不同改良措施对苏打盐碱地微生物群落结构和多样性的影响

不同改良措施对苏打盐碱地微生物群落结构和多样性的影响

师臣  谭福忠 张志刚，金铃，郑巍，杨柳，冯鹏*（通讯作者）

（黑龙江省农业科学院大庆分院，黑龙江 大庆  163316）

摘要：土壤微生物是盐碱地生态系统的重要组成部分，在土壤养分循环、有机质分解及促进植物生长等方面发挥着不可替代的作用。苏打盐碱地的特殊理化性质显著影响土壤微生物群落的组成与功能。不同的改良措施，如化学改良、生物改良和农艺措施等，通过改善土壤理化性状，能够优化微生物生境，进而影响微生物群落结构和多样性。研究不同改良措施对苏打盐碱地微生物群落的影响，对于加速盐碱地生态修复、提高土地生产力具有重要意义。本文综述了苏打盐碱地土壤微生物生态特征，总结分析了化学改良、生物改良和农艺措施等对微生物群落结构和多样性的影响，阐述了改良措施通过优化微生物群落实现盐碱地生态修复的作用机制，以期为苏打盐碱地可持续利用提供理论基础。

关键词：苏打盐碱地；土壤微生物；群落结构；多样性；改良措施

引言：苏打盐碱地是我国北方广泛分布的一类问题土壤，具有pH值高、盐分含量大、养分缺乏等特点，严重制约了当地农业生产的发展。土壤微生物作为盐碱地生态系统的核心组分，参与调控着土壤养分循环、能量流动、污染物降解等生态过程。苏打盐碱地的特殊理化性质显著影响着微生物的生长代谢及群落组成。因此，研究苏打盐碱地土壤微生物生态特征，揭示不同改良措施对微生物群落结构和多样性的影响，对于优化微生物群落、修复退化生态系统、提高盐碱地生产力具有重要意义。

1.苏打盐碱地土壤微生物生态特征

1.1苏打盐碱地土壤理化性质对微生物的影响

苏打盐碱地土壤的高pH值、高盐分、低养分等特点显著影响着微生物的生长代谢。高pH环境会抑制微生物的生理活性，改变酶的构象和活性位点，导致代谢紊乱。高浓度的Na+会破坏微生物细胞的渗透平衡，引起质膜损伤和蛋白质变性。土壤有机质和养分的匮乏限制了微生物的碳氮源供给。苏打盐碱地复合胁迫因子的耦合作用显著改变了微生物的群落组成[1]。

1.2苏打盐碱地土壤微生物群落结构的特点

与非盐碱土壤相比，苏打盐碱地微生物多样性较低，群落组成趋于简单化。细菌是苏打盐碱地的优势类群，放线菌和真菌的比例较低。在细菌中，变形菌门和厚壁菌门占据主导地位，拟杆菌属、芽孢杆菌属等耐盐碱菌大量富集。苏打盐碱地真菌群落中，子囊菌门相对丰度下降，担子菌门比例上升。土壤动物多样性和丰度也明显降低。

1.3土壤微生物在苏打盐碱地生态系统中的作用

尽管受到盐碱胁迫的制约，苏打盐碱地土壤微生物仍发挥着重要的生态功能。它们参与土壤有机质的分解转化，驱动碳、氮、磷等生源要素的生物地球化学循环；分泌胞外酶、固氮、溶磷等，为植物提供营养；分泌胞外多糖，促进土壤团聚，改善土壤结构，提高抗蚀性；产生IAA等植物激素，促进植物生长；富集Na+，降低盐害。因此，提高苏打盐碱地微生物多样性和优化群落结构对于修复退化生态系统至关重要[2]。

2.不同改良措施对苏打盐碱地土壤微生物群落结构的影响

针对苏打盐碱地的复合逆境胁迫特点，人们发展了多种改良措施，包括化学改良、生物改良和农艺措施等，以改善土壤理化性质，提高生产力。不同的改良措施通过多种途径影响微生物的生存环境，进而引起微生物群落结构和功能的改变。

2.1化学改良措施的影响

石膏、磷石膏、硫酸等化学改良剂能有效降低土壤pH和盐分含量，显著改变微生物的生存环境。研究发现，施用石膏后，苏打盐碱地细菌多样性指数显著升高，真菌多样性也有所增加。不同细菌类群对石膏改良的响应存在差异，拟杆菌属、红球菌属等石膏喜好菌大量富集，而红螺菌属、嗜盐菌属等嗜盐菌的比例下降。磷石膏的加入还能促进土壤磷循环，提高土壤有效磷含量，繁殖PSB等功能菌群。

