植物- 微生物联合修复对草原生态恢复的影响

引言：

草原退化已成为全球性环境问题，导致土壤侵蚀、生产力下降和生物多样性丧失，传统的物理和化学修复方法虽有一定效果，但易造成二次污染且成本较高，生物修复技术因其环境友好性和可持续性受到广泛关注，其中植物- 微生物联合修复展现出独特优势。植物通过根系分泌有机物为微生物提供生长基质，而微生物则协助植物吸收养分、降解污染物，并改善土壤结构，尽管该技术在农田和矿区修复中已有应用，但其在草原生态系统的适用性及长期效应仍需深入探索。

1. 固氮菌与豆科植物共生显著提升草原土壤肥力

植物 - 微生物联合修复作为一种生态友好的恢复策略，在草原生态系统中展现出显著潜力，其中固氮菌与豆科植物的共生关系尤为关键，豆科植物通过根系分泌特定信号物质吸引固氮菌，形成根瘤结构，将大气中的惰性氮气转化为生物可利用的铵态氮。这一过程不仅直接促进宿主植物的生长，还能通过根系分泌物和残体分解向周边土壤释放氮素，从而改善整个草原群落的氮营养状况。固氮菌的代谢活动还刺激土壤有机质积累，增强土壤团聚体稳定性，有效缓解草原退化常见的土壤板结问题 [1]。从生态系统功能的角度看，固氮菌 - 豆科植物共生体显著提升了草原的多维恢复效能，其创造的微域养分富集区为其他草本植物的定植提供了生态位，加速了植被群落的自然演替进程，选择适应当地环境的豆科- 固氮菌组合至关重要，例如紫花苜蓿与中华根瘤菌的配对在温带草原表现出极强适应性。

2. 丛枝菌根真菌增强牧草抗旱能力促进退化草原恢复

丛枝菌根真菌（AMF）与牧草形成的共生体系在退化草原恢复中发挥着关键作用，尤其在增强植物抗旱性方面表现突出，AMF 通过其庞大的菌丝网络显著扩展植物根系的吸收范围，帮助宿主植物获取深层土壤水分和难溶性磷等矿质养分，这一机制在干旱胁迫条件下尤为重要。菌丝网络还能分泌球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP），促进土壤团聚体形成，提高土壤持水能力，从而缓解水分胁迫对植物的不利影响。AMF共生可调节植物生理代谢，诱导抗氧化酶系统活性增强，减少活性氧积累，维持细胞膜稳定性，这种生理调节作用使宿主牧草在干旱条件下仍能保持较高的光合效率和生物量积累，为退化草原植被的快速重建奠定基础。AMF 介导的植物抗旱性增强对草原恢复具有多重衍生效益，菌根共生网络不仅连接同种植物个体，还能在不同物种间形成地下 " 资源互联网 "，促进群落水平的水分和养分共享，提高整个植物群落的抗旱协同性。

3. 解磷微生物活化土壤磷素改善草原植被营养状况

解磷微生物通过活化土壤中的难溶性磷显著改善了植被的营养状况，成为植物- 微生物联合修复的重要机制，这类微生物主要包括某些细菌和真菌，它们通过分泌有机酸、磷酸酶等代谢产物，将土壤中固定的磷酸钙、磷酸铁等难溶性磷转化为植物可利用的形态。这一过程不仅提高了磷素的生物有效性，还促进了其他矿质元素的释放，形成协同营养效应。解磷微生物的活性受土壤环境因素影响显著，在退化草原常见的碱性或石灰性土壤中，某些耐碱菌株表现出更强的解磷能力。解磷微生物的引入对草原恢复产生了深远的多层次影响，利用改善磷素营养状况，这些微生物直接促进了建群植物的生长，增强了植被覆盖度，进而改善了草原生态系统的初级生产力。活化后的磷素通过植物吸收、凋落物分解等途径进入生物地球化学循环，持续维持土壤肥力，解磷微生物的活动还调节着土壤微生物群落结构，其分泌的有机物质为其他有益微生物提供了生长基质，促进了土壤微生物网络的复杂性和稳定性。

