微生物与植物.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,微生物与植物,微生物与植物,第1页,综述内容,引言,植物在生态系统养分循环过程中作用研究进展,地下微生物在生态系统养分循环过程中作用研究进展,土壤微生物多样性及其作用研究进展,植物、微生物对养分循环调控机制研究进展,展望及试验设计,微生物与植物,第2页,引言,陆地生态系统植物、微生物是相互联络。作为陆地生态系统中主要组成个别,它们之间相互作用是生态系统地上、地下结合主要纽带,传统研究往往过多地关注地上生物群落,而忽略了地下生物群落在陆地生态系统中主要作用,地下生物群落及其生态过程一直被认为是“黑匣子”,因而地下生物群落成为生态系统功效研究中最不确定个别。,近,20,年来分子生物学方法和技术应用于土壤微生物群落调查与功效评价方面取得了很大进展，越来越多研究关注于地上、地下生态过程之间作用与反馈，所以,揭示二者在养分循环中调控机制能够使咱们深入了解生态系统稳定性维持内在机制,。,微生物与植物,第3页,一 植物在生态系统养分循环过程中作用研究进展,1,植物在生态系统中作用,绿色植物是生态系统关键,在陆地生态系统中饰演主要角色，是维持生态平衡支柱,是陆地生态系统主要组成个别，是物质循环与能量流动中枢。主要表达在植物对碳、氮等营养元素吸收、积累以及养分偿还等方面。,微生物与植物,第4页,在森林和其它陆地植被为土壤微生物提供了碳源，森林和其它陆地植被可用来吸收个别温室气体,缓解气候改变,在碳、氮养分循环中发挥着主要作用,这些作用,作为生产者植物为土壤微生物提供了碳源。植物进行光合作用吸收CO,2,、贮存碳素同时,从土壤中吸收适量可利用,N,组成生物有机体,在有机体和土壤间维持一定百分比关系,即,C/N,比。,C/N,比在很大程度上控制着植物碳生产以及植物向土壤偿还有机物质等,C,、,N,循环关键过程,并影响着植物体内养分积累与分配,(Luo et al.,),微生物与植物,第5页,植物丰富物种多样性能够引发作为地下生物资源凋谢物质量和类型多样性,植物、土壤和微生物相互作用,组成了一个植物,-,土壤,-,微生物有机整体。植物经过其凋谢物和分泌物为土壤微生物提供营养，造成植物和微生物之间协同进化，促进土壤微生物多样性，植物对有限土壤资源竞争是影响植物群落物种组成、结构和功效关键原因。同时，土壤环境维持依赖于植被系统协同作用。,(,毕江涛，贺达汉,),地上个别丰富物种多样性能够引发作为地下生物资源凋谢物质量和类型多样性,(,贺金生,),微生物与植物,第6页,二 地下微生物在生态系统养分循环过程中 作用研究进展,地下生物群落成为生态系统功效研究中最不确定个别,(,Reynolds et al,),。近,20,年来分子生物学方法和技术应用于土壤微生物群落调查与功效评价方面取得了很大进展。,土壤中生活着丰富微生物类群,是一个主要地下生物宝库。土壤微生物是土壤中主要分解者,对环境起着天然“过滤”和“净化”作用,在自然生态系统功效发挥和维持能力方面极其主要。土壤微生物作为活有机体，伴随基因组时代盛兴和后基因组时代,(,功效基因组,),到来，为说明全球改变背景下植被,-,土壤,-,微生物之间响应和适应机制开辟了辽阔前景。,(,毕江涛，,),微生物与植物,第7页,土壤微生物是土壤中一切肉眼看不见或看不清楚微小生物总称,通常意义上应该包含古菌、细菌、放线菌、真菌、病毒、原生动物和显微藻类等。,土壤微生物群落是个非常尤其生物学群体,其主要生理功效已引发学者们足够重视。在生态系统中土壤微生物有机体组成了一个强大动力资源库,在植物残体降解、腐殖质形成及养分转化与循环中饰演着十分主要角色。,（,A C Kennydy and K L Smith,，,1995,）,微生物与植物,第8页,微生物是生态系统中主要分解者。它们分解生物圈内动植物和微生物残体,还有各种复杂有机物质,能够吸收一些分解产物,最终将有机物分解成简单无机物,这些无机物又能够被初级生产者利用,再次参加物质循环，尤其是腐殖质和蜡质有微生物才能分解。