植物根际微生物研究进展

高鹤

摘要：根际微生物是植物根系环境中特有的微生物群。分析植物类型、土壤类型、栽培管理制度等因素对根际微生物群落多样性和群落结构的影响，阐述根际微生物对植物生长发育的积极作用，以期为进一步研究与利用根际微生物来促进作物优质高产提供参考。

关键词：植物;根际微生物;影响因素

中图分类号：S154.3    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）01-0024-03

根际微生物是指在植物根系生长发育过程中，根际逐渐形成的其特有的微生物群落。根际微生物的活动及代谢产物均能直接或间接影响根系对营养物质的吸收、传递以及生长发育，同时在根际土壤物质转化中发挥重要作用。因此，根际土壤在物理、化学及生物学特性上均不同于原土体，它是植物、土壤、微生物及环境条件相互作用的场所和特殊的微生态系统，是物质进入根系参与物质循环的重要门户，是植物产生化感物质的媒介，更是功能性微生物的主要活动场所。在根际，微生物与植物根系相互影响、相互制约，形成了复杂的三边关系。植物类型、土壤类型、有机物料的施入及化学药剂的使用等因素都会对根际微生物群落结构产生影响，但对根际微生物起决定性影响的因素与土壤自身理化性质和植物生长有直接关系。

1 植物对根际微生物的影响

植物特别是其根系是根际微生物生长与繁殖的主要营养来源，对根际微生物群落多样性及群落结构具有重要影响。研究根际土壤微生物群落的核心问题就是研究植物与土壤微生物之间的关系。根际微生物群落结构的变化不仅表现为根际土壤微生物数量明显高于非根际土壤，在结构和功能上也与非根际土壤有较大差异。根系脱落物、分泌物等物质的存在是维持根际微生物数量和活性的主要因素。随着植物生长年份的增加，大量不同的根际沉积物累积，为以此类物质为能源物质的根际微生物提供了充足的养分。

植物类型的差异决定着根际微生物群落结构的差异。朱斌等人对初夏季节宝华山自然保护区中处于不同演替阶段的次生裸地、纯盐肤木林及青冈—栓皮栎混交林下的土壤微生物进行调查发现，纯盐肤木林内细菌最多，混交林次之，次生裸地最少。余彬彬等人通过研究浙江天台山常绿阔叶林次生演替系列群落土壤中微生物生物量发现，从灌草丛到常绿阔叶林的不同演替系列群落土壤里的有机质、总氮、总磷含量呈逐渐升高趋势。

相同植物不同基因型间根际土壤微生物群落结构也存在差异，并且在植物竞争中发挥重要作用。林瑞余等人研究发现，不同基因型水稻根际土壤平均颜色变化率（AWCD）顯著不同，以强化感水稻最高、弱化感水稻最小，并认为这些变化可能是水稻间化感潜力的调节作用所致。李海燕等人研究发现，辽东栎根区内放线菌、真菌、氨化细菌和固氮菌数量均高于油松，土壤微生物量碳含量高于油松，使其在与油松的竞争过程中处于优势地位。

相同植物在不同发育阶段、不同部位根系的根际土壤中，其微生物群落结构也存在很大差异。这是由于植物在不同的生长阶段，其根系分泌物的组成和含量均会对根际土壤微生物群落结构产生影响。但根系分泌最旺盛的部位并不一定是微生物生存的最佳场所，比如根尖。根尖处分泌物浓度过高，限制了微生物的活动，使根尖部位微生物的密度较低。随着与根尖距离的增大，微生物的密度逐渐升高，这是由于分泌物浓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际微生物密度最高的部位，二者在空间分布上是相悖的。

2 土壤类型对根际微生物的影响

土壤中栖息着大量微生物，不同微生物对外界环境的适应能力具有差异。土壤pH、质地、养分、水分及温度均对微生物群落结构产生影响。土壤除了通过自身环境直接影响微生物生存外，还可以通过改变根系功能影响根系分泌，间接实现影响微生物群落结构的作用。植物根际微生物群落结构差异与土壤类型息息相关，土壤颗粒的细致程度与有机质含量、微生物变化的缓冲能力呈正相关，而与土壤微生物群落结构改变呈负相关。

3 栽培管理制度对根际微生物的影响

简单的栽培管理制度包括施肥、喷洒农药、耕作、间作和套作、整形修剪等。由于微生物的生长繁殖需要相应的营养供给，而土壤养分的转化也需要微生物的分解活动才能完成，所以微生物和土壤之间存在相互促进、相互依存的关系。因此，栽培管理对植物根际微生物的影响值得广大科研工作者关注。土壤微生物的多样性及活性对施肥的响应机制较为复杂，且关于施肥对土壤微生物影响的各类研究结果不尽相同。不同的土地耕作方式也会对土壤微生物的多样性造成不同影响。免耕土壤中微生物的多样性和生物量普遍高于传统耕作，可能是由于耕作破坏了土壤团聚体、过分消耗表层土壤有机质所致。而大团聚体中的微生物生物量高于微团聚体，可能是因为减少耕作，使微生物的多样性和生物量增加。另外，不同农药制剂包括杀菌剂、杀虫剂、除草剂等对土壤微生物的影响也不同。

4 其他因素对根际微生物的影响

除上述因素外，其他一些因素也会对根际微生物产生影响。例如：嫁接可改变植物根际土壤微生物的群落结构，诱导颉颃菌的产生;提高根际土壤酶活性可以促进根际微生物增加;转基因可使土壤中细菌和真菌的数量发生短暂性的增加;在重金属作用下，一般微生物会受到毒害，而某些微生物即使在较高浓度的环境中仍能存活，表现出耐受性，并降低重金属的毒性。

