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植物根际微生物的研究及其应用植物根际微生物是指生活在植物根部周围的微生物群落。
这些微生物包括细菌、真菌、放线菌等，它们与植物根系之间存在着相互作用，对植物的生长和健康起着重要作用。
近年来，随着生物技术的发展和对生态环境的关注，植物根际微生物的研究逐渐受到了广泛关注。
本文将对植物根际微生物的研究及其应用进行探讨。
一、植物根际微生物与植物生长植物根际微生物是一种共生微生物，能够与植物根系形成一种特殊的互惠互利关系。
这种关系是建立在微生物与植物之间的信号交流和物质交换的基础之上的。
植物根际微生物可以通过吸附植物根系表面、形成生物膜、分泌各种有益物质等方式，对植物的生长和健康起着重要作用。
其主要作用包括：1. 促进营养吸收微生物可以分泌多种有机溶解物和有机酸，促进肥料的矿化，提高植物对营养物质的吸收能力。
2. 增强植物抗病性植物根际微生物可以分泌抗菌物质和生物酶，能够与植物共同对抗病原菌，提高植物的抗病能力。
3. 促进植物生长微生物还可以分泌植物激素如乙烯、生长素等，通过诱导植物生长，促进植物的发育和生长。
二、植物根际微生物的研究方法植物根际微生物的研究需要采用一系列的分子生物学和生态学方法。
主要包括：1. PCR扩增和测序通过PCR扩增和测序可以获得植物根际微生物的16S或18S rRNA基因序列，从而了解微生物的种群组成和多样性。
2. 岛式基因组测序通过对微生物的岛式基因组测序可以了解微生物的功能和代谢途径，阐明微生物与植物之间的生物交互机制。
3. 生态试验通过采用生态试验方法，可以了解微生物对植物生长的影响，探究生物间的交互关系和作用机制。
三、植物根际微生物在农业生产中的应用植物根际微生物作为一种新型肥料在农业生产中具有广泛的应用前景。
其主要应用包括：1. 生物肥料植物根际微生物可以培养在大量的载体中，并加入到肥料中，丰富土壤微生物种群，提高土壤肥力和养分利用率。
2. 生物防治植物根际微生物可以分泌具有抗菌和杀菌活性的物质，用于植物病害的预防和治疗，避免使用化学农药带来的负面影响。
植物根际微生物生态功能及其机制探究植物根际微生物是指存在于植物根区域中的微生物群落，包括细菌、真菌、放线菌以及其他微生物。
这些微生物数量众多，种类繁多，生态功能复杂。
它们与植物根系形成紧密的生态互动关系，参与植物根系的生长、营养吸收、抗病抗逆等生物学过程。
因此，深入探究植物根际微生物的生态学功能及其机制，对于推动农业、环境保护和生命科学等领域的发展，具有十分重要的价值。
一、植物根际微生物对植物生长的促进作用植物根际微生物对植物的生长具有促进作用，主要表现在以下几个方面：（一）促进植物根系生长。
植物根际微生物对植物根系的生长具有明显的促进作用。
一些细菌和真菌可以通过分泌植物生长素和激素来刺激植物根系的伸长和分枝，促进根系发育和生长。
例如，低氮盐胁迫下，根际细菌鉴定出的248株细菌中，有3株可以产生IAA、GA_1和ZEATIN，从而促进甜菜根系的生长。
（二）提高植物的营养吸收。
植物根际微生物通过协同作用提高植物对养分的吸收效率，从而促进植物的生长和发育。
例如，一些根际微生物可以促进氮素的转化和固定，从而富集土壤氮素，提高氮素利用效率。
植物根际微生物还可以进行磷酸酯水解、溶磷和酸解固磷等作用，使得磷素在土壤中的有效性得到增强，促进植物对磷素的吸收和利用。
（三）增强植物的抗病抗逆能力。
植物根际微生物通过共生作用，增强植物的生理代谢功能和免疫能力，提高植物对病虫害的抗性和逆境的抵御能力。
例如，一些植物根际细菌可以分泌抗生物质、电子中介物、酵素等物质抑制土传病原体的生长和繁殖，降低植物感染病害的风险。
还有一些菌株可以通过改变植物根际环境的PH值、化学成分和微生物种群组成等，降低不利物质的负面影响，提高植物逆境抵御能力。
二、植物根际微生物的种群结构和生态位分析植物根际微生物种群结构和生态位分析，在深入了解植物根际微生物的生态功能及其机制方面，具有十分重要的作用。
（一）植物根际微生物种群结构。
植物根际微生物的种群结构取决于生态环境和植物的双重作用。
研究植物根际微生物的生态功能和多样性植物根际微生物是指居住在植物根际内的细菌、真菌、放线菌等微生物。
这些微生物对于植物的生长发育、养分吸收、抵御病害等方面有着重要的作用。