,1,土壤微生物对有机物分解作用,微生物与植物,第9页,2,土壤微生物在物质循环中作用,土壤中有机物分解、腐殖质形成、养分转化等各种生化过程，都是在微生物参加下完成，所以土壤微生物衡量土壤肥力水平和土壤养分资源生物有效性主要活指标，土壤微生物分解有机质、释放有效物质供植物利用同时,一个别被同化,形成微生物本身细胞,死亡后以轻易矿化形式释放并返回给土壤,供植物利用,作为土壤有效养分库土壤微生物对植物生长含有主要意义,。,微生物与植物,第10页,3,改进土壤结构,土壤结构改进能够改进土壤通气情况、水分渗透能力,进而能够促进植物生长。土壤微生物经过本身繁殖促进食菌性土壤动物生长,与土壤中腐生性无脊椎动物蚯蚓、蚂蚁、蜗牛等共同促进土壤通透性增大、团粒结构形成。团聚体是由粘粒、粉粒、砂粒组成大暂时性团体结构,它稳定性随土地管理办法、气候条件、微生物活性和其它原因而不一样。,微生物与植物,第11页,三 土壤微生物多样性及其作用研究进展,1,土壤微生物多样性概念,土壤微生物多样性指生命体在遗传、种类和生态系统层次上改变,。通常以土壤生物区系改变和生物化学过程间相互作用关系来反应。土壤微生物多样性包含在栖息地中微生物分类群多样性和微生物分类群内遗传多样性，以及包含群落结构变异、相互作用复杂性、营养水平（,tropic level,）和共位群（,quild,）数量（功效多样性）在内生态多样性。,土壤微生物多样性多以土壤生物区系改变和生物化学过程间相互关系为指示，当前土壤微生物多样性研究主要从物种多样性、功效多样性和遗传多样性三个层面展开。,微生物与植物,第12页,争论！,DeLong,认为生物多样性应从物种多样性、遗传,(,基因,),多样性和生态系统多样性三个层次上综合表述。马克平等认为生物多样性可分为物种多样性、基因多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。,Solbrig,对微生物群落多样性进行剖析后提出,3,个组成要素,:,物种多样性、遗传多样性和功效多样性。而,Watve,等则认为,微生物多样性可细致划分为生活环境多样性、生长繁殖速度多样性、营养和代谢类型多样性、生活方式多样性、基因多样性和微生物资源开发利用多样性等。但不论怎样划分,假如将土壤微生物多样性与整个生态系统联络起来,都能够从物种多样性、遗传多样性、生态特征多样性和功效多样性,4,个方面全方面概括土壤微生物多样性基础特征。,（,DeLong EF.1996,；马克平,钱迎倩,.1994,；,Solbrig OT.1991,；,Watve MG,Gangal RM.1996,）,微生物与植物,第13页,存在问题？,大量微生物不可培养性是传统微生物生态学在揭示自然界微生物群落结构、生态功效及其相互关系研究中最大障碍 但伴随分子生物学理论与技术在微生物生态学研究中不停渗透,土壤微生物多样性研究有了新突破,其结果更趋于真实,大量未被认知微生物新物种及其新功效得到判定和应用。当前对土壤微生物多样性研究稍然较集中于其物种和生态特征,而对土壤微生物功效多样性,对土壤微生物不一样种群之间关系,以及土壤微生物怎样影响生态进程、维持和稳定生态系统研究还不够深入。,（土壤微生物多样性及其环境影响因子研究进展 张 薇等,）,微生物与植物,第14页,2,土壤微生物研究进展,对土壤微生物群落结构研究日益增多,研究方法也在不停改进,当前研究方法大致可分为四类：,1,传统微生物培养法,2,生物标识法,3 BIOLOG,判定系统,4,分子生物学法,微生物与植物,第15页,（,1,）传统微生物培养法,传统微生物培养法就是依据目标微生物选择对应培养基,然后经过各种微生物生理生化特征及外观形态等方面进行分析判定。,这种方法对于衡量小群体多样性方面不失为一个快速方法,(Kennedy andsmith,1995),。但无法全方面反应微生物生长自然条件,经常造成一些微生物富集生长,.,所以传统研究方法只能反应极少数微生物信息,所测结果误差较大,埋没了大量极有应用价值微生物资源,.,另外,因为缺乏对微生物真正生存环境认识,所以迄今为止,只有,1%,土壤微生物能够被培养,而大多数只能存在而无法被培养。,所以这种传统研究方法只能作为一个辅助伎俩,而且只有与其它先进方法结合起来才能较为客观而全方面反应微生物群落结构真实信息。