4. 耐盐碱微生物联合耐盐植物修复盐渍化草原土壤

耐盐碱微生物与耐盐植物的协同作用展现出独特的生态价值，这类特殊微生物通过多种生理机制帮助植物抵御盐碱胁迫，包括调节离子平衡、合成渗透调节物质以及增强抗氧化防御系统等。耐盐碱细菌如某些芽孢杆菌属和假单胞菌属的菌株，能够选择性吸收钾离子而抑制钠离子吸收，帮助植物维持正常的离子稳态。微生物分泌的胞外多糖等物质可以结合过量钠离子，减少其对植物根系的毒害作用，耐盐植物如碱蓬、芨芨草等通过与这些微生物共生，显著提高了在盐碱环境中的生存能力。微生物还能分解土壤中的有机质，释放养分，改善盐渍化土壤普遍存在的贫瘠问题，这种联合修复模式不仅避免了传统化学改良方法可能带来的二次污染，而且通过生物作用逐步改良土壤理化性质，实现盐渍化草原的可持续恢复。微生物活动促进的土壤结构改善和有机质积累，为更多物种的定居创造了条件，从而加速盐渍化草原的植被演替进程，随着修复的进行，植被覆盖度的增加有效减少了土壤水分蒸发，抑制了盐分表聚现象，形成了盐碱改良的正反馈循环。

5. 微生物群落调控加速有机质分解改善草原土壤结构

微生物群落对有机质的分解转化起着核心作用，其调控是改善退化草原土壤结构的关键途径，特定功能微生物如纤维素分解菌、木质素降解菌等通过分泌胞外酶，将植物残体中的复杂有机物转化为腐殖质和小分子养分，这一过程不仅促进了碳氮等元素的循环，还显著改善了土壤团聚体稳定性。微生物代谢产生的多糖、蛋白质等粘性物质作为 " 天然胶结剂 "，能够粘结土壤颗粒形成稳定的团粒结构，有效缓解草原退化导致的土壤板结问题[2]。

不同微生物类群在分解过程中存在功能互补性，细菌通常主导易分解有机质的快速转化，而真菌则负责难降解物质的缓慢分解，这种协同作用确保了有机质分解的连续性和高效性，利用接种特定功能菌剂或调节土壤环境因子（如水分、pH 值）来优化微生物群落结构，可以显著提升有机质分解效率。微生物介导的有机质转化对草原土壤改良具有深远影响，随着有机质的有效分解和腐殖质积累，土壤保水保肥能力显著增强，为植物根系发育创造了良好条件，这一过程还促进了土壤孔隙度的增加，改善了气体交换和水分渗透性能，使草原土壤逐步恢复其正常的生态功能，微生物群落的健康发展还带动了土壤动物区系的恢复，如蚯蚓等土壤动物的活动进一步促进了有机质与矿质颗粒的混合，形成良性循环。

结语：

植物 - 微生物联合修复为草原生态恢复提供了新的思路，其通过生物间的协同作用，能够有效改善土壤质量并促进植被重建，这一技术的应用不仅有助于缓解草原退化问题，还能增强生态系统的稳定性和抵抗力。其实际推广仍面临诸多挑战，如微生物群落的选择、环境条件的适应性以及长期修复效果的评估等，利用科学创新与实践结合，植物 -微生物联合修复有望成为草原生态恢复的重要工具，为全球退化草原的治理提供可持续的解决方案。

参考文献：

[1] 熊箐 , 李雨潇 . 西昌市草原生态保护恢复实践及对策研究[J]. 绿色科技 , 2025, 27 (02): 33-41.

[2] 王文琼 , 张峰 , 李邵宇 , 等 . 增温对退化荒漠草原恢复初期物种生态位影响的研究 [J]. 中国草地学报 , 2024, 46 (08): 80-87.