同时，植物根际微生物也是一个生态系统中重要的组成部分，影响着土壤微生物的群落结构、碳循环、氮循环等生态过程。
因此，对植物根际微生物的生态功能和多样性的研究具有重要的科学意义。
1. 植物根际微生物的生态功能植物根际微生物具有以下生态功能：1.1. 促进植物生长发育微生物可以分解土壤有机质，并将其转化为植物可吸收的养分，如氮、磷、钾等。
同时，微生物还能合成植物生长所需的激素，如生长素、赤霉素等。
这些激素能够促进植物的生长发育，增加产量。
1.2. 提高植物抗逆性微生物还能够增强植物的抗逆性，提高植物抵御逆境因素的能力。
例如，微生物通过产生一种特殊的蛋白质，能够抑制病原菌的生长，从而保护植物不受病害侵袭。
1.3. 促进土壤微生物群落结构的多样性植物根际微生物能够影响土壤微生物群落结构的多样性。
微生物与植物之间有着密切的相互作用，植物通过根分泌物和营养物质来刺激微生物的生长繁殖，而微生物则能够分解植物残渣和土壤有机质，提供养分和空间条件给其他微生物，从而维持土壤微生物群落结构的稳定性。
1.4. 促进植物生态系统的物质循环微生物可以分解植物残渣和土壤有机质，将其转化为简单的无机养分。
这些无机养分可以被植物吸收利用，还可以被其他微生物进一步转化为有机物质，进而促进植物生态系统的物质循环。
2. 植物根际微生物的多样性植物根际微生物具有丰富的多样性。
研究表明，植物根际中主要存在细菌、真菌、放线菌、病毒等微生物群体。
其中，细菌是数量最多的一类微生物，在植物根际扮演着重要角色。
2.1. 细菌的多样性细菌是植物根际微生物群落中的主要成员之一，与植物之间存在着密切的相互作用。
细菌可以通过分解土壤有机质、转化氮、磷等养分、产生植物生长素等方式，促进植物的生长发育。
植物光合作用在土壤中碳循环的作用及微生物生态学机制研究植物光合作用已经被广泛研究，它是生物圈中碳循环的重要环节。
在生物体中，碳的转化和循环是通过生物活动完成的。
光合作用是碳循环的起点，将二氧化碳和水合成有机化合物，并释放出氧气，这些有机化合物被植物直接利用，也被土壤微生物分解，使碳循环持续不断。
因此，了解植物光合作用在土壤中碳循环的作用及微生物生态学机制研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
一、植物光合作用在土壤中碳循环的作用植物光合作用是植物体内最重要的能源合成过程，直接影响着整个生态系统中的氮、磷、硫等营养循环。
植物吸收阳光并转化为化学能，同时吸收大气中的二氧化碳，再加上水分的参与，合成了有机体。
这些有机体直接或间接地进入土壤，为微生物生长提供碳源，从而促进了生态系统中的食物链，增加了生物物种的多样性。
在土壤中，有机碳是形成土壤结构的主要成分，也是影响农田土壤肥力的关键因素。
植物将有机碳输送到土壤中后，会被微生物分解，其中一部分会转化为二氧化碳气体再次进入大气中。
而另一部分则会被吸附在土壤颗粒物上，并且长期储存。
这些有机质的储存对于土壤的肥力和水分的保持具有重要的作用。
同时，有机质还可以降解有害化合物，阻止其对植物生长的影响，保护生态环境的平衡。
二、微生物生态学机制研究土壤微生物是土壤生态系统中的核心组成部分，能够把植物光合作用产生的有机物分解为二氧化碳、水和能量。
因此，微生物在土壤中碳循环过程中扮演了至关重要的角色。
微生物能否有效地利用有机质决定了土壤中碳循环的远景。
微生物可以利用植物光合作用产生的碳源来生长，但是当有机碳含量过高时，会产生对微生物生长不利的生态压力，甚至会改变微生物的群落结构。
革兰氏阳性菌是最早研究的微生物之一，但并不是土壤微生物中的主要成分。
接下来出现了革兰氏阴性菌和真菌研究，这些微生物的作用和生长需要更复杂的环境。
最近，基于DNA技术的微生物生态学研究成为了越来越多研究人员的首选。
微生物与植物根际互作用研究植物根际是植物与周围环境的接触界面，由于其独特的微环境，吸引了大量微生物聚集于此。
这些微生物与植物根系之间的互作用被广泛研究，揭示了它们在植物营养吸收、病害抵抗、生长发育等方面发挥的重要作用。
本文将从不同角度探讨微生物与植物根际互作用的研究进展。
一、植物根际菌群的多样性植物根际的微生物菌群种类繁多，包括细菌、真菌、放线菌等。
通过高通量测序技术的发展，我们可以更好地了解植物根际菌群的多样性及其功能。
