浅谈土壤微生物对环境胁迫的响应机制

马嘉琦（平凉职业技术学院，甘肃平凉 744000）



浅谈土壤微生物对环境胁迫的响应机制

马嘉琦
（平凉职业技术学院，甘肃平凉 744000）

摘 要：目前，很多微生物学者对于土壤微生物对抗环境胁迫作用的研究存在误区。文章就土壤微生物对环境胁迫的响应机制展开探索及研究。

关键词：土壤微生物 环境胁迫 响应机制

随着时代的不断发展，人们的思想也随之发生改变，特别是环境意识的形成，人们更加注重任何影响环境变化的因素。对于土壤来说，即是环境的一部分体现，也是微生物影响的一个重要因素，而且微生物本身对于环境的变化也具有较强的感应能力。相关研究调查表明，微生物的种群多样性会使土壤生态系统更加平衡，因为微生物种群多样性决定了其能力的多样性。而对于土壤生态系统的控制力也相应增强，进而提升对于环境胁迫的抵抗与恢复能力。

1 微生物与环境胁迫的关联性

环境胁迫（Environmental Stress）主要是代指环境对生物生存产生一定的威胁和制约，一般可以包含各类环境变化，即如冰冻、干旱、盐碱以及UV-B辐射。

土壤生态环境的破坏可以追溯到工业革命时期，土壤污染主要体现在重金属沉积，往往会导致大量的土壤微生物失活。同时，微生物种类趋于单一化，也让土壤的机能出现下降。目前，重金属污染是国际研究微生物与环境胁迫关联性的重要的切入点，一般重金属对于微生物的能力和种群多样性的影响可以体现在多个方面，即如硝化、反硝化、呼吸等。曾经有专家对金属汞对于微生物影响进行过相关的实验，即将氮循环微生物分别放置在含不同程度汞污染的土壤中进行培育，培育时间依次为1周、2周、4周、8周，而在对培育一周容器的微生物进行硝化潜势（PNR）的持续测量中，随着汞浓度提升，硝化潜势会产生下降趋势，下降程度不及其它含汞土壤。而时间越长，氨氧化微生物则会耐受住汞胁迫，同时出现恢复迹象。

根据氨氧化细菌的丰度与种群多样性检测数据可知，氨氧化细菌的丰度变化不明显，而种群多样性中，其中的cluster 3 a.1占比出现降低，同时cluster 3 a.2未出现明显变化，而cluster 7在汞污染的土壤里存在较多。根据以上结果可知，造成PNR产生恢复迹象时，虽然氨氧化微生物的丰度变化不明显，但是种群多样性的结构则产生显著差异性的变化，特别是对于汞具有耐受和适应能力的微生物种成为优势种［1］。

2 土壤微生物群落对环境胁迫响应的生态学机制

对于土壤微生物来说，其种群受到的环境变化因素是随机的，干扰也是一种自然的现象，但是一些学者认为干扰是一种特殊的生态学现象，因为其本身让微生物种群由平衡状态转变为非平衡状态，所以可以体现出干扰对于微生物种群组成多样性的影响。Connell等专家支持中度干扰假说观点，他们认为适度的干扰可以促进微生物种群的多样化。

对此，专家Wakelin则将各类浓度的铜污染土壤作对比研究材料，从中可以明显发现微生物多样性变化呈现出峰状，即先递增至最高点然后递减，这也充分证实了以上的理论。

另外，微生物细胞的抵抗力还可以来源于基因的水平转移，即在转移过程中获取对于污染物的降解基因，进而让微生物产生新的种群，最后对其多样性产生影响。各类微生物的抗干扰能力都存在一定的差异性，而微生物种群对环境扰动产生的抵抗能力和恢复能力往往会因为种群功能多样而存在不同，一般功能更多的微生物种群，则会产生更多同类功能的微生物种类。

当种群多样性出现下降时，这些多余的种类群体则可以作为缓冲，以保证整个土壤生态的稳定性。即如Wertz专家曾经采用稀释未灭菌土壤溶液实验，通过最后测试实验数据可知，根据微生物种群的梯度变化，梯度不同微生物种群对于环境胁迫的抵抗与恢复也不尽相同，即如硝化类抵抗和恢复力都不及反硝化种群，这主要是由于反硝化微生物种群的构成更加复杂，所以功能体现较为多样和完善。在环境胁迫下，多样性虽然出现下降，但是很快因为一些功能相同的种群进行填补，从而获得了缓冲机会［2］。

3 土壤微生物种群的功能重复

土壤微生物种群的功能重复，即同一微生物种群产生生态功能近似的两个种类，当其中一个种类因为环境胁迫而出现灭绝时，另外一个种类则会替代其功能，进而维持整个土壤生态结构的稳固或者接近正常运作。

微生物种群多样性若因为环境干扰出现改变，而种群的功能重复则能够维护整个生态系统的稳定。即如Chaer等专家就将热带雨林及耕种土壤的微生物进行对比，对比主要是针对两者面对环境胁迫的抵抗力与恢复力情况。研究指标主要是针对酶的活性变化为依据，即如在热激实验开始和结束后，两者中的二乙酸荧光素酶活性改变不明显。

由此可见，微生物种群存在功能重复的特征，体现出这种功能重复的能力，也会提升微生物种群稳固性。此外，如果微生物种群对于环境胁迫敏感，同时未能体现出其恢复力，但是种群结构产生的变化对于环境影响不大，其原因可以追溯到两个方面：其一，新产生的种群已经包含了旧种群的功能重复物种；其二，新产生的种群功能与旧种群存在一定差异，这种差异并没有影响到正常的环境生态［3］。

参考文献

［1］ 李晶，刘玉荣，贺纪正，等.土壤微生物对环境胁迫的响应机制.环境科学学报，2013，04（04）：960～961

［2］ 黄法.试论土壤微生物对环境胁迫的响应机制.中国农业信息，2015，04（04）：47

［3］ 李月灵，金则新，李钧敏，等.接种土壤微生物对铜胁迫下海州香薷生长及光合生理的影响.生态学报，2015，06（06）：3 927～3 928