文档介绍：土壤微生物多样性的土壤生态系统服务功能-环境生态论文
土壤微生物多样性的土壤生态系统服务功能
文/张振华董珊珊刘燕于赐刚
土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度。一般认为,土壤微生物多样性存在基因、物种、种群以及群落4个层面。长期以来,由于微生物的微观性以及研究方法的缺失导致对于它们的生物多样性研究远没有宏观生物那样受到重视。人类对土壤中的微生物多样性及其在生态系统中的功能了解很少,只能作“黑箱”处理,导致某些微生物种群的消失和演替,已知有8%的真菌种群处于濒危状态,一些处于特殊生境的真菌种群也慢慢消失。因而对微生物多样性的认识、保护是整个生物多样性保护中必不可少和亟需开展的内容。
近年来,土壤生物多样性的重要生态功能及其面临的威胁引起许多国际组织和政府的重视。1993年第24届国际科联通过的国际生物多样性合作研究计划“DIVERSITAS”中列出了5个核心研究计划和5个特殊研究领域,其中2个领域是关于微生物多样性的研究、2002年联合国粮农组织也专门设立了“土壤生物多样性研究议程(Soil Biodiversity Initiative)”、2002年生物多样性公约缔约方第六次会议上正式提出了对土壤生物多样性开展保护和可持续利用(Conservation and Sustainable Use of Soil Biodiversity)、2006年欧洲委员会也启动了一项关于土壤生物保护策略的大型项目(Thematic Strategy for Soil Protection)。至此,世界各国也陆续组织开展了土壤生物多样性对土壤生态系统功能作用的相关研究。英国自然环境委员会于1998-2004年实施了“土壤生物多样性计划”、南极洲土壤生物多样性与生态系统功能研究、美国土壤微生物学家Noah Fierer领导的美洲大陆土壤微生物多样性分布格局研究、巴西亚马逊雨林土壤生物多样性研究以及我国中科院开展的“农田土壤生物多样性项目”。尽管有上述一些组织的倡议和积极行动,由于目前对土壤生物多样性的研究只停留在理论讨论方面,在其监测、评价、保护与立法方面还缺少具体而有效的措施。因此,本文通过简要介绍土壤微生物多样性的土壤生态系统服务功能,来进一步讨论土壤微生物多样性研究面临的挑战以及未来值得深入研究的问题。
土壤微生物多样性在土壤生态系统养分循环中的作用
养分循环利用是陆地生态系统的主要功能过程之一,养分循环与平衡直接影响着生态系统生产力的高低,并关系到生态系统的稳定性。土壤微生物对土壤生态系统中有机物的分解能力是实现土壤物质循环和养分转化的功能基础。比如,土壤微生物活性的变化会影响温室气体的释放和整个陆地生态系统碳库,因为微生物能够在其生命活动过程中不断同化环境中的有机碳,同时又向外界释放碳素。而且,土壤微生物对植物有效养分有着储备作用,对土壤C、N等养分的有效性及其在地上、地下的循环特征方面起着调控作用。
土壤微生物多样性对土壤生态系统安全调控的影响
土壤生态系统安全包括了土壤自毒化学物质累积、病原菌富集诱导的土壤功能退化,自然灾害、耕作不当、养分失衡导致的土壤障碍,以及重金属、有机污染物和放射性物质引起的土壤污染。而土壤微生物在维护土壤健康、保障土壤可持续利