,微生物与植物,第16页,（,2,）生物标识法,因为以往生物化学只是对微生物群落中个别群落进行测量,所得数据也无法对微生物群落进行分析,.,近,20,年来微生物学者们潜心研究并确立了另一个可靠估价微生物生物量及群落结构方法,-,生物标识物法,.,生物标识物法优点是既不需要把微生物细胞从环境样品中分离,又能克服因为微生物培养而造成不一样微生物种群可能发生选择性生长所造成麻烦,12.,当前用生物标识物来定量描述土壤微生物群落结构是较为常见方法之一,.,常使用生物标识物有磷壁酸、酯类多糖类,A,脂肪酸等,.,蔡燕飞等利用脂肪酸甲酯法硕士态有机肥对番茄青枯病抑制及土壤微生物影响,结果表明能够经过脂肪酸研究调查微生物群落结构改变。事实证实利用脂肪酸组成模式看成土壤微生物指纹在横向上估价土壤微生物群落结构和多样性是可行。,微生物与植物,第17页,（,3,）,BIOLOG,判定系统,BIOLOG,系统是,Garland,和,Miss1991,年建立起来一套用于研究土壤微生物群落结构和功效多样性方法,.,这种方法是依据微生物对单一碳源底物利用能力差异,当接种菌悬液时,其中一些孔中营养物质被利用,使孔中氧化反应指示剂四氯唑紫展现不一样程度紫色,从而组成了该微生物特定指纹,.,经过,BIOLOG,系统配套软件分析,并与标准菌种数据库比较之后,该菌株分类地位便被确认出来,.,这种方法成功利用在区分作物土壤微生物区系方面,.,作物方面影响可能与植物根系分泌物相关,分泌物质造成了一些底物利用率能力差异,.,杨永华等利用,BIOLOG,微平板研究农药污染群落影响,取得了很好效果,.,因为能够快速、简便地取得大量土壤微生物群落结构和功效多样性方面信息,仍被认为是一个很好方法。,微生物与植物,第18页,（,4,）分子生物学法,当代分子生物技术发展使生物学研究愈加深入,并逐步成为揭示生命科学规律有效伎俩,.,自从第一次从土壤中提取细菌,DNA,以来,在土壤微生物群落功效评价和方法研究上取得了很大进展,.,利用分子技术分析核酸使大家逐步认识到微生物多样性复杂性,.,土壤微生物在基因水平上多样性能够经过微生物中,DNA,组成复杂性表现出来迄今为止,对于土壤微生物这一特殊功效群体研究还不十分清楚,.,利用分子生物技术进行土壤微生物多样性评定填补了传统培养中微生物多样性信息丢失及种群组成发生改变弊端,能够更真实可靠地反应土壤微生物原始组成情况,.,所以,用分子生物学伎俩深入对林区土壤微生物活性及多样性研究是很有意义。,微生物与植物,第19页,对土壤微生物,4,类研究方法即,:,传统微生物培养法、微生物标识物法、,BIOLOG GN,微平板法和微生物分子生物技术方法及其应用特点进行了简明评述和分析,意在经过比较寻求能够揭示土壤微生物群落结构最正确方法。分子生物技术方法与传统研究方法等相结合将是大力推进土壤微生物研究有效方式,分子生物技术发展使咱们逐步打开了土壤这个“黑匣子”。利用这些新技术能够对土壤微生物多样性进行分析,详细了解其组成及功效情况,并经过施肥等各种农业办法调整土壤微生物种类及数量,人为引入一些有益微生物,抑制有害病原菌发展,提升土壤生态肥力,克服各种土壤障碍因子。,（,土壤微生物多样性研究方法进展焦晓丹,吴凤芝,）,微生物与植物,第20页,现实状况,当前用于微生物生态研究分子技术主要有,rRNA-rDNA,序列分析、,T-RFLP,、,RAPD,、核酸探针检测技术、,TGGE,、,DGGE,等。其中,DGGE,是近几年在国外应用比较广泛分子生物学技术之一。,提议！？,设计和探索愈加准确、简单、可视或可读性强研究方法,并加强分子生物学不一样方法之间联络及其与传统研究方法有机结合。,微生物与植物,第21页,3,土壤微生物多样性研究进展,土壤中微生物多样性受耕作方式、地理位置、土壤层次、植被、土壤肥力、气候改变及土壤类型等很多原因影响,反之,土壤微生物多样性又影响土壤生态系统结构、功效及过程,它是维持土壤生产力主要组分。土壤微生物多样性是一门最近在土壤学、微生物学及生物多样性领域均给予较多关注新兴交叉学科。,1,杨芳,徐秋芳。