土壤微生物生物量是指土壤中除了活的植物體(如植物根系等)外,體積小于5×103μm3的生物總量,包括細(xì)菌、真菌、放線菌、古菌等多種微生物群體,是土壤有機(jī)質(zhì)中最為活躍的組分,可用來(lái)表征土壤肥力水平。廣義的土壤微生物生物量包括微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷、微生物量硫等。土壤微生物量是土壤有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分(碳、氮、磷、硫等)轉(zhuǎn)化和循環(huán)的動(dòng)力,并參與有機(jī)質(zhì)的分解、腐殖質(zhì)的形成,調(diào)控土壤中能量和養(yǎng)分循環(huán)等各個(gè)生化過(guò)程,是土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù)和植物生長(zhǎng)可利用養(yǎng)分的重要來(lái)源,與微生物個(gè)體數(shù)量指標(biāo)相比,更能反映微生物在土壤中的實(shí)際含量,因而具有更加靈敏、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
土壤微生物生物量的影響因素有很多,如土壤碳氮限制、土壤水分、季節(jié)變化、植物種類(lèi)等因素均會(huì)對(duì)土壤微生物生物量產(chǎn)生較大影響。
1.土壤碳氮限制。土壤微生物生物量與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。具有高有機(jī)質(zhì)投入和有效土壤有機(jī)質(zhì)的系統(tǒng)往往具有較高的微生物生物量。因此,向土壤中添加易于分解的碳源,如葡萄糖或蔗糖,會(huì)導(dǎo)致微生物的生長(zhǎng)和活動(dòng)迅速增加。微生物的生物量和活性也受氮素營(yíng)養(yǎng)的影響。土壤微生物生物量與土壤全氮、有效氮呈極顯著正相關(guān)。
2.土壤水分。水分條件是控制土壤中微生物生存和活動(dòng)的主要因素。充足的土壤水分可以增加微生物的生物量和活性,但超出田間持水量,由于氧氣供應(yīng)有限,微生物活動(dòng)隨著水分的增加而減少。干燥的土壤重新濕潤(rùn)后微生物生物量和活性增加。
3.季節(jié)變化。土壤微生物生物量具有季節(jié)性的變化,一般冬季最高,春季最低,主要受食物供給(即能量)、土壤溫度等因素的影響。土壤微生物生物量在冬季達(dá)到最高,這是由于秋季有大量的枯枝落葉富集地表,通過(guò)動(dòng)物擾動(dòng)逐漸進(jìn)入土壤,土壤微生物獲得豐富的能源供應(yīng)。冬天氣溫低、代謝弱,微生物能在較低能量供給下生存下來(lái),從而使土壤能維持較多的微生物量。但若冬天發(fā)生嚴(yán)重冰凍,微生物死亡,微生物量反而會(huì)下降。春天天氣溫暖,微生物活動(dòng)增加,土壤剩余能源很快被耗竭。當(dāng)能源供應(yīng)不足時(shí),微生物活性開(kāi)始減弱,生物量下降。
4.植物種類(lèi)。植物源碳,包括枯枝落葉、根以及根系分泌物,是土壤有機(jī)碳形成過(guò)程中的重要碳源,維持微生物生物量的生長(zhǎng)。不同植被類(lèi)型0~15厘米深度的微生物生物量有所差異。土壤微生物生物量在森林土壤中最高,其次是草地中,耕地土壤中最低。
5.人為因素。種植制度及管理方式、施肥均可影響微生物生物量。免耕與覆蓋能夠明顯增加土壤微生物生物量,長(zhǎng)期撂荒地土壤微生物量碳和氮高于種植作物的農(nóng)田土壤。不同肥料類(lèi)型對(duì)土壤微生物量促進(jìn)程度以有機(jī)肥最高,其次是有機(jī)無(wú)機(jī)肥混施,無(wú)機(jī)肥最低。
(延伸閱讀作者:吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所副研究員張秀芝)