土壤微生物群落

土壤微生物群落是由细菌、古菌、真菌和其他微生物组成的庞大而多样化的种群，它们驱动着分解、养分循环以及与植物的共生关系。

Definition

土壤微生物群落是指栖息在土壤中的细菌、古菌、真菌和其他微生物的集合体，它们的集体代谢介导着有机质分解、养分转化以及与植物根系的相互作用。

Scope

本主题涵盖了土壤微生物的主要类群、它们在分解和生物地球化学循环中的作用、关键的植物-微生物共生关系（如固氮作用和菌根），以及根系和微生物相互作用的根际。它是土壤功能的生物引擎。

Core questions

• 哪些主要的微生物类群生活在土壤中，它们的丰度如何？
• 微生物如何驱动分解和养分循环？
• 主要的植物-微生物共生关系有哪些？
• 根际如何影响微生物活动？

Key concepts

• 土壤细菌、古菌和真菌
• 分解者和生物地球化学转化
• 固氮共生
• 菌根共生
• 根际
• 微生物生物量和多样性

Key theories

微生物介导的生物地球化学循环

土壤微生物执行碳、氮、硫和其他元素循环的关键转化，包括分解、硝化、反硝化和固氮，使其对土壤和生态系统功能不可或缺。

植物-微生物共生

豆科植物根瘤中的根瘤菌固氮和菌根共生（扩展根系对磷和水的吸收）等互惠关系对植物营养和土壤养分循环至关重要。

Mechanisms

微生物分泌酶，将复杂的植物和微生物残体分解为更简单的化合物，呼吸碳并释放养分，同时构建微生物生物量。特化的微生物群将铵氧化为硝酸盐，将硝酸盐还原为气体，并固定大气中的氮，从而转化养分的化学形式。在根际，根系释放分泌物，刺激密集的微生物活动，而根瘤菌和菌根真菌等共生体则与植物交换养分以获取碳。

Clinical relevance

土壤微生物群落是肥力、有机质周转、植物营养、疾病抑制和污染物分解的基础；了解和管理它们有助于生物肥料和接种剂的使用、作物系统的设计以及土壤健康的维护。

History

土壤微生物学由Winogradsky和Beijerinck于1900年左右创立，他们发现了硝化细菌和固氮细菌。近几十年来，基于培养的研究方法逐渐被分子和基因组方法取代，这些方法揭示了土壤微生物组巨大且大部分未被培养的多样性及其功能重要性。

Key figures

• Eldor A. Paul
• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• paul2015
• brady2016

Frequently asked questions

土壤微生物对植物有什么作用？

它们分解残体以释放养分，将氮和其他元素转化为植物可利用的形式，通过与豆科植物共生固定大气中的氮，通过菌根扩展养分和水的吸收，并能抑制土传疾病，因此它们对植物营养和健康至关重要。

大多数土壤微生物有害吗？

不。绝大多数土壤微生物是有益或中性的，它们驱动分解、养分循环和植物共生；只有一小部分是植物病原体，而一个健康、多样化的群落通常有助于控制这些病原体。