细菌给土壤以活力
导 读
土壤活力靠的是庞大的土壤食物网。
细菌是微小的单细胞生物体，一般仅有1μm宽，长度稍长。细菌太小，靠数量取胜。一茶匙富有生产力土壤通常含有1亿至10亿种细菌。一英亩地里的细菌可有两头牛重。
作者：Elaine R. Ingham
原题：THE LIVING SOIL: BACTERIA
出处：https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/soils/health/biology/?cid=nrcs142p2_053862
一英亩地里可有一吨的细菌在忙乎着。
版权：Michael T. Holmes，俄勒冈州立大学，Corvallis。请联系水土保持学会pubs@swcs.org，获取版权的图片。
真菌菌丝的表面上的点状细菌。
版权：R. Campbell。摘自R. Campbell. 1985. Plant Microbiology. Edward Arnold; London. P. 149一书，经剑桥大学出版社许可，转载请联系水土保持学会pubs@swcs.org，获取版权的图片。
细菌的四个功能组团
大多数是消耗简单碳化合物的分解物，例如根系分泌物和新鲜植物枯落物。通过这个过程，细菌将土壤有机物中的能量转换成对土壤食物网中的其余生物能利用的形式。许多分解菌可以分解土壤中的农药和污染物。分解菌将营养物质固定或保留在其细胞中，这很重要，避免营养物质，比如氮，从根层的流失。
第二组细菌是与植物形成合作伙伴关系的共生体。其中最著名的是固氮细菌。第三组细菌是病原体。细菌病原体包括Xymomonas和欧文氏杆菌属（Erwinia）物种，以及在植物中形成根瘤的农杆菌。第四组，称为嗜热细菌或化学自养生物，从氮，硫，铁或氢的化合物而不是从碳化合物获得其能量。这些物种中的一些对氮循环和污染物降解很重要。
细菌能干些啥？
来自所有四个组的细菌执行着与水动力学、营养循环和疾病抑制相关的重要服务。一些细菌通过产生有助于将土壤颗粒结合成小团聚体（直径为2-200μm的颗粒）来影响水运动。稳定的聚集体改善了水的渗透和土壤的保水能力。在不同的细菌群落中，许多细菌与植物的根和地面上的致病细菌打仗。
一些重要的细菌
【固氮细菌】
固氮细菌与豆科植物如三叶草和羽扇豆，以及树木如桤木和洋槐的根形成共生关系。在细菌感染生长的根毛的地方产生可见的根瘤。植物为细菌提供简单的碳化合物，细菌将空气中的氮（N2）转化为植物宿主可以使用的形式。当来自宿主植物的叶或根分解时，增加周围区域的土壤的氮。
【硝化细菌】
硝化细菌将铵（NH4+）变成亚硝酸盐（NO2-），然后变成硝酸盐（NO3-）这是草和大多数作物的偏爱的氮的形态。硝酸盐更容易从土壤中浸出，因此一些农民使用硝化抑制剂来抑制硝化细菌的活性。硝化细菌在森林土壤中被抑制，因此大多数氮以铵的形态存在。
【反硝化细菌】
反硝化细菌将硝酸盐转化为氮气（N2）或一氧化二氮（N2O）气体。反硝化菌是厌氧的，意味着它们在没有氧的情况下是有活性的，例如在饱和土壤中或在土壤团聚体中。
【放线菌】
放线菌是真菌菌丝样的大群细菌。他们让转为健康的土壤散发特有的泥土的气息。放线菌分解广泛的底物，但是在降解难分解（难分解）化合物例如壳多糖和纤维素中是特别重要的，并且在高pH水平下是有活性的。真菌在低pH下降解这些化合物中更重要。许多抗生素由放线菌如链霉菌产生。
根瘤菌细菌感染大豆根部形成根瘤。
版权：新墨西哥州立大学斯蒂芬寺。请联系水土保持学会pubs@swcs.org，获取版权的图片。
放线菌，例如这种链霉菌，给土壤以“泥土”气息。
来源：土壤微生物学和生物化学幻灯片第14期。1976.J.P.Martin et al.,eds. SSSA，Madison，WI。请联系水土保持学会pubs@swcs.org，获取有版权的图片。
细菌在哪里讨生活？
各种细菌在不同的食物来源和不同的微环境中繁殖。通常，当存在不稳定（易于代谢）底物时，细菌更具竞争力。这包括新鲜、年幼的植物残余物和在活根附近发现的化合物。细菌尤其集中在根际，即紧邻根部和根部的狭窄区域。有证据表明植物产生某些类型的根部分泌物以促进保护性细菌的生长（参加文章：植物真的会养活它的朋友|发现）。
细菌改变土壤环境，能让土壤环境将有利于某些植物群落而不是其他植物群落。在植物可以在新鲜沉积物上建立之前，细菌群落必须首先建立，从光合细菌开始。这些固定大气氮和碳，产生有机物，并固定足够的氮和其他营养物质启动年轻土壤中的氮循环过程。然后，早期演化的植物物种可以生长。随着植物群落的建立，不同类型的有机物质进入土壤并改变可用于细菌的食物类型。反过来，改变的细菌群落改变植物的土壤结构和环境。一些研究人员认为可能通过管理土壤细菌群落来控制一个地方的植物物种。
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