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(huán)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(jié)構的影響，闡述根際微生物對植物生長發(fā)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(yōu)質(zhì)高產(chǎn)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(fā)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(chǎn)物均能直接或間接影響根系對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、傳遞以及生長發(fā)育，同時在根際土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化中發(fā)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(huán)境條件相互作用的場所和特殊的微生態(tài)系統(tǒng)，是物質(zhì)進入根系參與物質(zhì)循環(huán)的重要門戶，是植物產(chǎn)生化感物質(zhì)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(jié)構產(chǎn)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(zhì)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(yǎng)來源，對根際微生物群落多樣性及群落結(jié)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(jié)構的變化不僅表現(xiàn)為根際土壤微生物數(shù)量明顯高于非根際土壤，在結(jié)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(zhì)的存在是維持根際微生物數(shù)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(zhì)為能源物質(zhì)的根際微生物提供了充足的養(yǎng)分。

植物類型的差異決定著根際微生物群落結(jié)構的差異。朱斌等人對初夏季節(jié)寶華山自然保護區(qū)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(diào)查發(fā)現(xiàn)，純鹽膚木林內(nèi)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(fā)現(xiàn)，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(zhì)、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(jié)構也存在差異，并且在植物競爭中發(fā)揮重要作用。林瑞余等人研究發(fā)現(xiàn)，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(diào)節(jié)作用所致。李海燕等人研究發(fā)現(xiàn)，遼東櫟根區(qū)內(nèi)放線菌、真菌、氨化細菌和固氮菌數(shù)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(yōu)勢地位。

相同植物在不同發(fā)育階段、不同部位根系的根際土壤中，其微生物群落結(jié)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(jié)構產(chǎn)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(huán)境的適應能力具有差異。土壤pH、質(zhì)地、養(yǎng)分、水分及溫度均對微生物群落結(jié)構產(chǎn)生影響。土壤除了通過自身環(huán)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(xiàn)影響微生物群落結(jié)構的作用。植物根際微生物群落結(jié)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(zhì)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(jié)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(nóng)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(yǎng)供給，而土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)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(jié)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(tǒng)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(zhì)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(nóng)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(chǎn)生影響。例如：嫁接可改變植物根際土壤微生物的群落結(jié)構，誘導頡頏菌的產(chǎn)生;提高根際土壤酶活性可以促進根際微生物增加;轉(zhuǎn)基因可使土壤中細菌和真菌的數(shù)量發(fā)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(huán)境中仍能存活，表現(xiàn)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(chǎn)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(fā)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(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與儲存、抵御病原菌、分解有害物質(zhì)、螯合重金屬等方面發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì);分泌激素，改善土壤結(jié)構，促進植株生長發(fā)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(fā)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