[摘 要] 土壤微生物是土壤的重要组成部分，其多样性直接影响着土壤质量和作物生长。本文综述土壤微生物多样性的影响因素及其研究方法，介绍各方法的原理、优缺点及应用范围，以期为土壤微生物研究提供理论依据。
[关键词] 土壤微生物;多样性;影响因素;研究方法
[中图分类号] S154.3[文献标识码] A[文章编号] 1674-7909（2019）33-112-2
土壤作为人类赖以生存和发展的基础，拥有丰富的微生物资源，其数量巨大、种类繁多且功能活跃。土壤微生物以群落形式存在于土壤中，通过影响土壤养分含量及有机质转化，进而影响土壤质量及植物生长。近年来，由于土地资源过度利用、环境污染情况日益加剧等因素，土壤微生物多样性遭到严重破坏，因此，开展对土壤微生物多样性的研究，不仅能对土壤肥力、质量等变化进行预测和评估，还能对其优势种群的功能进行进一步探索，为土地保护利用、土壤可持续发展提供理论依据。
土壤微生物多样性主要是针对土壤中微生物的种类、丰度、分布等进行研究，大致可以分为物种多样性、遗传多样性、结构多样性和功能多样性4类。土壤微生物的物种多样性指的是其物种的丰富度和均一度，也是各种多样性中最直接的表现形式;土壤微生物的遗传多样性是指在基因层面上，各类遗传物质及遗传信息等的加和，是各种多样性中最能反映微生物多样性本质的参数;土壤微生物的结构多样性主要是针对细胞结构组分进行多样化程度的评判，直接影响着微生物的代谢方式及生理功能的多样化;而土壤微生物的功能多样性则是特指微生物群落的功能范围及过程，如分解能力、营养传送能力、对植物生长的促进及抑制能力等，直接影响土壤生态功能，进而影响整个生态系统的元素循环[1]。
1 土壤微生物多样性的主要影响因素
1.1 土壤颗粒
土壤是一个庞大的孔隙系统，由大小不一的颗粒组成，而土壤微生物就存在于各个颗粒的表面及其各颗粒间的孔隙。土壤颗粒在很大程度上影响着土壤微生物的群落。有研究表明，颗粒越细小的土壤，其有机质含量越高，因此其微生物群落结构较为复杂，从而表现出较高的土壤微生物多样性[2]。
1.2 土壤温度与水分
土溫与土壤水分状况对土壤微生物的影响有交互性，表现出协同效应。大量研究表明，土壤微生物群落结构随季节的变化而变化，如夏季土壤温度较高、湿度较大，植物生长代谢速度加快，分泌物增多，因此会促进土壤微生物的生长，使其呈现出较好的多样性，而若对夏季进行干旱处理，则微生物多样性显著降低[3]。
1.3 土壤管理方式
不同的土壤管理方式对土壤微生物多样性的影响不同，如喷洒农药、施用化肥、不同的土地利用方式以及不同的作物种植。不同种类的农药如除草剂、杀虫剂等会对土壤微生物产生不同的影响，具体表现为对微生物的生长繁殖、代谢能力、微生物生物量以及微生物群落结构、功能等的影响[4]。除草剂会对土壤微生物群落结构造成明显影响，导致土壤微生物多样性降低。土壤微生物多样性与土壤养分呈正相关关系，因此贫瘠的土壤中微生物很难生长，其数量和种类都非常少，而长期施用有机肥的土壤则表现出较好的多样性。土壤微生物多样性还与土地利用方式有关，如传统耕作会破坏土壤团聚体，使其有机质含量降低。团聚体越大，微生物生物量会随之增大，因此能促进大团聚体的免耕更有利于提升土壤的微生物生物量和多样性。不同植物种植或植物间轮作，因其根系分泌物不同，对土壤微生物的影响不同，也会在土壤微生物多样性上表现出明显差异。
2 土壤微生物多样性研究方法
