根分泌物对根际微生物生态分布的影响_熊明彪VIP专享VIP免费

根分泌物对根际微生物生态分布的影响熊明彪,何建平,宋光煜(西南农业大学资源环境学院,重庆北碚400716)摘要:本文从根分泌概念着手,依据近20年来国内外有关根分泌研究的一些成果,就根分泌物的概念、产生机制进行了综合论述,并重点讨论了植物根分泌物对根际微生物代谢、生态分布、病原微生物抑制作用的影响以及土壤环境对根分泌物的影响。关键词:植物根分泌物;产生机制;根际微生物中图分类号:Q944.54;S154.37文献标识码:A文章编号:0564-3945(2002)02-0145-04根分泌物是个既古老而又年轻的研究领域。18、19世纪,人们就已发现根分泌物对邻近植株有促生或抑制作用。但当时由于缺乏对根分泌机理及根分泌物生态效应的认识,人们对根分泌物研究并不重视。直到20世纪50年代,根分泌物和固氮菌互利关系的发现,该领域的研究才得以活跃起来。植物在整个生长期间进行着活跃的新陈代谢活动,根系不仅从环境中摄取养分和水分,同时也不断地向生长介质中分泌大量的低分子有机化合物(如糖类、有机酸、氨基酸、酚类化合物等),为根际微生物提供大量的营养和能量物质,使之土壤微生物的活性和生态分布发生改变,从而产生明显的根际效应。1根分泌物产生的机制1.1根分泌物的概念迄今,学术界对根分泌物并没有一个确切的定义。一些人认为:根分泌物就是根系渗出物、分泌物、植物粘液、胶质和裂解物,它们来自于根系的直接分泌或微生物的作用;也可以是健康组织有机物的释放或衰老表面细胞和细胞内含物的分解[1～3]。另一些人认为:根分泌物就是根系分泌的可溶性物质[4～6]。也有人[7]根据根分泌物为根际细菌呼吸提供底物的原理,用根系反硝化过程中产生的NO2量来定义根分泌物。以上这几种定义要么因纳入微生物的作用,似乎不符合根分泌物的本质。要么因只涉及可溶性物质,而没有涉及不溶性物质;要么因对根分泌物的性质避而不谈等而显得不够全面。因此,根分泌物到底是什么,包括哪些物质,有待进一步研究确认。1.2根分泌物产生的机制关于根分泌的机理,许多学者的观点并不一致。但不管怎样去认识根分泌作用的机理,根分泌物的产生不外乎两条基本途径,即植物生理的代谢途径和非代谢途径。代谢途径产生的分泌物又可分为初生代谢和次生代谢产生的分泌物。初生代谢是指由于植物根系生活在植物———土壤———微生物等环境的特殊微生态系统中,在植物代谢过程中有部分物质以根分泌物形式释放到根际。其释放强度与根的生长、细胞膜的选择透性、植物代谢、根系部位及植物品种属性等有关。小麦根系分泌物的释放与根生长有关,一旦根系停止生长,几乎无分泌物产生[8];当细胞膜完整性受损,有机质便从活体中大量释放;白天光合作用强,植物代谢旺盛,根分泌量要比晚上多;根尖是根分泌的主要场所,顶端区域是根分泌作用的主要位点,侧根也可分泌较多的物质,根毛分泌部分物质;植物品种属性不同,其根系分泌强度也不同,如玉米根顶端2～4cm段分泌量显著低于同部位的向日葵和棉花。植物不同发育时期,根系分泌物的量也不同,如玉米分泌高峰为开花初期。次生代谢是相对初生代谢而言,它的产物不直接参与植物的生长、发育和繁殖,而是用于不良环境的适应。如在缺磷胁迫条件下,白羽扇豆[9]柠檬酸和油菜[10]有机酸的分泌量增加,这有利于土壤中难溶性磷化合物的溶解,从而达到克服或缓解磷素胁迫的目的。非代谢途径产生的分泌物,是指不受代谢调控的,主要来自于植物根残体的分解或衰老根表皮细胞分解及细胞内含物的释放。如黑麦残体降解时产生的阿魏酸、原儿茶酸、鞣酸和香子兰酸、乙酸、丁酸、苯甲酸和4-苯丁酸化合物等。收稿日期:2000-06-12作者简介:熊明彪(1973-),男,四川达州人,博士研究生,从事植物营养和土壤生态研究。第33卷第2期2002年4月土壤通报ChineseJournalofSoilScienceVol.33,No.2Apr.,20022根分泌物对根际微生物的影响根分泌物作用于周围环境形成根际(一般指根———土界面不足1mm到几mm范围的微区土壤),产生根际效应,而根际微生物的确定也会对根分泌物起修饰限制作用。因而,根分泌物和根际微生物之间的影响是相互的。2.1对根际微生物代谢的影响根分泌物为土壤微生物提供大量的营养和能源物质,因而根际微生物不仅种类和数量远高于非根际土壤,而且其...