（十三） 土壤是活的！

土壤，

我們很熟悉，

又很陌生。

因為我們并不了解。

看似死氣沉沉的土壤，

卻是一個五彩繽紛的世界。

因為，這里，

棲息著各種生物

它們分解進入土壤的有機物，

進行各種物質(zhì)轉(zhuǎn)換，

就連二氧化碳和礦物質(zhì)，

都可以分解，

從而 凈化土壤。

除此之外，

在土壤形成的初期階段，

土壤生物肩負(fù)著 土壤生成 的責(zé)任。

它們?nèi)芙馔寥赖V物，

生成腐殖質(zhì)，

等到土壤生成之后，還可以 

提升土壤的肥沃度，

提供作物養(yǎng)分，

成為作物生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

土壤生物在哪兒呢？

讓我們用顯微鏡，

來一窺土壤內(nèi)部的世界：

土壤中微生物棲息狀況示意圖

（點擊可查看清晰大圖）

可以發(fā)現(xiàn)：

粘土礦物，

會因腐殖質(zhì)而結(jié)合，

形成 團粒。

而土壤微生物，

則利用空隙中的空氣和水，

棲息在土壤里。

土壤中的生物，

因為體積較小，

所以數(shù)量非常多。

一克土壤( 干土）里，

約有 一億 微生物。

在與1元人民幣硬幣等重的土壤里，有6億個微生物。

也就是說，相當(dāng)于兩枚1元硬幣重量的土壤里，

微生物的數(shù)量接近全國的人口數(shù)。

一般認(rèn)為，土壤生物，

在旱田土壤中，

大約有70%為絲狀真菌，

25%為細菌，放射菌，

剩下的5%為土壤動物。

在水田土壤中，

藻類和原生動物會增加，

絲狀真菌則會減少。

旱田土壤的生物占比

我們就按照

土壤動物和土壤微生物

這兩個大類，

來認(rèn)識一下它們的主要成員吧。

（以下數(shù)量代表在面積為1平方米，15厘米深的農(nóng)耕地表土中棲息的生物量，

重量單位為 “克”。）

1. 土壤動物

土壤動物，

有各種大小，

但基本上，

可以被我們的肉眼看到。

其中，最重要的就是，

蚯蚓和線蟲。

（1）蚯蚓

蚯蚓能改良土壤的物理性與化學(xué)性，

使土壤變得更適合作物生長。

蚯蚓數(shù)量多的土壤，

就是有機物豐富的肥沃土壤。

缺點是蚯蚓的數(shù)量增加了，

以蚯蚓為食的鼴鼠也會跟著增加。

（2）線蟲

以土壤有機物或微生物為食，

捕食過多的土壤病原真菌，

可以防止土壤病害的發(fā)生和傳播。

但是，線蟲中也有害群之馬，

如根腐線蟲，

它寄生在植物根部，

妨礙作物生長。

其它主要成員還有

（3）跳蟲

（4） 壁虱

2 土壤微生物

土壤微生物可以分為五大類：

細菌，放射菌，絲狀真菌，藻類，原生動物。

（1） 原生動物

（2） 藻類

（3） 細菌 (bacteria)

