1. 調(diào)控土壤碳循環(huán)

參與有機碳分解與同化：土壤微生物通過胞外酶活性影響土壤有機碳的礦化分解,，其生長環(huán)境與化學(xué)計量不平衡是驅(qū)動碳分解的因素之一,。同時，微生物通過“體外修飾”和“體內(nèi)周轉(zhuǎn)”產(chǎn)生“續(xù)埋效應(yīng)”,，促進有機物質(zhì)在土壤中的積累,，對土壤有機碳貢獻顯著。微生物殘體的產(chǎn)生受生長速率,、碳利用效率和生物量周轉(zhuǎn)率等生理性狀控制,，且微生物多樣性和組成影響碳利用效率，但微生物類群對碳利用效率及土壤有機碳的貢獻存在爭議,，有待進一步研究,。

自養(yǎng)固碳作用：自養(yǎng)微生物在森林、旱地和水稻土壤中對碳輸入有重要貢獻,，能將大量固定的碳輸送到穩(wěn)定的有機碳庫,。它們通過多種固碳途徑進行CO?同化，固碳效率受微生物自身豐度,、多樣性,、共生網(wǎng)絡(luò)以及土壤非生物因素調(diào)控。然而,，不同生境中關(guān)鍵固碳微生物類群及其在復(fù)雜環(huán)境中的作用和貢獻仍不明確,，需深入探究。

微生物影響土壤健康的主要功能框架

2. 參與土壤養(yǎng)分循環(huán)

氮素循環(huán)調(diào)控：生物固氮是土壤氮素的重要來源,，受優(yōu)勢固氮菌演替,、氮肥用量、有機物料施用和基因工程等因素影響,。固氮產(chǎn)生的氮素經(jīng)氨氧化和硝化作用轉(zhuǎn)化,，過程中會產(chǎn)生溫室氣體N?O，氨氧化古菌和細(xì)菌的生態(tài)位分異影響其排放,，反硝化微生物和攜帶nosZ基因的微生物對N?O還原有作用,，異化硝態(tài)氮還原在特定條件下保留氮素。調(diào)控微生物氮轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)對土壤氮素管理意義重大,。

磷素有效性調(diào)節(jié)：微生物在土壤磷素循環(huán)中起關(guān)鍵作用,，主要負(fù)責(zé)無機磷溶解,、有機磷礦化和磷吸收轉(zhuǎn)運。在無機磷溶解方面,，微生物通過分泌有機酸等方式促進溶解,；有機磷礦化中，特定酶編碼基因的微生物發(fā)揮重要作用,，土壤條件影響相關(guān)基因豐度和微生物群落,；磷吸收轉(zhuǎn)運過程中，不同基因在不同磷條件下對微生物磷固定至關(guān)重要,。從微生物角度考慮磷循環(huán)相關(guān)過程可為可持續(xù)農(nóng)業(yè)磷調(diào)控提供新視角,。

3. 促進土壤團聚體形成與穩(wěn)定

土壤團聚體對土壤健康至關(guān)重要，微生物是其形成的重要生物因素,。微生物及其殘體是土壤有機碳的重要組成,，影響土壤團聚體的形成。微生物通過細(xì)胞電荷,、分泌物（如胞外聚合物）以及菌絲纏繞等方式促進團聚體形成,，細(xì)菌和真菌在不同粒級團聚體形成中作用各異且具有互補性。加強微生物多樣性及其相互作用在調(diào)控土壤團聚中的應(yīng)用,，可為可持續(xù)土壤管理提供理論和技術(shù)支持,。

4. 參與抵抗逆境環(huán)境促進植物免疫

抵御病害：有益微生物通過多種方式提高土壤抗病能力，如競爭,、拮抗,、寄生、捕食,、誘導(dǎo)植物抗性和干擾病原微生物信號等,。芽孢桿菌屬和假單胞菌屬等生防細(xì)菌通過產(chǎn)生抑菌物質(zhì)發(fā)揮作用，噬菌體和原生動物可降低病原菌豐度,，土著微生物多樣性和資源利用效率對抑制病原菌侵染至關(guān)重要,，微生物間相互作用形成的網(wǎng)絡(luò)也影響土壤和植物健康。創(chuàng)建土壤免疫“生物療法”有助于改善土壤健康,。

抵御蟲害：土壤微生物是植物抗蟲的關(guān)鍵部分,，可直接或間接影響昆蟲取食。土壤微生物能促進植物生長和抗蟲性,，根際微生物可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性,，影響植物表型間接影響昆蟲取食。土壤或根際微生物的組成,、多樣性及其與植物的相互作用對植物健康生長和降低病蟲害敏感性起重要作用,。

5. 修復(fù)土壤污染物改善土壤環(huán)境

降解土壤微塑料：農(nóng)業(yè)土壤中的微塑料來源多樣，其積累會改變微生物群落組成和功能，影響土壤生態(tài)系統(tǒng),。微生物可通過分泌胞外酶和自由基降解微塑料,，但不同微生物類群降解能力不同，真菌降解效果優(yōu)于細(xì)菌,。利用潛在降解微生物和酶修復(fù)微塑料污染土壤對維持土壤健康至關(guān)重要,，同時要關(guān)注微塑料降解產(chǎn)物對土壤和人類健康的潛在威脅。

鈍化土壤重金屬：土壤重金屬污染威脅健康,，部分微生物能通過生物吸附、固定,、氧化還原和胞外聚合物絡(luò)合等降低其生物有效性,，還可改變土壤性質(zhì)來固定重金屬。利用微生物鈍化重金屬是一種高效,、經(jīng)濟和環(huán)境友好的修復(fù)技術(shù),，但微生物與重金屬相互作用機制仍需深入研究。

降解土壤農(nóng)藥殘留：微生物是農(nóng)藥降解的主要驅(qū)動力,，通過酶促和非酶促反應(yīng)降解農(nóng)藥,，酶促反應(yīng)是主要形式，微生物分泌的多種酶可實現(xiàn)高效低成本降解,。構(gòu)建微生物聯(lián)盟可提高農(nóng)藥降解效率,，篩選高效降解菌株和基因工程菌是研究方向，但目前相關(guān)研究在實際應(yīng)用中存在問題,，如土著微生物影響接種微生物定殖等,。

調(diào)控抗生素抗性基因傳播：抗生素濫用導(dǎo)致土壤污染，引發(fā)微生物群落失衡和抗生素抗性基因產(chǎn)生,。調(diào)控土壤微生物多樣性可管理抗性基因流,，噬菌體免疫療法有一定作用但存在爭議。減少抗生素使用和篩選降解菌株是控制污染的有效手段,，但目前相關(guān)研究在實際應(yīng)用中仍需加強,。

6. 預(yù)測土壤健康

土壤微生物是土壤環(huán)境的敏感表征，可作為土壤健康預(yù)測指標(biāo),。機器學(xué)習(xí)在微生物群落數(shù)據(jù)預(yù)測土壤健康方面應(yīng)用廣泛,，微生物群落數(shù)據(jù)與土壤物理化學(xué)狀況變化相關(guān)，可用于預(yù)測土壤質(zhì)量和健康指數(shù),，但目前土壤健康評估缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),，不同生態(tài)系統(tǒng)預(yù)測準(zhǔn)確率有差異。研究健康土壤生物標(biāo)志物對土壤微生物菌劑研發(fā),、健康土壤培育和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,。