微生物與土壤有機(jī)質(zhì)之間的關(guān)系
土壤微生物是土壤肥力和土壤健康的重要指標(biāo),是土壤有機(jī)物的主要分解者,通過(guò)分解動(dòng)物殘?bào)w獲得自身所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí),為植物生長(zhǎng)提供必要的養(yǎng)分元素,是陸地生態(tài)系統(tǒng)生物循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需養(yǎng)分和能量的主要來(lái)源。沒(méi)有它就不會(huì)有土壤中所有的生物化學(xué)過(guò)程。土壤微生物的種群,數(shù)量和活性隨有機(jī)質(zhì)含量增加而增加,具有極顯著的正相關(guān)。土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化率低,可以持久穩(wěn)定地向微生物提供能源。二者之間相輔相成,主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1、 細(xì)菌:土壤細(xì)菌占土壤微生物總數(shù)的70%-90%,數(shù)量極其龐大。產(chǎn)見(jiàn)的土壤細(xì)菌屬有:
圖2 細(xì)菌
(1)節(jié)桿菌屬:能利用各種有機(jī)物碳源和能源,并降解土壤中難分解的物質(zhì)和多種化學(xué)農(nóng)藥;
(2)芽孢桿菌屬:大多為對(duì)動(dòng)植物無(wú)害的腐生菌,一般具有很強(qiáng)的分解蛋白質(zhì)和復(fù)雜多糖的能力,對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的分解起著重要作用;
(3)假單胞菌屬:有益的假單胞菌屬因其具有代謝多種化合物能力,在降解土壤中的有機(jī)農(nóng)藥和除草劑等發(fā)揮重要作用,同時(shí)是制造多種產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)微生物;
(4)其他各種細(xì)菌生理群:有分解糖、淀粉、纖維素等的碳水化合物分解細(xì)菌,有將有機(jī)含氮化合物中的氮素轉(zhuǎn)化成氨的氨化細(xì)菌。
2、 放線菌:最適宜生長(zhǎng)在中性、偏堿性、通氣良好的土壤中,能轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì),產(chǎn)生抗生素,對(duì)其他有害菌起拮抗作用。
圖3 放線菌
3、真菌:真菌的數(shù)量小,但生物量大,在森林土壤和酸性的環(huán)境中,真菌是分解土壤有機(jī)質(zhì)的主要微生物類群,其腐生真菌主要分解動(dòng)植物殘?bào)w。真菌對(duì)酸度的適應(yīng)范圍較寬,在pH<4時(shí),細(xì)菌和放線菌不能生長(zhǎng)的情況下,真菌卻能生長(zhǎng)。土壤真菌的多少與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。
圖4 真菌
4、 藻類:土壤藻類是土壤生物的先行者,可通過(guò)光能自養(yǎng)的能力,成為土壤上最先有機(jī)物質(zhì)制造者之一,荒地和干燥的沙漠土壤中的腐殖質(zhì)多來(lái)自土壤藻類。
土壤中80%-90%的微生物是黏附在各種礦物、有機(jī)質(zhì)或礦物—有機(jī)物復(fù)合體表面,形成單個(gè)的微生物群落或生物膜。微生物與土壤有機(jī)質(zhì)和黏土礦物之間的相互作用也是由分子間力、靜電力、疏水作用力、氫鍵和空間位阻效應(yīng)等多種作用力或作用因素共同決定或影響的物理化學(xué)過(guò)程。微生物吸附于礦物、有機(jī)質(zhì)、表面后,其細(xì)胞代謝將會(huì)發(fā)生明顯的變化,從而影響到土壤中與生物相關(guān)的一系列土壤環(huán)境過(guò)程,如礦物風(fēng)化與形成、土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性土壤養(yǎng)分有效性等。
活體微生物對(duì)土壤酶的影響相當(dāng)大,特定的土壤酶活性與細(xì)菌和真菌類群密切相關(guān)。土壤微生物數(shù)量,尤其是土壤細(xì)菌的豐富度與土壤磷酸單酯酶、β-葡聚糖酶、脫氫酶和水解酶等酶活性呈顯著正相關(guān)土壤酶是一種生物催化劑,主要來(lái)源于土壤微生物和植物根系的分泌物及動(dòng)植物殘?bào)w分解釋放的酶,包括氧化還原酶類、水解酶類、裂合酶類和轉(zhuǎn)移酶類等。
微生物的生長(zhǎng)繁殖使土壤母質(zhì)逐步累積了有機(jī)質(zhì)和氮素,為低等植物的生長(zhǎng)準(zhǔn)備了條件,同時(shí)阻止了風(fēng)化過(guò)程的養(yǎng)分淋溶作用使?fàn)I養(yǎng)元素得以保存,這種養(yǎng)分元素不斷累積的過(guò)程乃是土壤形成過(guò)程的本質(zhì)。成土過(guò)程必須以巖石的風(fēng)化過(guò)程為基礎(chǔ),由于有機(jī)物質(zhì)的不斷累積,促進(jìn)了土壤肥力的發(fā)展。