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重视土壤微生物正当时!
时间:2018年09月22日 00时 | 来源:中国科学报 | 浏览:244 次


重视土壤微生物正当时,加大土壤微生物学科的基础、应用研究能够为我国和人类社会生态环境的健康发展奠定基础。

 

8月31日,我国首部《土壤污染防治法》正式面世。因其关系到群众是否吃得安全、住得放心,社会各界的重视度极高。《土壤污染防治法》提出“支持采取土壤改良、土壤肥力提升等有利于土壤养护和培育的措施”。

 

作为土壤生命活力的重要组成部分,土壤微生物影响全球气候变化、粮食安全、土壤生态系统变化、污染物转化、人类社会的健康发展,它是土壤质量评价指标之一。研究证明,土壤微生物的科学利用有利于土壤肥力的提升。

 

重视土壤微生物正当时。“加大土壤微生物学科的基础、应用研究能够为我国和人类社会生态环境的健康发展奠定基础。”中科院沈阳生态研究所高级工程师江志阳说。

 

促进现代农业发展

 

江志阳介绍,土壤微生物一般指土壤中肉眼难以看清楚的微小生物的总称,主要包括真菌、细菌、原生动物、病毒、显微藻类。而土壤微生物的研究对象包括森林、农田、草原、湿地等处的土壤。

 

土壤微生物系统是地球上系统生物多样性最为丰富的环境。资料显示,每克土壤中含有微生物的数量可达上百亿,种类可达上百万。

 

土壤微生物广泛用于工业、农业、医药、环境等诸领域,农业领域的应用尤甚。

 

截至目前,土壤微生物在农业上的应用主要集中在微生物肥料、根际微生物、壤微生物物种间互助与拮抗关系、土壤微生物生态学研究、土壤生物多样性研究等方面。

 

以微生物肥料为例。目前我国微生物肥料包括固氮菌、根瘤菌、硅酸盐菌剂、有机物料腐熟剂、复合微生物肥料、生物有机肥等,每年产量超过1000万吨,产值150亿元以上。

 

“土壤微生物资源的利用对优化我国肥料和农药体系建设起到关键作用,促进我国现代农业的发展。”江志阳说。

 

除此之外,由于社会各行业发展导致土壤、水体等污染,常见的有农药污染、塑料农膜污染,它们都有其自身结构和规律。微生物物种多、生理代谢类型多、代谢产物多、遗传基因多、生态类型多,如微生物总数约为50万~600万种。而研究其相互关系,为解决土壤、水体等污染提供路径。

 

然而,据统计表明,被人类认识的微生物物种数量远不及动植物多,不会超过实际存在种数的10%,其中得到利用的超不过1%。

 

在江志阳看来,前者说明对其资源调查开展不够,加之微生物自身特点,使得自然界中还有很多微生物尚未被发现;后者说明微生物物种资源亟待开发、研究与利用。

 

事实上,土壤微生物多样性的研究对于物种保护性利用和种质资源保存意义重大。

 

研究应有新计划

 

我国土壤微生物学科的发展起步较晚,1935年中科院沈阳应用生态研究所研究员张宪武开始对根瘤菌进行研究,这一学科的主要奠基人是陈华癸和樊庆笙等前辈。

 

新中国成立后,我国微生物科研人员开展了大量的基础与应用研究,主要包括土壤微生物生态学、根际微生物、土壤微生物机理与养分循环、土壤生化活性和土壤酶、微生物肥料等有益农业微生物应用研究。

 

近10年来,随着分子生物学、土壤宏基因组学、计算机技术的发展,国内外土壤微生物学研究蓬勃发展,国家相关部门也对这一产业投入了大量科研经费,培养了一大批中青年学科人才和团队。

 

目前,土壤微生物学科初步形成了土壤微生物功能生态系统研究技术体系,在诸多方面取得重要进展,为未来我国土壤生物学发展奠定了坚实的基础。

 

不可否认,土壤微生物产业前景十分光明。

 

在江志阳看来,在国际上对土壤微生物逐步重视的形势下,我国土壤微生物学也应该有新的发展计划。

 

首先,开展土壤微生物生态系统时空变化规律的研究。相关研究不仅涉及土壤微生物种类、数量、群落结构等方面,更要研究在土壤复杂的生命系统中微生物物种是如何变化的,研究效果要超过在实验室中人工干预条件下针对某一微生物研究的效果,更容易实现土壤微生物生态系统与地球表层生态系统的结合。

 

其次,加强根际微生物探索。根际微生物是对植物根系有直接影响的土壤范围内生长繁殖的一种微生物,它和植物间是互生关系。微生物大量聚集在根系周围,将有机物转化为无机物,为植物提供有效的养料;同时,微生物还能分泌维生素、生长刺激素等,促进植物生长。

 

第三,丰富功能微生物群体。功能型微生物泛指对环境和人类生产、生活有促进作用的具有特殊功能的微生物菌株。由于人类社会发展,导致土壤、水体等诸多环境问题,如何利用微生物技术解决此类问题值得重视。

 

此外,勿忘极端微生物。极端微生物是最适合生活在极端环境中的微生物的总称,包括嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜压、嗜金、抗辐射、耐干燥和极端厌氧等多种类型。以我国实施多年的北方地区秋冬季秸秆还田为例,调查显示,北方地区10月左右进行收割、秸秆还田、喷洒腐熟剂,由于温度低,腐熟剂没有达到预期效果。反之,如果有耐低温菌株可供应用,那么这一措施还是可以进行的。

 

最后,实现先进技术与土壤微生物学科的集合。微生物学科是一个交叉的学科。在今后的发展过程中,可以开展计算机—微生物技术研究、土壤微生物原位技术研究、土壤基因组学技术研究等,同时也要关注土壤微生物最基础研究,即土壤微生物的分离、培样、保存技术研究。只有众多研究技术高效结合,才能推进土壤微生物研究。


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