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土壤微生物是地球地表下數量最巨大的生命形式，而僅有1%的微生物體可以在顯微鏡下觀察到。雖然大部分的土壤微生物肉眼不可見，但它們卻是地球生物多樣性不可或缺的構成部分。在土壤生態系統中，土壤微生物處于核心地位。土壤微生物通過其代謝活動，參與有機質的分解與轉化、養分的循環與利用以及土壤肥力的演替等重要過程，是表征土壤質量的重要指標，對于土壤資源的可持續利用具有十分重要的價值。 
　　土壤微生物多樣性（microbial diversity）又稱微生物群落結構，描述了微生物群落的種類和種間差異，主要體現在生理功能、細胞組成及遺傳物質等層面。微生物多樣性對環境要素的變化過程非常敏感，反映了微生物的生態功能差異。因此，土壤微生物的多樣性還可以用來衡量土壤生態系統的穩定性與和諧性。Loreau的研究發現，處于不穩定的環境條件和生態系統下的土壤占絕大部分，土壤微生物的多樣性越高對生態系統的功能越有積極作用。 
　　施肥是農業生產中對作物產量及土壤性質影響最大的管理措施之一。土壤微生物與施肥及土壤質量的變化密切相關。有研究表明，施肥通過改變土壤的物理和化學性質，直接或間接地造成土壤微生物的數量、活性和群落結構的變化，而土壤生物肥力的差異又會反過來影響土壤的理化結構和生產力。因此，深入研究施肥對土壤微生物多樣性的影響，有利于制定合理的施肥方案，實現土壤質量的提高和土壤資源的可持續利用。土壤微生物多樣性和施肥關系密切，研究長期施肥影響土壤微生物多樣性的機理及表現特征，為進行土壤質量演替的評價以及科學有效的施肥提供了重要參考。 
　　一、土壤微生物多樣性主要分析方法 
　　最早的研究方法是分離培養法，它只適用于環境中一小部分微生物的培養，局限很大。近年來，隨著生物化學及分子生物學等技術的飛速發展，微生物多樣性的研究也向前邁進了一大步。常見的研究方法主要有碳素利用法、磷脂脂肪酸法、分子生物學方法等。 
　　碳素利用法是通過分析微生物對碳源的利用方式對微生物多樣性進行測定。Biolog盤是在試驗中常用的手段，對土壤微生物區系的區分效果明顯，且能夠快速得到大量的原始數據，但是僅限定于生長快速的微生物的測定。 
　　磷脂脂肪酸PLFA是存在于所有微生物生活著的細胞中的穩定結構組分，對磷脂脂肪酸的種類及組成比例進行分析可以鑒別微生物的多樣性。該方法無需進行生物培養，具有快速、準確的優點，能夠有效測定土壤微生物的表型結構，但不能在菌種和菌株水平上對微生物進行區分，此外，溫度、有機質等因素也會影響測試結果。 
　　分子生物學研究方法主要包括熒光原位雜交FISH、限制性片段長度多態性RFLP、單鏈構象多態性SSCP、變性梯度凝膠電泳DGGE和實時熒光定量 PCR 技術等。目前應用最廣泛的是PCR-DGGE技術，它具有操作簡單、結果可信度高、較快捷等優點，能夠在時間和空間維度上提供微生物的動態變化信息。但該方法的檢測結果受到DNA的提取效率、純化和擴增效果等因素的干擾，而且關于細菌數量、基因表達程度以及細胞代謝活性的信息無法反映。此外，近年來，DNA序列分析技術的發展使得基于焦磷酸測序的新一代高通量測序技術在土壤微生物多樣性的研究中得到了極大青睞。 
　　上述幾種方法的原理不同、應用范圍及精度也不同，各具其特點和局限性。在對土壤微生物的研究中僅采用一種方法可能會造成試驗結果的偏差，故一些試驗中綜合運用了多種技術，以得到微生物多樣性及動態變化的更真實數據。 
　　二、長期定位試驗 
　　樊曉剛的研究發現，土壤微生物區系對連續三年不同施氮水平的響應不顯著;Calbrix等（施肥一年）的研究也得出了相似結論，而那些基于長期施肥定位試驗的研究則大多認為施肥對微生物群落功能多樣性影響顯著（如：于樹等）。在農業生態系統中土壤微生物群落結構的變化過程往往相當緩慢，短期試驗不一定能反映出其變化特征和趨勢，而長期定位試驗因具有長期性和可重復性等優勢，試驗結果的準確性和可靠性得到大幅提高。因此長期定位試驗在揭示土壤微生物多樣性對肥料的反應機制、提供科學高效的施肥參數，實現農業資源的優化等方面意義重大。 
　　三、長期施用有機和無機肥料對土壤微生物多樣性的影響 
　　農業生態系統穩定性的長期保持離不開土壤微生物的多樣性。很多研究表明，施肥措施不同，土壤微生物的群落結構也不同。 
