植物的茎叶和果实表面是某些微生物的良好生境,细菌、蓝细菌、真菌(特别是酵母)、地衣和某些藻类常见于这些好气的植物表面。邻接植物表面的生境称为叶际(phyllosphere)。叶际主要为各种细菌和真菌种群所占据。叶的直接表面生境称为叶面(phylloplane),也为不同的微生物占据。花是附生微生物的短期生境,花从受精到果实成熟,环境条件发生了改变,微生物群落也会发生演替。果实成熟时,酵母属有时成为优势种群。不同种的植物果实有特定的群落组成。 某些病毒、细菌、真菌和原生动物能引起植物的病害,主要的病害是由真菌引起的。微生物引起的植物病害是微生物对植物的偏害作用。病害使植物功能失常,因而降低了植物生长和维持它们生态位的能力。病原体通过不同的途径进入植物体内,通过产生分解酶、毒素和生长调节因子干扰植物的正常功能。被感染植物能产生各种形态上和代谢上的异常,有的植物会快速死亡,或经历缓慢的变化过程,而走向死亡。
一、根际 根际就是植物根与土壤的交界面,目前根际的范围并不十分明确。现一般是距根面1—4毫米厚的土壤范围内。 采集根际土壤常用的方法是:将植物连根带土挖掘出来,抖掉根上的大土块,将紧贴于根上的薄层土壤洗下来。在根际土壤中,根系除直接吸收养分外,还将各种有机和无机物释放到这部分土壤中,如碳水化合物、氨基酸、有机酸等(即植物根系的细胞脱落物和根系分泌物),使得根际土壤中的营养物质比根外土壤丰富。二、根系分泌物包括 无机物——CO2、矿质盐类(细胞膜受损时才大量外渗); 有机物——糖类、蛋白质及酶、氨基酸、有机酸等。 根系分泌物具有重要的农业意义,根系分泌物是微生物的能源和营养材料、能够促进养分有效化、在作物间作或混作中互利作用。三、根际效应 由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量,因此,在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤,这种现象称为根际效应。 “根际效应”反过来又强烈地影响着植物对养分的吸收。有时根系会分泌植物毒素,强烈拟制同种植物或他种植物的生长。这种现象称为异株相克。连作减产以及病害加重的现象,大多与根分泌物有关。如由于桃树的根皮中分泌苦杏仁苷物质,就出现了同一土地上的再植障碍问题。四、根际微生物 根际微生物是指植物根系直接影响范围内的土壤微生物。根际的微生物对植物吸收养分的有非常重要的影响: 1、微生物通过矿化有机物,释放CO2和无机养分; 2、微生物产生和分泌有机酸,络合金属离子,促进养分的吸收和转移;同时,降低土壤pH值,促进难溶性化合物的溶解和养分释放。 3、微生物能固定和转化大气中的养分,固氮微生物能将空气中的分子态氮转化为植物可利用的形式; 4、微生物代谢产生和释放生理活性物质,促进根系的生长和养分的吸收。五、生物固氮 生物固氮是在常温、常压下,通过固氮生物体内固氮酶的作用,将游离氮素转变成氨的过程。生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用,而且对维持生态系统平衡有重要意义。每年生物固氮总量约占地球上固氮总量的90%。 1、固氮的微生物有70多个属。主要为细菌、放线菌和蓝、绿藻类。 2、生物固氮的形式有自生固氮和共生固氮。其中共生固氮的效率高。 自生固氮细菌:是指独自生活时能将分子态氮还原成氨,并营养自给的细菌类群,主要有好气性、嫌气性和兼性三种。 共生固氮细菌:是指两种生物相互依存生活在一起时,由固氮微生物进行固氮的作用,例如根瘤菌和豆科植物。 3、根瘤菌 根瘤菌是指与豆科植物共生,形成根瘤,能固定大气中分子态氮,向植物提供氮营养的一类杆状细菌。根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮总量的绝大部分。 豆科植物(三叶草、草木樨、紫花苜蓿)的固氮量为300——600千克/公顷.年。 非豆科(赤杨属、杨梅属、仙人掌属)的固氮量为50——400千克/公顷.年。 根瘤菌要求土壤环境为中性,磷、镁、钼、锰含量较高的土壤。
六、共生菌根 菌根是土壤真菌侵染植物根系后建立共生关系所形成的共生体。形成这种共生体的真菌叫菌根真菌,它们能在2000多种植物的根部侵染形成菌根,其中木本植物数量最多。 根据菌根与植物根结合的紧密程度,可分为——外生菌根、内生菌根、内外生菌根。根系与菌根真菌共生体系的生理基础,如下图所示:
菌根对寄生植物的主要作用: 菌根现象十分普遍,且没有严格的专一性,同种植物可被多种菌根菌感染,同一种菌根菌也可以感染多种植物,对植物的生长环境有利,同时使用菌剂方便。有许多树木的生长,必须有菌根菌的存在,才能良好地生长。海南岛的南亚松,在无菌根菌的荒地上,苗木常常死亡。 (1)、扩大寄主植物根的吸收范围,提高根的吸收能力,增加根系对水分及养分的吸收,作用最显著的是提高植物对磷的吸收; (2)、防御植物根部病害,菌根起到机械屏障作用,防御病菌侵袭; (3)、菌根真菌分泌维生素、酶类和抗生素物质,促进植物根系的生长和物体内水分运输,保护幼根免受寄生物的入侵。增强植物的抗旱性能; (4)、增强植物对重金属毒害的抗性,缓解农药对植物的毒害; (5)、促进共生固氮。