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植物养分获取中土壤微生物扮演的角色分析

来源:原创论文网 添加时间:2020-09-03

  摘    要: 土壤内的微生物,对于植物获取养分十分重要。其常存在植物根系位置,获取养分生长,同时,还能实现固氮磷,为植物生长提供营养元素。对微生物概念和特点进行简要说明,分别从直接作用、间接作用两方面对于其在植物获取养分环节的作用加以说明。

  关键词: 土壤微生物; 植物; 养分获取;

  0 、引言

  重庆地处四省结合区域,为乌、沅两江流经地,年均气温约15℃,降水量约1 300 mm,适合种植玉米、蔬菜、茶叶、青花椒等农作物。在植物生长环节,需要土壤中温度、渗透压以及酸碱度和水分当相对适宜,以良好的条件加速微生物生长。当土壤内微生物种类繁多时,可对植物生长加以调节,加速其生长。故此,分析微生物在植物养分获取中的作用对于植物生长十分重要。

  1 、微生物概述

  微生物主要指难以用肉眼直接观察出来所有生物总成,其中包括细菌、藻类、病毒和真菌等。通常,微生物有如下三个方面特点:第一,物种多样,自然界当中,大部分微生物都是以群落作为基本单位进行生存的,可对恶劣环境有良好的适应性。部分微生物可适应强酸和强碱等极端环境。第二,遗传多样,自然界中,微生物遗传多样主要指其碱基排列多样化,可通过不同种类和数量等方式排列,进而构成多种物种,对于植物生长起不同促进作用。第三,结构多样,在微生物细胞内存在多种组分,使微生物结构和功能存在差异[1]。

  2 、土壤微生物在植物养分获得当中主要作用

  2.1、 直接作用

  部分土壤中的微生物和植物之间为共生的关系,其主要在植物根系上分布,可对植物养分获取能力产生直接影响。其中促生菌、固氮菌和菌根真菌等为影响植物养分获得主要微生物。同时,还可为植物生长提供充足碳源,和植物之间建立“互惠共利”关系。

  2.1.1、 促生菌加速植物生长。

  促生菌主要分布在和植物根轴几毫米周围区域当中,此区域称为“活跃区”,因为植物根系和微生物之间在此区域产生的相互作用较为活跃。促生菌可视为植物养分吸收之“门户”,属于加速植物生长的有益微生物之一。但是,需要注意,促生菌和植物之间不构成“共生”关系。当前,人类已经掌握的促生菌种类超过20种,典型的包括农杆菌、假单胞菌、黄杆菌和沙雷氏菌等。上述菌种当中,假单胞菌应用前景较为广泛,其对植物生长促进机制相对明显。主要包括如下内容:第一,可释放生长激素,包括分裂素、NO、生长素、挥发物和赤霉素等,还能借助ACC脱氨酶,控制植物合成乙烯;第二,此类微生物可将土壤中难溶性磷化物进行溶解,为植物生长提供必备微量元素;第三,促生菌可产生铁载体,有效提升土壤内铁利用效率;第四,其不属于共生固氮类型菌种;第五,其可对根瘤菌和植物之间的共生作用产生影响,因此,可视为“辅助菌”;第六,促生菌还可提高植物抗性,有效抵御病原菌的侵袭。研究表明,使用促生菌利于水稻生长,可减少其用肥量,约50%左右,与此同时,还可保证作物产量。未来,人们着力研究促生菌和固氮菌等联合接种产生的相互效应,可在植物生长过程,使用联合接种的方式,加速其生长,降低化肥用量,提高作物产量[2]。
 

植物养分获取中土壤微生物扮演的角色分析
 

  2.1.2、 固氮菌利于植物吸收氮素。

  在大气当中,氮气的含量约占80%,但是其以分子形态存在,并且氮气属于惰性气体,很难被植物以直接方式所利用。植物生长环节,能够直接利用合成氮化物,但是,此类物质主要是由生物合成以及工业合成。因工业合成过程需消耗较高能量,同时,对于环境产生严重污染,因此难以推广使用。此时生物固氮在农业发展过程可作为氮化物合成自然形式,对自然界当中的氮源进行高效利用。因此,生物固氮可视为天然的氮肥加工形式。

  按照固氮菌和植物之间关系的疏密特点,可将其分为三种,其一为“共生型”,如弗兰克氏菌和满江红鱼醒菌等;其二为“联合型”,如芽孢杆菌与褐球固氮菌等;其三为“自生型”,如固氮球菌拜叶林克氏以及念珠蓝菌。其中,“共生型”当中,主要包含根瘤菌和豆科植物,以及弗兰克氏菌和非豆科植物之间的共生。根瘤菌对于植物固氮能力影响力最大,其固氮量可占据生物总体固氮量60%,并且可达到植物对氮量需求90%左右。

