根际(rhizosphere)是指植物根系直接影响的土壤范围。根际的概念最早是1904年由德国科学家L.希尔特纳[注]提出的。根际范围的大小因植物种类不同而有较大变化,同时,也受植物营养代谢状况的影响,因此,根际并不是一个界限十分分明的区域。通常将根际范围分成根际与根面两个区。受根系影响最为显著的区域是距活性根1~2毫米的土壤和根表面及其黏附的土壤(也称根面)。
根际微生物是指植物根系直接影响范围内的土壤微生物。它们和植物间是互生关系,与植物根系相互作用、相互促进。微生物大量聚集在根系周围,将有机物转变为无机物,为植物提供有效的养料;同时,微生物还能分泌维生素、生长刺激素等,促进植物生长。在植物生长过程中,死亡的根系和根的脱落物(根毛、表皮细胞、根冠等),以及根系向根外分泌的无机物和有机物是微生物重要的营养来源和能量来源。由于根系的穿插,根际的通气条件和水分状况优于根际外,从而形成利于微生物生存的生态环境。根际微生物在同一植物的不同品种间可表现出其特异性。
总的来说,根际微生物数量多于根外,但因植物种类、品系、生育期和土壤性质不同,根际微生物数量有较大变异。在水平方向上,离根系越远,土壤微生物数量越少;在垂直方向上,其数量随土壤深度增加而减少。通常每克根际土壤中,含细菌数量为108~109个,放线菌数量为107~108个,真菌数量为105~106个,土藻类104~105个。但由于受到根系的选择性影响,根际微生物种类通常要比根外少。在微生物组成中,以革兰氏阴性无芽孢细菌占优势,最主要的是假单胞菌属(Pseudomonas)、农杆菌属(Agrobacterium)、黄杆菌属(Flavobacterium)、产碱菌属(Alcaligenes)、节杆菌属(Arthrobacter)、分枝杆菌属(Mycobacterium)等。若按生理群分,则根际反硝化细菌、氨化细菌和纤维素分解细菌较多。
根际微生物影响道地药材形成,同时在调节根际微生态系统的动态平衡和提高植物对环境的适应性等方面具有重要的生态效应。道地药材与非道地药材根际微生物种群结构存在差异,而不同微生物类群的生物学功能不同,从而影响道地药材的形成,主要表现为以下三个方面:①促进土壤养分的活化。微生物在有机质的矿化、腐殖质的形成和分解、植物营养的转化等诸多过程中起着不可替代的作用。如可加快固定化的无机磷、钾矿石及有机磷、钾的分解和释放,促进土壤中固化营养元素的有效化和对植物的可供性。②调节植物生长发育。根际微生物的种群结构和数量及其变化规律直接影响到植物吸收水分和养分,对土壤肥力的形成、养分的转化吸收和根系的生长具有重要影响。③控制植物病虫害。研究表明,许多根际微生物如假单胞菌属、杆菌属、链霉菌属等属的微生物是生物防治的重要根际微生物,发挥着重要的生态功能,不仅可以促进植物的生长,还可以作为化学农药的替代品,控制病虫害对植物的侵染。