　　1.長期施用無機肥對土壤微生物多樣性的影響 
　　肥料施入土壤后，為微生物提供新養分的同時，其分解過程還可能會消耗土壤中的原有養分，引起土壤養分狀況的改變，而土壤中的養分狀態對土壤微生物的生長和活性是否具有抑制作用是決定土壤微生物對無機肥料是何種反應的關鍵。如，顏慧等發現，細菌PLFA和土壤速效磷的養分含量具有極顯著正相關關系。Fierer等利用宏基因組技術發現，氮肥對富營養微生物群落的生長更加有利，這可能是因為氮肥能夠影響土壤優勢微生物的生存策略（不論是直接還是間接）。 
　　張士亮等研究顯示，長期單獨施用無機肥的土壤中微生物的數量與長期不施肥的土壤相比，有一定幅度的增加;而且某些生理菌群（如硝化細菌、纖維分解菌等）的數量增幅較大。但是，在長期施肥定位試驗中發現，由于肥料的配比長期不變，不均衡的施肥會導致一些養分因長期不能得到補充變成限制因子，使某些特定的土壤微生物增加或減少，從而影響微生物的群落組成。白震等對東北黑土微生物群落在不同氮肥處理下的變化規律的研究表明，氮肥長期單獨施用會過度消耗土壤中的有效磷等養分，使真菌生長受到抑制;而將磷肥與氮肥配和施用增加了細菌的生物量。李秀英等發現與非均衡施肥相比，無機氮磷鉀肥的長期均衡施用，明顯增加了土壤中的細菌、真菌和放線菌數量。李鳳霞等對寧夏灌淤土土壤微生物多樣性影響的研究表明，NPK的長期配施使土壤微生物的活性顯著提高。 　　2.長期施用有機肥對土壤微生物多樣性的影響 
　　有機肥含有的大量有機膠體為形成土壤有機、無機復合團聚體提供了物質基礎，對活性鈣離子的生成以及腐殖質含量的增加都非常有幫助;有機肥還具有豐富的有益功能團，為土壤補充了新的碳源和能源，有利于可溶性碳、氮的形成，從而影響微生物的多樣性。但Plaza等認為，有機肥的用量并不是越多越好，因目前用有機肥對土壤進行改良的技術還不夠成熟，故其使用應當適量。 
　　蔡燕飛等的研究顯示，農業生產中長期使用生態有機肥可以促進有益土壤微生物的生長，對土壤微生物群落結構能起到調控作用，有利于土壤質量的提高以及土壤微生物多樣性的增加;而李東坡等認為每年都向土壤中投入適量的有機肥可以使微生物活性維持在較高水平，對微生物多樣性的保持與生態穩定性的維護具有重大意義。魏巍等在黑土區的試驗發現，農作物生長更喜歡真菌/細菌比值較低的土壤，而長期向土壤中施入豬糞肥對降低真菌與細菌的比率具有顯著效果，調控了土壤中細菌和真菌的結構。 
　　3.無機肥和有機肥長期配施對土壤微生物多樣性的影響 
　　侯曉杰等認為，在一定條件下，有機和無機肥的合理配施使微生物利用碳源的能力大大增強，微生物群落的功能多樣性顯著增加。徐陽春等研究發現：在所施的氮、磷、鉀數量全部相等的情況下，有機與無機肥配施的效果要遠遠大于無機肥的單施。Liu等通過研究發現，有機和無機肥長期配施對于土壤微生物量碳、氮含量的增加以及土壤酶活性的提高都具有積極作用。李秀英等發現，無機氮磷鉀復合肥與有機肥（豬廄肥或玉米秸稈）長期配施，能使土壤中細菌、真菌及放線菌的數量明顯提高。Ebhin等的研究也得出相似結論，他們還發現有機和無機肥的長期配施可以顯著提高硝化細菌、氨化細菌及自生固氮菌等的數量。 
　　四、結語 
　　以上很多研究表明，施肥處理比不施肥土壤中的微生物多樣性高，尤以有機肥配施無機復合肥效果好。但也有人得出不同的結論（如：孟慶杰等）。土壤微生物多樣性的影響因素多種多樣，肥料的種類、數量以及施用時間的長短等因素只占其中的一小部分。另外，土壤本底值的差異以及試驗所采用的分析方法的不同都可能會影響微生物多樣性的研究結果。 
　　五、問題與展望 
　　農田管理在最近幾十年中出現了無機肥用量迅速攀升和有機肥用量不斷下降的問題，造成了土壤有機質含量的減少，土壤養分的不平衡，給作物的產量和土壤健康帶來隱患。對此，在農業生產的具體實踐中，應根據實際情況，制定科學有效的施肥計劃，無機肥和有機肥合理配施，為有益微生物種群的生長繁殖創造有利條件，以提高施肥效率。此外，肥料的施用方式對微生物多樣性的研究較少，應該重視這方面的研究內容。 
　　除了施肥外，其它農田管理措施（如輪作、覆膜、澆水等）也對土壤微生物多樣性有影響，再加上土壤類型、植被類型、土壤水分和肥力等的交互作用，使得土壤微生物對農田環境要素擾動的反應機制比我們想象的更復雜。因此，應該加強土壤微生物在特定農田生態系統中對施肥以及施肥與其它因子耦合反應機理的研究。