土壤微生物是土壤中一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。土壤微生物主要包括细菌、古菌、真菌、病毒、原生动物和藻类。其个体微小,一般以微米或毫微米来计算,通常1克土壤中含有几亿到几百亿个微生物,其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。
据估计,在每亩耕作层土壤中,约有霉菌150kg,细菌75kg,原生动物15kg,藻类7.5kg,酵母菌7.5kg。
土壤微生物旺盛的代谢活动,可明显改善土壤的物理结构和提高它的肥力它们在土壤中进行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等生理生化过程,促进土壤有机质的分解和养分的转化。
土壤微生物不仅是土壤有机质和养分转化循环的动力,而且是植物矿质元素的一个重要的源和库。
土壤酶主要来源于植物根系分泌物和土壤微生物的增殖及其死亡残体的胞溶,它们在土壤有机质的分解及养分转化循环过程中起着重要的作用,其酶活性高低可以反映土壤养分的转化强度和方向。用生物化学技术能快速地检测土壤酶活性,以尿酶、磷酸酶、脱氢酶在土壤中的含量和变化规律研究较多。但土壤酶测定方法用于土壤微生物研究的一个致命弱点是不能直接反映土壤中实际微生物的状况。
Community-level physiological profiling(CLPP)是由Garlandand Mills(1991)提出的一种酶分析方法,微生物群落降解95种不同单一碳源的能力可一次分析,其中BIOLOGGN微平板较多应用于研究土壤和环境微生物区系。由于真菌、放线菌的代谢反应不能分解四氮叠茂,此方法只能检测微生物群落细菌(主要是革兰氏阴性菌)中快速生长的那部分微生物信息。不同的微生物对同一碳源的利用能力是有差异的,微生物对不同单一碳源的代谢指纹差异并不能简单地归纳为微生物群落数量和结构的差异,而且土壤微生物在BIOLOG系统中生长时,由于温育环境的改变引起微生物对碳底物实际利用能力的改变,同时在温育过程中存在适应性问题如代谢补偿、代谢适应等。但CLPP方法因快速、简便而受到人们的欢迎,因而有专用于土壤和环境微生物生态研究的生态微平板(EcoPlates)(Insam,1997)。土壤酶测定方法至今没有一个标准的参数和测定标准,不能对土壤微生物生态功能一个准确的答案,若要充分分析土壤特征,了解不同土壤之间的差异,一定要与其他的方法相配合。因此,土壤微生物生物量和酶活性相关配合就是衡量土壤生物肥力水平和耕作土壤质量的重要生物学指标。
腐植酸及其肥料在改良土壤、增效化肥、刺激生长、增强抗逆,改善品质等方面有明显的效果。彭正萍等研究发现,与施用等养分无机肥比较,施用腐植酸尿素(姜剑平等,2001)或者腐植酸复合肥料(彭正萍等,2005)对土壤脲酶的活性具有抑制作用;也有研究指出,施用腐植酸类肥料或腐植酸共聚物(张宏伟等,2003)对脲酶活性无影响或者提高脲酶活性,这与腐植酸有没有经过活化处理有关。此外,部分研究者发现,与施用等养分无机肥比较,施用腐植酸复合肥料(杨云马等,2007)可以提高碱性磷酸酶活性;与不施肥处理比较,施用腐植酸共聚物可以提高蔗糖酶活性。
有关无机化肥对农田土壤微生物量和酶活性影响的研究,已经有比较多的报道。一般认为,施用适量氮肥、磷肥,或者氮磷、氮磷钾配施,可以增加土壤微生物量,提高土壤脲酶、磷酸酶等的活性(王芸等,2006;米国全等,2005)。但是,也有施用尿素反而降低土壤脲酶活性的报道(汪邓民等,2004)。
刘兰兰等进行生姜试验表明,与不施肥处理比较,施用腐植酸使生姜全生育期的土壤活性微生物量和前期的土壤微生物量碳增加;而后期的土壤微生物量碳减少。与施用无机化肥比较,施用腐植酸复合肥也使全生育期的土壤活跃微生物量和前期的土壤微生物量碳增加;而后期的土壤微生物量碳减少。施用腐植酸或腐植酸复合肥导致后期的土壤微生物量碳减少,可能与腐植酸可以刺激作物生长、作物对碳源需求较多、使构成微生物体的碳源减少有关。与不施肥处理比较,施用腐植酸处理的土壤脲酶活性表现为:前期降低、后期提高;与施用无机化肥比较,施用腐植酸复合肥处理的土壤脲酶活性也是表现为:前期降低、后期提高。说明,腐植酸肥料对脲酶具有“先控后促”的作用,这对减少作物苗期养分损失、满足旺盛生长期作物对养分的需求有重要作用。
施用腐植酸或腐植酸复合肥可以提高生姜生长后期土壤脲酶活性的结论提示我们,腐植酸类肥料对土壤脲酶的抑制作用不但与腐植酸是否活化有关(只有经过活化的腐植酸才有其相应功效),而且与腐植酸类肥料的施用时期有关。与不施肥处理比较,在整个生育时期,施用腐植酸处理的土壤酸性磷酸酶活性都显著提高;与施用无机化肥比较,在生姜的整个生育时期,施用腐植酸复合肥处理的土壤酸性磷酸酶活性也都显著提高。这可能是腐植酸促进生姜对磷素吸收、提高磷肥利用率有一点的相关性。因此,施用经过活化的腐植酸肥料能提高生姜土壤微生物量,影响土壤酶活性,提高矿质营养的使用效率。
高亮 整理 2020、4、4