土壤中最小的生物，

只有數(shù)微米以下。

數(shù)量卻是最多的。

在耕地土壤中，

每1克表層土壤里，

有時可多達一億。

細菌對物質(zhì)循環(huán)有很大幫助。

通過分解有機物，

進行碳循環(huán)。

通過硝化作用與脫氮作用，

進行氮循環(huán)。

（4） 絲狀真菌

形態(tài)多種多樣，

蕈菇與酵母也屬于此類。

絲狀真菌是由菌絲和孢子組成，

菌絲的大小約為直徑3~10微米，

比細菌大。
絲狀真菌的數(shù)量雖然比細菌少，

但是因為擁有長長的菌絲，

所以重量遠比細菌重。

絲狀真菌對于分解土壤中的有機物貢獻最大。

（5） 放射菌

具有介于細菌與真菌中間的形態(tài)與性質(zhì)，

屬于微生物，被歸為細菌類。

放射菌對分解有機物貢獻良多，

也會生產(chǎn)許多特殊有機物，如：

生長刺激質(zhì)、維生素、抗菌素及揮發(fā)物質(zhì)等。

因此經(jīng)常被用來當(dāng)作微生物資材。

這些微生物，

會隨著土壤環(huán)境，

產(chǎn)生各種變化。

例如水田，

因為淹水而氧氣供應(yīng)量受到限制，

絲狀真菌和放射菌就會減少，

細菌，藻類以及厭氧菌便會增加。

后續(xù)講座里，

將詳細介紹這些

（十四） 蚯蚓的作用

(十五) 土壤微生物的作用

每一克的土壤里，

居住著多達一億個微生物。

其中只有，

百分之一，

能夠在實驗室中培養(yǎng)出來，

供專家進行研究。

其它百分之九十九的微生物，

由于相互緊密依存，

而人類又不知道，

如何模仿或復(fù)制這樣的環(huán)境，

因此，它們一旦被分離出來。

就會死亡。

所以，

土壤中的微生物世界，

對人類而言，

仍是很大的謎團，

其中多數(shù)成員，

尚未被發(fā)現(xiàn)或命名。

已知的土壤微生物中，

藻類

對旱田土壤的影響不大。

但是對水田卻很重要：

淹水期，

藻類會大量增殖。

綠藻擁有葉綠素，

通過光合作用，

進行碳固定。

藍藻

會進行氮固定，

把空氣中的無機態(tài)氮，

轉(zhuǎn)化成有機態(tài)氮，

提升作物的生產(chǎn)力。

絲狀真菌

大多具備分解有機物的能力，
分解纖維素、木質(zhì)素，

等等高分子有機物。

（與蕈菇或植物共生的菌根菌

也是絲狀真菌的一種）

細菌類

種類繁多，

具有非常多樣化的功能，

是物質(zhì)循環(huán)的核心。

有些細菌，如硫酸還原菌，

在缺鐵的老化水田中，

可能會造成水稻根部的腐爛，

所以頗不受歡迎。

但大部分的細菌，

都是有益的。

與氮的形態(tài)，

更是有密不可分的關(guān)系。

作為肥料施肥的銨根離子，

之所以能變成硝酸根離子，

使肥料有效，

就是因為硝化菌的作用。

另外，有些細菌，

例如根瘤菌，

與豆科植物的根部共生，

可以固定空氣中的氮。

有些則像脫氮菌一樣，

在土壤表面下的還原層，

將硝酸態(tài)氮還原，

使其變成氮氣，

揮發(fā)至空氣中。

除此之外，

許多細菌，

能分解有機物，

包括動植物的尸體和排泄物，

幫助土壤凈化。

在植物根部周圍（根圈），

細菌的數(shù)量特別多。

因為植物活著的時候，

所分泌的糖、脂肪、蛋白質(zhì)等，

會從根須處貢獻給土壤，

也就吸引了大量的微生物聚集。

這里（根圈）的生物密度，

是土壤其它區(qū)域的一百倍。

其中的溶磷菌，

能產(chǎn)生有機酸等螯合物，

使土壤中的難溶性磷酸，

變得容易溶解，

促進植物的吸收。

說到促進磷的吸收，

我們不得不說菌根菌。

它是一種絲狀真菌，

伸入到植物根部，
與之共生。

真菌在進入根圈之后，

它與植物的根，

會以化學(xué)訊號互相問候。

如果這個“求愛”進展順利，

便會伸出菌絲與根擁抱。

這時，

有些植物的根會長出細小的支根，

讓真菌前來移民；

有些植物則會允許，

真菌穿透它根部的細胞壁，

把菌絲伸入細胞內(nèi)部。