  对于非共生类型的固氮活动,可对植物根系生长环境产生重要影响。常见的非共生类固氮菌种包括固氮菌和固氮螺菌等,上述菌种可在常态下和高等作物之间展开专项联合。例如:拜叶林克氏与甘蔗作物之间相互作用;固氮菌和玉米、小麦等之间的相互作用等。研究表明,1g甘蔗可拥有的固氮菌数量可实现对氮素固定量30 mg。此外,氮素处于土壤内的固定作用较为明显,土壤年固氮量可达到57.5 kg/hm2。

  2.1.3、 菌根真菌利于植物吸收磷。

  菌根菌和植物之间的共生现象较为常见。菌根菌种类包括“内生型”、“外生型”和“特殊型”等。几乎各类农作物,以及超过85%植物科属都可自主形成内生菌根。常见的外生菌根存在树木根系当中。同时,丛枝菌根可贡献植物生长期间磷元素量约90%。菌根菌主要作用为提升植物摄取土壤内磷元素能力,摄取机制为借助菌丝将养分空间扩大,并将土壤内部有机质活化。

  与此同时,此类真菌还利于植物吸收氮素。研究表明,森林植物当中超过80%氮源自外生型菌根菌。此外,此类真菌还可强化植物对铁、铜和锌等微量元素之间的吸收。当丛枝菌处于高磷土壤环境中,还可提升部分蔬菜对于氮、磷等物质的利用效率。

  2.2、 间接作用

  2.2.1、 改良土壤。

  微生物在土壤内存在,可将其中难溶矿物质加以分解,成为易溶解化合物,其中以磷、钾等细菌为主,其可释放无效的磷、钾等物质,加速植物发育、成长等。土壤结构、肥力、有机质含量、耕作方式等对于土壤中此类细菌数量可产生较大影响。钾细菌可实现对含有钾的硅铝酸盐进行分解,此类细菌固氮性能较强,可较好地提升植物抗性。解磷微生物分为多硫杆菌、芽孢杆菌等和埃希氏菌等,含量可达589 μg/mL。上述微生物可分泌出有机酸性物,实现降低土壤内部pH值,这类有机酸能够加速微生物解磷作用,并和其中铝、铁等离子互相结合,将难容磷酸盐进行溶解,改良土壤,促使植物生长[3]。

  2.2.2 、形成腐殖酸。

  植物的生长环节,需要微生物分解其根部的有机物。将分解产生的残留物转化为腐殖酸,和微生物之间共组土壤有机质。如:通常针叶林当中,可产生较多数量微生物,分解成促使植物生长的腐殖酸。同时,植物残渣,还可分解成氨基酸以及茶酚等物质,其受到生物酶促进作用,生成中间产物,并转化为含氮类腐殖酸。加之腐殖质当中碳水化合物以及氮素等可产生微生物的原生质。植物持续生长与发育,必然需要利用腐殖酸当中功能团。当土壤内部腐殖酸盐含量较多时,植物生长周期会明显缩短,因此,微生物可加速腐殖酸的形成,进而促使植物生长。

  2.2.3、 提高植物抗逆性。

  微生物还可在植物根系外部形成保护层,形成生物群落,以黏胶层强化土壤成分、微生物和植物三者联系,将影响植物生长病虫菌隔离,降低植物病害发生概率,有效提升其成活率。同时,植物根系处于黏胶层保护之下,可产生刺激植物细胞生长的酶,使其体积增加,提升细胞内化合物生成效率,进而提升植物抗逆性。

  3、 结语

  土壤微生物存在对于植物生长过程养分吸收影响巨大。以微生物辅助植物固氮和磷等元素,为其生长提供充足养分。同时,还能改善土壤结构,提升其肥力,平衡土壤内各种植物所需元素之间的交换过程,提高植物抗性,加速其生长。因此,酉阳县农业的发展,需要持续关注微生物作用的研究,利用其功能,为农作物生长提供优质环境。

  参考文献

  [1] 柴苗苗.土壤微生物在促进植物生长方面的作用[J].乡村科技,2019,(21):86-87.
  [2] 杨婷.试论土壤微生物在促进植物生长方面的作用[J].科技与创新,2018,(8):147-148.
  [3] 张世缘.土壤微生物在促进植物生长方面的作用[J].生物化工,2017,3(1):54-56.
  [4] 臧逸飞,郝明德,张丽琼,等.26年长期施肥对土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影响[J].生态学报,2015,35(5):1445-1451.
  [5] 徐万里,唐光木,葛春辉,等.长期施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构与功能多样性的影响[J].生态学报,2015,35(2):468-477.

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