土壤微生物多样性研究进展，浙江林业科技,22(6):39-50,微生物与植物,第22页,（,1,）植被类型,影响土壤微生物群落生态原因很多，从微生物群落多样性改变来看，植物群落类型初步决定了微生物群落组成，土壤微生物群落多样性与覆盖在土壤上植物群落多样性呈正相关,从微生物群落多样性全球格局来看,植物群落类型初步决定了微生物群落组成,土壤微生物群落多样性与覆盖于土壤上植物群落多样性呈正相关;从微生物群落多样性区域格局来看,土壤微生物群落多样性与覆盖于土壤上植物群落生产力和多样性呈正相关2。,夏北成.植被对土壤微生物群落结构影响J.应用生态报,1998,9(3):296-300.,微生物与植物,第23页,毕江涛等,3,研究指出,植被类型、种类、植被不一样生长发育阶段等均会对土壤微生物多样性产生影响。植被是土壤微生物赖以生存有机营养物和能量主要起源,影响着土壤微生物定居物理环境。,3,毕江涛,贺达汉,沙月霞,等,.,荒漠草原不一样植被类型土壤微生物群落功效多样性,J.,干旱地域农业研究,27(5):149-155.,杨喜田等对太行山针阔混交林等,6,种不一样植被群落中微生物区系、微生物生物量和土壤呼吸强度改变测定表明,微生物群落特征存在较大差异,微生物数量次序依次为落叶阔叶纯林,针阔混交林,针叶纯林,针叶混交林,裸地。,微生物与植物,第24页,Merciris,等,5,在砂壤土上利用小区试验,开展植物多样性对土壤微生物群落快速影响效果试验,结果显示,:,种植,4,种植物处理土壤培养微生物群落活性和多样性均高于种植,3,种、,2,种和,1,种植物处理土壤。,5,Merciris L G,Barthes L,Gastine A,et al.Rapideffects of plant species diversity and identity on soilmicrobial communities in experimental grassland eco-systemsJ.SoilBiology&Biochemistry,38(8):2336-2343.,严君等,6,研究了不一样植被覆盖下所形成不一样土壤属性对微生物类群,(,细菌、真菌和放线菌,),组成、数量影响,结果表明,:,不一样植被覆盖下土壤,在长久没有肥料投入情况下,土壤微生物总数量改变情况为,:,草地,作物覆盖,裸地。,6,严君,韩晓增,王守宇,.,黑土不一样植被覆盖与施肥下土壤微生物改变特征,J.,土壤通报,40(2):240-244,微生物与植物,第25页,王天龙等研究了鄂尔多斯,4,种经典固沙植物柠条、沙柳、杨柴、油蒿在固定沙丘和半固定沙丘两种立地条件下根际土壤微生物数量、组成季相改变,结果表明固定沙丘和半固定沙丘根际微生物数量为好气性细菌,放线菌,真菌,鄂尔多斯固定、半固定沙丘固沙植物根际微生物区系研究 王天龙,1,2,朱天辉,1,，朴春根,2,汪来发,2,刘朝霞,3,第,25,卷 第,3,期,年,9,月四川农业大学学报,微生物与植物,第26页,夏北成研究了不一样土壤及覆盖其上植被与土壤微生物群落结构和多样性关系,.,植被使土壤中微生物种类更丰富,群落多样性更高,.,表层土壤微生物群落中没有显著优势种群,种间竞争作用较弱,.,植被对土壤微生物群落结构影响*夏北成,Zhou Jizhong James,M.Tiedje,应用生态学报,1998,年,6,月 第,9,卷 第,3,期,微生物与植物,第27页,易志刚等研究了鼎湖山国家级自然保护区,3,种主要植被类型,(,季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林,),下土壤微生物生物量改变,得出土壤微生物生物量由高到低依次是季风常绿阔叶林,针阔叶混交林,马尾松林。,易志刚,蚁伟民,周丽霞,等,.,鼎湖山主要植被类型土壤微生物生物量硕士态环境,J.,生态环境,14(5):727-729.,微生物与植物,第28页,文都日乐等对呼伦贝尔种不一样草地类型（线叶菊草原、贝加尔针茅草原、羊草草原、大针茅草原、克氏针茅草原）为研究对象，分析了不一样草地类型土壤理化性状、土壤微生物数量、土壤微生物量、土壤酶活性改变特征及其相互关系。研究表明，各类菌群数量分布在,5,种草地中均为细菌放线菌真菌，但不一样菌群数量及区系组成在各草地类型间均存在显著差异（,0.05,）。细菌数量在种草地中依次为：羊草贝加尔针茅克氏针茅线叶菊大针茅，真菌数量依次为：线叶菊克氏针茅羊草贝加尔针茅大针茅，放线菌数量依次为：克氏针茅羊草线叶菊贝加尔针茅大针茅。