主要生理功效已引發(fā)學(xué)者們足夠重視。在生態(tài)系統(tǒng)中土壤微生物有機體組成了一個強大動力資源庫,在植物殘體降解、腐殖質(zhì)形成及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)中飾演著十分主要角色。（ACKennydyandKLSmith，1995

）

微生物與植物第7頁

微生物是生態(tài)系統(tǒng)中主要分解者。它們分解生物圈內(nèi)動植物和微生物殘體,還有各種復(fù)雜有機物質(zhì),能夠吸收一些分解產(chǎn)物,最終將有機物分解成簡單無機物,這些無機物又能夠被初級生產(chǎn)者利用,再次參加物質(zhì)循環(huán)，尤其是腐殖質(zhì)和蠟質(zhì)有微生物才能分解。1土壤微生物對有機物分解作用微生物與植物第8頁2土壤微生物在物質(zhì)循環(huán)中作用土壤中有機物分解、腐殖質(zhì)形成、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等各種生化過程，都是在微生物參加下完成，所以土壤微生物衡量土壤肥力水平和土壤養(yǎng)分資源生物有效性主要活指標(biāo)，土壤微生物分解有機質(zhì)、釋放有效物質(zhì)供植物利用同時,一部分被同化,形成微生物本身細胞,死亡后以輕易礦化形式釋放并返回給土壤,供植物利用,作為土壤有效養(yǎng)分庫土壤微生物對植物生長含有主要意義。微生物與植物第9頁

3改進土壤結(jié)構(gòu)

土壤結(jié)構(gòu)改進能夠改進土壤通氣情況、水分滲透能力,進而能夠促進植物生長。土壤微生物經(jīng)過本身繁殖促進食菌性土壤動物生長,與土壤中腐生性無脊椎動物蚯蚓、螞蟻、蝸牛等共同促進土壤通透性增大、團粒結(jié)構(gòu)形成。團聚體是由粘粒、粉粒、砂粒組成大暫時性團體結(jié)構(gòu),它穩(wěn)定性隨土地管理辦法、氣候條件、微生物活性和其它原因而不一樣。微生物與植物第10頁三土壤微生物多樣性及其作用研究進展1土壤微生物多樣性概念

土壤微生物多樣性指生命體在遺傳、種類和生態(tài)系統(tǒng)層次上改變。通常以土壤生物區(qū)系改變和生物化學(xué)過程間相互作用關(guān)系來反應(yīng)。土壤微生物多樣性包含在棲息地中微生物分類群多樣性和微生物分類群內(nèi)遺傳多樣性，以及包含群落結(jié)構(gòu)變異、相互作用復(fù)雜性、營養(yǎng)水平（tropiclevel）和共位群（quild）數(shù)量（功效多樣性）在內(nèi)生態(tài)多樣性。土壤微生物多樣性多以土壤生物區(qū)系改變和生物化學(xué)過程間相互關(guān)系為指示，當(dāng)前土壤微生物多樣性研究主要從物種多樣性、功效多樣性和遺傳多樣性三個層面展開。微生物與植物第11頁爭論！

DeLong認(rèn)為生物多樣性應(yīng)從物種多樣性、遺傳(基因)多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次上綜合表述。馬克平等認(rèn)為生物多樣性可分為物種多樣性、基因多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性四個層次。Solbrig對微生物群落多樣性進行剖析后提出3個組成要素:物種多樣性、遺傳多樣性和功效多樣性。而Watve等則認(rèn)為,微生物多樣性可細致劃分為生活環(huán)境多樣性、生長繁殖速度多樣性、營養(yǎng)和代謝類型多樣性、生活方式多樣性、基因多樣性和微生物資源開發(fā)利用多樣性等。但不論怎樣劃分,假如將土壤微生物多樣性與整個生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)起來,都能夠從物種多樣性、遺傳多樣性、生態(tài)特征多樣性和功效多樣性4個方面全方面概括土壤微生物多樣性基本特征。（DeLongEF.1996；馬克平,錢迎倩.1994；SolbrigOT.1991；WatveMG,GangalRM.1996）微生物與植物第12頁存在問題？

