土壤团聚体对微生物及土传病原菌的影响

江苏农业学报(Jiangsu J.of Agr.Sci.),2015,31(4):946~950

h ttp://w w w.js n y x b.c o m

王秋君,马　艳,常志州.土壤团聚体对微生物及土传病原菌的影响[J].江苏农业学报,2015,31(4):946?950.doi:10.3969/j.issn.1000?4440.2015.04.038

土壤团聚体对微生物及土传病原菌的影响

王秋君,　马　艳,　常志州

(江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京210095)

收稿日期:2014?12?15

基金项目:国家自然科学基金项目(41301268)

作者简介:王秋君(1983?),男,山西运城人,博士,助理研究员三主要

研究方向为土壤微生物群落结构的调控三(Tel)025?

84391251;(E?mail)wangqiujun461@https://www.wendangku.net/doc/ef14340487.html,

通讯作者:马　艳,研究员,主要从事保护地土壤微生物调控研究三

(E?mail)myjaas@https://www.wendangku.net/doc/ef14340487.html,

摘要:　土壤团聚体结构对土壤微生物的分布和活性有较大的影响三本文对土壤团聚体形成的微生物学机制二土壤团聚体的物理和化学性状对微生物生长的影响等方面的研究进行了综述,以期为作物土传病害的防控提供理论依据三

关键词:　土壤团聚体;土壤微生物;土传病原菌;土壤孔隙;空间分布

中图分类号:　S154.3 文献标识码:　A 文章编号:　1000?4440(2015)04?0946?05

The effect of soil aggregate on soil microorganism and soil borne pathogen

WANG Qiu?jun,　MA Yan,　CHANG Zhi?zhou

(Institute of Agricultural Resource and Environment ,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences ,Nanjing 210095,China )

Abstract :　Soil aggregate structure has a strong impact on the distribution and activity of soil?borne microorganisms.Currently,this paper veriewed the microbial mechanism of soil aggregate formation and the role of soil aggregate physical and chemical properties in the growth of coil?borne microorganisms,which will provide the theoretical guidance for control

of soil?borne diseases of crops.

Key words :　soil aggregate;soil microorganism;soil borne pathogen;soil porosity;spatial distribution

近年来,人们为追求农作物的高产而大量施用化肥,造成土壤肥力严重下降,致使土壤环境日益恶化,各种土传病害逐年加重,成为制约我国农业生产的重要因素三有研究结果表明土壤理化性状对植物土传病害有一定的影响,土壤团聚体稳定性可能是影响土传病害发病率的因素之一

[1]

三目前有

关土壤团聚体对土传病原菌在土壤中的分布及生长的影响机制的研究在国内尚属空白三土壤团聚体是

土壤颗粒二微生物二动植物残体及腐殖质构成的微团

聚体经过多次复合和团聚而形成的结构[2]三团聚体是土壤结构的基本单位,也是微生物活动的主要场所,土壤物质和能量的循环转化主要发生在团聚体内三土壤中的微生物居住在一个由土壤颗粒控制的环境里,这些土壤颗粒的特性二形状和大小各异,并且具有高度复杂的空间分布与组成[3]三土壤颗粒的空间几何分布决定了孔隙的分布模式以及孔隙内水分和空气的分布,直接影响微生物与环境间的物质能量交换,从而决定了微生物的生存空间[4]三土壤团聚体和微生物是不可分割的,前者是后者存在的场所,后者是前者形成的主要因素三土传病害是指病原体生活在土壤中,条件适宜时从作物根部或茎部侵害作物而引起的病害三然而,目前有关土传病原菌在土壤中的分布及蔓延特征与土壤团聚体结构之间的相关性尚不清楚三本研究将土壤团聚体对土壤微生物尤其是土传病原菌的影响机制进行了

