《土壤微生物生态工程》—土壤微生物多样性（90）

土壤微生物通过对有机物的矿化和对无机物的同化作用，促进土壤养分转化和循环，在地球生物化学元素循环过程中起着重要作用。土壤微生物组成的质与量的变化是土壤健康状况的重要敏感指示。土壤微生物通过相互竞争、拮抗、协调、驱动养分循环等作用帮助植物获取氮、磷、钾等元素、分泌激素促进作物生长、减轻植物病害、生物防治病虫害、降解有毒物质、影响着植物多样性、帮助土壤形成并改善土壤结构。土壤微生物的生化过程构成了农业和区域性土壤中养分循环模式的核心。

1．定义

微生物多样性是指在某一特定地理区域内，生活在同一环境下不同微生物种群在组成、结构、功能和动态方面表现出的丰富多样的差异。微生物多样性采用把种的数量和均匀度相结合的分析方法，并由这两个组分的不同结合所给出的权重的不同，而形成了各种多样性指数。微生物多样性包括形态多样性( Morphological diversity)，结构多样性（Structuraldiversity）、代谢多样性(Metabolic diversity)、生态多样性(Ecological diversity)、行为方式多样性(Behavioral diversity)和进化（或遗传）多样性(Evolution diversity or genetic diversity)。微生物多样性的研究是整个生物多样性研究的重要组成部分，被认为影响了生态系统稳定性、生产力和抗干扰能力。同时微生物多样性也是基因多样性的一个重要来源。微生物多样性是反映生态系统受干扰后细小变化的重点监测因子。现代农林业、环境保护、自然保护区的建设管理、沼泽盐碱地的改造开发等各方面都离不了对土壤及其土壤微生物的研究。

土壤微生物多样性又称微生物群落结构，是指生命体在遗传、种类和生态系统层次的变化。它代表着微生物群落的稳定性，也反映土壤生态机制和土壤胁迫对群落的影响。土壤微生物多样性包括在栖息地中微生物分类群的多样性和在微生物分类群内的遗传多样性，以及包括群落结构的变异性、相互作用的复杂性、营养水平和功能多样性在内的生态多样性。其中遗传多样性认为是遗传信息在微生物聚集地或群落中的量和分布，反映微生物群落中总的遗传潜力。微生物多样性能较早地反映环境质量的变化过程，并揭示微生物的生态功能差异，被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一。土壤微生物多样性对土壤结构和团聚体的形成、土壤稳定性及肥力有重要影响。土壤微生物多样性指标与生态系统抵御外界干扰的能力密切相关。

2．研究方法                         

土壤微生物多样性的研究方法大体可以分为两类：一类是用于分析土壤中可培养的微生物群落；另一类是用于分析土壤的整个微生物群落。第一类分析方法是对土壤生态系统中微生物在特定培养基上进行分离培养，然后通过一般的生物化学性状，或者特定的表现型来分析其群落多样性，包括Biolog GN微滴定板中的反应和微生物分离菌的脂肪酸甲酯图谱(AFMEproflies)等；第二类分析方法不需要培养微，生物，包括群落水平的生理特性(CLPP)分析、磷脂脂肪酸(phospholipids fatty acids，PLFA)方法和现代的分子生物学方法等。用以研究和描述土壤微生物多样性状况的相关指标大致有以下几个方面。

(1)土壤微生物类群    根据细菌、真菌和放线菌三大类群的数量及其比例描述微生物多样性，研究办法包括传统的微生物平板纯培养及土壤微生物形态鉴定等。

(2)微生物的代谢功能与生物活性多样性    主要包括土壤微生物呼吸、土壤酶活性、能量代谢类型、土壤微生物生物量等，研究方法包括底物诱导呼吸法、光合微生物色素法、测定土壤碳矿化速率和微生物呼吸强度、土壤酶活性分析、Biolog微平板分析、微生物能量代谢分析、同位素示踪测定微生物对土壤养分的利用与转化、氯仿熏蒸法等。

(3)微生物群落结构多样性    如从土壤微生物DNA基因多态性，以及微生物细胞膜内磷脂类化合物数量和种类的多样性来描述，研究方法包括分子生物学方法及脂肪酸分析方法等。

(4)某一类群或者优势微生物种类组成及其数量  如对土壤中的固氮菌、根瘤菌、菌根菌、产甲烷细菌等的多样性进行研究，研究方法包括分子生物学方法及以荧光为基础的显微技术，包括荧光标记蛋白、荧光染色和荧光原位杂交等。