解决土壤问题,就必须了解土壤、腐植酸、微生物之间的关系!

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楼主 2018-12-05 11:54:48
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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。

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1、土壤腐植酸

(1) 土壤生命之本

腐植酸是土壤中最深刻的“暗色物质”,其生命的每一个周期皆与生命体相关联。

①依生命体而生:主要以动、植物残体(主要是植物残体)为物质来源;

②借生命体转化:主要通过微生物的参与和作用,不断分解、转化、合成;

③复归生命体:主要通过土壤腐植酸反哺生命体,促进绿色植物(生产者)生长,增强畜禽、水产、人等(消费者)的免疫力,为微生物(分解者)提供营养物质和能量来源。

据此,腐植酸伴随着生命的节拍,实现“生存→转化→消亡→重生”的循环,依其存在而成为焕发土壤生命活力的本怀。

(2) 土壤结构之核

土壤的结构特性包括3层含义:

①在土壤形成过程中,有机质和矿物质形成有机-无机复合体、微小团聚体、大团聚体等;

②微团聚体是土壤结构的核心,是土壤发挥其功能最小的、能够独立存在的结构单元(相当于土壤中的细胞);

③ 土壤利用过程中土壤的结构性对土壤的功能影响很大。

微团聚体是“土壤房子”结构稳定的关键所在,而腐植酸是构筑土壤“微房子”的关键成分。在土壤形成过程中,腐植酸与各种微生物分泌的多糖醛酸甙等有机大分子、粘粒矿物以及铁、铝的氢氧化物等,通过不同形式与各种作用力相结合,形成各种类型的有机无机复合体。

同时,在各种表面电荷和作用力下,通过团聚作用而形成了不同粒级的微团聚体。据此,腐植酸之微团聚体的形成过程,赋予了土壤有机无机复合体鲜活的生命力,是稳定土壤结构的核心和关键所在。

(3) 土壤功能之要

土壤生态系统功能主要包括:土壤中物质转化和能量流通的能力和水平、土壤生物的活性,土壤中营养物质和水分的平衡状况及其对环境的影响等。腐植酸是土壤有机质中最活跃的部分,对土壤生态系统物质循环和能量转换起着至关重要的作用。

①土壤形成和土壤肥力的积极参与者与促进者;

②促进和制约着土壤金属离子、微量元素的迁移、固定和淋溶;

③是土壤结构的稳定剂;

④影响着土壤的盐基交换容量;

⑤影响着土壤的持水性;

⑥是植物物料的仓库。

据此,腐植酸可以调节生物系统、土壤系统和环境系统之间的物质循环、能量转换和信息传递,是维持土壤功能稳定的重要物质。

2、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。

3、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。

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