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科普:微生物、土壤、腐殖酸到底有什么关系?

发布时间:2020-11-27 11:32:55

土壤有生命,而这种生命就是土壤微生物。 众所周知,土壤是微生物的大本营,是微生物生长和繁殖的天然媒介。 腐殖酸贯穿土壤的生命,是土壤的“生命核心”。 没有腐殖酸,土壤将失去活性。 在此基础上,阐明“土壤-腐殖酸-微生物”之间的关系,对于保护国家土地资源和促进土壤可持续生产具有重要的现实意义。

1.土壤腐殖酸

(1)土壤生命的基础

腐殖酸是土壤中最深刻的“深色物质”,其生命的每个循环都与生物有机体相关。

①以生物体为生:主要以动植物残余物(主要是植物残体)为原料;

②通过生命体的转化:主要通过微生物的参与和作用,不断分解,转化和合成;

③恢复生命:主要通过土壤腐殖酸来回馈生命,促进绿色植物(生产者)的生长,增强牲畜、水产品、人类等(消费者)的免疫力,并为微生物(分解者)提供营养物质和能量来源。

据此,腐殖酸伴随着生命的节奏,实现了“生存→转化→灭绝→重生”的循环,并通过其存在,成为辐射土壤生命力的原始观念。

(2)土壤结构的核心

土壤的结构特征包括三个含义:

①在土壤形成过程中,有机物和矿物质形成有机-无机复合物,微小团聚集体,大团聚集体等;

②微团聚体是土壤结构的核心,是在土壤发挥功能时可以独立存在的最小结构单元(相当于土壤中的细胞)。

③土壤结构在土壤利用过程中对土壤功能有很大影响。

微型聚体是“土壤房子”结构稳定性的关键,腐殖酸是建造“微型房子”土壤的关键成分。 在土壤形成过程中,腐殖酸和有机大分子(如各种微生物,粘土矿物质,铁和氢氧化铝等)分泌的聚尿酸糖苷,通过不同的作用力以不同的形式结合在一起,形成各种类型的有机-无机复合物。

同时,在各种表面电荷和作用力下,通过团聚形成了不同粒径的微团聚体。 据此,腐殖酸微团聚体的形成过程赋予了土壤有机-无机复合物新的生命力,这是稳定土壤结构的核心和关键。

(3)土壤功能要点

土壤生态系统的功能主要包括:土壤中物质转化和能量循环的能力和水平,土壤生物的活性,土壤中养分和水分的平衡及其对环境的影响等。 腐殖酸是土壤有机质中最活跃的部分,它在土壤生态系统的物质循环和能量转化中起着至关重要的作用。

①积极参与和促进土壤形成和土壤肥力的参与者;

②促进和限制土壤金属离子和微量元素的迁移,固定和浸出;

③它是土壤结构的稳定剂;

④影响土壤的盐基交换能力;

⑤影响土壤的持水性;

⑥是植物材料的仓库。

据此,腐殖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媒介。 土壤微生物是生活在土壤中的细菌,真菌,放线菌和藻类的总称,是土壤的重要组成部分。 个体很小,通常以微米或纳米为单位进行计算,其类型和数量随土壤形成环境和土壤深度而变化。

其中细菌最多,其次是放线菌和真菌,藻类较少。 根据计算,每克土壤中有成千上万的微生物,而个别微生物约有数亿至数十亿。 这些微生物的类型和数量随土壤形成环境和土壤层深度而变化。

一般而言,每克耕地中细菌的数量约为10 ^ 8?10 ^ 9,放线菌的数量约为10 ^ 7?10 ^ 8,真菌的数量约为10 ^ 5?10 ^。 藻类的数量约为10 ^ 4?10 ^ 5,它们都生活在土壤中。

(2)土壤微生物作用

土壤微生物对土壤的形成和发展,物质循环,肥力的演变和植物的生长具有重大影响。

①细菌:适合中性和弱碱性的生活条件。 其中,自养细菌具有吸收二氧化碳的能力,直接影响土壤的物理和化学性质,并平衡土壤的pH值。 异养细菌以与农作物共生的状态存在,并直接促进农作物的生长,例如豆科植物中的根瘤菌等,它具有很强的固氮作用,在少施氮肥的情况下具有明显的增产作用。