大量微生物不可培養(yǎng)性是傳統(tǒng)微生物生態(tài)學(xué)在揭示自然界微生物群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)功效及其相互關(guān)系研究中最大障礙但伴隨分子生物學(xué)理論與技術(shù)在微生物生態(tài)學(xué)研究中不停滲透,土壤微生物多樣性研究有了新突破,其結(jié)果更趨于真實,大量未被認(rèn)知微生物新物種及其新功效得到判定和應(yīng)用。當(dāng)前對土壤微生物多樣性研究稍然較集中于其物種和生態(tài)特征,而對土壤微生物功效多樣性,對土壤微生物不一樣種群之間關(guān)系,以及土壤微生物怎樣影響生態(tài)進程、維持和穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)研究還不夠深入。（土壤微生物多樣性及其環(huán)境影響因子研究進展張薇等）微生物與植物第13頁2土壤微生物研究進展

對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)研究日益增多,研

究方法也在不停改進,當(dāng)前研究方法大致可分為四類：

1傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法

2生物標(biāo)識法

3BIOLOG判定系統(tǒng)

4分子生物學(xué)法微生物與植物第14頁（1）傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法

傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法就是依據(jù)目標(biāo)微生物選擇對應(yīng)培養(yǎng)基,然后經(jīng)過各種微生物生理生化特征及外觀形態(tài)等方面進行分析判定。這種方法對于衡量小群體多樣性方面不失為一個快速方法(Kennedyandsmith,1995)。但無法全方面反應(yīng)微生物生長自然條件,經(jīng)常造成一些微生物富集生長.所以傳統(tǒng)研究方法只能反應(yīng)極少數(shù)微生物信息,所測結(jié)果誤差較大,埋沒了大量極有應(yīng)用價值微生物資源.另外,因為缺乏對微生物真正生存環(huán)境認(rèn)識,所以迄今為止,只有1%土壤微生物能夠被培養(yǎng),而大多數(shù)只能存在而無法被培養(yǎng)。所以這種傳統(tǒng)研究方法只能作為一個輔助伎倆,而且只有與其它先進方法結(jié)合起來才能較為客觀而全方面反應(yīng)微生物群落結(jié)構(gòu)真實信息。

微生物與植物第15頁（2）生物標(biāo)識法

因為以往生物化學(xué)只是對微生物群落中部分群落進行測量,所得數(shù)據(jù)也無法對微生物群落進行分析.近20年來微生物學(xué)者們潛心研究并確立了另一個可靠估價微生物生物量及群落結(jié)構(gòu)方法-生物標(biāo)識物法.生物標(biāo)識物法優(yōu)點是既不需要把微生物細胞從環(huán)境樣品中分離,又能克服因為微生物培養(yǎng)而造成不一樣微生物種群可能發(fā)生選擇性生長所造成麻煩[12].當(dāng)前用生物標(biāo)識物來定量描述土壤微生物群落結(jié)構(gòu)是較為慣用方法之一.常使用生物標(biāo)識物有磷壁酸、酯類多糖類A脂肪酸等.蔡燕飛等利用脂肪酸甲酯法碩士態(tài)有機肥對番茄青枯病抑制及土壤微生物影響,結(jié)果表明能夠經(jīng)過脂肪酸研究調(diào)查微生物群落結(jié)構(gòu)改變。事實證實利用脂肪酸組成模式看成土壤微生物指紋在橫向上估價土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性是可行。微生物與植物第16頁（3）BIOLOG判定系統(tǒng)

BIOLOG系統(tǒng)是Garland和Miss1991年建立起來一套用于研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功效多樣性方法.這種方法是依據(jù)微生物對單一碳源底物利用能力差異,當(dāng)接種菌懸液時,其中一些孔中營養(yǎng)物質(zhì)被利用,使孔中氧化反應(yīng)指示劑四氯唑紫展現(xiàn)不一樣程度紫色,從而組成了該微生物特定指紋.經(jīng)過BIOLOG系統(tǒng)配套軟件分析,并與標(biāo)準(zhǔn)菌種數(shù)據(jù)庫比較之后,該菌株分類地位便被確認(rèn)出來.這種方法成功利用在區(qū)分作物土壤微生物區(qū)系方面.作物方面影響可能與植物根系分泌物相關(guān),分泌物質(zhì)造成了一些底物利用率能力差異.楊永華等利用BIOLOG微平板研究農(nóng)藥污染群落影響,取得了很好效果.因為能夠快速、簡便地取得大量土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功效多樣性方面信息,仍被認(rèn)為是一個很好方法。微生物與植物第17頁（4）分子生物學(xué)法