,呼伦贝尔不一样草地类型土壤微生物量及土壤酶活性研究,文都日乐,1,2,，李刚,2,，张静妮,2,，赖欣,2,，易津,1,，范国艳,3,，,94,102,，,年,10,月，草业学报 第,19,卷 第,5,期,微生物与植物,第29页,（,2,）植被数量,植物物种多样性,不一样覆被类型林地土壤微生物和细菌相对生物量大小均表现为针阔混交林,阔叶林,针叶林,而针阔混交林和针叶林土壤真菌相对生物量则大于阔叶林土壤,.,说明针阔混交林可为土壤微生物和细菌生长、繁殖提供更为有利环境条件,而针叶林环境有利于真菌生存和繁殖,.,这是因为林木生长代谢过程中所产生凋谢物对于森林生态系统自肥作用起着关键作用,不一样林型土壤生物学特征与其对应林木种植结构之间存在亲密相关性,3,种覆被类型林地土壤微生物区系生物量均表现为细菌,真菌,放线菌,.,这是因为细菌、放线菌和真菌数量和百分比受到土壤成份和植被种类影,不一样覆被类型林地土壤微生物区系差异性周碧青,1,陈成榕,2,张辉,3,兰忠明,3,游娟,1,邢世和,1,福建农林大学学报,(,自然科学版,),第,38,卷第,5,期,年,9,月,微生物与植物,第30页,陆地生态系统中植物多样性是影响土壤微生物群落结构另一个主要原因。植物多样性对土壤微生物群落结构影响主要是两个方面,:,首先是植物为土壤微生物提供营养物质,另首先植物多样性影响整个生态系统过程,进而间接影响土壤微生物群落结构,22,23,。,森林植物物种组成影响土壤微生物数量、群落结构及活性,24,。,Melany25,等研究了美国北部泥炭地生态系统中植被类型对土壤微生物活性、功效群组成格局影响,表明植被类型影响土壤微生物活性、功效类群。,微生物与植物,第31页,22Newman E I.The rhizosphere:carbon sources and microbial populationsAFitter A H,Atkinson D,Read D J and Usher M B.Ecological interactions in soilplants,microbes and animalsC.Boston:Blackwell Scientific Publications,1985,107-121.,23David T,Johannes K,David W,etal.The influence of functional diversity and composition on ecosystem processesJ.Science,1997,227:1300-1302.,24David A W.Communities and Ecosystems:linking the aboveground and belowground componentsM.New Jersey:Princeton university press,56-104.,。,25Melany C F,Kristin F R,Joseph B Y.Microbial activity and functional composition among northern peatland ecosystemsJ.Soil Biol.and Biochem.,35(4):591-602.,。,微生物与植物,第32页,Bardgett,等发觉栽种不一样草本植物土壤含有显著不一样土壤微生物磷脂酸图谱,(PFLA)26,。,Grayston,等利用,BIOLOG,系统研究发觉长有不一样草本植物土壤含有不一样土壤微生物群落,27,。森林植被能影响林地微环境,经过根系分泌物、地上和地下凋谢物以及树冠拦截和淋洗作用改变土壤微生物生长所需能量物质数量和质量。陆地生态系统中植物经过凋谢物,(,地上叶凋谢物和地下死亡根凋谢物,),和地下根系分泌物为土壤中微生物提供营养物质。不一样植物凋谢物理化性状不一样,凋谢物分解过程中释放有机,无机物也不一样,从而对土壤中微生物生长含有选择性刺激作用。另外,不一样植物根系分泌物也有很大差异,很早研究就发觉活根系能分泌种类繁多可溶性有机物质,包含糖、氨基酸和有机酸等,这些分泌物质为土壤生物提供,C,源引发根际微生物快速生长,普通由活根分泌可溶性有机物质通常在,1,10g/100g,根干重。