(二)土壤微生物特性

微生物乃土壤重要的组成部分，土壤中普遍分布着数量众多的微生物。土壤微生物是土壤有机质、土壤养分转化和循环的动力；同时，土壤微生物对土壤污染具有特别的敏感性，它们是代谢降解农药等有机污染物和修复土壤环境的最先锋者。土壤微生物特性特别是土壤微生物多样性是土壤的重要生物学性质之一。

土壤微生物多样性包括其种群多样性、营养类型多样性及呼吸类型多样性三个方面。其中种群多样性在土壤基本组成中已有所讨论，以下仅就营养类型多样性及呼吸类型多样性予以说明。

1．土壤微生物营养类型的多样性

根据微生物对营养和能量的要求，一般可将其分为四大类型。

1)化能有机营养型又称化能异养型，所需能量和碳源直接来自土壤有机物质。土壤中大多数细菌和几乎全部真菌以及原生动物都属于此类。其中，细菌又可分为腐生和寄生两类，即腐生型细菌：能够分解死亡的动植物残体获得营养、能量而生长发育；寄生型细菌：必须寄生在活的动植物体内，以活的蛋白质为营养，离开寄主便不能生长繁殖。

2)化能无机营养型又称化能白养型，无需现成的有机物质，能直接利用空气中二氧化碳或无机盐类生存的细菌。这种类型的微生物数量、种类不多，但在土壤物质转化中起重要作用。根据它们氧化不同底物的能力，可分为亚硝酸细菌、硝酸细菌、硫氧化细菌、铁细菌和氢细菌5种主要类群。

3)光能有机营养型又称光能异养型，其所需能量来自光，但需要有机化合物作为供氢体以还原CO₂，并合成细胞物质。

4)光能无机营养型又称光能自养型，利用光能进行光合作用，以无机物作供氢体以还原CO₂合成细胞物质。藻类和大多数光合细菌都属于光能自养微生物。藻类以水作供氢体，光合细菌如绿硫细菌、紫硫细菌都是以H₂S作为供氢体。
上述营养型的划分都是相对的。在异养型和自养型之间，光能型和化能型之间都有中间类型存在。而在土壤中都可以找到，土壤具有适宜各类型微生物生长繁殖的环境条件。

2．土壤微生物呼吸类型的多样性

根据土壤微生物对氧气的要求不同，可分为好氧、厌氧和兼性三类。好氧微生物是指在生活中必须有游离氧气的微生物。土壤中大多数细菌如芽抱杆菌、假单胞菌、根瘤菌、固氮菌、硝酸化细菌、硫化细菌等以及霉菌、放线菌、藻类和原生动物等都属于好氧微生物；在生活中不需要游离氧气而能还原矿物质、有机质的微生物称厌氧微生物，如梭菌、产甲烷细菌和脱硫弧菌等；兼性微生物在有氧条件下进行有氧呼吸，在微氧环境中进行无氧呼吸，但在两种环境中呼吸产物不同，这类微生物对环境变化的适应性较强，最典型的例子就是酵母菌和大肠埃希菌。同时，土壤中存在的反硝化假单胞菌、某些硝酸还原细菌和硫酸还原细菌是一类特殊类型的兼性细菌。在有氧环境中，与其他好气性细菌一样进行有氧呼吸。在微氧环境中，能将呼吸基质彻底氧化，以硝酸或硫酸中的氧作为受氢体，使硝酸还原为亚硝酸或分子氮，使硫酸还原为硫或硫化氢。

