土壤微生物生物量是指土壤中除了活的植物体(如植物根系等)外,体积小于5×103μm3的生物总量,包括细菌、真菌、放线菌、古菌等多种微生物群体,是土壤有机质中最为活跃的组分,可用来表征土壤肥力水平。广义的土壤微生物生物量包括微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷、微生物量硫等。土壤微生物量是土壤有机质和土壤养分(碳、氮、磷、硫等)转化和循环的动力,并参与有机质的分解、腐殖质的形成,调控土壤中能量和养分循环等各个生化过程,是土壤养分的储存库和植物生长可利用养分的重要来源,与微生物个体数量指标相比,更能反映微生物在土壤中的实际含量,因而具有更加灵敏、准确的优点。
土壤微生物生物量的影响因素有很多,如土壤碳氮限制、土壤水分、季节变化、植物种类等因素均会对土壤微生物生物量产生较大影响。
1.土壤碳氮限制。土壤微生物生物量与土壤有机质含量密切相关。具有高有机质投入和有效土壤有机质的系统往往具有较高的微生物生物量。因此,向土壤中添加易于分解的碳源,如葡萄糖或蔗糖,会导致微生物的生长和活动迅速增加。微生物的生物量和活性也受氮素营养的影响。土壤微生物生物量与土壤全氮、有效氮呈极显著正相关。
2.土壤水分。水分条件是控制土壤中微生物生存和活动的主要因素。充足的土壤水分可以增加微生物的生物量和活性,但超出田间持水量,由于氧气供应有限,微生物活动随着水分的增加而减少。干燥的土壤重新湿润后微生物生物量和活性增加。
3.季节变化。土壤微生物生物量具有季节性的变化,一般冬季最高,春季最低,主要受食物供给(即能量)、土壤温度等因素的影响。土壤微生物生物量在冬季达到最高,这是由于秋季有大量的枯枝落叶富集地表,通过动物扰动逐渐进入土壤,土壤微生物获得丰富的能源供应。冬天气温低、代谢弱,微生物能在较低能量供给下生存下来,从而使土壤能维持较多的微生物量。但若冬天发生严重冰冻,微生物死亡,微生物量反而会下降。春天天气温暖,微生物活动增加,土壤剩余能源很快被耗竭。当能源供应不足时,微生物活性开始减弱,生物量下降。
4.植物种类。植物源碳,包括枯枝落叶、根以及根系分泌物,是土壤有机碳形成过程中的重要碳源,维持微生物生物量的生长。不同植被类型0~15厘米深度的微生物生物量有所差异。土壤微生物生物量在森林土壤中最高,其次是草地中,耕地土壤中最低。
5.人为因素。种植制度及管理方式、施肥均可影响微生物生物量。免耕与覆盖能够明显增加土壤微生物生物量,长期撂荒地土壤微生物量碳和氮高于种植作物的农田土壤。不同肥料类型对土壤微生物量促进程度以有机肥最高,其次是有机无机肥混施,无机肥最低。
(延伸阅读作者:吉林省农业科学院农业资源与环境研究所副研究员张秀芝)