4.3　微生物在草地生态恢复与重建中的应用

外源微生物是通过实验室驯化、修饰，提高其活力或带有某种特性后，再施用于土壤的细菌、放线菌、真菌等一系列微生物的统称。外源微生物与根系复合系统的构建就是在植物根部引入外源菌株并且使其在植物根部（包括外根圈，也包括根面或内根圈）定殖的过程。根际定殖的微生物系统在植物病害防治、促进植物生长、以及污染土壤的植物修复方面具有很大的潜力^［43］。目前已有将各种有益微生物（如生防菌BCA；根围促生菌PGPR）定殖于植物根部的研究，这些研究的成果有力地证实了外源微生物能够在植物根系定殖的可能性。

菌根是一些高等植物根系与真菌的共生联合。菌根真菌在草地土壤、耕地土壤、森林土壤中都广泛分布。菌根真菌中扮演重要角色，菌根真菌侵染植物根部活细胞而不危害植物，产生的根外菌丝又可扩展到土壤中，与土壤团聚体中的微生物区系和土壤微域环境建立起一种密切的联系。因此菌根真菌将植物和土壤有机的联合起来，不仅将土壤的矿物营养提供给植物，而且把寄主植物的碳水化合物提供给土壤和土壤生物体^［46］，近年来一些研究表明，菌根真菌在土壤保持中发挥重要作用。菌根真菌能够维持土壤大团聚体的组成，同时，菌丝和根的断裂片段又可参与稳定微团聚体的组成；另外，菌根真菌产生的多糖类物质也有增加矿物质强度和保持水分的能力。

根际促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，简称PGPR）生活于土壤或附生于植物根际、茎叶的一类可促进植物生长的有益菌类^［47］。自从1978年Burr等首先在马铃薯上报导PGPR以来，PGPR的研究逐渐成为土壤微生物学的活跃研究领域。大量的研究表明，根际促生菌PGPR对土壤有害病原微生物与非寄生性根际有害微生物都有生防作用，对植物吸收利用矿物质营养也有促进作用，并可产生有益植物生长的代谢产物，从而促进植物生长发育^［48］。

植物根系和根围微生物之间存在着一种动态的过程，植物的根系为根际的微生物提供了生态位和适宜的营养条件，而微生物的活动还可以修饰和改善土壤理化性质和养分状况，有利于根系在土壤中的存活和扩展以及土壤养分的利用，提高植物在土壤中的定殖能力。根际环境中植物根系和微生物间的这种动态的相互作用，可能是一种改善土壤理化性质和积累有机养分的基本过程。另外，根际环境中的根围微生物与植物存在着一定的协同关系，根际环境中根围微生物和植物根系的这种协同关系，可能对植物的抗逆适应性具有重要的意义。因此在退化草地的生态恢复与重建过程中，不能单方面依赖于植物的选择，根际环境微生物与植物根系的相互作用的根际环境可能同样发挥着一定的作用，特别是根围微生物的能够改善土壤理化性质和养分积累的特性在植被恢复过程中具有潜在的作用，除此之外，通过根围微生物活动改善土壤理化性质和养分积累为其他物种的迁入、定居和繁殖提供了营养条件，为形成结构较为复杂的植物群落生态系统打下了良好的基础，这对自然恢复形成稳定的草地生态系统也具有重要的意义。结合植物和根围微生物组成的生物复合系统的应用，可望能够为草地退化生态系统的治理提供更为有效的生态恢复与重建技术。

迄今为止，国内外关于菌根和PGPR菌在植物营养和土壤营养互动过程中的作用的研究及相关生态菌肥的开发研制的报道较多。由于在不同生境的植物根系生存着特定根围微生物，考虑到目前已研究成功的菌株难以适应具有独特性的高寒环境，因此从特定的气候、植物生境中分离出功能性的根围微生物，并应用于退化草地的恢复与重建工作中，此项工作的开展具有特别重要的意义和广阔的发展前景。

在根际环境与退化草地的生态恢复与重建的研究中，根围微生物在根际环境中的变化动态及其如何通过土壤和植物发生相互作用并对植物产生影响、根分泌物如何调节和控制根围微生物的组成和活性以及根际环境在草地生态系统中物质循环和能量流动中的作用是亟待深入研究的关键问题。通过根际环境中根围微生物和根分泌物及其相互关系的研究，结合根围微生物和植物根系组成的复合生物系统，为退化草地的恢复与重建提供新的思路和理论依据。这些问题的解决对于进一步了解草地退化的机理和开展退化草地的恢复与重建工作具有积极的意义。今后应该重点研究根围微生物多样性与生态稳定性的相关性，根围微生物群落结构动态演替规律和影响演替的动力学基础，引起微生物区系变化的因素及其对草地植物的影响。寻找能够显著促进草地植物生长和增加植物抗病性的根际促生菌和菌根真菌资源，阐明其促生机制和抗病机制。通过现代生物技术使外源微生物在草地植物根际成功定殖，通过根围微生物活动改善土壤理化性质和养分积累为其他物种的迁入、定居和繁殖提供了营养条件，为形成结构较为复杂的植物群落生态系统打下了良好的基础，保护生态环境，提高经济效益。