當(dāng)代分子生物技術(shù)發(fā)展使生物學(xué)研究愈加深入,并逐步成為揭示生命科學(xué)規(guī)律有效伎倆.自從第一次從土壤中提取細菌DNA以來,在土壤微生物群落功效評價和方法研究上取得了很大進展.利用分子技術(shù)分析核酸使人們逐步認(rèn)識到微生物多樣性復(fù)雜性.土壤微生物在基因水平上多樣性能夠經(jīng)過微生物中DNA組成復(fù)雜性表現(xiàn)出來迄今為止,對于土壤微生物這一特殊功效群體研究還不十分清楚.利用分子生物技術(shù)進行土壤微生物多樣性評定填補了傳統(tǒng)培養(yǎng)中微生物多樣性信息丟失及種群組成發(fā)生改變弊端,能夠更真實可靠地反應(yīng)土壤微生物原始組成情況.所以,用分子生物學(xué)伎倆深入對林區(qū)土壤微生物活性及多樣性研究是很有意義。微生物與植物第18頁

對土壤微生物4類研究方法即:傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法、微生物標(biāo)識物法、BIOLOGGN微平板法和微生物分子生物技術(shù)方法及其應(yīng)用特點進行了簡明評述和分析,意在經(jīng)過比較尋求能夠揭示土壤微生物群落結(jié)構(gòu)最正確方法。分子生物技術(shù)方法與傳統(tǒng)研究方法等相結(jié)合將是大力推進土壤微生物研究有效方式分子生物技術(shù)發(fā)展使我們逐步打開了土壤這個“黑匣子”。利用這些新技術(shù)能夠?qū)ν寥牢⑸锒鄻有赃M行分析,詳細了解其組成及功效情況,并經(jīng)過施肥等各種農(nóng)業(yè)辦法調(diào)整土壤微生物種類及數(shù)量,人為引入一些有益微生物,抑制有害病原菌發(fā)展,提升土壤生態(tài)肥力,克服各種土壤障礙因子。（土壤微生物多樣性研究方法進展焦曉丹,吳鳳芝）微生物與植物第19頁現(xiàn)實狀況

當(dāng)前用于微生物生態(tài)研究分子技術(shù)主要有rRNA-rDNA序列分析、T-RFLP、RAPD、核酸探針檢測技術(shù)、TGGE、DGGE等。其中DGGE是近幾年在國外應(yīng)用比較廣泛分子生物學(xué)技術(shù)之一。

提議??？

設(shè)計和探索愈加準(zhǔn)確、簡單、可視或可讀性強研究方法,并加強分子生物學(xué)不一樣方法之間聯(lián)絡(luò)及其與傳統(tǒng)研究方法有機結(jié)合。

微生物與植物第20頁3土壤微生物多樣性研究進展

土壤中微生物多樣性受耕作方式、地理位置、土壤層次、植被、土壤肥力、氣候改變及土壤類型等很多原因影響,反之,土壤微生物多樣性又影響土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功效及過程,它是維持土壤生產(chǎn)力主要組分。土壤微生物多樣性是一門最近在土壤學(xué)、微生物學(xué)及生物多樣性領(lǐng)域均給予較多關(guān)注新興交叉學(xué)科。[1]楊芳,徐秋芳。土壤微生物多樣性研究進展，浙江林業(yè)科技,,22(6):39-50微生物與植物第21頁（1）植被類型影響土壤微生物群落生態(tài)原因很多，從微生物群落多樣性改變來看，植物群落類型初步?jīng)Q定了微生物群落組成，土壤微生物群落多樣性與覆蓋在土壤上植物群落多樣性呈正相關(guān)從微生物群落多樣性全球格局來看,植物群落類型初步?jīng)Q定了微生物群落組成,土壤微生物群落多樣性與覆蓋于土壤上植物群落多樣性呈正相關(guān);從微生物群落多樣性區(qū)域格局來看,土壤微生物群落多樣性與覆蓋于土壤上植物群落生產(chǎn)力和多樣性呈正相關(guān)[2]。夏北成.植被對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響[J].應(yīng)用生態(tài)報,1998,9(3):296-300.微生物與植物第22頁

