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土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化受各種外界環(huán)境條件的影響,由于微生物是土壤有機質(zhì)分解和周轉(zhuǎn)的驅(qū)動力,因此凡是能影響微生物活動及其生理作用的因素都會影響有機物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化。
一、有機殘體的特性
新鮮多汁的有機物質(zhì)比干枯秸稈易于分解,有機物質(zhì)的細碎程度影響其與外界因素的接觸面,從而也影響其礦化速率特別重要的是有機物質(zhì)組成中的碳氨比(指有機物中碳素總量和氮素總量之比)對其分解速度影響很大。氮是組成微生物體細胞的要素,而有機質(zhì)中的碳則既是微生物活動的能源,又是構(gòu)成體細胞的主要成分。一般來說,微生物組成自身的細胞需要吸收1份氮和5份碳,同時還需20份碳作為生命活動的能源,即微生物在生命活動過程中,需要有機質(zhì)的碳氮比約為25:1。當有機殘體的碳氮比在25:1左右時,微生物活動最旺盛,分解速度也最快,如果被分解有機質(zhì)的碳氮比<25:1,對微生物的活動有利,有機質(zhì)分解快,分解釋放出的無機氨除被微生物吸收構(gòu)成自己的身體外,還有多余的氮素存留在土壤中,可供作物吸收。如果碳氮比>25:1,微生物就缺乏氮素營養(yǎng),生長發(fā)育受到限制,不僅有機質(zhì)分解慢,而且有可能使微生物和植物爭奪土壤中原有的有效氮素養(yǎng)分,使作物處于暫時缺氮的狀態(tài)。所以有機殘體的碳氮比大小,會影響它的分解速度和土壤有效氮的供應(yīng)。各種植物殘體的碳氮比不同,禾本科的根若和莖稈的碳氮比為(50~80):1,故殘體的分解較慢,土壤硝化作用受阻的時間也較長,而豆科植物的碳氮比為(20~30):1,故分解速度快,對硝化作用的阻礙很小。此外成熟殘體比嫩多汁殘體碳氮比要高。為了防止植物缺氮,并促使其迅速分解,在使用含氨量低的水稻、小麥等作物秸稈時應(yīng)同時適當補施速效氮肥。
二、土壤的水分和通氣狀況
有機質(zhì)的分解強度與土壤含水量有關(guān)。當土壤在風(fēng)干狀態(tài)(只含吸濕水)時,微生物因缺水而活動能力降低,分解很緩慢,當土壤濕潤時,微生物活動旺盛,分解作用加強。但若水分太多,使土壤通氣性變壞又會降低分解速度。植物殘體分解的最適水勢在-0.01~-0.1MPa之間,當水勢降到一0.3 MPa以下,細菌呼吸作用迅速降低,而真菌一直到-4~-5 MPa時可能還有活性。
土壤通氣良好時,好氣性微生物活躍,這時有機質(zhì)進行著好氣分解,其特點是速度快,分解較完全,礦化率高,中間產(chǎn)物累積少,有利于植物的吸收利用,但不利于土壤有機質(zhì)的累積和保存。反之,在土壤通氣不良時,嫌氣性微生物活動旺盛,有機質(zhì)分解的特點是速度慢,分解不完全,礦化率低,中間產(chǎn)物容易積累,還會產(chǎn)生甲烷和氫氣等對作物生長有毒害影響的還原性氣體,有利于有機質(zhì)的積累和保存。
由上可知,土壤通氣性過盛或過差,都對土壤肥力不利。必須使土壤中好氣性分解和嫌氣生分解能夠伴隨配合進行,才能既保持適當?shù)挠袡C質(zhì)水平,又能使作物吸收利用足夠的有效養(yǎng)料。故調(diào)節(jié)土壤通氣狀況,是提高土壤肥力的方法之一。
三、溫度
溫度影響到植物的生長和有機質(zhì)的微生物降解。一般在0℃以下,土壤有機質(zhì)的分解速率很小。在0~35℃范圍內(nèi),有機質(zhì)的分解隨溫度升高而加快。溫度每升高10℃,土壤有機質(zhì)的最大分解速率提高2~3倍,土壤微生物活動的最適宜溫度范圍為25~35℃,超出這個范圍,微生物活性就會明顯受到抑制。另外,土壤中有機質(zhì)能否積累和消失,也要看濕度及其他條件。在高溫干燥條件下,植物生長差,有機物質(zhì)產(chǎn)量低,而微生物在好氣條件下分解迅速,因而土壤中有機質(zhì)積累少;在低溫高濕的條件下,有機質(zhì)因為嫌氣分解,故一般趨于累積。當溫度更低、有機質(zhì)來源少時,微生物活性低,則土壤中有機質(zhì)同樣也不會積累。
四、土壤特性
氣候和植被在較大范圍內(nèi)影響土壤有機質(zhì)的分解和積累,而土壤質(zhì)地在局部范圍內(nèi)影響土壤有機質(zhì)的質(zhì)量分數(shù),土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)與其黏粒質(zhì)量分數(shù)呈極顯著的正相關(guān),黏質(zhì)和粉砂質(zhì)土壤通常比砂質(zhì)土壤含有更多的有機質(zhì),腐殖質(zhì)和黏粒膠體結(jié)合形成的黏?!迟|(zhì)復(fù)合體,可免受微生物的破壞,防止有機質(zhì)遭受分解。
土壤pH也通過影響微生物的活性而影響有機質(zhì)的降解。各種微生物都有最適宜生存的pH范圍,真菌適宜于酸性環(huán)境(pH3~6),大多數(shù)細菌的最適pH在中性范圍(pH 6.5~7.5),放線菌適合于微堿性條件。真菌在分解有機質(zhì)過程中產(chǎn)生酸性很強的腐殖質(zhì)酸,會使土壤酸度增高,肥力降低。細菌則能產(chǎn)生提高土壤肥力的腐殖質(zhì)酸,同時細菌中的固氮細菌能固定空氣中的游離氮素,是提高土壤肥力的重要一環(huán)。在通氣良好的微堿性條件下,硝化細菌容易活動,因而土壤中的硝化作用旺盛。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,改良過酸過堿的土壤,對促進有機質(zhì)的礦化有顯著效果。來源:肥料信息中心