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土壤是有生命的,這個(gè)生命就是土壤微生物。大家知道,土壤是微生物的大本營(yíng),是微生物生長(zhǎng)和繁殖的天然培養(yǎng)基。腐植酸貫穿于土壤生命之中,是土壤的“生命核”。沒(méi)有腐植酸,土壤將失去活性。據(jù)此,理清“土壤-腐植酸-微生物”之間的關(guān)系,對(duì)保護(hù)國(guó)土資源、促進(jìn)土壤可持續(xù)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1、土壤腐植酸

 

(1) 土壤生命之本

 

腐植酸是土壤中最深刻的“暗色物質(zhì)”,其生命的每一個(gè)周期皆與生命體相關(guān)聯(lián)。

 

①依生命體而生：主要以動(dòng)、植物殘?bào)w(主要是植物殘?bào)w)為物質(zhì)來(lái)源；

 

②借生命體轉(zhuǎn)化：主要通過(guò)微生物的參與和作用,不斷分解、轉(zhuǎn)化、合成；

 

③復(fù)歸生命體：主要通過(guò)土壤腐植酸反哺生命體,促進(jìn)綠色植物(生產(chǎn)者)生長(zhǎng),增強(qiáng)畜禽、水產(chǎn)、人等(消費(fèi)者)的免疫力,為微生物(分解者)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量來(lái)源。

 

據(jù)此,腐植酸伴隨著生命的節(jié)拍,實(shí)現(xiàn)“生存→轉(zhuǎn)化→消亡→重生”的循環(huán),依其存在而成為煥發(fā)土壤生命活力的本懷。

 

(2) 土壤結(jié)構(gòu)之核

 

土壤的結(jié)構(gòu)特性包括3層含義：

 

①在土壤形成過(guò)程中,有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體、微小團(tuán)聚體、大團(tuán)聚體等；

 

②微團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的核心,是土壤發(fā)揮其功能最小的、能夠獨(dú)立存在的結(jié)構(gòu)單元(相當(dāng)于土壤中的細(xì)胞)；

 

③土壤利用過(guò)程中土壤的結(jié)構(gòu)性對(duì)土壤的功能影響很大。

 

微團(tuán)聚體是“土壤房子”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵所在,而腐植酸是構(gòu)筑土壤“微房子”的關(guān)鍵成分。在土壤形成過(guò)程中,腐植酸與各種微生物分泌的多糖醛酸甙等有機(jī)大分子、粘粒礦物以及鐵、鋁的氫氧化物等,通過(guò)不同形式與各種作用力相結(jié)合,形成各種類型的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體。

 

同時(shí),在各種表面電荷和作用力下,通過(guò)團(tuán)聚作用而形成了不同粒級(jí)的微團(tuán)聚體。據(jù)此,腐植酸之微團(tuán)聚體的形成過(guò)程,賦予了土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體鮮活的生命力,是穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的核心和關(guān)鍵所在。

 

(3) 土壤功能之要

 

土壤生態(tài)系統(tǒng)功能主要包括：土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流通的能力和水平、土壤生物的活性,土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的平衡狀況及其對(duì)環(huán)境的影響等。腐植酸是土壤有機(jī)質(zhì)中最活躍的部分,對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換起著至關(guān)重要的作用。

 

①土壤形成和土壤肥力的積極參與者與促進(jìn)者；

 

②促進(jìn)和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶；

 

③是土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定劑；

 

④影響著土壤的鹽基交換容量；

 

⑤影響著土壤的持水性；

 

⑥是植物物料的倉(cāng)庫(kù)。

 

據(jù)此,腐植酸可以調(diào)節(jié)生物系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞,是維持土壤功能穩(wěn)定的重要物質(zhì)。

2、土壤微生物

 

(1) 土壤微生物組成

 

土壤是微生物的大本營(yíng),是微生物生長(zhǎng)和繁殖的天然“培養(yǎng)基”。土壤微生物是生活在土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類等的總稱,是土壤的重要組成成分。其個(gè)體微小,一般以微米或毫微米來(lái)計(jì)算,其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及土壤深度的不同而變化。

 

其中,以細(xì)菌最多,放線菌、真菌次之,藻類較少。據(jù)推算,每克土壤中有數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)種,約幾億至幾十億個(gè)微生物個(gè)體,其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及其土層深度的不同而變化。

 

(2) 土壤微生物作用

 

土壤微生物對(duì)土壤的形成發(fā)育、物質(zhì)循環(huán)、肥力演變以及植物生長(zhǎng)等均有重大影響。

 

①細(xì)菌：適于中性及微堿性的生存條件。其中,自養(yǎng)細(xì)菌有同化二氧化碳的能力,直接影響土壤的理化性質(zhì),平衡土壤的酸堿度高低；異養(yǎng)細(xì)菌以與作物共生的狀態(tài)存在,對(duì)作物生長(zhǎng)有直接促進(jìn)作用,如豆科植物的根瘤菌等,具強(qiáng)大的固氮作用,在少施氮肥的情況下產(chǎn)生明顯的增產(chǎn)效果。

 

②放線菌：適合于中性和微堿性的生存條件。在土壤中放線菌是以需氧性異養(yǎng)狀態(tài)生活,它們的主要活動(dòng)是分解土壤中的纖維素、木質(zhì)素和果膠類物質(zhì)等,通過(guò)這些作用來(lái)改善土壤的養(yǎng)分狀況,便于作物直接吸收利用土壤養(yǎng)分。

 