畢江濤等[3]研究指出,植被類型、種類、植被不一樣生長發(fā)育階段等均會對土壤微生物多樣性產(chǎn)生影響。植被是土壤微生物賴以生存有機營養(yǎng)物和能量主要起源,影響著土壤微生物定居物理環(huán)境。

[3]畢江濤,賀達漢,沙月霞,等.荒漠草原不一樣植被類型土壤微生物群落功效多樣性[J].干旱地域農(nóng)業(yè)研究,,27(5):149-155.楊喜田等對太行山針闊混交林等6種不一樣植被群落中微生物區(qū)系、微生物生物量和土壤呼吸強度改變測定表明,微生物群落特征存在較大差異,微生物數(shù)量次序依次為落葉闊葉純林>針闊混交林>針葉純林>針葉混交林>裸地。微生物與植物第23頁Merciris等[5]在砂壤土上利用小區(qū)試驗,開展植物多樣性對土壤微生物群落快速影響效果試驗,結(jié)果顯示:種植4種植物處理土壤培養(yǎng)微生物群落活性和多樣性均高于種植3種、2種和1種植物處理土壤。[5]MercirisLG,BarthesL,GastineA,etal.Rapideffectsofplantspeciesdiversityandidentityonsoilmicrobialcommunitiesinexperimentalgrasslandeco-systems[J].SoilBiology&Biochemistry,,38(8):2336-2343.嚴(yán)君等[6]研究了不一樣植被覆蓋下所形成不一樣土壤屬性對微生物類群(細菌、真菌和放線菌)組成、數(shù)量影響,結(jié)果表明:不一樣植被覆蓋下土壤,在長久沒有肥料投入情況下,土壤微生物總數(shù)量改變情況為:草地>作物覆蓋>裸地。

[6]嚴(yán)君,韓曉增,王守宇.黑土不一樣植被覆蓋與施肥下土壤微生物改變特征[J].土壤通報,,40(2):240-244微生物與植物第24頁王天龍等研究了鄂爾多斯4種經(jīng)典固沙植物檸條、沙柳、楊柴、油蒿在固定沙丘和半固定沙丘兩種立地條件下根際土壤微生物數(shù)量、組成季相改變,結(jié)果表明固定沙丘和半固定沙丘根際微生物數(shù)量為好氣性細菌>放線菌>真菌鄂爾多斯固定、半固定沙丘固沙植物根際微生物區(qū)系研究王天龍1,2,朱天輝1，樸春根2,汪來發(fā)2,劉朝霞3第25卷第3期年9月四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報微生物與植物第25頁

夏北成研究了不一樣土壤及覆蓋其上植被與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性關(guān)系.植被使土壤中微生物種類更豐富,群落多樣性更高.表層土壤微生物群落中沒有顯著優(yōu)勢種群,種間競爭作用較弱.植被對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響*夏北成ZhouJizhongJames,M.Tiedje應(yīng)用生態(tài)學(xué)報1998年6月第9卷第3期微生物與植物第26頁易志剛等研究了鼎湖山國家級自然保護區(qū)3種主要植被類型(季風(fēng)常綠闊葉林、針闊葉混交林和馬尾松林)下土壤微生物生物量改變,得出土壤微生物生物量由高到低依次是季風(fēng)常綠闊葉林>針闊葉混交林>馬尾松林。易志剛,蟻偉民,周麗霞,等.鼎湖山主要植被類型土壤微生物生物量碩士態(tài)環(huán)境[J].生態(tài)環(huán)境,,14(5):727-729.微生物與植物第27頁文都日樂等對呼倫貝爾５種不一樣草地類型（線葉菊草原、貝加爾針茅草原、羊草草原、大針茅草原、克氏針茅草原）為研究對象，分析了不一樣草地類型土壤理化性狀、土壤微生物數(shù)量、土壤微生物量、土壤酶活性改變特征及其相互關(guān)系。研究表明，各類菌群數(shù)量分布在5種草地中均為細菌＞放線菌＞真菌，但不一樣菌群數(shù)量及區(qū)系組成在各草地類型間均存在顯著差異（Ｐ＜0.05）。細菌數(shù)量在５種草地中依次為：羊草＞貝加爾針茅＞克氏針茅＞線葉菊＞大針茅，真菌數(shù)量依次為：線葉菊＞克氏針茅＞羊草＞貝加爾針茅＞大針茅，放線菌數(shù)量依次為：克氏針茅＞羊草＞線葉菊＞貝加爾針茅＞大針茅。呼倫貝爾不一樣草地類型土壤微生物量及土壤酶活性研究文都日樂1,2，李剛2，張靜妮2，賴欣2，易津1，范國艷3，94－102，年10月，草業(yè)學(xué)報第19卷第5期微生物與植物第28頁（2）植被數(shù)量—植物物種多樣性不一樣覆被類型林地土壤微生物和細菌相對生物量大小均表現(xiàn)為針闊混交林>闊葉林>針葉林,而針闊混交林和針葉林土壤真菌相對生物量則大于闊葉林土壤.說明針闊混交林可為土壤微生物和細菌生長、繁殖提供更為有利環(huán)境條件,而針葉林環(huán)境有利于真菌生存和繁殖.這是因為林木生長代謝過程中所產(chǎn)生凋謝物對于森林生態(tài)系統(tǒng)自肥作用起著關(guān)鍵作用,不一樣林型土壤生物學(xué)特征與其對應(yīng)林木種植結(jié)構(gòu)之間存在親密相關(guān)性3種覆被類型林地土壤微生物區(qū)系生物量均表現(xiàn)為細菌>真菌>放線菌.這是因為細菌、放線菌和真菌數(shù)量和百分比受到土壤成份和植被種類影

