影响土壤真菌多样性的土壤因素及土壤真菌研究进展

土壤真菌多样性研究及真菌分类方法研究进展

陈秋君 201231142005 经济管理学院12级20班

摘要：简述了土壤真菌的多样性以及影响土壤真菌多样性的因子，介绍了土壤真菌分类方法近年来的研究进展。

关键词：土壤真菌多样性影响因子研究方法

0 引言

真菌是一类种类繁多、分布广泛的真核微生物. 真菌多样性在维持生物圈生态平衡和为人类提供大量未开发的生物资源方面起到了重要作用. 真菌构成了土壤的大部分微生物生物量, 具有分解有机质, 为植物提供养分的功能, 是生态系统健康的指示物. 在农业中, 真菌既降低粮食产量, 又为控制植物病虫害和其他真菌生物防治提供一条有效途径. 对根际真菌结构和多样性的了解将有助于更好的了解真菌对病原菌的抑制功能 . 在林业中, 丛枝真菌与植物相互共生作用, 为植物提供养份, 使植物能耐受干旱或贫养的条件, 同时也提高了植物的多样性 . 在草地生态系统中, 分解者生物量总体中78% ~ 90%是真菌 .

20 世纪60 年代以来, 微生物生态学研究发展较快, 推动了土壤真菌学研究的发展, 人们对探究土壤中真菌存在的形式、数量、活性以及它们在物质转化中的重要作用等方面充满兴趣。70 年代以后人们更进一步认识到土壤真菌是微生物区系的主要成分, 并具有较高的生物活性。80 年代至今, 由于逐渐采用新的研究技术和手段, 土壤真菌研究的发展进入了一个新时期。

虽然真菌在陆地生态系统中有很重要的作用, 但是人们对自然界的真菌多样性了解还很少. 受到全球气候变化、环境污染和人类活动等诸多因素的影响, 自然环境中真菌的种类和数量、分布都发生了显著的变化. 土壤真菌研究越来越受到人们的重视。

1 土壤真菌多样性

1.1 物种多样性

通常真菌被描述为具有真核, 能产生孢子、无叶绿素的有机体, 以吸收方式获得营养, 普遍以有性和无性两种方式进行繁殖, 菌丝通常是由丝状、分枝的枝细胞构成, 并典型地被细胞壁所包裹. 真正意义的真菌包括四大类群, 壶菌门、接合菌门、子囊菌门、担子菌门. 已知的壶菌约100 属, 1 000种. 最新研究估计全世界的真菌种类约有150 万, 但至今已被正式描述的只有5%~ 10%[ 18~ 20] , 绝大多数是未知的. 其原因一方面在于对真菌分离培养技术的依赖, 不能从少量材料中分离出目标生物, 缺少对所有真菌群落生物都适应的培养基和培养条件; 另一方面在于对真菌生活环境缺乏全面了解, 不能准确地评价不同地域( 特别是热带雨林地区) 真菌群落的结构组成.

1.2 生境多样性

真菌广泛分布在各种各样的土壤环境中, 包括农田、林地、草地、沼泽湿地、温泉热土、冻土层等. 由于不同环境因子的影响, 使土壤真菌在其生活环境中形成独特的群落种类、组成和分布规律. 例如在林地中外生菌根真菌的种类、数量较多, 而在草地生态系统中丛枝菌根真菌的分布比较广泛. 在一些极端环境, 如南北极的冻土层中则分布着丰富的子囊菌门生物, 而在温泉热土中则与其他土壤例如林地的优势种类几乎完全不同. 一些真菌的生活环境仍然没被完全的报道,真菌能否像细菌一样生活在一些极端环境中? 这有待我们进一步去发现新环境中新的种类, 并探索其生理机制.

1.3 功能多样性

真菌在土壤生态系统中发挥着多种多样的功能, 包括降解纤维素、半纤维素、木质素、胶质、还原氮、溶解磷、螯合金属离子、产生青霉素等一些抗生素等.功能基因多样性又使我们对真菌功能多样性有了更进

一步的理解, 使我们认识到真菌生物功能的差异是通过功能基因多样性来体现的.科学家通过从纯培养物和环境样品中扩增漆酶基因序列, 研究了美国东南部沼泽湿地中有木质素降解潜在功能的子囊菌漆酶序列多样性. 独特的序列类型显示出真菌群落中这一功能基因的高度序列多样性. 虽然这方面的研究受到许多因素的限制, 处于刚刚起步阶段, 但不失为我们未来发展的一个方向.

2 真菌多样性分布影响因子的分析

2.1 种植年限对真菌多样性的影响

蔬菜种植年限对真菌的影响没有一定的规律性，总的说来，棚龄较短的较棚龄长的，土壤真菌的数量和种类都要多，但棚龄超过5 a 以后，真菌数量显著减少，不过一定周期后土壤真菌的数量又会逐渐增多，但只是少数种类真菌数量的增多，这可能与之适应了土壤环

境有关。种植年限对真菌种类的影响与对数量的影响趋势基本相同，到一定年限后，真菌种类呈现减少的趋势。

2.2 土壤碱解氮对真菌多样性的影响

土壤碱解氮含量的高低影响到土壤真菌的种类和数量。随着土壤碱解氮增多，土壤真菌的数量基本呈现出下降趋势，当土壤碱解氮低于50 mg/kg 时，真菌数量最多，达到29.49×104 cfu/g 土，高于300 mg/kg 时，真菌数量最少，仅为17.33×104 cfu/g 土。当碱解氮含量在100~300 mg/kg 之间时，真菌的种类最多，分别为44 种和35种。

2.3 土壤有效磷对真菌多样性的影响

土壤有效磷含量与土壤真菌的种类和数量之间相关性不大（表5），土壤中有效磷含量在10~50 mg/kg 之间时，土壤真菌的数量最多，极显著高于其他磷含量土样中的真菌数

量。有效磷含量为50~100 mg/kg 时，真菌种类最多，为46 种。而其他磷含量不同的土样中的真菌种类差异不大。

2.4 土壤速效钾对真菌多样性的影响

速效钾含量在250~350 mg/kg 之间时真菌数量和种类均最多，分别为21.49×104 cfu/g 土和40 种，显著高于其他土样中的真菌的种类和数量。

2.5 有机肥对真菌多样性的影响

随着土壤有机肥含量的升高，土壤真菌的种类和数量也在上升，当有机质高于40 g/kg，土壤真菌的种类和数量均最高，分别为22.86×104 cfu/g 土和55 种，经过分析得出，有机肥含量与土壤真菌的数量和种类的相关系数分别为0.976和0.960。

2.6 土壤含水量对真菌多样性的影响

土壤含水量在10%~25%之间适宜真菌的生存和繁殖，在这其间真菌的数量差异不大，土壤含水量过高或过低，真菌数量均明显下降。同样，土壤含水量对真菌种类的影响也如此，土壤含水量在10%~30%之间，土壤真菌种类较多，其中含水量在15%~20%之间真菌种

类最多，为50种。

2.7 土壤质地对真菌多样性的影响

土壤质地对真菌的种类和数量影响较大，轻壤土中真菌数量最多，为23.98×104cfu/g 土，极显著高于其他类型土壤中的真菌数量。但中壤土真菌种类最多，为68种，其次是轻壤土中的真菌种类，但中壤偏重和砂壤偏轻土壤中真菌种类最少，仅为1种。