聊一聊:關于土壤—腐植酸—微生物之間的關系

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樓主 2020-03-22 07:45:58
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據此,理清“土壤—腐植酸—微生物”之間的關系,對保護國土資源、促進土壤可持續生產具有重要的現實意義。

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”,其生命的每一個周期皆與生命體相關聯。

①依生命體而生:主要以動、植物殘體(主要是植物殘體)為物質來源;

②借生命體轉化:主要通過微生物的參與和作用,不斷分解、轉化、合成;

③復歸生命體:主要通過土壤腐植酸反哺生命體,促進綠色植物(生產者)生長,增強畜禽、水產、人等(消費者)的免疫力,為微生物(分解者)提供營養物質和能量來源。

據此,腐植酸伴隨著生命的節拍,實現“生存→轉化→消亡→重生”的循環,依其存在而成為煥發土壤生命活力的本懷。

(2) 土壤結構之核

土壤的結構特性包括3層含義:

①在土壤形成過程中,有機質和礦物質形成有機-無機復合體、微小團聚體、大團聚體等;

②微團聚體是土壤結構的核心,是土壤發揮其功能最小的、能夠獨立存在的結構單元(相當于土壤中的細胞);

③土壤利用過程中土壤的結構性對土壤的功能影響很大。

微團聚體是“土壤房子”結構穩定的關鍵所在,而腐植酸是構筑土壤“微房子”的關鍵成分。在土壤形成過程中,腐植酸與各種微生物分泌的多糖醛酸甙等有機大分子、粘粒礦物以及鐵、鋁的氫氧化物等,通過不同形式與各種作用力相結合,形成各種類型的有機無機復合體。

同時,在各種表面電荷和作用力下,通過團聚作用而形成了不同粒級的微團聚體。據此,腐植酸之微團聚體的形成過程,賦予了土壤有機無機復合體鮮活的生命力,是穩定土壤結構的核心和關鍵所在。

(3) 土壤功能之要

土壤生態系統功能主要包括:土壤中物質轉化和能量流通的能力和水平、土壤生物的活性,土壤中營養物質和水分的平衡狀況及其對環境的影響等。腐植酸是土壤有機質中最活躍的部分,對土壤生態系統物質循環和能量轉換起著至關重要的作用。

①土壤形成和土壤肥力的積極參與者與促進者;

②促進和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶;

③是土壤結構的穩定劑;

④影響著土壤的鹽基交換容量;

⑤影響著土壤的持水性;

⑥是植物物料的倉庫。

據此,腐植酸可以調節生物系統、土壤系統和環境系統之間的物質循環、能量轉換和信息傳遞,是維持土壤功能穩定的重要物質。

2、土壤微生物

(1) 土壤微生物組成

土壤是微生物的大本營,是微生物生長和繁殖的天然“培養基”。土壤微生物是生活在土壤中的細菌、真菌、放線菌、藻類等的總稱,是土壤的重要組成成分。其個體微小,一般以微米或毫微米來計算,其種類和數量隨成土環境及土壤深度的不同而變化。

其中,以細菌最多,放線菌、真菌次之,藻類較少。據推算,每克土壤中有數千乃至數萬種,約幾億至幾十億個微生物個體,其種類和數量隨成土環境及其土層深度的不同而變化。

一般來說,在每克耕作層土壤中,細菌數量約為10^8~10^9個,放線菌數量約為10^7~10^8個,真菌數量約為10^5~10^6個,藻類數量約為10^4~10^5個,它們都居住在土壤中。

(2) 土壤微生物作用

土壤微生物對土壤的形成發育、物質循環、肥力演變以及植物生長等均有重大影響。

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

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狀態生活,它們的主要活動是分解土壤中的纖維素、木質素和果膠類物質等,通過這些作用來改善土壤的養分狀況,便于作物直接吸收利用土壤養分。

③真菌:適于微酸性的生存條件。參與動、植物殘體的分解,成為土壤中氮、碳循環不可缺少的動力,特別是在植物有機體分解的早期階段,真菌比細菌和放線菌更為活躍。

④藻類:為一類單細胞生物,主要存在于水生環境。藻類中的藍細菌也具有固定空氣中氮素的作用。它更適于在堿性環境下發揮作用。

(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,也是土壤生態系統活力所在。

①各類微生物代謝產生的氣體和有機酸等,有助于土壤團粒結構的形成;

②分解有機質,合成土壤腐殖質—腐植酸,培肥土壤;

③分解礦物質,促進土壤中難溶性物質的溶解(如磷細菌、鉀細菌等);

④固定大氣氮素,增加土壤氮素養分;

⑤調節植物生長,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,促進土壤養分的轉化;

⑧降解土壤中殘留的有機農藥、城市污染物和工廠廢棄物等。

上述8項,反映了土壤微生物與土壤肥力、土壤健康、植物生長之間的重要關系,是土壤生態系統物質循環和能量流動的主力軍。

3、土壤腐植酸與微生物

(1)土壤腐植酸形成的微生物學機理

關于腐植酸形成的微生物學機理主要有7種假說:

①瓦克斯曼學說認為,植物向腐殖質形成過程中,含氮有機物和無氮有機物通過好氣性微生物分解而產生微生物體(土壤蛋白)和木質素,二者再與堿類結合形成腐植土。

②威廉斯學說認為,腐植酸是土壤微生物的分泌物;

③微生物合成假說認為,微生物利用植物做碳源和能源,可在細胞內合成高分子腐殖質物質,微生物死后釋放到土壤中,在細胞外再降解為腐植酸和黃腐酸;

④細胞自溶假說認為,腐殖質是植物和微生物死亡之后細胞自溶產物;

⑤煤化學說認為,影響植物殘體在沼澤的積累和形成泥炭的條件主要有兩個,一是使植物殘體與空氣隔絕的物理條件,另一個就是維持微生物良好活動的化學條件;

⑥科諾諾娃學說認為腐殖質的形成包括“分解—縮合”2個階段,均有土壤微生物的參與;

⑦厭氧發酵學說認為腐植酸形成包括“水解—產酸—合成”3個階段,不同程度提到微生物的作用。

不管哪個假說,都充分肯定了微生物在腐植酸形成過程中的重要作用。

(2)土壤微生物繁衍的腐植酸功效

腐植酸的形成離不開土壤微生物,土壤微生物的繁衍同樣離不開腐植酸。

①腐植酸為土壤微生物提供物質和能量來源。土壤微生物營養主要包括碳、氫、氧、氮以及一些礦質元素。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造適宜的生存環境。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,調節土壤pH,促進土壤微生物的生長和繁殖,增加其數量與種類。

③腐植酸為土壤微生物提供生存家園。凡土層深厚、土質疏松、物理性能較好、有效養分較豐富的土壤中微生物總數也較高。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,對微生物的數量、種類、多樣性具有促進作用;微生物是土壤生命的體現者,擔當著分解者的角色,對腐植酸的形成與分解功不可滅。

腐植酸的形成離不開土壤微生物,土壤微生物的生存和繁衍離不開腐植酸,二者相互依存,共同促進土壤的形成發育、肥力演變、物質循環及能量轉化。可見,“土壤—腐植酸—微生物”三者密不可分,屬于生命共同體。



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文章來源:中國腐植酸工業協會

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