不一樣覆被類型林地土壤微生物區(qū)系差異性周碧青1,陳成榕2,張輝3,蘭忠明3,游娟1,邢世和1福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第38卷第5期年9月微生物與植物第29頁陸地生態(tài)系統(tǒng)中植物多樣性是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)另一個主要原因。植物多樣性對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響主要是兩個方面:首先是植物為土壤微生物提供營養(yǎng)物質(zhì),另首先植物多樣性影響整個生態(tài)系統(tǒng)過程,進而間接影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[22,23]。森林植物物種組成影響土壤微生物數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)及活性[24]。Melany[25]等研究了美國北部泥炭地生態(tài)系統(tǒng)中植被類型對土壤微生物活性、功效群組成格局影響,表明植被類型影響土壤微生物活性、功效類群。微生物與植物第30頁[22]NewmanEI.Therhizosphere:carbonsourcesandmicrobialpopulations[A]FitterAH,AtkinsonD,ReadDJandUsherMB.Ecologicalinteractionsinsoil—plants,microbesandanimals[C].Boston:BlackwellScientificPublications,1985,107-121.[23]DavidT,JohannesK,DavidW,etal.Theinfluenceoffunctionaldiversityandcompositiononecosystemprocesses[J].Science,1997,227:1300-1302.[24]DavidAW.CommunitiesandEcosystems:linkingtheabovegroundandbelowgroundcomponents[M].NewJersey:Princetonuniversitypress,,56-104.。[25]MelanyCF,KristinFR,JosephBY.Microbialactivityandfunctionalcompositionamongnorthernpeatlandecosystems[J].SoilBiol.andBiochem.,,35(4):591-602.。微生物與植物第31頁Bardgett等發(fā)覺栽種不一樣草本植物土壤含有顯著不一樣土壤微生物磷脂酸圖譜(PFLA)[26]。Grayston等利用BIOLOG系統(tǒng)研究發(fā)覺長有不一樣草本植物土壤含有不一樣土壤微生物群落[27]。森林植被能影響林地微環(huán)境,經(jīng)過根系分泌物、地上和地下凋謝物以及樹冠攔截和淋洗作用改變土壤微生物生長所需能量物質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量。陸地生態(tài)系統(tǒng)中植物經(jīng)過凋謝物(地上葉凋謝物和地下死亡根凋謝物)和地下根系分泌物為土壤中微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)。不一樣植物凋謝物理化性狀不一樣,凋謝物分解過程中釋放有機,無機物也不一樣,從而對土壤中微生物生長含有選擇性刺激作用。另外,不一樣植物根系分泌物也有很大差異,很早研究就發(fā)覺活根系能分泌種類繁多可溶性有機物質(zhì),包含糖、氨基酸和有機酸等,這些分泌物質(zhì)為土壤生物提供C源引發(fā)根際微生物快速生長,普通由活根分泌可溶性有機物質(zhì)通常在1～10g/100g根干重。伴隨研究伎倆進步發(fā)覺根際中真菌微生物比以前認(rèn)識要豐富多。微生物與植物第32頁（3）土壤層次微生物數(shù)量在不一樣土層分布土壤中細菌數(shù)量和放線菌數(shù)量在表層均比5-20cm處多，展現(xiàn)出顯著規(guī)律，檸條林地和刺槐林地土壤中真菌在表層數(shù)量少于5-20cm處數(shù)量，而其它植被土壤中真菌數(shù)量在表層比5-20cm處多，所以表層真菌數(shù)量多于5-20cm處真菌數(shù)量規(guī)律較顯著。（黃土高原坡地不一樣植被微生物活性動態(tài)研究，西北農(nóng)凌科技大學(xué)08年碩士學(xué)位畢業(yè)論文，張文婷，）微生物與植物第33頁（4）土壤肥力

