科普：微生物、土壤、腐殖酸到底有什么关系？

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。