研究土壤微生物多样性，不仅能预测土壤养分状况、土壤环境质量的变化，还能确定出对土壤微生物群落产生影响的微生物种类，进而了解其功能。通常我们会对土壤微生物的种类、数量、均一度、结构和功能等进行研究[5]。从技术层面可以将土壤微生物多样性研究方法分为两大类：生物化学技术层面的研究方法和分子生物学技术层面的研究方法。
2.1 生物化学方法
生物化学方法是传统的较为常规的研究方法，主要包括以下3种。一是平板技术——培养鉴定法。此方法在20世纪70年代前较为流行，其是基于平板对细胞进行培养分离，估算土壤微生物数量，最后对菌群的生理生化特性进行鉴定的人工模拟方法。该方法成本高、速度快，但因人工模拟无法达到土壤真实的生境指标，如pH值、养分、温湿度等，培养的微生物数量不足实际微生物数量的1%，平板技术——培养鉴定法逐渐被其他方法所替代。二是底物利用分析法，最典型的是Biolog技术，其是基于土壤微生物对碳源利用程度的不同，对土壤进行微生物多样性分析。这种方法简单快速、灵敏度高，且具有较高的分辨能力，可以最大限度地保留土壤微生物群落的原有代谢特征。三是生物标记法。其原理与培养鉴定法类似，是基于细胞的结构特点，对土壤微生物的某种成分进行提纯，然后通过化学手段进行成分鉴定，主要包括磷脂脂肪酸（PLFA）分析法和呼吸醌指纹法。以较为常见的磷脂脂肪酸分析法为例，通过测定土壤中PLFA的丰度和种类，从而确定土壤微生物的数量和种类，然后进行土壤微生物多样性分析。这种分析方法快速且较为可靠，但分类水平较低。
2.2 分子生物学方法
一是核酸复性动力学技术、G+C%含量法。核酸复性动力学技术是通过测定微生物基因的复杂程度，对土壤微生物多样性进行评价，此种方法因受细菌拷贝数影响灵敏度较低。G+C%含量法是基于DNA链上G+C%的含量不同来分析土壤微生物多样性的，该方法只能进行粗测，因为即便是不同种类的微生物，其G+C%含量也有可能相等。二是核酸杂交技术。该技术是从土壤样品中提取DNA或RNA，将提取出来的DNA或RNA与已知序列杂交，基于对杂交信号的检测、分析，定性、定量地解析土壤微生物多样性的变化规律。三是土壤宏基因组学。Handelsman等在1998年首次提出土壤宏基因组学概念，是通过构建16S rRNA基因文库，对土壤微生物丰度、种类进行系统化研究，从而更客观地、真实地分析土壤微生物多样性[6]。四是DNA成分多态性图谱分析。其原理是将DNA分子长度相同而碱基序列组成不同的PCR扩增产物，共有3种研究方法——DGGE（变性剂浓度梯度凝胶电泳）、TGGE（温度梯度凝胶电泳）和TTGE（时间温度梯度凝胶电泳），其中DGGE应用最为广泛[7-9]。五是DNA长度多态性图谱分析，最为常用的是末端限制性片段长度多态（T-RFLP）技术，其所采用的荧光标记大大简化了条带图谱，能更准确地反映土壤微生物多样性。六是高通量测序技术，这是21世纪以来备受关注的新一代技术，其快速精准、通量大，是解析土壤中微生物群落的重要工具。
3 結语
土壤微生物是反映土壤质量状况的敏感指标，其多样性在土地评价、土壤可持续利用等方面发挥着巨大作用，随着分子生物学技术的不断发展和完善，土壤微生物多样性研究将快速得到发展，必将在生态系统功能恢复及重建方面发挥更大的作用。
参考文献
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[9]滕应，骆永明，赵祥伟，等.重金属复合污染农田土壤DNA的快速提取及其PCR-DGGE分析[J].土壤学报，2004（3）：343-347.
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