強患武研究發(fā)覺沙丘由流動到固定，不但沙內(nèi)水分養(yǎng)分情況發(fā)生改變，而且沙中微生物數(shù)量、組成與生物活性也產(chǎn)生對應(yīng)改變。流沙一握固定，沙中微生物數(shù)量增加和活性提升，由此能夠看出沙地土壤肥力改變方向。在植物根際土壤中，微生物數(shù)量和活性都要比附近流沙中高得多。這顯示了高等植物根際對微生物區(qū)系影響

滕格里沙漠地域沙地土壤微生物學(xué)特征研究*強患武第10卷第3期，1962年9月土壤學(xué)報微生物與植物第34頁四植被多樣性與微生物多樣性之間相互作用研究進展

定居在土壤中異養(yǎng)微生物群落調(diào)整著一些植物凋謝物作為聯(lián)絡(luò)地上和地下橋梁,是研究植物多樣性與土壤微生物多樣性之間關(guān)系良好媒介。植物凋謝物化學(xué)特征較地上植物群落組成、物種豐富度、物種均勻度能更加好地解釋土壤內(nèi)部過程。最近《美國國家科學(xué)院院刊》上一項研究結(jié)果表明,土壤微生物多樣性與作為凋謝物植物化學(xué)組分多樣性存在正相關(guān)關(guān)系,而土壤微生物多樣性與植物物種多樣性之間不存在直接相關(guān)性(Meier&Bowman,)。所以,迫切需要經(jīng)過植物凋謝物來建立地上、地下生態(tài)過程聯(lián)絡(luò),從機理上認(rèn)識植物與微生物之間作用與反饋。微生物與植物第35頁

1.植物與土壤微生物之間關(guān)系

植物與土壤微生物之間是相互聯(lián)絡(luò),作為生產(chǎn)者植物為土壤微生物提供了碳源,而土壤微生物作為分解者為植物生長提供養(yǎng)分(Wall&Moore,1999;Berman&Holm-Hansen,1974)。同時,因為微生物在分解有機質(zhì)過程中只有當(dāng)本身營養(yǎng)需求被滿足時才會提供植物體養(yǎng)分,所以植物與土壤微生物之間也存在對養(yǎng)分競爭(Hodgeetal.,),植物與土壤微生物間這種相互依存梁與養(yǎng)分競爭關(guān)系在調(diào)控生態(tài)過程中起著主要作用。微生物與植物第36頁（1）植物與土壤微生物之間相互依存關(guān)系植物與土壤微生物共生是自然界中普遍存在生物學(xué)現(xiàn)象。在植物與微生物固氮共生關(guān)系中，主要有豆科植物與根瘤菌共生、非豆科植物與放線菌以及藍細菌與根瘤菌共生。植物經(jīng)過其凋謝物和分泌物為土壤微生物提供營養(yǎng),造成植物和微生物之間協(xié)同進化,促進土壤微生物多樣性。比如,細菌傾向于利用富含碳水化合物和糖類凋謝物,真菌傾向于利用富含酚類凋謝物(Bardgettetal.,1993,1996,1997);土壤微生物能夠分解可溶性和不溶性有機物,將其轉(zhuǎn)化為植物能夠吸收利用無機形態(tài)。當(dāng)前,國際上相關(guān)菌根方面研究逐步升溫,亦有數(shù)篇文章在《Science》、《Nature》等刊物上發(fā)表。植物與真菌之間互利共生關(guān)系能提升植物耐熱性(Redmanetal,)。微生物與植物第37頁（2）植物與土壤微生物對養(yǎng)分競爭