③真菌：適于微酸性的生存條件。參與動(dòng)、植物殘?bào)w的分解,成為土壤中氮、碳循環(huán)不可缺少的動(dòng)力,特別是在植物有機(jī)體分解的早期階段,真菌比細(xì)菌和放線菌更為活躍。

 

④藻類：為一類單細(xì)胞生物,主要存在于水生環(huán)境。藻類中的藍(lán)細(xì)菌也具有固定空氣中氮素的作用。它更適于在堿性環(huán)境下發(fā)揮作用。

 

(3) 土壤微生物活力

 

土壤微生物不僅是土壤的重要組成部分,也是土壤生態(tài)系統(tǒng)活力所在。

 

①各類微生物代謝產(chǎn)生的氣體和有機(jī)酸等,有助于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；

 

②分解有機(jī)質(zhì),合成土壤腐殖質(zhì)-腐植酸,培肥土壤；

 

③分解礦物質(zhì),促進(jìn)土壤中難溶性物質(zhì)的溶解(如磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌等)；

 

④固定大氣氮素,增加土壤氮素養(yǎng)分；

 

⑤調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng),如與植物共生的根瘤菌、菌根、真菌等；

 

⑥分泌抗生素(如放線菌),防止土傳病害；

 

⑦分泌大量的酶,促進(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化；

 

⑧降解土壤中殘留的有機(jī)農(nóng)藥、城市污染物和工廠廢棄物等。

 

上述8項(xiàng),反映了土壤微生物與土壤肥力、土壤健康、植物生長(zhǎng)之間的重要關(guān)系,是土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主力軍。

3、土壤腐植酸與微生物

 

(1)土壤腐植酸形成的微生物學(xué)機(jī)理

 

關(guān)于腐植酸形成的微生物學(xué)機(jī)理主要有7種假說(shuō)：

 

①瓦克斯曼學(xué)說(shuō)認(rèn)為,植物向腐殖質(zhì)形成過(guò)程中,含氮有機(jī)物和無(wú)氮有機(jī)物通過(guò)好氣性微生物分解而產(chǎn)生微生物體(土壤蛋白)和木質(zhì)素,二者再與堿類結(jié)合形成腐植土；

 

②威廉斯學(xué)說(shuō)認(rèn)為,腐植酸是土壤微生物的分泌物；

 

③微生物合成假說(shuō)認(rèn)為,微生物利用植物做碳源和能源,可在細(xì)胞內(nèi)合成高分子腐殖質(zhì)物質(zhì),微生物死后釋放到土壤中,在細(xì)胞外再降解為腐植酸和黃腐酸；

 

④細(xì)胞自溶假說(shuō)認(rèn)為,腐殖質(zhì)是植物和微生物死亡之后細(xì)胞自溶產(chǎn)物；

 

⑤煤化學(xué)說(shuō)認(rèn)為,影響植物殘?bào)w在沼澤的積累和形成泥炭的條件主要有兩個(gè),一是使植物殘?bào)w與空氣隔絕的物理?xiàng)l件,另一個(gè)就是維持微生物良好活動(dòng)的化學(xué)條件；

 

⑥科諾諾娃學(xué)說(shuō)認(rèn)為腐殖質(zhì)的形成包括“分解-縮合”2個(gè)階段,均有土壤微生物的參與；

 

⑦厭氧發(fā)酵學(xué)說(shuō)認(rèn)為腐植酸形成包括“水解-產(chǎn)酸-合成”3個(gè)階段,不同程度提到微生物的作用。

 

不管哪個(gè)假說(shuō),都充分肯定了微生物在腐植酸形成過(guò)程中的重要作用。

 

(2)土壤微生物繁衍的腐植酸功效

 

腐植酸的形成離不開(kāi)土壤微生物,土壤微生物的繁衍同樣離不開(kāi)腐植酸。

 

①腐植酸為土壤微生物提供物質(zhì)和能量來(lái)源。土壤微生物營(yíng)養(yǎng)主要包括碳、氫、氧、氮以及一些礦質(zhì)元素。腐植酸含有碳、氧、氫、氮等元素,可以為土壤微生物提供碳源、氮源,供其生存和繁衍；

 

②腐植酸為土壤微生物創(chuàng)造適宜的生存環(huán)境。土壤微生物生存需要適宜的溫度、濕度、pH等。腐植酸可以直接或間接改善土壤溫度、水分及透氣狀況,調(diào)節(jié)土壤pH,促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)和繁殖,增加其數(shù)量與種類；

 

③腐植酸為土壤微生物提供生存家園。凡土層深厚、土質(zhì)疏松、物理性能較好、有效養(yǎng)分較豐富的土壤中微生物總數(shù)也較高。腐植酸是土壤肥力的核心,腐植酸興則土肥興；土肥興,則微生物興。

 

(3)腐植酸與微生物同為土壤生命共同體

 

腐植酸是土壤生命的承載者,為微生物提供碳源、氮源并伴其終身,對(duì)微生物的數(shù)量、種類、多樣性具有促進(jìn)作用；微生物是土壤生命的體現(xiàn)者,擔(dān)當(dāng)著分解者的角色,對(duì)腐植酸的形成與分解功不可滅。

 

腐植酸的形成離不開(kāi)土壤微生物,土壤微生物的生存和繁衍離不開(kāi)腐植酸,二者相互依存,共同促進(jìn)土壤的形成發(fā)育、肥力演變、物質(zhì)循環(huán)及能量轉(zhuǎn)化?？梢?jiàn),“土壤-腐植酸-微生物”三者密不可分,屬于生命共同體。