②放线菌:适合中性和弱碱性的生活条件。 土壤中的放线菌生活在有氧异养状态。 它们的主要活性是分解土壤中的纤维素,木质素和果胶。 这些作用可以改善土壤的养分状况,并促进直接作物的生长。 吸收和利用土壤养分。

③真菌:适合弱酸性的生活条件。 参与动植物残留物的分解成为土壤中氮和碳循环必不可少的驱动力。 特别是在植物生物分解的早期,真菌比细菌和放线菌更具活性。

④藻类:是一种单细胞生物,主要存在于水生环境中。 藻类中的蓝细菌还具有固定空气中氮的作用。 它更适合在碱性环境中使用。

(3)土壤微生物活性

土壤微生物不仅是土壤的重要组成部分,而且是土壤生态系统的生命力。

①各种微生物代谢产生的气体和有机酸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,使土壤肥沃;

③分解矿物质,促进不溶性物质在土壤中的溶解(如磷细菌,钾细菌等);

④修复大气氮素,增加土壤氮素养分;

⑤调节植物生长,如根瘤菌,菌根,真菌等。

⑥分泌抗生素(例如放线菌)可预防土壤传播的疾病;

⑦分泌大量酶以促进土壤养分的转化;

⑧降解土壤中的残留有机农药,城市污染物和工厂废物。

以上8个项目反映了土壤微生物与土壤肥力,土壤健康和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要力量。

3、土壤腐植酸与微生物

(1)土壤腐植酸构成的微生物学机理

关于腐植酸构成的微生物学机理首要有7种假说:

①瓦克斯曼学说以为,植物向腐殖质构成过程中,含氮有机物和无氮有机物通过好气性微生物分化而发生微生物体(土壤蛋白)和木质素,二者再与碱类结合构成腐植土。

②威廉斯学说以为,腐植酸是土壤微生物的分泌物;

③微生物组成假说以为,微生物使用植物做碳源和能源,可在细胞内组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细胞自溶假说以为,腐殖质是植物和微生物死亡之后细胞自溶产品;

⑤煤化学说以为,影响植物残体在沼地的积累和构成泥炭的条件首要有两个,一是使植物残体与空气隔绝的物理条件,另一个就是保持微生物良好活动的化学条件;

⑥科诺诺娃学说以为腐殖质的构成包含“分化—缩合”2个阶段,均有土壤微生物的参加;

⑦厌氧发酵学说以为腐植酸构成包含“水解—产酸—组成”3个阶段,不同程度提到微生物的作用。

不论哪个假说,都充分肯定了微生物在腐植酸构成过程中的重要作用。

(2)土壤微生物繁殖的腐植酸成效

腐植酸的构成离不开土壤微生物,土壤微生物的繁殖相同离不开腐植酸。

①腐殖酸为土壤微生物供给物质和能量来源。土壤微生物营养首要包含碳、氢、氧、氮以及一些矿质元素,可以为土壤微生物供给碳源、氮源,供其生存和繁殖。

②腐殖酸为土壤微生物创造了适宜的生活环境。 土壤微生物的生存需要合适的温度,湿度和pH。 腐殖酸可以直接或间接改善土壤温度,水分和透气性,调节土壤pH,促进土壤微生物的生长和繁殖,并增加其数量和类型。

③腐殖酸为土壤微生物提供了生活之所。 土壤深层,土壤质地疏松,物理特性较好,有效养分丰富的土壤中的微生物总数也更高。腐殖酸是土壤肥力的核心,腐殖酸能促进土壤肥力。土壤肥力促进微生物。

(3)腐殖酸和微生物都是土壤生物群落

腐殖酸是土壤生命的载体。 它为微生物提供了碳和氮源,并伴有它们的生命。 它促进了微生物的数量,类型和多样性; 微生物是土壤生命的体现,并发挥分解剂的作用。腐殖酸的形成和分解是不可破坏的。

腐殖酸的形成与土壤微生物密不可分,并且土壤微生物的生存和繁殖无法与腐殖酸分离。 两者相互依存,共同促进土壤的形成和发展,肥力的演变,物质循环和能量的转化。 可以看出,“土壤-腐殖酸-微生物”是密不可分的,属于生命共同体。

ETS菌群可以有效的改善土壤环境,存活率大,产生大量腐殖酸促进土壤环境的改变,使土壤-腐殖酸-微生物达到土壤生态平衡。