伴随研究伎俩进步发觉根际中真菌微生物比以前认识要丰富多。,微生物与植物,第33页,（,3,）土壤层次,微生物数量在不一样土层分布,土壤中细菌数量和放线菌数量在表层均比,5-20cm,处多，展现出显著规律，柠条林地和刺槐林地土壤中真菌在表层数量少于,5-20cm,处数量，而其它植被土壤中真菌数量在表层比,5-20cm,处多，所以表层真菌数量多于,5-20cm,处真菌数量规律较显著。,（黄土高原坡地不一样植被微生物活性动态研究，西北农凌科技大学,08,年硕士学位毕业论文，张文婷，,）,微生物与植物,第34页,（,4,）土壤肥力,强患武研究发觉沙丘由流动到固定，不但沙内水分养分情况发生改变，而且沙中微生物数量、组成与生物活性也产生对应改变。流沙一握固定，沙中微生物数量增加和活性提升，由此能够看出沙地土壤肥力改变方向。在植物根际土壤中，微生物数量和活性都要比附近流沙中高得多。这显示了高等植物根际对微生物区系影响,滕格里沙漠地域沙地土壤微生物学特征研究*强患武第,10,卷第,3,期，,1962,年,9,月土壤学报,微生物与植物,第35页,四 植被多样性与微生物多样性之间相 互作用研究进展,定居在土壤中异养微生物群落调整着一些植物凋谢物作为联络地上和地下桥梁,是研究植物多样性与土壤微生物多样性之间关系良好媒介。植物凋谢物化学特征较地上植物群落组成、物种丰富度、物种均匀度能更加好地解释土壤内部过程。最近,美国国家科学院院刊,上一项研究结果表明,土壤微生物多样性与作为凋谢物植物化学组分多样性存在正相关关系,而土壤微生物多样性与植物物种多样性之间不存在直接相关性,(Meier&Bowman,),。所以,迫切需要经过植物凋谢物来建立地上、地下生态过程联络,从机理上认识植物与微生物之间作用与反馈。,微生物与植物,第36页,1.,植物与土壤微生物之间关系,植物与土壤微生物之间是相互联络,作为生产者植物为土壤微生物提供了碳源,而土壤微生物作为分解者为植物生长提供养分,(,Wall&Moore,1999;Berman&Holm-Hansen,1974),。,同时,因为微生物在分解有机质过程中只有当本身营养需求被满足时才会提供植物体养分,所以植物与土壤微生物之间也存在对养分竞争,(Hodge et al.,),植物与土壤微生物间这种相互依存梁与养分竞争关系在调控生态过程中起着主要作用。,微生物与植物,第37页,（,1,）植物与土壤微生物之间相互依存关系,植物与土壤微生物共生是自然界中普遍存在生物学现象。在植物与微生物固氮共生关系中，主要有豆科植物与根瘤菌共生、非豆科植物与放线菌以及蓝细菌与根瘤菌共生。植物经过其凋谢物和分泌物为土壤微生物提供营养,造成植物和微生物之间协同进化,促进土壤微生物多样性。比如,细菌倾向于利用富含碳水化合物和糖类凋谢物,真菌倾向于利用富含酚类凋谢物,(Bardgett et al.,1993,1996,1997,);,土壤微生物能够分解可溶性和不溶性有机物,将其转化为植物能够吸收利用无机形态。,当前,国际上相关菌根方面研究逐步升温,亦有数篇文章在,Science,、,Nature,等刊物上发表。植物与真菌之间互利共生关系能提升植物耐热性,(,Redman et al,),。,微生物与植物,第38页,（,2,）植物与土壤微生物对养分竞争,土壤微生物与植物间负反馈作用是影响养分循环和群落结构另一主要原因。植物氮吸收与微生物氮固定向来是研究热点,(,Stark&Hart,1997,Farley&Fitter,1999,),。在养分强烈受限生态系统,(,如北极和高山苔原,),微生物与植物在土壤中争夺养分,可能会给植物吸收养分和生长带来负面影响。许多研究认为土壤微生物在氮素竞争上含有优势,因为微生物在矿化过程中起主要作用,而且与植物相比,土壤微生物具备特有属性,如表面积、体积比率大,繁殖速率快等特点,(,Kaye&Hart,1997,Hodge et al,),另外,土壤微生物与植物根系养分竞争以及微生物对养分流失加速会造成植物生产力降低。