研究发现，根际微生物在不同植物种类、生长时期、种植环境等方面存在较大的差异，不同微生物对植物的影响也各不相同。
二、根际微生物对营养吸收的调控根际微生物与植物的根系形成共生关系，通过产生植物生长激素、固氮、溶磷等方式调节植物的营养吸收。
比如，根际细菌中的一些菌株能够产生高效的磷溶解酶，将固定在土壤中的磷转化为可供植物吸收的无机磷。
这些微生物对植物的营养吸收起到了重要的促进作用。
三、根际微生物对植物病害的防控与病原微生物不同，一些益生菌可以与植物根系形成互利共生关系，能够产生抗生物质、竞争性排除病原微生物等，从而起到植物病害防控的作用。
例如，一些拮抗菌可以产生一种能有效抑制多种真菌病原菌生长的抗生物质，在农业生产中可以用于生物防治，减少对化学农药的依赖。
四、根际微生物对植物生长发育的影响根际微生物还可以通过改变植物根系形态、促进植物营养吸收等方式影响植物的生长发育。
研究表明，一些细菌菌株能够产生植物生长激素，如赤霉素，促进植物的生长，提高植物的产量。
此外，微生物还可以通过改变植物的根系结构，增加根系的表面积，提高植物的养分吸收能力。
五、根际微生物的应用前景对微生物与植物根际互作用的研究不仅可以增加对根际微生物多样性的认识，还有助于开发利用微生物资源，推动绿色农业和生态农业的发展。
例如，通过研究植物根际中的共生菌株，并应用于农业生产中，可以提高植物的耐逆性、抗病能力，减少化学农药的使用量，实现农业生产的可持续发展。
植物与根际微生物互作的生理生态学机制研究植物和微生物之间的相互作用是生态系统中最为重要和复杂的生态学过程之一，这种关系促进了营养物质和能量的循环。
根际微生物是指生活在植物根系周围的一种复杂微生物群体，包括细菌、真菌、放线菌等，是植物根系重要的生态伴侣。
这些微生物可以生产一些化合物，如激素、抗生素、天然物质、酶等，它们能够改善温度、土壤理化性质，使植物生长环境更加适宜。
一、植物和微生物的相互作用植物和微生物之间的相互作用是广泛的和复杂的。
植物通过分泌根系分泌物，吸引和选择与其互作的微生物。
植物在相应的性状下，会分泌一些内源性激素，其中包括生长素、赤霉素、细胞分裂素等。
这些令微生物获得有利的条件生长和繁殖。
相应的，微生物的活动会对植物的生长和发育产生影响，包括通过分解复杂有机物质，改善土壤生态环境和生物体培养物中的微生物数量，以及通过吞噬植物根系周围的病原菌，促进植物生长和发育。
二、植物和微生物的互作机制1、碳源分泌根际微生物是从通过植物根系分泌的碳源中获得能量的。
植物通过分泌多糖、单糖、蛋白质和氨基酸等化合物，以吸引有利的微生物。
根际微生物对于这些分泌物通过特异的转化代谢途径来供能，使得根际微生物与植物之间能够实现重要的生态合作关系。
2、微生物植物共生植物和微生物之间的相互关系通过共生来实现。
植物根系周围的微生物可以通过获得植物分泌物来获得能量，使其在其生存过程中具有极大的生态优势。
微生物通过对植物根系周围环境的调控，能够进一步促进植物的生长和发育。
共生关系不仅对植物有益，也使得微生物的生存环境更加有利。
3、生长素促进植物和根际微生物在共生状态下，微生物会对植物产生一些和生长调节有关的分子。
其中，生长素是一种相当重要的分子，它可以促进植物的生长发育。
因此，根际微生物可以通过重组生长素在植物中重要的调节作用，使得植物的根系存在更加优质的根系统。
三、生态学意义分析根际微生物与植物之间的相互作用在维持生态系统的稳定性，推动营养物质和能量的循环方面发挥了重要的作用。
根际微生物调节植物养分吸收机制的研究随着科技的不断发展，越来越多的研究表明，根际微生物在促进植物生长、提高作物产量等方面发挥着重要作用。
根际微生物是指生活在植物根际土壤中的微生物群体，包括细菌、真菌、放线菌等多种微生物。
这些微生物与植物根际形成一种共生关系，通过各种方式调节植物的养分吸收机制，从而提高植物的生长和产量。
一、根际微生物对植物养分吸收的影响根际微生物对植物养分吸收的影响是通过三个方面来实现的：一是提供养分，二是改善土壤环境，三是调节植物内部生理机制。
1、提供养分根际微生物可以通过生产酶类、分泌腐解物质等途径，将有机物转化为无机物，提供植物所需的氮、磷、钾等营养元素。
例如，根际真菌可以分泌极少量的酸性物质，能溶解土壤中的磷酸盐，使这些磷酸盐更容易被植物吸收。
