土壤是有生命的，這個(gè)生命就是土壤微生物。大家知道，土壤是微生物的大本營(yíng)，是微生物生長(zhǎng)和繁殖的天然培養(yǎng)基。腐植酸貫穿于土壤生命之中，是土壤的“生命核”。沒有腐植酸，土壤將失去活性。據(jù)此，理清“土壤—腐植酸—微生物”之間的關(guān)系，對(duì)保護(hù)國(guó)土資源、促進(jìn)土壤可持續(xù)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、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(zhì)”，其生命的每一個(gè)周期皆與生命體相關(guān)聯(lián)。
①依生命體而生：主要以動(dòng)、植物殘?bào)w(主要是植物殘?bào)w)為物質(zhì)來(lái)源;
②借生命體轉(zhuǎn)化：主要通過(guò)微生物的參與和作用，不斷分解、轉(zhuǎn)化、合成;
③復(fù)歸生命體：主要通過(guò)土壤腐植酸反哺生命體，促進(jìn)綠色植物(生產(chǎn)者)生長(zhǎng)，增強(qiáng)畜禽、水產(chǎn)、人等(消費(fèi)者)的免疫力，為微生物(分解者)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量來(lái)源。
據(jù)此，腐植酸伴隨著生命的節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)“生存→轉(zhuǎn)化→消亡→重生”的循環(huán)，依其存在而成為煥發(fā)土壤生命活力的本懷。
(2)土壤結(jié)構(gòu)之核
土壤的結(jié)構(gòu)特性包括3層含義：
①在土壤形成過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體、微小團(tuán)聚體、大團(tuán)聚體等;
②微團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的核心，是土壤發(fā)揮其功能最小的、能夠獨(dú)立存在的結(jié)構(gòu)單元(相當(dāng)于土壤中的細(xì)胞);
③土壤利用過(guò)程中土壤的結(jié)構(gòu)性對(duì)土壤的功能影響很大。
微團(tuán)聚體是“土壤房子”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，而腐植酸是構(gòu)筑土壤“微房子”的關(guān)鍵成分。在土壤形成過(guò)程中，腐植酸與各種微生物分泌的多糖醛酸甙等有機(jī)大分子、粘粒礦物以及鐵、鋁的氫氧化物等，通過(guò)不同形式與各種作用力相結(jié)合，形成各種類型的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體。
同時(shí)，在各種表面電荷和作用力下，通過(guò)團(tuán)聚作用而形成了不同粒級(jí)的微團(tuán)聚體。據(jù)此，腐植酸之微團(tuán)聚體的形成過(guò)程，賦予了土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體鮮活的生命力，是穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的核心和關(guān)鍵所在。
(3)土壤功能之要
土壤生態(tài)系統(tǒng)功能主要包括：土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流通的能力和水平、土壤生物的活性，土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的平衡狀況及其對(duì)環(huán)境的影響等。腐植酸是土壤有機(jī)質(zhì)中最活躍的部分，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換起著至關(guān)重要的作用。
①土壤形成和土壤肥力的積極參與者與促進(jìn)者;
②促進(jìn)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(cāng)庫(kù)。
據(jù)此，腐植酸可以調(diào)節(jié)生物系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，是維持土壤功能穩(wěn)定的重要物質(zhì)。
二、土壤微生物
(1)土壤微生物組成
土壤是微生物的大本營(yíng)，是微生物生長(zhǎng)和繁殖的天然“培養(yǎng)基”。土壤微生物是生活在土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類等的總稱，是土壤的重要組成成分。其個(gè)體微小，一般以微米或毫微米來(lái)計(jì)算，其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及土壤深度的不同而變化。
其中，以細(xì)菌最多，放線菌、真菌次之，藻類較少。據(jù)推算，每克土壤中有數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)種，約幾億至幾十億個(gè)微生物個(gè)體，其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及其土層深度的不同而變化。
一般來(lái)說(shuō)，在每克耕作層土壤中，細(xì)菌數(shù)量約為10^8～10^9個(gè)，放線菌數(shù)量約為10^7～10^8個(gè)，真菌數(shù)量約為10^5～10^6個(gè)，藻類數(shù)量約為10^4～10^5個(gè)，它們都居住在土壤中。
(2)土壤微生物作用
土壤微生物對(duì)土壤的形成發(fā)育、物質(zhì)循環(huán)、肥力演變以及植物生長(zhǎng)等均有重大影響。