土壤微生物與植物間負反饋作用是影響?zhàn)B分循環(huán)和群落結(jié)構(gòu)另一主要原因。植物氮吸收與微生物氮固定向來是研究熱點(Stark&Hart,1997,Farley&Fitter,1999)。在養(yǎng)分強烈受限生態(tài)系統(tǒng)(如北極和高山苔原),微生物與植物在土壤中爭奪養(yǎng)分,可能會給植物吸收養(yǎng)分和生長帶來負面影響。許多研究認(rèn)為土壤微生物在氮素競爭上含有優(yōu)勢,因為微生物在礦化過程中起主要作用,而且與植物相比,土壤微生物具備特有屬性,如表面積、體積比率大,繁殖速率快等特點(Kaye&Hart,1997,Hodgeetal,),另外,土壤微生物與植物根系養(yǎng)分競爭以及微生物對養(yǎng)分流失加速會造成植物生產(chǎn)力降低。微生物與植物第38頁2.微生物多樣性對植物群落影響研究進展

植物與土壤微生物之間經(jīng)過植物凋謝物和植物根系分泌物建立起親密聯(lián)絡(luò).植物多樣性能夠經(jīng)過其凋謝物和根系分泌物造成植物和微生物之間協(xié)同進化,促進土壤微生物多樣性.所以,土壤微生物與植物相互作用主要表現(xiàn)在與植物根系和凋謝物相互作用.植物根系給土壤微生物提供了一個特殊生態(tài)環(huán)境,一些土壤微生物能夠經(jīng)過與植物之間種間關(guān)系影響植物發(fā)育、群落結(jié)構(gòu)和演替.微生物與植物第39頁

植物根際土壤微生物對植物作用多數(shù)是有益,能夠歸納為:提供有機養(yǎng)料和生長素類物質(zhì);提升土壤礦質(zhì)養(yǎng)料有效性；消除H2S對植物毒害作用等.微生物還能夠與植物形成特殊共生關(guān)系,如菌根真菌與植物共生形成菌根。如豆科植物形成根瘤等.土壤微生物影響植物營養(yǎng)吸收,所以土壤微生物種類必定會影響到植物生長。不少研究表明,土壤微生物是植物多樣性主要決定因子。微生物與植物第40頁（3）土壤微生物對植物作用

土壤微生物多樣性與功效之間聯(lián)絡(luò)很大程度上仍是未知。1998年VanderHeijden等人觀察到與只有一個真菌微環(huán)境相比，菌根真菌種類繁多草地微環(huán)境中，植物多樣性提升105%，植物生物量提升了42%。Vogelsang等人年研究顯示了相反結(jié)果，被接種了六種混合真菌環(huán)境下生物量與只含有一個最好真菌環(huán)境下生物量相當(dāng)。另外，還有一些研究顯示當(dāng)只有少數(shù)種類微生物存在時，植物多樣性在微生物種類最少情況下最為豐富。這些研究結(jié)果說明微生物種類對植物多樣性影響強于微生物多樣性本身，也就是說微生物對植物多樣性影響依賴于微生物功效多樣性。微生物與植物第41頁

Hattenschwiler等人年研究就表明是一些特殊微生物種類決定了微生物群落對分解作用影響，而不是多樣性本身。E.Gomoryova等年在對森林生態(tài)系統(tǒng)入侵荒廢草場研究中也指出，微生物功效多樣性與植物多樣性正相關(guān)可見，土壤生物功效上差異越大對生態(tài)系統(tǒng)過程影響就越大。在微生物多樣性對植物多樣性沒有影響或含有負影響研究中，可能表明該情況下微生物存在功效上冗余現(xiàn)象。微生物與植物第42頁

微生物多樣性功效冗余！?。?/p>

冗余種是指這些種去除不會引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)其它物種丟失，同時對整個群落和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功效不會造成太大影響，也就是說該物種生態(tài)功效與其它種含有相當(dāng)程度重合，即功效冗余。