2、改善土壤环境根际微生物通过分解残留植物和有机废弃物等途径可以改善土壤质地和松散度，促进土壤水分和气体的流通。
同时，根际微生物能够通过分泌有利的代谢产物，并与土壤微生物和有机质形成复合物，进一步改善土壤环境，提高土壤肥力和作物产量。
3、调节植物内部生理机制根际微生物可以与植物根系产生化学信号，从而影响植物根系的生长和分布，提高植物产量。
例如，根际细菌和真菌可以产生多种植物生长调节素，如茉莉酸等，可以促进植物根系的生长，改善土壤和根系的交互作用，提高植物的养分吸收能力。
二、根际微生物如何影响植物养分吸收根际微生物对植物养分吸收的影响主要有两个方面：1、根际微生物调节植物根系的生长和分布根际微生物与植物根系可以通过产生化学信号或生物活性物质进行相互作用，从而调节植物根系的生长和分布，以更好地吸收土壤中可利用的养分。
例如，一些极少量的根际微生物产生的生长素能够促进植物根系的发育和侧枝的形成，使植物更好地利用土壤养分。
2、根际微生物调节根系和土壤微生物的代谢当根际微生物群体与植物根系相互作用时，根际微生物可以分泌代谢物质和酶，从而改变土壤中的物理和化学性质，提供植物所需的养分。
植物根际微生物的功能与应用植物根际微生物是生活在植物根际土壤中的微小生物群体，包括细菌、真菌和古菌等。
它们与植物根系形成了密切的共生关系，发挥着重要的生态功能。
本文将介绍植物根际微生物的功能以及其在农业、生态修复和生物控制等方面的应用。
一、植物根际微生物的功能1. 生物固氮部分植物根际细菌具有固氮的能力，能够将大气中的氮气转化为植物可利用的氨态氮，提供植物生长所需的营养元素。
比如，豆科植物根际的根瘤菌能够与植物共生，形成根瘤，通过固氮活性酶固定氮气，从而为植物提供氮源。
2. 生物溶磷一些植物根际细菌具有溶解无机磷的能力，可以将土壤中的磷转化为植物可吸收的溶解态磷。
这对于磷素含量较低的土壤来说，可以显著提高植物对磷的吸收利用效率。
此外，植物根际微生物还能合成有机酸、酶和胞外多糖等物质，促进磷素的溶解和释放。
3. 生物抗病植物根际微生物中的一些细菌和真菌能够通过竞争、抑制和排斥等方式，抵御病原微生物的入侵。
它们产生抗生素、植物生长激素和干扰素等物质，可以抑制病原微生物的生长和感染，提高植物的抗病能力。
4. 生物调节植物根际微生物通过与植物的共生关系，参与调节和促进植物的生长和发育。
它们产生的激素和生长因子可以刺激植物细胞分裂和延伸，促进根系生长和营养吸收。
同时，微生物还能够增加植物的耐盐、耐旱和耐寒性，提高植物的适应能力。
二、植物根际微生物的应用1. 农业应用植物根际微生物在农业生产中有着广泛的应用。
例如，通过施用固氮菌肥料，可以提高作物对氮素的利用效率，减少化学氮肥的使用和环境污染。
此外，利用溶磷细菌促进磷素的释放和吸收，可以降低磷肥的施用量，减少磷素流失和土壤磷素积累。
此外，植物根际微生物还可以改善土壤结构和质地，增加土壤肥力，提高农作物产量和品质。
2. 生态修复植物根际微生物在生态修复领域也有着重要的应用价值。
它们可以降解土壤中的有机污染物、重金属和农药等有害物质，促进土壤的修复和再生。
此外，植物根际微生物还能够修复受损生态系统中的水体和土壤，改善环境质量，提高生态系统的稳定性和功能。
植物根际微生物生态系统的研究近年来，植物根际微生物生态系统成为了科学界的热点话题。
植物和微生物之间的相互作用不仅在自然界中起着重要的作用，而且对于人类的生存和发展也有着重要的意义。
因此，研究植物根际微生物的生态系统已成为当今生物科学领域的重要课题之一。
所谓植物根际微生物，指的是一种生存于植物根际的微生物群体，包括各种细菌、真菌、放线菌等微生物。
它们对植物的生长发育、养分吸收和抗病能力有着重要的影响。
不同的植物根际微生物对植物的影响不同，一些微生物会与植物建立起共生关系，有助于提高植物的养分吸收和抗病能力，而一些微生物则会对植物造成危害，引起植物病害、凋萎甚至死亡。
了解植物根际微生物的生态系统对于解决植物生长中的问题具有重要意义。
早在19世纪末，就有学者开始研究植物根际微生物，但当时科技水平有限，研究成果相对较少。
随着现代科学技术的发展，人们对这一领域的研究也越来越深入。
目前，研究植物根际微生物生态系统的主要手段是高通量测序技术。
通过这种技术可以对植物根际微生物进行全面、高效、准确的分析。
同时，还可以研究植物根系结构与微生物的互动关系，以及微生物在植物内部的分布和生态功能。
