張世緣

（曲阜師范大學生命科學學院，山東曲阜273100）

土壤微生物在促進植物生長方面的作用

張世緣

（曲阜師范大學生命科學學院，山東曲阜273100）

土壤微生物對植物生長發(fā)育能夠起到非常大的促進作用，而植物根系則為土壤微生物提供了養(yǎng)分。本文基于植物在土壤中的特性，闡述土壤中微生物與植物根系系統(tǒng)機制,以及土壤微生物對土壤中植物的作用過程。

土壤微生物；植物生長；植物根系；促進作用

微生物的生長，需要有一定的營養(yǎng)、一定的空氣和水分，還需要有合適的滲透壓、適合的酸堿度和溫度等條件[1]。土壤環(huán)境適合微生物的生長與發(fā)育，土壤中含有相當多數量的微生物，不僅僅種類非常豐富，而且數量也相當龐大。但是，土壤因其有機質含量、酸堿度和水分等要素存在差異，所以土壤中的微生物在數量和種類等方面也不盡相同。另外，微生物的新陳代謝可以為土壤提供氮磷鉀等土壤所要的物質，培肥土壤，進而為植物生長提供養(yǎng)料[2]。

本文主要從固定氮素、釋放難溶礦質中的營養(yǎng)元素、提高植物的抗逆性、降解污染物、促進腐質酸的形成、產生植物激素和提供物理屏障7個方面來討論土壤微生物對植物生長的具體作用和作用方式。

1 土壤微生物促植物生長的作用

1.1 固定氮素

植物生長必需具備一定的養(yǎng)分，比如氮、磷、鉀等。而土壤微生物能夠將空氣中的惰性氮素經過一系列的作用變換為植物生長可以直接吸收的離子態(tài)氮素，從而使得植物可以更加充分地生長和發(fā)育。

從1886年開始，共生固氮的根瘤菌被分離發(fā)現。隨著科技的進步和發(fā)展，人們研究了越來越多的固氮生物，高達50多屬100多種。具體分為自生固氮菌、共生固氮菌和聯(lián)合固氮菌3種。比如，固氮球菌屬、念珠藍菌屬、拜葉林克氏菌屬等屬于自生固氮菌；弗蘭克氏菌屬放線菌、滿江紅魚腥藍菌等屬于共生固氮菌；芽抱桿菌屬、褐球固氮菌屬等屬于聯(lián)合固氮菌[3]。

參與非共生固氮活動中植物的根系環(huán)境對其起到了極為重要的作用,腸細菌屬、固氮螺菌屬或固氮菌等都是根際非共生固氮細菌，這些固氮菌在一般狀態(tài)下會和一些高等作物有專性聯(lián)合。比如，甘蔗中的拜葉林克氏菌、固氮菌中的雀椑固氮菌和小麥等禾谷類作物比如甘蔗和玉米等，作為C4作物通常是高于C3作物比如大麥、小麥等的。已有研究表明，每克糖本身的固氮菌可以將30mg高低的氮素固定。而氮素在土壤中的固定作用會愈加清晰，1hm2土壤一年能夠積攢3.7～57.5kg氮素。

1.2 釋放難溶礦質中的營養(yǎng)元素

微生物能夠分解土壤中難溶的礦物，并且將其轉化為易溶性礦質化合物。土壤中含有豐富的細菌，其中，鉀細菌與磷細菌可以使土壤礦物無效狀態(tài)下的鉀和磷得以釋放，從而使得植物充分地生長和發(fā)育。鉀細菌和磷細菌在土壤中數量龐大到難以想象，他們受土壤中有機質含量、土壤物理構造、土壤有機質含量、土壤肥力和人工干預土壤耕作方式的影響。鉀細菌也即是硅酸鹽細菌，可以分解含有鉀的鋁硅酸鹽，比如云母長石等，然后釋放出鉀磷和其他的灰石。硅酸鹽細菌有固定氮素，增強作物抗病菌力等作用。解磷的微生物種類有很多種，解磷細菌有芽抱桿菌屬、歐文氏菌屬、埃希氏菌屬及多硫桿菌屬等。其中，有些細菌可以達到589μg/mL。微生物通過分泌有機酸來降低土壤的pH值，有機酸還促進了微生物的解磷作用。這些有機酸不僅可以和土壤中的鐵離子、鋁離子相結合，溶解比較難溶的磷酸鹽，同時也促進了植物的生長。

1.3 提高植物的抗逆性

土壤中微生物系統(tǒng)由很多因素構成，如真菌。真菌作為微生物系統(tǒng)的重要部分，是通過土壤中高等植物的根系真菌自身的菌絲所聯(lián)合組成的。而真菌菌根系統(tǒng)即是由菌根真菌與植物根系部分構建的聯(lián)合體，這是植物不斷進化與共同生長的結果。其存在不但對菌根和真菌的生存提供了幫助，兩者相互影響，提高了植物在較差的生態(tài)環(huán)境中的生存力，增加了植物生長的可能性。菌根有外生和內生菌根2種。內生菌的根菌大多數是擔子菌，多種擔子菌還有子囊菌、半知菌均參與了外生菌的生成。其中，與農業(yè)關系最為緊密的當屬從枝狀菌根，簡稱VA菌根。VA菌根的作用主要有改善土壤中植物根系的生長環(huán)境，提高植物的抗逆性，增強植物的抗病侵性等。

