利用土壤微生物是大勢所趨 下一步應(yīng)全面推進(jìn)相關(guān)研究

秦志偉

8月31日，我國首部《土壤污染防治法》正式面世。因其關(guān)系到群眾是否吃得安全、住得放心，社會(huì)各界的重視度極高。記者了解到，《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養(yǎng)護(hù)和培育的措施”。

作為土壤生命活力的重要組成部分，土壤微生物影響全球氣候變化、糧食安全、土壤生態(tài)系統(tǒng)變化、污染物轉(zhuǎn)化、人類社會(huì)的健康發(fā)展，是土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)之一。研究證明，土壤微生物的科學(xué)利用有利于土壤肥力的提升。

重視土壤微生物正當(dāng)時(shí)?！凹哟笸寥牢⑸飳W(xué)科的基礎(chǔ)、應(yīng)用研究，能夠?yàn)槲覈腿祟惿鐣?huì)生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)?！敝锌圃荷蜿柹鷳B(tài)研究所高級工程師江志陽表示。

應(yīng)用廣泛 促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展

江志陽向記者介紹，土壤微生物一般指土壤中肉眼難以看清楚的微小生物的總稱，主要包括真菌、細(xì)菌、原生動(dòng)物、病毒、顯微藻類。而土壤微生物的研究對象包括森林、農(nóng)田、草原、濕地等處的土壤。

土壤微生物系統(tǒng)是地球上系統(tǒng)生物多樣性最為豐富的環(huán)境。資料顯示，每克土壤中含有微生物的數(shù)量可達(dá)上百億，種類可達(dá)上百萬。

土壤微生物廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境等諸領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尤甚。截至目前，土壤微生物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要集中在微生物肥料、根際微生物、壤微生物物種間互助與拮抗關(guān)系、土壤微生物生態(tài)學(xué)研究、土壤生物多樣性研究等方面。

以微生物肥料為例，目前我國的微生物肥料包括固氮菌、根瘤菌、硅酸鹽菌劑、有機(jī)物料腐熟劑、復(fù)合微生物肥料、生物有機(jī)肥等，每年產(chǎn)量超過1000萬噸，產(chǎn)值150億元以上?！巴寥牢⑸镔Y源的利用對優(yōu)化我國肥料和農(nóng)藥體系建設(shè)起到關(guān)鍵作用，促進(jìn)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展?！苯娟栒f。

除此之外，由于社會(huì)各行業(yè)發(fā)展導(dǎo)致土壤、水體等污染，常見的有農(nóng)藥污染、塑料農(nóng)膜污染，它們都有其自身結(jié)構(gòu)和規(guī)律。微生物物種多、生理代謝類型多、代謝產(chǎn)物多、遺傳基因多、生態(tài)類型多，如微生物總數(shù)約為50萬600萬種。而研究其相互關(guān)系，為解決土壤、水體等污染提供路徑。

然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，被人類認(rèn)識的微生物物種數(shù)量遠(yuǎn)不及動(dòng)植物多，不會(huì)超過實(shí)際存在種數(shù)的10%，其中得到利用的超不過1%。

在江志陽看來，前者說明對其資源調(diào)查開展不夠，加之微生物自身特點(diǎn)，使得自然界中還有很多微生物尚未被發(fā)現(xiàn);后者說明微生物物種資源亟待開發(fā)、研究與利用。事實(shí)上，土壤微生物多樣性的研究對于物種保護(hù)性利用和種質(zhì)資源保存意義重大。

前景光明 全面推進(jìn)相關(guān)研究

我國土壤微生物學(xué)科的發(fā)展起步較晚，1935年，中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研究員張憲武開始對根瘤菌進(jìn)行研究，這一學(xué)科的主要奠基人是陳華癸和樊慶笙等前輩。

新中國成立后，我國微生物科研人員開展了大量的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，主要包括土壤微生物生態(tài)學(xué)、根際微生物、土壤微生物機(jī)理與養(yǎng)分循環(huán)、土壤生化活性和土壤酶、微生物肥料等有益農(nóng)業(yè)微生物應(yīng)用研究。

近十年來，隨著分子生物學(xué)、土壤宏基因組學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外土壤微生物學(xué)研究蓬勃發(fā)展，國家相關(guān)部門也對這一產(chǎn)業(yè)投入了大量科研經(jīng)費(fèi)，培養(yǎng)了一大批中青年學(xué)科人才和團(tuán)隊(duì)。

目前，土壤微生物學(xué)科初步形成了土壤微生物功能生態(tài)系統(tǒng)研究技術(shù)體系，在諸多方面取得重要進(jìn)展，為未來我國土壤生物學(xué)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

不可否認(rèn)，土壤微生物產(chǎn)業(yè)的前景十分光明。在江志陽看來，在國際上對土壤微生物逐步重視的形勢下，我國土壤微生物學(xué)也應(yīng)該有新的發(fā)展計(jì)劃。

第一，開展土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空變化規(guī)律的研究。相關(guān)研究不僅涉及土壤微生物種類、數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)等方面，更要研究在土壤復(fù)雜的生命系統(tǒng)中微生物物種是如何變化的，研究效果要超過在實(shí)驗(yàn)室中人工干預(yù)條件下針對某一微生物研究的效果，更容易實(shí)現(xiàn)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)與地球表層生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)合。

第二，加強(qiáng)根際微生物探索。根際微生物是對植物根系有直接影響的土壤范圍內(nèi)生長繁殖的一種微生物，它和植物間是互生關(guān)系。微生物大量聚集在根系周圍，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，為植物提供有效的養(yǎng)料;同時(shí)，微生物還能分泌維生素、生長刺激素等，促進(jìn)植物生長。

第三，豐富功能微生物群體。功能型微生物泛指對環(huán)境和人類生產(chǎn)、生活有促進(jìn)作用的具有特殊功能的微生物菌株。由于人類社會(huì)發(fā)展，導(dǎo)致土壤、水體等諸多環(huán)境問題，如何利用微生物技術(shù)解決此類問題值得重視。

此外，勿忘極端微生物。極端微生物是最適合生活在極端環(huán)境中的微生物的總稱，包括嗜熱、嗜冷、嗜酸、嗜堿、嗜壓、嗜金、抗輻射、耐干燥和極端厭氧等多種類型。以我國實(shí)施多年的北方地區(qū)秋冬季秸稈還田為例，調(diào)查顯示，北方地區(qū)10月左右進(jìn)行收割、秸稈還田、噴灑腐熟劑，由于溫度低，腐熟劑沒有達(dá)到預(yù)期效果。反之，如果有耐低溫菌株可供應(yīng)用，那么這一措施還是可以進(jìn)行的。

第四，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)與土壤微生物學(xué)科的集合。微生物學(xué)科是一個(gè)交叉的學(xué)科，在今后的發(fā)展過程中，可以開展計(jì)算機(jī)微生物技術(shù)研究、土壤微生物原位技術(shù)研究、土壤基因組學(xué)技術(shù)研究等，同時(shí)也要關(guān)注土壤微生物最基礎(chǔ)研究，即土壤微生物的分離、培樣、保存技術(shù)研究。只有眾多研究技術(shù)高效結(jié)合，才能推進(jìn)土壤微生物研究。