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腐植酸对土壤微生物的调控作用

时间:2022-02-15 百科知识 版权反馈
【摘要】:但对腐植酸施用对地下部分土壤微生物的影响则关注较少。初步表明,腐植酸生物活性肥料不仅能明显改善植株性状,增强抗逆性能,还能促进土壤有益微生物的繁衍,使土壤微生物数量明显增加且保持较强的生物活性。2 腐植酸对土壤中功能微生物类群的影响目前,农业生产中过量化学肥料的施用,导致了严重的环境和水体污染。
腐植酸对土壤微生物的调控作用_2015年论文集

袁红莉 杨金水 李宝珍 于学健 许原原 王若楠

(中国农业大学生物学院农业生物技术国家重点实验室 北京 100193)

摘 要:土壤腐殖质和土壤微生物都是土壤的重要组成成分。腐植酸肥料和生物菌肥是发展可持续农业、保护环境、保障食品安全的必然选择,具有巨大的应用前景。对目前国内外就腐植酸类肥料应用对土壤微生物的调控作用研究现状进行综述,分析了亟需解决的问题并提出了建议和对策,以期为腐植酸-生物菌肥的研发和施用提供科学依据,为农业可持续发展献计献策。

关键词:腐植酸 土壤微生物 生物菌肥

Regulation Function of Humic Acid on Soil Microorganisms

Yuan Hongli,Yang Jinshui,Li Baozhen,Yu Xuejian,Xu Yuanyuan,Wang Ruonan

(State Key Laboratory of Agricultural Biotechnology,College of Biological Science,China Agricultural University,Beijing,100193)

Abstract: Soil humus and microorganisms are important components of soil.Humic acid fertilizer and microbial fertilizer have great application prospects as the inevitable choices for the development of sustainable agriculture,environmental protection and food safety.The current status of the research on the application of humic acid fertilizer on soil microorganisms are summarized.In order to provide scientific basis for the research and development of humic acid and microbial fertilizer for the sustainable agriculture,the problems that need to be solved urgently are analyzed,and suggestions and countermeasures are proposed.

Key words: humic acid;soil microorganisms;microbial fertilizer

多年来,人们试图寻找绿色肥料以减少传统化肥过量使用对土壤的污染,以腐植酸作为主要成分的肥料备受关注。腐植酸是一类活性有机物质,与植物的生长、土壤的形成与肥力、煤的生成和转化、微生物的繁衍与代谢以及地球碳循环都有着千丝万缕的联系[1]。土壤微生物是土壤组成的重要成分,是植物营养的“源”和“库”,培育、维持健康的土壤微生物区系是保证土壤肥力和土壤健康的重要途径。综述了腐植酸对土壤微生物影响的研究进展,以期为腐植酸-生物菌肥的研发提供参考。

[收稿日期]2015-11-05

[作者简介]袁红莉,女,1965年生,教授/博士生导师,主要研究方向为生物质资源的转化和利用及环境的微生物修复,E-mail:hlyuan@cau.edu.cn。

1 腐植酸对土壤微生物数量及区系组成的影响

腐植酸在农业生产上已经有很长的使用历史,实践结果表明,施用腐植酸能明显促进作物生长、提高产量、改善品质。但对腐植酸施用对地下部分土壤微生物的影响则关注较少。目前仅有的报道中,大多数研究中都采用平板分离计数法研究了腐植酸施用对土壤中细菌、真菌及放线菌的刺激作用。初步表明,腐植酸生物活性肥料不仅能明显改善植株性状,增强抗逆性能,还能促进土壤有益微生物的繁衍,使土壤微生物数量明显增加且保持较强的生物活性。如冬小麦施用1500kg/hm2腐植酸生物活性肥料在拔节期能使土壤细菌数量增加61.9%,真菌数量增加38.6%,放线菌数量增加61.5%,而且在灌浆期后腐植酸能明显减缓微生物的衰减速度[2]。在烤烟大田中,腐植酸用量0,60,120、180kg/hm2处理的土壤细菌和真菌数量增加不显著,但各处理土壤放线菌数量均高于对照,且随腐植酸用量的增加而显著提高[3]。将腐植酸和有益微生物菌肥进行科学复配使用,能有效供给微生物生长所需的各种元素,促进菌肥中微生物的生长,进而形成更有利于植物生长和吸收的物质,进一步提高复合菌肥的作用效果。腐植酸生防生物有机肥能使辣椒根腐病病情指数下降,防病效果提高;同时,使根际和非根际土壤的细菌和放线菌增加2~10倍,而真菌数量减少,土传病害菌如根尖镰孢菌的数量分别减少了2.18~6.92倍和2.51~7.46倍;土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷均增加[4]。将生化黄腐酸和广谱拮抗芽抱杆菌进行复配施用于甜瓜,处理组叶片平均发病率可以降低50%,平均叶绿素含量提高34%,糖分含量提高32%,产量提高30%,成本可降低42%,经济效益和社会效益显著[5]。国外研究者进行了腐植酸用量对月桂根际土壤微生物的影响研究,同样也发现在接种丛枝根菌真菌情况下增加腐植酸的用量,能显著刺激根际细菌和放线菌生长,但是真菌和木质纤维素分解真菌数量不受影响[6]。近几年来,分子生态技术的发展带动土壤微生物研究突飞猛进。已经有研究者利用分子生态学的手段研究了施用腐植酸对土壤微生物区系的影响,结果发现富含腐植酸的土壤中细菌群落与对照相比具有明显的差异,但不同土壤表现有差异[7]