通过研究植物根际微生物生态系统，人们可以为植物生长提供更好的指导，如采用无土栽培技术，增施有益微生物等。
此外，对微生物的研究还可以应用于农业生产中。
不少微生物具有调节植物养分吸收、增强植物抗病能力、制造有机物等作用，研究如何利用这些微生物，可以减少化肥施用量，降低农业生产成本，提高农业生产效益，还可以减少农业对环境的污染，这对现代农业的可持续发展有重要意义。
总之，植物根际微生物生态系统是一个复杂的研究课题，其研究有极其重要的意义。
未来，人们需要进一步深入探究植物根际微生物的分类、分布、互动关系和功能作用，以提高对植物生长和农业生产的理解，进而为人类生态文明建设贡献自己的力量。
植物根际微生物共生调控机制与应用研究植物和根际微生物之间的相互作用一直是生态学和农业生产领域的研究热点之一。
对于植物来说，根际微生物是一种重要的生物资源，它们能够通过固氮、解磷、提高植物抗性等方式，促进植物生长和发育。
对于微生物来说，与植物共生也是一种重要的途径，可以提高微生物在根际生态系统的生存率和竞争力。
因此，深入了解植物根际微生物共生的调控机制和应用研究是十分必要的。
一、植物根际微生物共生的调控机制在植物和根际微生物共生的过程中，植物的信号分泌和根际微生物的感知是必不可少的。
植物通过根系分泌的挥发性有机物和产生的信号分子，向周围介质发出化学信号，以与根际微生物发生相互作用。
而根际微生物则可以通过感知植物排出的化学物质来感知到植物的存在，并在其附近定居和繁殖。
除此之外，植物也会通过改变根际环境来调控微生物的生存情况。
例如，植物的根系能够调节根际微生物的pH值、氧气含量和营养物质的供给，以创造更适合微生物生长的环境。
植物根际微生物共生的调控还包括了信号转导、基因调控和代谢物合成等方面。
在克服微生物和植物之间的信号翻译障碍的同时，一些植物信号分子也能够调控微生物的生长和代谢活动，甚至在一定程度上影响微生物的分布和种群结构。
二、植物根际微生物共生研究的应用现状由于植物根际微生物共生对提高植物生产力和保障农业生产的重要性，研究人员已经开始将它应用于实际生产中。
例如，研究发现大豆的根际微生物可以显著增加植物的根系生长，从而提高大豆的产量。
另外，一些植物生长促进菌也可以通过提高植物对干旱和盐碱胁迫的抵抗能力，帮助植物在恶劣环境下生存和生长。
除合理利用植物根际微生物共生来提高农业生产力外，植物根际微生物共生对一些生态环境问题的解决也有潜在作用。
近几年来，随着生物修复技术的发展，植物和根际微生物共生也被广泛应用于土地污染、工业废弃物处理等方面。
例如，研究发现植物能够通过形成根际共生菌固氮来将土壤中的氮素资源转化为可以被植物吸收利用的形式，在生态修复中发挥着重要作用。
Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2019, 7(2), 154-160Published Online April 2019 in Hans. /journal/hjsshttps:///10.12677/hjss.2019.72019Overview of Rhizosphere Carbon Cycle andMicrobial Function under Plant CompetitionLirong He1,2,3,41Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd.,Xi’an Shaanxi2Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group, Xi’an Shaanxi3Key Laboratory of Degarded and Unused Land Consolidation Engineering, The Ministry of Natural Resources of China, Xi’an Shaanxi4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an ShaanxiReceived: Apr. 2nd, 2019; accepted: Apr. 17th, 2019; published: Apr. 24th, 2019AbstractIn recent