3．土壤微生物多样性研究的环境意义

土壤微生物多样性与土壤生态稳定性密切相关，囚此，研究土壤微生物群落结构及功能多样性，特别是应用分子生物学技术、在基因水平上来研究土壤微生物多样性，已成为当今世界上土壤学科及环境科学学科研究的前沿领域之一。近年来，人们借助BIOLOG微量板分析技术、细胞壁磷脂脂肪酸分析技术(phospholipid fatty acids, PLFAs)和分子生物学方法等对污染土壤微生物群落变化也进行了一些研究，结果表明土壤中残留的有毒有机污染物不仅能改变土壤微生物生理生化特征，而且也能显著影响土壤微生物的群落结构和功能多样性。如通过BIOLOG微量板分析技术研究发现，农药污染将导致土壤微生物群落功能多样性的下降，减少了能利用有关碳底物的微生物数量，降低了微生物对单一碳底物的利用能力；而采用随机扩增的多态性DNA(Random Amplified Polymorphic DNA, RAPD)分子遗传标记技术的研究表明，农药厂附近农田土壤微生物群落DNA序列的相似程度不高、均匀度下降，但其DNA序列丰富度和多样性指数却有所增大，也即表明农药污染很可能会引起土壤微生物群落DNA序列本身发生变化，如DNA变异、断裂等；另外，Corgie 等(2006)利用聚合酶链反应一温度梯度凝胶电泳(PCR-TTGE)和反转录聚合酶链反应-温度梯度凝胶电泳(RT-PCR-TTGE)的DNA/RNA分析技术，研究了菲加速降解的根际中土壤细菌的16S rDNA和16S rRNA的遗传特性变化特征，结果表明，虽然远根际土层中细菌的菌群结构较之非根际土无明显变化，但其中的活性菌种却存在较大的变异，这是诱导菲在远根际土层中加速降解的根本原因。Li等(2000考察了根际土壤中结合态甲磺隆对水稻生长的胁迫效应，并采用聚合酶链反应一变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)指纹分析技术，对结合态甲磺隆胁迫影响下根际中不同毫米级土层的微生物菌群结构进行了分子水平的研究，揭示了不同基因型水稻品种对结合态甲磺隆的抗性表征及其内在作用机制。He等(2007,2009)将根际土壤按不同毫米级微域范围划分，借助磷脂脂肪酸(PLFAs)技术追踪微生物群落结构的响应变化特征，结果表明受PCP污染胁迫下根系分泌物根际梯度递减效应的影响，根际的微生物群落结构在毫米级微域内发生规律演替，并最终导致丛枝菌根真菌、放线菌及部分细菌在3 mm的近根际微域内相对聚集，这是导致根际中PCP非线性降解行为产生的根本原因。这些研究启示我们，通过对土壤一植物系统中调控物质循环的土壤微生物学作用机制(含群落结构、多样性及功能菌种遗传特征等)开展研究，并取得突破性的进展，极有可能将我们对土壤污染过程的认知上升到一个较高的研究水平，并为实现污染环境修复的最终目标提供理论依据和技术支撑。

(三)土壤动物特性

与土壤酶特性及微生物特性一样，土壤动物特性也是土壤生物学性质之一。土壤动物特性包括土壤动物组成、个体数或生物量、种类丰富度、群落的均匀度和多样性指数等，是反映环境变化的敏感生物学指标。

土壤动物作为生态系统物质循环中的重要分解者，在生态系统中具有生物调节的功能，一方面积极同化各种有用物质以建造其自身，另一方面又将其排泄产物归还到环境中不断地改造环境。它们同环境因子间存在相对稳定、密不可分的关系。因此，当前研究多侧重于应用土壤动物进行土壤生态与环境质量的评价方面，如依据蚯蚓对重金属元素具有很强的富集能力这一特性，已普遍采用蚯蚓作为指示生物，将其应用到了土壤重金属污染及毒理学研究上。对于通过农药等有机污染物质的土壤动物监测、富集、转化和分解，探明有机污染物质在土壤中快速消解途径及机理的研究，虽然刚刚起步，但却备受关注。有些污染物的降解是几种土壤动物以及土壤微生物密切协同作用的结果，所以土壤动物对环境的保护和净化作用将会受到更大的重视。

相关链接:土壤生物学性质（一）