微生物與植物第43頁

微生物群落在執(zhí)行生態(tài)功效中冗余現(xiàn)象

研究影響植物群落結(jié)構(gòu)及其多樣性原因是生態(tài)學(xué)研究一個主要目標(biāo)。現(xiàn)在越來越多證據(jù)表明土壤微生物尤其是那些與植物形成共生體微生物，對植物多樣性有著主要影響。近年來，伴隨各項技術(shù)發(fā)展和研究角度拓寬，相對于微生物物種多樣性和遺傳多樣性，微生物功效多樣性越來越受重視。微生物多樣性對植物多樣性影響基礎(chǔ)上，魯海燕探討土壤微生物多樣性功效冗余。（魯海燕，）微生物與植物第44頁

相關(guān)研究結(jié)果顯示，土壤養(yǎng)分含量越高，植物多樣性受微生物多樣性影響越小，這說明營養(yǎng)豐富生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落功效冗余種較貧營養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)更多，因為在貧營養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，微生物為了獲取資源，需要經(jīng)過一些特殊方式去適應(yīng)環(huán)境，進而形成各種多樣功效類群，比如形成不一樣分解方式，或者在與特定宿主形成共生集團。近年來關(guān)于微生物分布特征有新研究進展，這一問題與微生物多樣性對生態(tài)功效影響內(nèi)在相關(guān)。微生物與植物第45頁3

植被對微生物多樣性影響機制研究進展

影響土壤微生物群落生態(tài)原因多,JamesM.Tiedje提出相關(guān)微生物群落多樣性改變幾個假設(shè).從微生物群落多樣性全球格局來看,植物群落類型初步?jīng)Q定了微生物群落組成,土壤微生物群落多樣性與覆蓋于土壤上植物群落多樣性呈正相關(guān);從微生物群落多樣性區(qū)域格局來看,土壤微生物群落多樣性與覆蓋于土壤上植物群落生產(chǎn)力和多樣性呈正相關(guān)。

微生物與植物第46頁相關(guān)學(xué)者最新結(jié)論

Waid指出，植被類型、數(shù)量和化學(xué)組成可能是土壤微生物多樣性改變主要決定原因，這種影響主要是基于植物凋謝物及根系分泌物特征，尤其是化學(xué)組成特征。植被經(jīng)過其凋謝物和地下根系分泌物為土壤微生物提供營養(yǎng)和能量，不一樣植物凋謝物和根系分泌物物理化學(xué)性狀不一樣，在分解過程中釋放有機無機物有很大差異，從而對土壤微生物生長含有選擇性刺激作用，進而影響微生物群落結(jié)構(gòu)和功效及其多樣性，作為對資源可利用性響應(yīng)，微生物直接影響土壤中碳氮循環(huán)。所以，土壤微生物在植物和整個生態(tài)系統(tǒng)功效之間含有機制連接。植物多樣性對土壤微生物多樣性影響有研究表明，在試驗草原生態(tài)系統(tǒng)中植被種類豐富度和植被功效多樣性對可培養(yǎng)細菌群落代謝活性和代謝多樣性有正面影響，可培養(yǎng)細菌代謝活性和代謝多樣性與植被種類數(shù)和功效群數(shù)對數(shù)成線形關(guān)系。微生物與植物第47頁

Kowalchuk等經(jīng)過植物對土壤微生物影響研究表明，植物組成和群落結(jié)構(gòu)能夠顯著地改變植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。大量研究表明，植物經(jīng)過影響土壤環(huán)境，進而影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性，土壤微生物多樣性與覆蓋于土壤上植物群落多樣性呈正相關(guān)。（KowalchunkGA,BumaDS,BoerWD,et,）微生物與植物第48頁

植物多樣性對土壤微生物多樣性影響

地上部分豐富物種多樣性能夠引發(fā)作為地下生物資源凋謝物質(zhì)量和類型多樣性,而資源異質(zhì)性則能夠引發(fā)分解者(土壤微生物)多樣性，植物群落結(jié)構(gòu)和組成改變會造成植物物種組成差異,并對分解者產(chǎn)生重大影響.植物物種喪失能夠引發(fā)土壤中分解者群落改變,以及有機物質(zhì)降解改變.這種影響主要是基于凋謝物及根系分泌物特征,尤其是化學(xué)組成特征.也有證據(jù)表明