years, in order to truly reveal the mechanism of plant competition affecting the rhizos-phere carbon cycle process from the perspective of material metabolism and promote the under-standing of the geochemical process, more studies have been conducted on the effect of vegetation competition on soil carbon cycle and microbial diversity. The changes of carbon cycle and microbial functional groups in rhizosphere soil during vegetation succession were reviewed in this paper. The wide application of stable isotope detection technology makes it possible to connect rhizosphere microflora with its functions and establish some microflora actively participating in special meta-bolic processes in a deep understanding of the carbon cycling process in plant-soil-microorganism.The paper also puts forward the issues worthy of further study: the application of stability isotope detection technology to rhizosphere microorganism ecology and corresponding carbon cycle re-search, analyzes the carbon cycle response of different succession stages of plant competition laws, clearly confirms one of the key microbial functional groups, from the metabolism point of view to reveal the mechanism of the rhizosphere carbon cycle process, and promote the understanding of the biochemistry process on the planet.KeywordsPlant Competition, Carbon Cycle, Microbial Function植物竞争条件下根际碳循环及微生物功能研究概述何俐蓉1,2,3,4何俐蓉1陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 2陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安3自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安4陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安收稿日期：2019年4月2日；录用日期：2019年4月17日；发布日期：2019年4月24日摘要近年来，为从物质代谢角度真实提示植物竞争影响根际碳循环过程的机理，促进对地球生物化学过程的认识，针对植被竞争对土壤碳循环和微生物多样性开展了较多的研究。
本文综述了植被演替过程中根际土壤碳素循环及微生物功能群的变化情况，得出：植物竞争通过影响植物生理生态、土壤养分状况及微生物多样性等推动植被演替，并影响碳素的循环过程；稳定性同位素探测技术的广泛应用，使得对植物–土壤–微生物中碳的循环过程有深刻认识，能很好地将根际微生物类群与其功能联系起来，并确立一些积极参与特殊代谢过程的微生物类群。
