土壤微生物
| 土壤微生物 |
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本名 土壤微生物 外文名 soil microorganism 學 科 土壤學 解 釋 生活在土壤中 細菌、放線菌、藻類 |
土壤微生物：是土壤中一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱，嚴格意義上應包括細菌、古菌、真菌、病毒、原生動物和顯微藻類。 [1]
目錄
簡介
其個體微小，一般以微米或毫微米來計算，通常1克土壤中有幾億到幾百億個，其種類和數量隨成土環境及其土層深度的不同而變化。它們在土壤中進行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過程，促進土壤有機質的分解和養分的轉化。
據「酶鎖理論」，土壤微生物可作碳「捕集器」，以減少大氣中的溫室氣體。但2021年7月發表在《自然—通訊》的實驗結果表明土壤微生物也「吃」多酚，可能會釋放二氧化碳，這些實驗結果與「酶鎖理論」背道而馳。
基本解釋
土壤微生物：生活在土壤中的細菌、真菌、放線菌、藻類的總稱。其個體微小，一般以微米或毫微米來計算，通常1克土壤中有106～109個，其種類和數量隨成土環境及其土層深度的不同而變化。它們在土壤中進行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過程，促進土壤有機質的分解和養分的轉化。土壤微生物一般以細菌數量最多，有益的細菌有固氮菌、硝化細菌和腐生細菌；有害的細菌有反硝化細菌等。施用有機肥有益於微生物的生長和繁殖。
特點與作用
多樣性
由於土壤具備了各種微生物生長發育所需要的營養、水分、空氣、酸鹼度、滲透壓和溫度等條件，所以成了微生物生活的良好環境。可以說，土壤是微生物的「天然培養基」，也是它們的「大本營」，對人類來說，則是最豐富的菌種資源庫。
儘管土壤的類型眾多，其中各種微生物的含量變化很大，但一般來說，在每克耕作層土壤中，各種微生物含量之比大體有一個10倍系列的遞減規律：
細菌(～108)>放線菌(～107，孢子)>黴菌(～106，孢子)>酵母菌(～105)>藻類(～104)>原生動物(～103)
由此可知，土壤中所含的微生物數量很大，尤以細菌居多。據估計，在每畝耕作層土壤中，約有黴菌150kg，細菌75kg，原生動物15kg，藻類7.5kg，酵母菌7.5kg。通過這些微生物旺盛的代謝活動，可明顯改善 土壤的物理結構和提高它的肥力。
土壤微生物功能多樣性：指土壤生態系統中微生物的物種豐富度和均一度，主要從分類學、系統學和生物地理學角度對一定地域內物種的現狀進行研究。主要通過培養基最大限度地培養各種菌落，由此了解土壤中可培養的微生物種群。
土壤微生物的功能多樣性：指土壤微生物群落所能執行的功能範圍以及這些功能的執行過程，對自然界元素循環具有重要意義如：分解功能、營養傳遞功能以及促進或抑制植物生長的功能等。 一般採用底物誘導下的代謝響應模式測算土壤微生物群落的代謝功能多樣性。
土壤微生物結構多樣性：指土壤微生物群落在細胞結構組分上的多樣化程度，這是導致微生物代謝方式和生理功能多樣化的直接原因。 土壤微生物的遺傳多樣性：是土壤微生物在基因水平上攜帶的各類遺傳物質和遺傳信息的總和，這是微生物多樣性的本質和最終反映。
「吃」多酚
2021年7月，美國科羅拉多州立大學土壤與作物科學副教授Kelly Wrighton領導的團隊，以土壤與作物科學博士Bridget McGivern為第一作者、發表在《自然—通訊》的論文中提出了一個最新理論，即在土壤——很像人類的腸道中，多酚可以成為生活在那裡的微生物的食物來源。研究結果可能推翻一個長期以來的理論——「酶鎖理論」，即在某些條件下，土壤微生物無法獲取多酚，因此可以被用作碳「捕集器」，以減少大氣中的溫室氣體。團隊研究人員在實驗室對土壤樣本進行了高分辨率化學分析和精確監測。結果證明，在無氧條件下，土壤中的微生物確實能分解多酚類物質，可能會釋放二氧化碳，即實驗結果表明土壤微生物也「吃」多酚，這些實驗結果與長期存在的「酶鎖理論」背道而馳。該研究打開了進一步研究多酚代謝及其如何適應自然碳循環的大門。
過程
土壤微生物是土壤中物質轉化的動力：如;固氮作用，硝化作用、反硝化作用、腐殖質的分解和合成，土壤酶與微生物細胞一起推動物質轉化。 全球變暖、森林銳減、土壤退化都與微生物有關。
研究進程
1676年，虎克用自製的單式顯微鏡觀察到細菌個體。 1897年，畢希納用無細胞酵母菌壓榨汁中的「酒花酶」對葡萄糖進行乙醇發酵成功，從而開創了微生物生化研究的新時代。
1953年，沃森和克里克發表了關於DNA雙螺旋模型，整個生命科學領域進入分子生物學研究階段，是微生物學發展史上成熟到來的標誌。
研究方法進展
土壤微生物研究方法經歷了微生物純培養、土壤酶活性（BIOLOG微平板分析）、微生物庫（如微生物生物量）和流（C和N循環）、微生物生物標記物（FAMEs）、微生物分子生物學技術（從土壤中提取DNA，進行PCR-DGGE、PCR-SSCP、RLFP分析等），揭示了土壤微生物群落豐富的多樣性和生態功能；現代生物技術和傳統微生物研究方法的配合將為土壤微生物學研究提供較好的前景。