2.2生物改良措施的作用

接种根瘤菌、解磷菌等功能微生物是苏打盐碱地生物改良的重要途径。研究表明，在盐碱地套种豆科绿肥并接种根瘤菌，能有效提高土壤固氮菌的密度和固氮酶活性，为植物提供氮源，促进作物生长。解磷菌的引入则明显增加了土壤中磷细菌的丰度，加速了土壤有机磷的矿化，提高了土壤有效磷含量。此外，接种植物生长促进菌如假单胞菌等，可分泌IAA、铁载体等，刺激植物根系生长，增强抗逆性。生物磷肥、生物有机肥等微生物制剂的施用，不仅为微生物提供碳源和能源，还引入了大量有益菌群，对土著微生物群落产生"接种效应"，有助于优势菌群的建立。

2.3农艺措施的影响

深松、秸秆还田、增施有机肥等农艺措施对苏打盐碱地微生物群落结构和功能也有显著影响。研究发现，深松破坏了土壤板结，增加了孔隙度，促进了水盐运移，有利于盐分淋洗，改善了作物根系生长环境，间接影响根际微生物群落。秸秆还田为微生物提供了丰富的碳源，显著提高了细菌和真菌的丰度及多样性，促进了土壤酶活性，加速了养分循环。覆膜可有效降低土壤水分蒸发，减轻盐分积累，为微生物创造了相对稳定的生存环境。增施农家肥、生物有机肥等，不仅补充了土壤养分，而且引入了大量有益菌，对土壤微生物群落产生"接种效应"，加速了微生物对秸秆等的分解代谢。

3.改良措施优化土壤微生物群落对苏打盐碱地生态修复的意义

土壤微生物在苏打盐碱地生态修复过程中扮演着关键角色。一方面，微生物参与土壤理化性状的改良，加速盐分淋洗、促进团聚体形成；另一方面，微生物为植物提供营养，分泌激素，促进作物生长。因此，改良措施优化土壤微生物群落，有助于加速苏打盐碱地退化生态系统的修复进程，提高土地生产力。

3.1微生物在土壤结构改善中的作用机制

土壤微生物分泌胞外多糖等粘结物质，促进土壤颗粒的团聚，对土壤结构的形成和稳定具有重要意义。研究发现，接种产胶菌如芽孢杆菌、假单胞菌后，苏打盐碱地团聚体含量和土壤渗透性能显著提高。深松可打破土壤板结，增加孔隙度，促进产胶菌的生长繁殖，加快团聚体的形成。秸秆还田、增施有机肥等则为产胶菌提供碳源和能源，促进胞外多糖的合成，提高土壤团聚度。因此，改良措施通过繁殖产胶菌等功能微生物，加速土壤结构的改善进程。

3.2微生物促进植物生长、提高作物产量的途径

苏打盐碱地微生物可通过多种途径促进植物生长、提高作物产量。固氮菌与豆科植物形成共生体，为寄主提供氮源，改善氮素营养。解磷菌分泌有机酸、磷酸酶等，活化土壤磷素，提高磷肥利用率。此外，微生物还可以产生IAA、赤霉素等植物激素，刺激根系生长，增强抗逆性。接种植物生长促进菌后，玉米、小麦等作物的株高、生物量显著增加，籽粒产量提高10-30%。

3.3微生物优化土壤养分循环、加速盐碱淋洗的生态功能

土壤微生物在苏打盐碱地养分循环和盐碱淋洗过程中发挥着重要作用。一方面，微生物分解土壤有机质，加速残体腐解，将营养元素归还土壤，驱动土壤碳、氮、磷等的生物地球化学循环。研究表明，增施有机肥显著提高了苏打盐碱地碳、氮循环相关酶的活性，加速了有机质的周转。另一方面，嗜盐菌、碱杆菌等耐盐碱菌富集Na+，合成渗透调节物质，降低盐害，为盐分淋洗创造了条件。深松破坏板结层，增加孔隙度，促进水盐下渗，加速盐分淋洗。结果表明，深松结合石膏、秸秆还田的改良模式可使0-100cm土层脱盐率达30-40%。

结语：

土壤微生物在苏打盐碱地生态系统中扮演着不可或缺的角色。苏打盐碱地的理化特性显著影响微生物群落的组成与功能。化学改良、生物改良和农艺措施等通过优化微生物生存环境，调控微生物群落结构和多样性，发挥了微生物在养分循环、盐碱淋洗、植物促生等方面的积极作用，对于修复退化生态系统、提高土地生产力具有重要意义。

参考文献：

[1]蒋小曈,黄立华,刘伯顺,等.长期不同施肥措施对盐碱地稻田土壤微生物数量和群落结构的影响[J/OL].农业环境科学学报,1-15[2024-06-18].

[2]奥伦.盐碱地不同修复方式土壤微生物群落分布特征及氮循环的驱动机制响应研究[D].东北林业大学,2022.

作者简介：师臣（1980—），男，汉族，黑龙江大庆市人，硕士，副研究员，研究方向：作物遗传育种。