同时还提出了值得进一步研究的问题：将稳定性同位素探测技术应用于根际微生物生态及相应碳循环的研究中，分析碳素循环对不同演替阶段植物竞争的响应规律，明确其中关键的微生物功能群，旨在从物质代谢角度揭示根际碳循环过程的机理，促进对地球生物化学过程的认识。
关键词植物竞争，碳循环，微生物功能Copyright © 2019 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言植物竞争是植物与土壤相互影响和作用的过程，它不仅推动植被的发展与演替，更会导致以物质、能量和信息流动为代表的结构和功能的演变。
碳素循环是物质流动的主要元素之一，分析它在植被竞争过程中的响应规律，对认识植被竞争的生物地球化学循环机理有重要的科学价值。
微生物是碳素代谢的主要驱动力，其物种、代谢等的多样性导致其在碳素循环过程中的功能作用存在较大差距。
目前针对植被竞争，对土壤碳循环和微生物多样性开展了部分研究，从代谢功能上建立植被竞争与碳素过程和微生物功能群的真实关系，揭示植物竞争条件下碳素循环与固定的生物地球化学循环机理，但由于根际系统的复杂性和实验分析手段的限制，从而制约了对植被竞争和物质代谢等关键生态学“瓶颈”问题的认识。
2. 根际土壤碳素循环研究2.1. 研究陆地生态系统碳素循环的重要科学价值和现实意义陆地生态系统是人类赖以生存与持续发展的生命支持系统，碳储量巨大，是大气中CO 2重要的源和汇，其碳循环成为全球碳循环和全球气候变化中极其重要的一个环节，对气候变化具有明显的反馈作用[1] [2]。
Metz 认为当前全球碳循环研究中最大的不确定性主要来自陆地的生态系统碳循环[3]，有关研究何俐蓉表明全球植被和土壤共储存2200 Gt (1 Gt = 109吨)有机碳[4][5]，是大气中碳储量的3倍，而陆地生态系统与大气之间净CO2交换速率决定于光合作用、呼吸作用和土壤微生物分解之间的平衡。
生态系统碳储量及其与大气CO2交换速率的微小变化就能导致大气CO2浓度明显波动，并会影响陆地生态系统的诸多过程[6][7]。
在国际地圈—生物圈研究计划(IGBP)中，碳循环已经成为全球变化与陆地生态系统(GCTE)等多个核心计划中的重要研究内容。
2.2. 根际系统碳素循环与分配是陆地碳循环的最活跃的区域土壤是陆地生态系统最大的碳库，其贮存的有机碳占整个陆地生态系统碳库的2/3，约为植物碳库的3倍、大气碳库的2倍[8]，而根际微生态系统是联结植物、土壤和微生物的纽带，是有机地联系大气圈、生物圈、土壤圈物质循环的核心区域，是全球碳素生物化学循环中最活跃的部分[9][10]，也是全球碳素循环系统性机理研究的重点。
植物通过物质流的压力差将光合产物从叶片运到根系等各个组织库中贮存起来[11]，剩余的光合产物则通过植物根系以各种形式将输入到根部的有机、无机化合物释放到周围土壤，形成根际沉积(rhizodeposition)；另一方面，进入到土壤中的碳素经过一系列的生物化学过程，在根系、土壤和微生物中周转与再分配，从维持根际碳吸收和释放平衡[12][13]。
目前，国内外有关植物—土壤碳循环中的研究主要集中在植物体内碳素的分配与循环，由于研究方法和技术的局限性，虽然根际微生态系统碳素循环研究取得了一定进展，但是仍处于起步阶段，且主要集中于某一单元及其相互关系的探讨[14][15][16]。
对碳素结构、数量及其在植物-土壤界面的分配与周转动态关系方面的研究依然十分有限，特别是根际系统中碳素周转的微生物作用机理还很不清楚，因此有必要针对各类生态系统和环境胁迫下根际系统碳素分配及调节机制、根际与外环境的碳素交换与机理、微生物在根际微生态系统物质、能量与信息传递中的作用机理等方面进行深入研究。
2.3. 微生物在根际碳素循环的效应研究是一个重要的前沿领域根际土壤微生物是陆地生态系统中各种生命元素生物地球化学循环的重要驱动力和主要参与者，其将有机养分转化成无机养分促进植物吸收和利用，而根际土壤则为微生物代谢提供场所和介质，根际土壤、植物、微生物的相互作用维持着土壤生态系统的生态功能。
根际微生物种类、数量可以直接影响土壤的生物化学活性及土壤养分的组成与转化，反过来根际效应又影响根际微生物的营养选择和富集[17]。
