土壤微生物对植物的作用

土壤微生物对植物的作用

作者：ets时间：2009-5-15浏览：【字体：小大】

土壤中许多微生物存在于植物体内外的各个部位，它们关系密切，有些关系是间接的，如通过土壤这个介质实现的；有些关系则是直接的，如许多微生物种类和植物构成共生关系。

一、根圈

植物生长于土壤中，而1g土壤中就有微生物数亿至数十亿个，土壤越肥，土壤中微生物越多。土壤微生物的种类很多，特别是聚居在距绿色植物根系几毫米范围内的微生物群-根际微生物，与植物营养的关系最为密切。

根际微生物存在于根圈中，根圈也称根标，指生长中的植物根系直接影响的土壤区域，包括根系表面至几毫米的土壤部位，为植物根系有效吸收养分的范围，也是根系分泌作用旺盛的部位，因而是微生物和植物相互作用的界面。

植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界释放各种无机和有机物质，根圈中有丰富的各类有机物质，如渗出物、分泌物、植物黏液、黏质、溶胞产物。植物具有明显的根圈效应，离根越近，微生物数量越多。

在根圈中，植物和微生物既相互促进，又相互制约。微生物对植物的影响可以是有益的，但也有不利的方面。

根圈微生物对植物生长的有益影响

1.改善植物营养：根圈微生物旺盛的代谢作用和所产生的酶类，加强了有机物质的分解，促进了营养元素的转化，提高了土壤中磷素与其他矿质养料的可给性。

2.根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长调节物质促进植物的生长

3.根圈微生物分泌的抗菌素类物质，有利于作物避免土著性病原菌的侵染

4.产生铁载体：铁载体是微生物在缺铁性胁迫条件下产生的一种特殊的、对微量三价铁离子具有超强络合力的有机化合物。

根圈微生物对植物生长的不利影响：

1.引起作物病害：由于某些寄主植物对病原菌的选择性，致使一些病原菌在相应植物的根圈大量生长繁殖，从而加重病害。

2.产生有毒物质：某些有害微生物虽无致病性，但它们产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的发育。

3.竞争有限养分：植物和微生物的生长都需要养分，因此在根圈内存在的植物和微生物之间的养分竞争作用，尤其是在养分不足时，矛盾尤为突出。再者，细菌对某些重要元素的固定作用会严重影响植物吸收有效养分。

二、微生物与植物的共生关系

根圈环境对微生物的类群有一定选择作用。不同类群生物在根圈中的分布有一定的规律性。有些根圈微生物与植物形成共生关系。

典型的共生关系是由微生物和植物二者形成特定的形态和组织结构。植物和微生物的共生关系类型可分为细菌和植物的共生、真菌和植物的共生。研究最多的是细菌和植物形成固氮器官（根瘤和茎瘤），以及真菌和植物形成的菌根。

（一）细菌和植物的共生关系

细菌和植物共生固氮体系的类型很多，固氮器官外形各异，内部结构既有共同点，也有很大差别。这里以豆科植物根瘤为例进行介绍。

与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌即根瘤菌。这种共生体系具有很强的固氮能力。根瘤菌是侵入宿主细胞，通过作用于宿主细胞，经过一定的繁殖变化机制后形成根瘤。宿主细胞与根瘤菌共同合成豆血红蛋白，分布在膜套内外，作为氧的载体调节膜套内外的氧量。类菌体执行固氮功能，将分子氮还原成NH3，分泌至根瘤细胞内，并合成酰胺类或酰尿类化合物，输出根瘤，由根的传导组织运输至宿主地上部分供利用。与宿主的共生关系是宿主为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养，而根瘤菌则为宿主提供氮素营养。

（二）真菌和植物的共生关系

真菌和植物的共生关系比细菌与植物的共生关系更为普遍，自然界大部分植物都具有菌根，菌根对于改善植物营养、调节植物代谢、增强植物抗逆性都有一定作用。根据菌根的形态结构和菌根真菌共生时的其他性状，菌根可分为外生菌根和内生菌根两类。

1.外生菌根对植物的有益作用主要有如下3个方面。

(1)对植物营养和生长的作用

a.扩大宿主植物的吸收面，因外生菌根都有菌套，其直径比未形成菌根的营养根大得多，加上菌套上存在一些外延菌丝，使菌根同土壤接触面大大增加。

b.外生菌根真菌绝大部分都能产生某种生长刺激素（如吲哚乙酸），能促进植物生长。

(2)对防御林木根部病害的作用

A.外生菌根根圈的微生物群落起着防御病菌侵袭的作用。因为外生菌根根圈的微生物数量要比非菌根根圈的数量高的多。

B.外生菌根的菌套和哈蒂氏网的机械屏障作用。病原菌只能侵染没有木质化的幼嫩小根，如病原菌侵染已形成的外生菌根，则必须通过由菌丝紧密交织而成的菌套以及皮层组织内的哈蒂氏网，才能进入根的细胞组织。而试验证明病原菌不能通过这两道屏障。

C.宿主细胞产生抑制病菌的物质。外生菌根真菌进入植物根部时，根部细胞会产生一些抑制物质，当植物遭受病原菌侵袭时，这些抑制物质就会起抑制病原菌的作用。

D.外生菌根真菌产生抗生素。试验证明大部分外生菌根都具有抗菌活性，这与它们产生抗生素是有密切关系的。

(3)提高植物抗逆性的作用

许多研究表明，植物感染外生菌根后可以提高宿主植物的抗旱、抗盐碱、抗极端温度、湿度和PH以及重金属毒害的能力。

2.内生菌根可以分为几种类型，丛枝菌根是其中最普遍和最重要的类型，也称泡囊-丛枝菌根（VA 菌根）。

丛枝菌根同植物代谢和生长的关系：植物为菌根真菌的生长发育提供碳源和能量，真菌促进植物的养料和水分吸收，产生植物生长素，对防疫土传性病害也有作用。因此丛枝菌根同植物的代谢和生长有着密切的关系。

(1)丛枝菌根对碳水化合物的需求

丛枝菌根真菌能吸收转运至根部的光合产物，特别是丛枝，因为与根细胞间有很大的接触面，更能发挥其吸收功能。

(2)丛枝菌根增加了根圈的范围

丛枝菌根虽不能像外生菌根那样形成菌套，但它的根外菌丝仍可形成松散的菌丝网。

(3)丛枝菌根在植物吸收养料中的作用

丛枝菌根能改善植物营养的主要原因在于扩大了根系吸收范围，也提高了从土壤溶液中吸收养料的效率，特别是对P、Zn、Mo等扩散速度慢的营养元素的吸收利用作用更为有效。

A.对磷素营养的吸收

丛枝菌根最显著的作用是在低磷土壤中提高植物吸磷能力，这是由于能够利用较大土壤范围内的磷素，促进磷素向根内的运转，提高了土壤磷素的可溶性。

B.对其他营养元素的吸收

丛枝菌根真菌对其他营养元素也有明显的吸收和输送效果，其菌丝通过吸收NH4+和NO3-而获得氮素营养，或菌根真菌加速有机氮的矿化，增加土壤有效氮的含量。

(4)丛枝菌根真菌与其他微生物的关系

A.共生固氮微生物

菌根的形成有助于改善豆科植物的营养，特别是磷素营养，促进植物的生长。