1.4 降解污染物，減少毒性

因為現代化進程的加快以及工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染造成的危害愈發(fā)嚴重，治理環(huán)境污染至關重要。土壤因為人為耕作所施加的農藥與化肥的殘留，包括工廠三廢的隨意排放等，造成了越來越嚴重的污染。土壤中的營養(yǎng)含量降低，甚至含有很多有害的病菌，土壤肥力下降，植物無法生長。土壤微生物對土壤的污染物起到了一定程度的降解作用，為植物生長提供了較為優(yōu)良的環(huán)境。人們現在施加的農藥主要為有機農藥鹵代芳烴，鹵代芳烴是含有很氯化烴殺蟲劑的主要成分，很難得到降解。污染物分為有機污染物和無機污染物，有機污染物按降解難度分為易分解類和難分解類。土壤微生物起到的作用就是可以將土壤中的有機污染物在生物和非生物作用下，將其轉化和降解成不同穩(wěn)定性的產物，直到最終成為無機物，利于植物生長。無機污染物主要來源就是未經處理的工業(yè)廢水或廢渣等直接排入土壤，比如汞、鉛、鋅、銅等的污染。而微生物能夠轉化重金屬，讓重金屬從有毒轉化成低毒或無毒?？傊⑸镌谕寥乐型寥老嗷ビ绊懽饔?，降解土壤中的污染物，從而提高土壤中植物的生長發(fā)育能力。

1.5 促進腐質酸的形成

植物的生長發(fā)育離不開土壤微生物對其根部有機物的分解。正是分解的殘留物、分解殘渣生物轉化成的副產品、微生物及土壤腐殖酸共同組成了有機質部分，也是有機物分解的重要因素。例如，針葉林下大量的微生物群產生的屬于母本植物的無色腐殖質酸，對于植物生長都有著重要的意義，當然真菌也不例外。生物界的各種化學反應在人們周圍無時無刻不在發(fā)生著，比如植物殘木渣可以降解出來的一種物質兒茶酚和氨基酸，在微生物酶的作用下就會生成氨基醌的中間產物，然后進一步轉變?yōu)橐环N棕色的含氮腐殖酸鹽。而腐殖質化合物中的氮素和碳水化合物部分會形成微生物原生質，也是微生物原生質的重要組成部分。植物之所以能夠生長發(fā)育，離不開腐殖酸鹽中的功能團，這種功能團在改變土壤結構的同時也有效促進了植物的生長發(fā)育。土壤中腐殖酸鹽的多少決定了植物的生長周期。

1.6 產生植物激素

土壤中微生物的次生新陳代謝可以刺激植物自身的生長發(fā)育。土壤微生物的生命活動過程中會分泌一些植物激素，這些植物激素能夠刺激植物根系生長發(fā)育，也可以提高植物根系對土壤中營養(yǎng)元素的吸收能力。所以，相較于完全無菌的環(huán)境，植物在土壤中會發(fā)育得更好。因此，應將植物置于土壤環(huán)境中，形成根系微生物生態(tài)系統(tǒng)，促進植物更好的生長。

1.7 提供物理屏障，減少病原菌侵害

根際的土壤微生物為了保護土壤中植物的根系生長不受病原菌和蟲害的危害，會在土壤中植物的根系周圍聚合形成一個物理保護圈層。在根系伸出后的幾小時內細菌菌落會開始在根的延長部范圍內發(fā)育。起初時先分離開來形成小群的細胞，隨著根系的生長，細菌菌落也隨之增大，直到菌落在植物根系周圍形成包圍圈層，形成一個粘質層或者粘膠。粘膠中含有大量的微生物，但是粘膠先驅種的作用阻止了以后微生物的繁殖增加。所以，物根系周圍的物理保護層可以將植物根系圈進一個較為平衡穩(wěn)定的微生態(tài)系統(tǒng)中，從而大大減少病原菌和蟲害的影響[4]。

2 結語

農作物生存的土壤中存在很多有利于植物生長的微生物，通常生物數量愈多，種類愈豐富，對于促進植物的生長越有幫助[5]。微生物愈豐富，生態(tài)系統(tǒng)就會愈穩(wěn)定，這是生物多樣性必需的。因為微生物可以把有機物分解轉化變?yōu)闊o機物，促進新陳代謝，進而提高土壤肥力。但是，有些微生物還沒有得到充分的利用，導致植物沒有很好地吸收養(yǎng)分。所以，將新型高科技生產技術引入生活中，利用基因重組技術對土壤中的微生物進行改造，使微生物發(fā)揮其應有的價值，同時以不同的方式給植物傳輸營養(yǎng)物質。

[1]許光輝,李振高.微生物生態(tài)學[M].南京:東南大學出版社,1991:104-11l.

[2]EA波爾,FE克拉克,顧宗濂,等.土壤微生物學與生物化學[M].北京:科學技術文獻出版社,1993:102-273.

[3]蔣先軍,黃昭賢,謝德體,等.硅酸鹽細菌代謝產物對植物生長的促進作用[J].西南農業(yè)大學學報,2000,22(2):116-119.

[4]章家恩,劉文高,胡剛.不同土地利用方式下土壤微生物數量與土壤肥力的關系[J].土壤與環(huán)境,2002,11(2):140-143.

[5]吳建峰,林先貴.土壤微生物在促進植物生長方面的作用[J].土壤,2003,35(1):18-21.

The Role of Soil Microbes in Promoting Plant Growth

Zhang Shi-yuan
（College of Life Science, Qufu Normal University, Shandong Qufu 273100）

Soil microbes can play a very important role in promoting the growth of plant, the plant root system provides nutrients for soil microbes. In this paper, based on the characteristics of plants in the soil, the mechanism of microorganism and plant root system in soil, and the action of soil microorganism to the plant in the soil were discussed.

Soil microorganism; Plant growth; Plant root system; Promoting effect

S154

A

2096-0387（2017）01-0054-03

張世緣（1997-），男，山東濰坊人，本科，研究方向：生物工程。