土壤胞外聚合物是细菌、真菌、古菌等微生物分泌到胞外的高分子凝胶状混合物,包裹微生物细胞,弥散在土壤孔隙中,被称为微生物的“房子 + 保护膜 + 胶水”。在碳汇、土壤退化、农田地力修复、重金属污染修复领域都是重点研究对象。
一、什么是EPS
1. 主要组分
多糖(最主要)、蛋白质、核酸(胞外 DNA)、腐殖类物质、脂质等;
区分:不是微生物菌体本身,是分泌到细胞外面的物质;
形态:凝胶状、黏液状,可溶解在土壤溶液,也可吸附在矿物颗粒表面。
2. 土壤 EPS 的来源
①活微生物主动分泌(饥饿、干旱、重金属胁迫时分泌量会升高,自我保护);
②微生物细胞裂解死亡后释放的胞内大分子;
③少量植物根系分泌物贡献(注意区分根分泌物和微生物 EPS)。
3. 存在位置:土壤孔隙表面、矿物颗粒表面、团聚体内部、生物膜中。
二、土壤 EPS 有哪些核心生态功能
1. 土壤结构塑造:土壤颗粒的“胶水”
1.1 黏结土壤微颗粒,促进土壤团聚体形成与稳定;
1.2 有机质、腐殖质是长效胶结剂,EPS 属于活性胶结物质,周转更快。
2. 土壤碳循环与固碳潜力
2.1 EPS 属于活性有机碳库:周转时间短,但贡献不可忽视;
2.2 一部分 EPS 可以被矿物吸附保护,长期封存,是土壤稳定碳汇的重要组分;
2.3 延伸:农田、森林、草地不同生态系统 EPS 碳差异;土地利用变化如何影响 EPS 固碳。
3. 微生物生存的 “微环境”
3.1 缓冲外界胁迫:干旱时保水;重金属、有毒污染物结合固定,降低毒性;
3.2 富集养分:吸附土壤溶液里 N、P、离子,储存在生物膜内,缓慢供给微生物;
3.3 维持生物膜结构,促进微生物间物质交换、基因水平转移。
三、实验方法
四、数据示例(胞外聚合物-蛋白)