,微生物与植物,第39页,2.,微生物多样性对植物群落影响研究进展,植物与土壤微生物之间经过植物凋谢物和植物根系分泌物建立起亲密联络,.,植物多样性能够经过其凋谢物和根系分泌物造成植物和微生物之间协同进化,促进土壤微生物多样性,.,所以,土壤微生物与植物相互作用主要表现在与植物根系和凋谢物相互作用,.,植物根系给土壤微生物提供了一个特殊生态环境,一些土壤微生物能够经过与植物之间种间关系影响植物发育、群落结构和演替,.,微生物与植物,第40页,植物根际土壤微生物对植物作用多数是有益,能够归纳为,:,提供有机养料和生长素类物质,;,提升土壤矿质养料有效性；消除,H,2,S,对植物毒害作用等,.,微生物还能够与植物形成特殊共生关系,如菌根真菌与植物共生形成菌根。如豆科植物形成根瘤等,.,土壤微生物影响植物营养吸收,所以土壤微生物种类必定会影响到植物生长。,不少研究表明,土壤微生物是植物多样性主要决定因子。,微生物与植物,第41页,（,3,）土壤微生物对植物作用,土壤微生物多样性与功效之间联络很大程度上仍是未知。1998年Van der Heijden等人观察到与只有一个真菌微环境相比，菌根真菌种类繁多草地微环境中，植物多样性提升105%，植物生物量提升了42%。Vogelsang等人研究显示了相反结果，被接种了六种混合真菌环境下生物量与只含有一个最好真菌环境下生物量相当。另外，还有一些研究显示当只有少数种类微生物存在时，植物多样性在微生物种类最少情况下最为丰富。这些研究结果说明微生物种类对植物多样性影响强于微生物多样性本身，也就是说微生物对植物多样性影响依赖于微生物功效多样性。,微生物与植物,第42页,Hattenschwiler,等人,年研究就表明是一些特殊微生物种类决定了微生物群落对分解作用影响，而不是多样性本身。,E.Gomoryova,等,年在对森林生态系统入侵荒废草场研究中也指出，微生物功效多样性与植物多样性正相关可见，土壤生物功效上差异越大对生态系统过程影响就越大。在微生物多样性对植物多样性没有影响或含有负影响研究中，可能表明该情况下微生物存在功效上冗余现象。,微生物与植物,第43页,微生物多样性功效冗余！,冗余种是指这些种去除不会引发生态系统内其它物种丢失，同时对整个群落和生态系统结构和功效不会造成太大影响，也就是说该物种生态功效与其它种含有相当程度重合，即功效冗余。,微生物与植物,第44页,微生物群落在执行生态功效中冗余现象,研究影响植物群落结构及其多样性原因是生态学研究一个主要目标。现在越来越多证据表明土壤微生物尤其是那些与植物形成共生体微生物，对植物多样性有着主要影响。多年来，伴随各项技术发展和研究角度拓宽，相对于微生物物种多样性和遗传多样性，微生物功效多样性越来越受重视。微生物多样性对植物多样性影响基础上，鲁海燕探讨土壤微生物多样性功效冗余。（,鲁海燕，,）,微生物与植物,第45页,相关研究结果显示，土壤养分含量越高，植物多样性受微生物多样性影响越小，这说明营养丰富生态系统中微生物群落功效冗余种较贫营养生态系统更多，因为在贫营养生态系统，微生物为了获取资源，需要经过一些特殊方式去适应环境，进而形成各种多样功效类群，比如形成不一样分解方式，或者在与特定宿主形成共生集团。多年来关于微生物分布特征有新研究进展，这一问题与微生物多样性对生态功效影响内在相关。,微生物与植物,第46页,3,植被对微生物多样性影响机制研究进展,影响土壤微生物群落生态原因多,James M.Tiedje,提出相关微生物群落多样性改变几个假设,.,从微生物群落多样性全球格局来看,植物群落类型初步决定了微生物群落组成,土壤微生物群落多样性与覆盖于土壤上植物群落多样性呈正相关,;,从微生物群落多样性区域格局来看,土壤微生物群落多样性与覆盖于土壤上植物群落生产力和多样性呈正相关。,微生物与植物,第47页,相关学者最新结论,Waid,指出，植被类型、数量和化学组成可能是土壤微生物多样性改变主要决定原因，这种影响主要是基于植物凋谢物及根系分泌物特征，尤其是化学组成特征。植被经过其凋谢物和地下根系分泌物为土壤微生物提供营养和能量，不一样植物凋谢物和根系分泌物物理化学性状不一样，在分解过程中释放有机无机物有很大差异，从而对土壤微生物生长含有选择性刺激作用，进而影响微生物群落结构和功效及其多样性，作为对资源可利用性响应，微生物直接影响土壤中碳氮循环。所以，,土壤微生物在植物和整个生态系统功效之间含有机制连接。