土壤、腐植酸、微生物,三者密不可分
土壤是有生命的,这个生命就是土壤微生物。大家知道,土壤是微生物的大本营,是微生物生长和繁殖的天然培养基。腐植酸贯穿于土壤生命之中,是土壤的“生命核”。没有腐植酸,土壤将失去活性。据此,理清“土壤—腐植酸—微生物”之间的关系,对保护国土资源、促进土壤可持续生产具有重要的现实意义。
土壤微生物
(1)土壤微生物组成
土壤是微生物的大本营,是微生物生长和繁殖的天然“培养基”。土壤微生物是生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类等的总称,是土壤的重要组成成分。其个体微小,一般以微米或毫微米来计算,其种类和数量随成土环境及土壤深度的不同而变化。
其中,以细菌最多,放线菌、真菌次之,藻类较少。据推算,每克土壤中有数千乃至数万种,约几亿至几十亿个微生物个体,其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。
一般来说,在每克耕作层土壤中,细菌数量约为10^8-10^9个,放线菌数量约为10^7-10^8个,真菌数量约为10^5-10^6个,藻类数量约为10^4-10^5个,它们都居住在土壤中。
(2)土壤微生物作用
土壤微生物对土壤的形成发育、物质循环、肥力演变以及植物生长等均有重大影响。
①细菌:适于中性及微碱性的生存条件。其中,自养细菌有同化二氧化碳的能力,直接影响土壤的理化性质,平衡土壤的酸碱度高低;异养细菌以与作物共生的状态存在,对作物生长有直接促进作用,如豆科植物的根瘤菌等,具强大的固氮作用,在少施氮肥的情况下产生明显的增产效果。
②放线菌:适合于中性和微碱性的生存条件。在土壤中放线菌是以需氧性异养状态生活,它们的主要活动是分解土壤中的纤维素、木质素和果胶类物质等,通过这些作用来改善土壤的养分状况,便于作物直接吸收利用土壤养分。
③真菌:适于微酸性的生存条件。参与动、植物残体的分解,成为土壤中氮、碳循环不可缺少的动力,特别是在植物有机体分解的早期阶段,真菌比细菌和放线菌更为活跃。
④藻类:为一类单细胞生物,主要存在于水生环境。藻类中的蓝细菌也具有固定空气中氮素的作用。它更适于在碱性环境下发挥作用。
(3)土壤微生物活力
土壤微生物不仅是土壤的重要组成部分,也是土壤生态系统活力所在:①各类微生物代谢产生的气体和有机酸等,有助于土壤团粒结构的形成;②分解有机质,合成土壤腐殖质—腐植酸,培肥土壤;③分解矿物质,促进土壤中难溶性物质的溶解(如磷细菌、钾细菌等);④固定大气氮素,增加土壤氮素养分;⑤调节植物生长,如与植物共生的根瘤菌、菌根、真菌等;⑥分泌抗生素(如放线菌),防止土传病害;⑦分泌大量的酶,促进土壤养分的转化;⑧降解土壤中残留的有机农药、城市污染物和工厂废弃物等。
上述8项,反映了土壤微生物与土壤肥力、土壤健康、植物生长之间的重要关系,是土壤生态系统物质循环和能量流动的主力军。
土壤腐植酸与微生物
(1)土壤腐植酸形成的微生物学机理
关于腐植酸形成的微生物学机理主要有7种假说:①瓦克斯曼学说认为,植物向腐殖质形成过程中,含氮有机物和无氮有机物通过好气性微生物分解而产生微生物体(土壤蛋白)和木质素,二者再与碱类结合形成腐植土。②威廉斯学说认为,腐植酸是土壤微生物的分泌物;③微生物合成假说认为,微生物利用植物做碳源和能源,可在细胞内合成高分子腐殖质物质,微生物死后释放到土壤中,在细胞外再降解为腐植酸和黄腐酸;④细胞自溶假说认为,腐殖质是植物和微生物死亡之后细胞自溶产物;⑤煤化学说认为,影响植物残体在沼泽的积累和形成泥炭的条件主要有两个,一是使植物残体与空气隔绝的物理条件,另一个就是维持微生物良好活动的化学条件;⑥科诺诺娃学说认为腐殖质的形成包括“分解—缩合”2个阶段,均有土壤微生物的参与;⑦厌氧发酵学说认为腐植酸形成包括“水解—产酸—合成”3个阶段,不同程度提到微生物的作用。
不管哪个假说,都充分肯定了微生物在腐植酸形成过程中的重要作用。
(2)土壤微生物繁衍的腐植酸功效
腐植酸的形成离不开土壤微生物,土壤微生物的繁衍同样离不开腐植酸:①腐植酸为土壤微生物提供物质和能量来源。土壤微生物营养主要包括碳、氢、氧、氮以及一些矿质元素。腐植酸含有碳、氧、氢、氮等元素,可以为土壤微生物提供碳源、氮源,供其生存和繁衍。②腐植酸为土壤微生物创造适宜的生存环境。土壤微生物生存需要适宜的温度、湿度、pH等。腐植酸可以直接或间接改善土壤温度、水分及透气状况,调节土壤pH,促进土壤微生物的生长和繁殖,增加其数量与种类。③腐植酸为土壤微生物提供生存家园。凡土层深厚、土质疏松、物理性能较好、有效养分较丰富的土壤中微生物总数也较高。腐植酸是土壤肥力的核心,腐植酸兴则土肥兴;土肥兴,则微生物兴。
(3)腐植酸与微生物同为土壤生命共同体
腐植酸是土壤生命的承载者,为微生物提供碳源、氮源并伴其终身,对微生物的数量、种类、多样性具有促进作用;微生物是土壤生命的体现者,担当着分解者的角色,对腐植酸的形成与分解功不可灭。
腐植酸的形成离不开土壤微生物,土壤微生物的生存和繁衍离不开腐植酸,二者相互依存,共同促进土壤的形成发育、肥力演变、物质循环及能量转化。可见,“土壤—腐植酸—微生物”三者密不可分,属于生命共同体。