2 腐植酸对土壤中功能微生物类群的影响

目前,农业生产中过量化学肥料的施用,导致了严重的环境和水体污染。尿素是主要的化学氮肥,其经过微生物分泌的脲酶被分解成氨,过量的不能被植物及时利用的氨会被自养型氨氧化细菌(AOB)及氨氧化古菌(AOA)借助羟氨氧化酶将其氧化成亚硝酸。因此,土壤微生物是化学氮肥有效利用的关键制约者。本课题组长期研究发现,施加适量腐植酸/黄腐酸能抑制土壤脲酶活性,通过抑制土壤脲酶活性来影响氨的释放速度,从而影响以氨为底物的AOA和AOB的群落结构,抑制因尿素加入而导致的土壤硝化势的增加,从而降低氨被氧化成亚硝酸和硝酸的速度,以及降低通过反硝化转化成氮气而造成的氮损失,最终能够使更多的氮为植物所吸收利用[8]。施入土壤中的磷肥极易被固定而降低植物的可利用性,解磷微生物可以通过代谢产物等将难溶磷酸盐转化成可溶态磷供植物利用,腐植酸能促进解磷菌的生长,提高磷肥利用率。腐植酸还能显著刺激根瘤菌的生长并促进其与豆科植物的结瘤固氮,进一步减少土壤氮损失,减少化肥使用量[9]。腐植酸在甜叶菊田间栽培效果实验表明,腐植酸通过调节植物内生菌的数量和比例促进植物生长并改善植物品质。也有研究报道,加入腐植酸后土壤中石油烃降解菌的数量有所增大,说明施用腐植酸可以降低土壤有机污染,提高食品安全性。

3 存在问题及展望

虽然目前的研究表明腐植酸对土壤微生物数量及种群组成都有显著影响,但腐植酸对微生物群落的影响并不是连续的。不同研究者在不同的实验条件下得出的结论差异很大,如对土壤真菌的影响在目前的报道中很难得出确切的结论。这主要是因为对同一剂量的腐植酸,不同微生物的反应是不同的,这依赖于很多因素,而土壤特性和作物种类也是主要的影响因素。因此,目前我们也很难在腐植酸使用量和土壤微生物之间建立起定量的因果联系。另一方面,腐植酸的来源、组分、施用浓度不同也会有较大差异。从已有的研究报道已经可以肯定在一定浓度范围腐植酸施用可以促进土壤微生物数量变化,但过量使用反而会对一些微生物类群的生长起到抑制作用。为了更有效的施用腐植酸,研发新的腐植酸-生物菌肥,亟需对以上两个方面加强研究。

腐植酸类肥料和微生物菌肥都属于绿色肥料,与化肥的配合使用在保障农业丰产的同时对保护环境、提高食品安全具有重要的意义,在可持续农业发展中具有巨大应用前景。微生物是腐植酸形成的原动力,也是腐植酸的积极破坏者,因此腐植酸与微生物的这些微妙关系,需要更加深入的研究,使其能更好的为农业生产服务。

参考文献

[1]袁红莉,杨金水,王风芹,等.不可再生能源物质褐煤的生物可持续发展问题展望——微生物转化与利用研究[J].世界科技研究与发展,2002,24 (3):13~17

[2]毕军,夏光利,毕研文,等.腐植酸生物活性肥料对冬小麦生长及土壤微生物活性的影响[J].植物营养与肥料学报,2005,(1):99~103

[3]薛超群,奚家勤,王建伟,等.腐植酸用量对土壤微生物数量和烟叶香气品质的影响[J].烟草科技,2014,(3):71~75

[4]高亮.腐植酸生防生物有机肥对辣椒根腐病防治效果的研究[J].腐植酸,2015,(1):18~24

[5]付瑞敏,邢文会,张红,等.复合微生物拮抗菌剂的研制及其在大棚甜瓜生产中的应用[J].广东农业科学,2015,(2):68~76

[6]G.Vallini,A.Pera,M.Agnolucci,M.M..Valdrighi.Humic acids stimulate growth and activity of in vitro tested axenic cultures of soil autotrophic nitrifying bacteria[J].Biol.Fert.Soils,1997,24:243~248

[7]Dagmar Rocker,Thorsten Brinkhoff,Nico Grüner,et al..Composition of humic acid-degrading estuarine and marine bacterial communities[J].FEMS Microbiol.Ecol.,2012,80(1):45~63

[8]董莲华,李宝珍,袁红莉,等.褐煤腐植酸对土壤氨氧化古菌群落结构的影响[J].微生物学报,2010,(6):780~787

[9]Gao T.G.,Xu Y.Y.,Jiang F.,et al..Nodulation Characterization and Proteomic Profiling of Bradyrhizobium liaoningense CCBAU05525 in Response toWater-Soluble Humic Materials[J].Sci.Rep.,2015,(5): 10836

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