5 根际微生物对植物的影响

外部因素对根际微生物产生影响，根际微生物也会反作用于植物，其中促生菌在根际发挥着不可忽视的作用。根际促生菌（PGPR）即根际微生物中具备促生作用的菌，其在加快土壤有效养分的转化与储存、抵御病原菌、分解有害物质、螯合重金属等方面发挥重要作用。研究发现，PGPR植物根际定殖后，可分解土壤中难溶的矿物，改善土壤理化性质;分泌激素，改善土壤结构，促进植株生长发育;螯合植物根际的Fe3+，形成Fe3+嗜铁素复合物;促进植株根系呼吸，最终促进植株生长发育等。

参考文献

[1] 王光华，金剑，徐美娜，等.植物、土壤及土壤管理对土壤微生物群落结构的影响[J].生态学杂志，2006，25（5）：550-556.

[2] 王茹华，张启发，周宝利，等.浅析植物根分泌物与根际微生物的相互作用关系[J].土壤通报，2007，38（1）：167-172.

[3] 胡开辉，罗庆国，汪世华，等.化感水稻根际微生物类群及酶活性变化[J].应用生态学报，2006.17（6）：1 060-1 064.

[4] MORGAN J.，BENDING G.D.，WHITE P.J..Biological costs and benefits to plant-microbe interactions in the rhizosphere[J].Journal of Experimental Botany，2005，56（417）：1 729-1 739.

[5] PETRA M.，ZDENKO R.Contributions of rhizosphere interactions to soil biological fertility[J].Soil biological fertility，2003（1）：81-98.

[6] MARSCHNER P.，YANG C.H.，LIEBEREI R.，et al.Soil and plant specific effects on bacterial community composition in the rhizosphere[J].Soil Biology Biochemistry，2001，33（11）：1 437-1 445.

[7] 朱斌，王维中，张立新，等.宝华山不同演替群落下的土壤微生物状况[J].南京林业大学学报，2000，24（3）：61-63.

[8] 余彬彬，金则新，李钧敏.常绿阔叶林次生演替系列群落土壤微生物生物量及酶活性[J].西北林学院学报，2008，23（5）：30-33.

[9] 林瑞余，戎红，周建军，等.苗期化感水稻对根际土壤微生物群落及其功能多样性的影响[J].生态学报，2007，27（9）：3 644-

3 655.

[10] 李海燕，王金成，梁健.辽东栎与油松根际土壤微生物群落结构比较研究[J].土壤通报，2010，41（6）：1 360-1 364.

[11] SESSITSEH A.，WEILHARTER A.，GERZABEK M.，et al.Microbial population structures in soil particle size fractions of a long-term fertilizer field experiment[J].Applied and Environmental Microbiology，2001（67）：4 215-4 224.

[12] GARBEVA P.，VEEN J.A.V.，ELSAS J.D.V..Microbial diversity in soil：selection of microbial populations by plant and soil type and implications for disease suppressiveness.annu.rev.[J].Phy-topathol，2004（42）：243-270.

[13] CHRISTIAN L.L.，MICHAEL S.S.，MARK A.，et al.The influence of soil properties on the structure of bacterial and fungal communities across land-use types[J].Soil Biology and Biochemistry，2008，40（9）：2 407-2 415.

[14] 王英，王爽，李伟群，等.长期定位施肥对土壤微生物区系的影响[J].东北农业大学学报，2007，38（5）：632-636.

[15] SUN H.Y.，DENG S.P.，RAUN W.R..Bacterial community structure and diversity in a century-old manure-treated agroecosystem[J].Appl.Environ.Microbiol，2004（70）：5 868-5 874.

[16] 畢明丽，宇万太，姜子绍，等.施肥和土壤管理对土壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响[J].生态学报，2010，30（1）：32-42.

[17] 梁斌，周建斌，杨学云.长期施肥对土壤微生物生物量碳、氮及矿质态氮含量动态变化的影响[J].植物营养与肥料学报，2010，16（2）：321-326.

[18] FENG Y.，MOTTA A.C.，REEVES D.W..Soil microbial communities under conventional-till and no-till continuous cotton systems[J].Appl.Environ.Microbiol，2003（35）：1 693-1 703.

[19] 杜宇峰.除草剂苯噻草胺对水稻田土壤微生物种群的影响[D].上海：中国科学院上海冶金研究所，2000.

[20] 尹玉玲，周宝利，李云鹏，等.嫁接对茄子根际土壤微生物种群的化感效应[J].园艺学报，2008，35（8）：1 131-1 136.

[21] YUDINA T.G.，BURTSEVA L.I.Activity of delta endotoxins of four Bacillus thuringiensis subspecies against prokaryotes[J].Microbiology，1997（66）：17-22.

[22] 俞慎，何振立，黃昌勇.重金属胁迫下土壤微生物和微生物过程研究进展[J].应用生态学报，2003，4（14）：618-622.

[23] 吕德国，于翠，秦嗣军，等.本溪山樱根部解磷细菌的定殖规律及其对植株生长发育的影响[J].中国农业科学，2008，41（2）：508-515.

[24] 冯欣，刁治民，曹玲珍，等. PGPR作为微生物肥料的研究进展[J].安徽农学通报，2005，11（6）：85-87，77.

[25] 李志霞.东北山樱根系呼吸代谢对根际环境的响应及机理研究[D].沈阳：沈阳农业大学，2010.

[26] 杜鄂巍.不同养分水平条件下AM真菌和芽孢杆菌对黄顶菊竞争生长的影响[D].保定：河北大学，2020.

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