6

49

综述,为土传病害的防控提供一些新的思路三

1　土壤团聚体形成的微生物学机制

土壤团聚体是土壤矿物质颗粒二微生物二植物残体以及腐殖质构成的微团聚体经过多次复合和团聚而成的结构三土壤团聚体的形成二稳定性与微生物间存在着密切的联系三土壤团聚体由单个土粒和有机物质以及微生物等胶结而成,结构复杂三微生物是形成土壤团聚体必不可少的因素,其在土壤团聚体形成中的作用主要有两个方面:第一,微生物(主要是真菌和放线菌)可借助它们的菌丝将土壤颗粒彼此机械地缠绕在一起而形成团聚体;第二,依靠微生物的代谢产物对土壤颗粒的胶结作用而形成稳定性团聚体[5]三此外,微生物细胞也可依靠自身带有的负电荷借助静电引力使土壤颗粒彼此连接[6]三土壤微生物,尤其是真菌,在大团聚体的形成和稳定过程中起着重要作用[7]三Degens等[8]在电子显微镜下发现,团聚体中的砂粒明显地仅靠菌丝联结在一起三Tang等[5]认为,土壤中大团聚体的稳定性和土壤中菌丝长度有关三一般情况下,微生物类群在土壤团聚体形成中的作用大小为:真菌>放线菌>细菌三微生物在土壤团聚体形成过程中的另一作用是通过分泌胶结物质完成的,这种胶结物质就是微生物多糖[7]三Chaney等[9]通过在土壤中添加葡萄糖培养后,发现微生物产生了较多的胞外多糖,同时土壤团聚体的稳定性也明显提高三

2　土壤团聚体对微生物及土传病原菌的影响

2.1　土壤团聚体对微生物生长及分布的影响 有关土壤微生物活性对土壤团聚体形成的影响已有大量的研究报道,但有关土壤团聚体对微生物活性和分布的影响研究相对较少三土壤团聚体也影响微生物在土壤中的分布和生长[10]三大量研究结果表明,土壤团聚体稳定性与土壤微生物数量呈正相关[11?12]三土壤中的细菌约有80%~90%附着在团聚体表面,并且还有大量的真菌孢子[13]三

土壤团聚体主要是通过两个途径影响微生物在土壤中的分布:一是土壤团聚体的空间几何分布决定了孔隙的分布模式以及孔隙内水分和空气的分布,从而决定了微生物的生存环境[4];二是土壤团聚体对微生物与有机底物的可接近程度以及对捕食生物的暴露程度产生影响[14]三

2.1.1　土壤团聚体粒径对微生物生长及分布的影响　土壤中水流对土著微生物和外源微生物在土壤中的迁移有很大影响三土壤中大多数微生物都是随着水流在土壤孔隙中进行迁移的[15]三在水分不饱和条件下土壤的微观尺寸即毫米至厘米范围内,毛细力和扩散是微生物迁移的主要动力[3],而且这两种动力的重要性取决于土壤孔隙的大小和性状三Nunan等[16]研究发现,土壤细菌在表层土中是随机分布的,在底层土中主要分布在孔隙附近,然而孔隙附近的干湿交替比较频繁,养分容易流失,而且细菌容易遭受其他生物的拮抗三土著微生物和外源微生物在土壤中的分布特征不同,外源微生物主要定殖在大孔隙中[17]三Kravchenko等[3]研究发现,将外源大肠杆菌接种到土壤中后,主要分布在团聚体外部,可能是因为团聚体内部水分含量少限制了大肠杆菌的进入三

由于不同粒径团聚体内外水分和通气状况不同,其微生物群落结构二活性也有明显差异三一般地,土壤团聚体外部通气状况良好,且有机质源丰富,故有利于微生物的生长和发育三细菌约有80%~90%是附着在土壤团聚体的表面,还包括大量的真菌孢子[18]三据估算,一个20μm粒径的微团聚体内只能分布一个细菌细胞,而1cm3的微团聚体大约含有1.25×108个细菌细胞三与团聚体外部相比,团聚体内部通气性较差,这使得生活在团聚体内部的微生物主要以好氧兼厌氧的细菌居多,尤以氨化细菌为主,同时也有少量的硝化细菌和真菌存在,但真菌大多数是以菌丝状态存在的[18]三土壤团聚体外部呈氧化状态进行着硝化过程,内部则呈还原状态进行着反硝化过程三Philippot等[19]的研究结果表明,土壤反硝化菌在团聚体内部的定殖能力显著高于其他细菌三Ranjard等[20?21]研究发现,土壤团聚体内部的细菌受汞的毒害作用低于团聚体外部的细菌三Rattray等[22]研究发现,外源细菌在土壤团聚体内部的生存时间较长,这是由于团聚体的保护作用,使其不被原生动物捕食[23]和不容易脱水三土壤团聚体外部的细菌容易遭受原生动物捕食和失水,存活时间短,但由于团聚体外部表面积大,氧气含量和有效养分含量高[24],导致细菌的生长繁殖较快,数量较多三

粒级大小不同的团聚体中,微生物组成也有差

749

王秋君等:土壤团聚体对微生物及土传病原菌的影响