土壤微生物功能群及其研究进展[J]

第3 9卷第 2期 2 0 0 8年 4月

土

壤

通

报

Vo 1 . 3 9. No. 2 Ap t ., 2 0 0 8

C h i n e s e J o u r n a l o f S o i l S c i e n c e

土壤微生物功能群及其研究进展杨成德，龙瑞军，陈秀蓉，薛莉( 1 .甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 7 3 0 0 7 0; 2 .兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 7 3 0 0 2 0 )

摘要：功能群研究最早应用于植物生态学，后应用到微生物生态学中。微生物功能群指在物质流中具有特定生物学功能的微生物集合体，这种分类与生物分类学原则无关，只是指它的生物学功能相同或相近，如固氮微生物功能群、溶磷微生物功能群、氨化微生物功能群及纤维素降解微生物功能群等。国内外有关微生物功能群的研究报道主要涉及到草地、农田及森林等生态系统；研究微生物功能群的方法有应用选择性培养基进行分离培养，也有在新鲜土壤中接种特定底物并连续记录底物的利用情况，从而评价土壤原位具有特殊代谢功能的微生物生物量或利用分子生物学技术进行研究。微生物功能群的研究在工业、农业、环境治理、医学及基因工程方面均有重要的现实意义。笔者认为将有更多的学者将目光投向微生物功能群的研究。 关键词：土壤微生物；功能群；方法；研究进展文献标识码： A 文章编号： 0 5 6 4— 3 9 4 5 ( 2 0 0 8 ) 0 2— 0 4 2 1— 0 5

中图分类号： S 1 5 4 . 3 9

< F E MS Mi c r o b i o l o y g E c o l o y》 g 、 2 0 0 5年《水研究》 土壤微生物是土壤的重要组成部分，特别是在土<壤质量的演变过程中，土壤微生物具有相对较高的营 ( Wa t e r R e s e a r c h ) 等期刊分别刊载有关土壤微生物养转化能力，它可以作为灵敏的指示指标，能较早地功能群的文章，该研究方法被应用到微生物生态学预测土壤有机物的变化过程 _ l l。土壤微生物量碳虽然中。

只占土壤有机质库的很小部分，但却是影响生态系统

微生物是生态系统的重要组成部分，是物质循环

中 C、 N和其他养分流的关键，在植物残体降

解、腐殖的原动力，推动着自然界营养元素的生物地球化学循质形成及养分转化与循环中扮演着十分重要的角色环。微生物既可固定养分，作为暂时的“库”,又可释嘲。

近年来，对于土壤微生物的研究主要集中在土壤微放养分，作为养分的“源”,从而影响生态系统中能量

生物与植被的关系、土壤微生物季节动态，特别是流和物质流，进而影响到生态系统中植物营养、植物土壤微生物功能群的研究也受到较多学者的关注 _ 7 _ , 健康生长、土壤结构和土壤肥力 _ l ( 1 z - 2 4 l。在这一生态过不同土壤微生物对养分的流动起着不同性质和本文就土壤微生物功能群及其研究方法、研究进展方程中，面作综述，以期为微生物功能群的研究提供参考。 不同程度的作用，据此可把土壤微生物分为不同的功能群，即在物质流中具有特定生物学功能的微生物集

1土壤微生物功能群的概念

合体，这种分类与生物分类学原则无关，只是指它的

“功能群”最早由 G r i me[ 9, o l应用于植物生态研究， 生物学功能相同或相近，如固氮微生物功能群、溶磷把植物分为杂草 ( r u d e r a l s )、竞争者 ( c o m p e t i t o r s )和压力微生物功能群、氨化微生物功能群及纤维素降解微生承受者 ( s t r e s s t o l e r a t o r s )进行研究。1 9 8 4年 S w i t把“ f功物功能群等。

能群”应用到土壤真菌研究[ 1 l】 .同年 H e a l a n d I n e s o n把此概念应用到微生物区系 ( mi c r o l f o r a )研究， 1 9 9 2年

国内一般把微生物功能群称生理类群 ( p h y s i o l o i g c a l ro g u p s ),如固氮菌、溶磷菌、纤维素分解

S c h m i d t在<< F E MS Mi c r o b i o l o g y L e t t e r s}报道了“利用底菌等，较多的研究主要针对的是具有特定功能微生物物诱导法 ( s u b s t r a t e— i n d u c e d g r o w t h— r e s p o n s e me t h o d ) 的数量和

动态及个体的形态特点等。研究土壤及水中微生物功能群生物量” _ l 3]一文后，在

1 9 9 6年《微生物学杂志》 ( J o u na r l o f Mi c r o b i o l o g i c a l Me t h o d s) _ l 4 l、 1 9 9 8年、 1 9 9 9年《应用土壤生态》物化学》 ( S o i l B i o l o y g a n d B i o c h e m i s t r y)[ 1 7 1、 2 0 0 4年

2研究土壤微生物功能群的意义生物群落与其生存环境之间通过不断进行物质一

( A p p l i e d S o i l E c o l o y ) g一 6 1、 2 0 0 2年《土壤生物学及生流动、能量流动、信息传递等成为占据一定空间、具有定结构和功能的有机整体，并通过自我调节和外部

收稿日期： 2 0 0 6— 1 2— 2 6;修订日期： 2 0 0 7— 0 2— 0 1 基金项目：国家自然科学基金( 3 0 3 7 1 0 2 1和 3 0 4 7 1 2 3 2 )项目资助作者简介：杨成德 ( 1 9 7 5一 ),男，甘肃人，在读博士，主要从事草地生态方面研究。E— ma i l: y a n g c d@g s a u . e d u . c n 通讯作者： E— m a i l: l o n g r j@g s a u . e d u . c n T e 1, F a x: 0 9 3 1 7 6 3 1 2 4 7 ’

第3 9卷

控制不断演替变化，使这一整体成为相对稳定的生态不同草地类型中功能群的数量[ 5, 2 9 . 3 0 . 3 1],表明微生物功系统。微生物在此系统中起着非常重要的作用，它促能群与草地类型相关，环境条件对微生物功能群具有进物质和能量的流动，如固氮微生物把 N 转化为显著的影响。Ni c o l a i等【 I l介绍了土壤微生物功能群生 N H 4+供植物合成有机氮、 物量原位研究方法并使用该方法对氢细菌、固氮菌、

氨化微生物分解有机氮释放出 N H 4+、硝化微生物产甲烷细菌、硫细菌及反硝化细菌功能群生物量进行将N H 4￣硝化为 N O 3 -及反硝化微生物将 N O 一转化为了研究； G r e g o r y等【 介绍了研究微生物功能群生物量 N 等完成氮素循环。不同微生物功

能群在物质循环的的土壤呼吸增长速率法 ( r a t e s o f g r o w t h— r e l a t e d s o i l 不同阶段执行不同的功能，各微生物功能群间分功协 r e s p i r a t i o n )。

作，促使生态系统中物质流和能量流快速有序，保证

国内，相关生理类群的报道也较多。罗明等【,,研究

生态系统正常演替。微生物功能群数量和结构的合理了不同用量的氮磷化肥对棉田土壤微生物及活性的是生态系统中物质循环和能量流动快速有序的关键， 影响，结果表明，适宜的氮磷化肥用量，可促进土壤氨否则会影响整个生态系统的正常运转和发挥她的生化细菌、硝化细菌、纤维分解菌、固氮菌等氮素生理群态功能，导致生态系统中各子系统间不能合理的耦微生物数量显著增加；张崇邦嘲研究了浙江天台山不

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