植物多样性对土壤微生物多样性影响有研究表明，在试验草原生态系统中植被种类丰富度和植被功效多样性对可培养细菌群落代谢活性和代谢多样性有正面影响，可培养细菌代谢活性和代谢多样性与植被种类数和功效群数对数成线形关系,。,微生物与植物,第48页,Kowalchuk,等经过植物对土壤微生物影响研究表明，植物组成和群落结构能够显著地改变植物根际土壤微生物群落结构和多样性。大量研究表明，植物经过影响土壤环境，进而影响土壤微生物群落结构和多样性，土壤微生物多样性与覆盖于土壤上植物群落多样性呈正相关。（,Kowalchunk GA,Buma DS,Boer WD,et,）,微生物与植物,第49页,植物多样性对土壤微生物多样性影响,地上个别丰富物种多样性能够引发作为地下生物资源凋谢物质量和类型多样性,而资源异质性则能够引发分解者,(,土壤微生物,),多样性，植物群落结构和组成改变会造成植物物种组成差异,并对分解者产生重大影响,.,植物物种丧失能够引发土壤中分解者群落改变,以及有机物质降解改变,.,这种影响主要是基于凋谢物及根系分泌物特征,尤其是化学组成特征,.,也有证据表明,长久协同进化造成植物能够选择那些有利于本身凋谢物快速分解分解者,即植物和分解者之间存在协同作用,。,Kowalchuk(),经过研究发觉,植物物种组成及群落结构能够显著地改变植物根际土壤微生物群落结构和多样性,.,微生物与植物,第50页,存在问题与研究前景,研究植被对土壤微生物影响时，还要考虑多方面原因，重视植被、土壤微生物和土壤生态系统过程三者之间相互关系，在种群、群落和生态系统多个层面上研究土壤微生物多样性响应与适应，并整合不一样尺度、不一样生态系统下研究结果。即使当前研究还不足以让研究者认识土壤微生物多样性全部情况和信息，但土壤微生物作为活有机体，伴随基因组时代盛兴和后基因组时代,(,功效基因组,),到来，为说明全球改变背景下植被,-,土壤,-,微生物之间响应和适应机制开辟了辽阔前景。,微生物与植物,第51页,五 植物、微生物对养分循环调控机制研究进展,植物与土壤微生物之间作用与反馈是生态系统地上、地下结合主要纽带,所以,揭示二者在养分循环中调控机制能够使咱们深入了解生态系统稳定性维持内在机制。陆地生态系统地上、地下是相互联络。植物与土壤微生物作为陆地生态系统中主要组成个别,它们之间相互作用是生态系统地上、地下结合主要纽带。,微生物与植物,第52页,前面探讨了植物在养分循环中对营养元素吸收、积累和偿还等作用,土壤微生物对养分有效性及土壤质量含有主要作用。植物与土壤微生物之间相互依存、相互竞争。植物多样性对土壤微生物多样性影响以及土壤微生物直接或间接作用于植物多样性和生产力,植物物种多样性与土壤微生物多样性之间内在联络等作用。,针对当前植物与土壤微生物对养分循环调控机制争论,蒋婧、宋明华提出植物凋谢物是调整植物与土壤微生物养分循环良好媒介,植物与土壤微生物共同作用对维持整个生态系统稳定性含有主要意义。,微生物与植物,第53页,生态系统地上和地下个别之间含有亲密联络,即,:,地上个别丰富物种多样性能够引发作为地下生物资源凋谢物质量和类型多样性,而土壤微生物多样性对地上植物多样性又含有反馈作用。土壤中发育着丰富微生物群落,它们参加土壤生物化学过程、有机物分解转化、菌根形成、与植物互利共生以及对生物多样性和生态系统功效影响，极少有研究揭示植物多样性与土壤微生物多样性之间影响机制。,(,BardgettStephan et al.,),。不过,一直以来依然有很多学者致力于这方面探索,并有了一定研究积累。,微生物与植物,第54页,展望及试验设计,展望,总而言之，土壤微生物多样性与植物多样性亲密相关。微生物群落能够经过各种路径对地上植被造成影响，不过这种影响依赖于微生物功效类型多样性，而并非微生物物种多样性，在微生物种类繁多生态系统中，可能存在功效冗余现象。为了更加好了解生态系统功效需要加强对地下微生物群落研究。,微生物与植物,第55页,试验设计,经过对土壤微生物及其生物活性并结合生物量进行研究，选择黄土高原丘陵沟壑区陡坡,天然草地,人工草地,和,农地,土壤剖面,细菌,、,真菌,、,放线菌,总数量作为指标进行研究，并,定时,观察三大类群在不一样土壤剖面上数量分布是否有显著层次差异,即随土层加深而降低或增加。,微生物与植物,第56页,