①細(xì)菌：適于中性及微堿性的生存條件。其中，自養(yǎng)細(xì)菌有同化二氧化碳的能力，直接影響土壤的理化性質(zhì)，平衡土壤的酸堿度高低;異養(yǎng)細(xì)菌以與作物共生的狀態(tài)存在，對(duì)作物生長(zhǎng)有直接促進(jìn)作用，如豆科植物的根瘤菌等，具強(qiáng)大的固氮作用，在少施氮肥的情況下產(chǎn)生明顯的增產(chǎn)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(yǎng)狀態(tài)生活，它們的主要活動(dòng)是分解土壤中的纖維素、木質(zhì)素和果膠類物質(zhì)等，通過(guò)這些作用來(lái)改善土壤的養(yǎng)分狀況，便于作物直接吸收利用土壤養(yǎng)分。
③真菌：適于微酸性的生存條件。參與動(dòng)、植物殘?bào)w的分解，成為土壤中氮、碳循環(huán)不可缺少的動(dòng)力，特別是在植物有機(jī)體分解的早期階段，真菌比細(xì)菌和放線菌更為活躍。
④藻類：為一類單細(xì)胞生物，主要存在于水生環(huán)境。藻類中的藍(lán)細(xì)菌也具有固定空氣中氮素的作用。它更適于在堿性環(huán)境下發(fā)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(tài)系統(tǒng)活力所在。
①各類微生物代謝產(chǎn)生的氣體和有機(jī)酸等，有助于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成;
②分解有機(jī)質(zhì)，合成土壤腐殖質(zhì)—腐植酸，培肥土壤;
③分解礦物質(zhì)，促進(jìn)土壤中難溶性物質(zhì)的溶解(如磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌等);
④固定大氣氮素，增加土壤氮素養(yǎng)分;
⑤調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，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(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化;
⑧降解土壤中殘留的有機(jī)農(nóng)藥、城市污染物和工廠廢棄物等。
上述8項(xiàng)，反映了土壤微生物與土壤肥力、土壤健康、植物生長(zhǎng)之間的重要關(guān)系，是土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主力軍。
三、土壤腐植酸與微生物
(1)土壤腐植酸形成的微生物學(xué)機(jī)理
關(guān)于腐植酸形成的微生物學(xué)機(jī)理主要有7種假說(shuō)：
①瓦克斯曼學(xué)說(shuō)認(rèn)為，植物向腐殖質(zhì)形成過(guò)程中，含氮有機(jī)物和無(wú)氮有機(jī)物通過(guò)好氣性微生物分解而產(chǎn)生微生物體(土壤蛋白)和木質(zhì)素，二者再與堿類結(jié)合形成腐植土。
②威廉斯學(xué)說(shuō)認(rèn)為，腐植酸是土壤微生物的分泌物;
③微生物合成假說(shuō)認(rèn)為，微生物利用植物做碳源和能源，可在細(xì)胞內(nèi)合成高分子腐殖質(zhì)物質(zhì)，微生物死后釋放到土壤中，在細(xì)胞外再降解為腐植酸和黃腐酸;
④細(xì)胞自溶假說(shuō)認(rèn)為，腐殖質(zhì)是植物和微生物死亡之后細(xì)胞自溶產(chǎn)物;
⑤煤化學(xué)說(shuō)認(rèn)為，影響植物殘?bào)w在沼澤的積累和形成泥炭的條件主要有兩個(gè)，一是使植物殘?bào)w與空氣隔絕的物理?xiàng)l件，另一個(gè)就是維持微生物良好活動(dòng)的化學(xué)條件;
⑥科諾諾娃學(xué)說(shuō)認(rèn)為腐殖質(zhì)的形成包括“分解—縮合”2個(gè)階段，均有土壤微生物的參與;
⑦厭氧發(fā)酵學(xué)說(shuō)認(rèn)為腐植酸形成包括“水解—產(chǎn)酸—合成”3個(gè)階段，不同程度提到微生物的作用。
不管哪個(gè)假說(shuō)，都充分肯定了微生物在腐植酸形成過(guò)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(zhì)和能量來(lái)源。土壤微生物營(yíng)養(yǎng)主要包括碳、氫、氧、氮以及一些礦質(zhì)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(chuàng)造適宜的生存環(huán)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(diào)節(jié)土壤pH，促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)和繁殖，增加其數(shù)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(zhì)疏松、物理性能較好、有效養(yǎng)分較豐富的土壤中微生物總數(shù)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(duì)微生物的數(shù)量、種類、多樣性具有促進(jìn)作用;微生物是土壤生命的體現(xiàn)者，擔(dān)當(dāng)著分解者的角色，對(duì)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(jìn)土壤的形成發(fā)育、肥力演變、物質(zhì)循環(huán)及能量轉(zhuǎn)化?？梢姡?ldquo;土壤—腐植酸—微生物”三者密不可分，屬于生命共同體。
