土壤微生物是指土壤中体积小于5×μm3的生物，包括细菌、真菌、放线菌和小型动物，但不包括植物。土壤微生物多样性研究的核心内容是在自然或干扰条件下土壤微生物的群落结构、种群消长、生理代谢、遗传变异及其演替规律，研究主要集中在物种多样性、遗传多样性、结构多样性和功能多样性4个水平。土壤微生物作为土壤生态系统的重要组成部分，在土壤的生物化学转换中发挥着不可或缺的作用，如有机物分解、养分循环转化等，与土壤肥力关系十分密切。
1土壤微生物多样性与施肥的关系。
施用肥料是改变土壤理化性状最重要的手段之一，不仅能最直接有效地提升土壤肥力，同时也对土壤微生物多样性有重要影响。一方面施用肥料为微生物提供相应的代谢营养，从而改变微生物多样性结构。例如不同氮肥处理会改变氨氧化细菌的群落结构，特别是亚硝化螺菌的数量。另一方面施用肥料改变土壤理化性状，会促进或抑制微生物数量的增长。例如秸秆还田增加固氮酶铁蛋白基因和硝酸盐还原酶基因；施加氮肥增加amoA基因的数量；化肥会增加真菌和放线菌比例，抑制细菌的生长；蔬菜种植中，施用高量堆肥（45thm-2year-1）促进土壤中革兰氏阳性菌、放线菌、真菌和丛枝菌根真菌的数量增加；施用牛粪促进土壤中含有更多的内酰胺耐受细菌。
土壤微生物多样性也对施用肥料有一定的响应作用。首先土壤微生物对施用肥料具有一定的缓冲作用，这主要来自土壤微生物对肥料中代谢营养的吸收。其次，土壤微生物作用会改变施用肥料的肥效，例如土壤中硝化细菌和反硝化细菌能改变氮肥在土壤中的化学形态，甚至将氮肥以气体的形式进入大气，从而改变肥效。最后土壤微生物能增长肥料的肥效的有效期。土壤微生物将施用的肥料作为营养元素代谢吸收，在其代谢产物和死亡后的残体中又释放出来，甚至循环利用，从而增长了肥料的有效期。这些作用是通过不同种类的土壤微生物实现的，需要土壤微生物有良好的多样性结构。
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土壤微生物多样性与土壤团聚体的关系。
作为土壤结构的基本单位，土壤团聚体是决定土壤肥力的重要因素之一。土壤微生物多样性影响土壤团聚体的形成和稳定。真菌、丛枝菌根真菌及球嚢霉素真菌菌丝的胞外多糖胶结、缠绕粘土颗粒是形成和提高土壤团聚体稳定性的重要机制。土壤微生物分解新鲜的有机物过程中产生的胞外多糖和脂类促进土壤团聚体的形成和稳定，而进一步分解有机质则会破坏土壤结构。
土壤团聚体组分分布与微生物多样性密切相关。在0.25-2mm团聚体中氮素矿化过程显著高于2mm和0.25mm团聚体，这是因为参与土壤氮矿化的氨氧化细菌和氨氧化古菌主要分布在大团聚体（0.25-2mm）内部。随着团聚体粒径的降低，真菌细菌比例下降，而革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌的比例增加。水田长期垄作免耕处理下，耕层土壤中，真菌主要分布在土壤大团聚体内。
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土壤微生物多样性与土壤有机碳的关系
土壤有机碳是构成土壤肥力的另一重要因素，而土壤有机碳的微生物降解是土壤微生物共同作用的结果。土壤微生物多样性的意义在于几乎在任何土壤都有降解各种有机质的能力。甘氨酸、蔗糖、木质素和纤维素的降解均需要土壤中特定的真菌群落参与，例如白腐担子真菌参与了草原土壤中木质素的降解过程。土壤有机碳的保护机制也在影响土壤微生物多样性。土壤有机碳生物化学保护机制使得新鲜有机质和陈旧有机质的组分有巨大差异，而其分解也促进土壤微生物多样性的发展。
综上所述，良好的土壤微生物多样性结构对土壤肥力有重要的影响，其作用机理不尽相同，只有科学掌握其规律才能更好地为生产实践提供帮助。
作者：袁硕荣勤雷黄绍文唐继伟张怀志中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
设施蔬菜双减项目课题1“设施蔬菜化肥减施关键技术优化”
本期编辑：菜棚
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