一旦進入之后，

菌絲便會開始分叉，

在根部的細胞內(nèi)，

形成一個迷你的網(wǎng)絡(luò)。

這樣的行為，

看來是對植物有害，

但其實對雙方都有利。

植物通過這種方式

將它的糖和其它合成分子

提供給真菌。

而真菌則以，

礦物質(zhì)（尤其是磷酸鹽），

來回報。

兩者的結(jié)合，

是建立在，

“自由戀愛”的基礎(chǔ)上的。

各取所長，各取所需：

植物能夠利用空氣和陽光制造糖，

真菌則能夠從土壤的縫隙種吸取礦物質(zhì)。

近年來的研究顯示：

一種菌根菌，

可能會同時和，

不止一株植物，

甚至多個不同種的植物，

的根連結(jié)。

所以，

看似各自獨立的幾株植物，

實際上可能擁有同一個，

“地下情人”。

并通過這個“真菌情人”，

產(chǎn)生實體的連結(jié)。

一棵植株用空氣中的碳制造的糖，

運送到根部，

贈送給它的“真菌情人”。

這位“情人”得到糖后，

可能會自己用，

也有可能轉(zhuǎn)贈，

給它所連結(jié)的其它植株。

因此，在大多數(shù)的植物群落中，

植物其實并非獨立存在。

這個“地下網(wǎng)絡(luò)”的發(fā)現(xiàn)，

顯然需要讓我們，

調(diào)整以前的觀念。

過去，

我們一直認(rèn)為植物之間是，

彼此不停地，

“浴血奮戰(zhàn)”，

搶奪資源。

現(xiàn)在，

我們要想象一下，

它們之間，

互相競爭，

卻又彼此分享，

的局面。

生物具有自利的天性，

這也是推動演化的力量。
但生物除了，

各自追求本身的利益之外，

也會通過群體的合作，

來達成自利的目的。

所以，

自然界除了，

有巧取豪奪的資本家之外，

也有團結(jié)互助的工會；

除了個體的努力之外，

也有群體的合作。

（十六） 微生物的生長環(huán)境

（十七） 什么是腐殖質(zhì)？

土壤中的有機物，

有活著的生物，

和活著的植物（的根）。

除此以外的有機物，

稱作 ”土壤有機物“。

土壤有機物，

可分為生物遺體（新鮮有機物），

與其分解物 （非腐殖質(zhì)物質(zhì)），

以及土壤中原有的，

暗色無定形狀態(tài)的，

高分子化合物 -- “腐殖質(zhì)物質(zhì)”

上述物質(zhì)，

復(fù)雜地結(jié)合之后，

便形成了，

腐殖質(zhì)

它是土壤有機物的主要形式，

土壤有機物的區(qū)分

（點擊可查看清晰圖）

根據(jù)溶解性，

腐殖質(zhì)可分為三類：

腐殖素 (Humin，又稱 胡敏素）

既不溶于酸也不溶于堿

腐殖酸  (HA, 又稱 胡敏酸）

只溶于堿不溶于酸

黃腐酸 (FA，又稱 富里酸）

既溶于酸又溶于堿

腐殖質(zhì)的分類

（點擊可查看清晰圖）

腐殖質(zhì)的生成，

需要三個階段：

第一階段

淀粉、糖類、氨基酸等，

低分子有機物，

會先被土壤微生物分解，

形成二氧化碳、水和氨等。

這種分解作用，

在土壤中要花上幾天，

才能完成。

在水田等厭氧條件下，

有時會生成有機酸，

更進一步形成甲烷。

第二階段

土壤微生物分解的，

是高分子化合物。

這個過程將會花上數(shù)月。

首先是蛋白質(zhì)被分解為氨基酸，

再變成二氧化碳、水和氨。

氨基酸和蛋白質(zhì)所生成的氨，

大部分都被微生物吸收，

作為構(gòu)成菌體的成分。

接著是屬于纖維成分的，

半纖維素與纖維素被分解，

先變成糖類、有機酸，

最后變成二氧化碳和水。

最后被分解的是木質(zhì)素。

木質(zhì)素是微生物最難以分解的物質(zhì)。

腐殖質(zhì)的生成過程

（點擊可查看清晰圖）

第三階段

需要經(jīng)歷數(shù)年的時間。

木質(zhì)素被分解后，

會形成多酚和醌化合物。

這些物質(zhì)在土壤中，

因為氧化作用，

及蛋白質(zhì)分解物的，

聚合、縮合，

漸漸變成，

擁有復(fù)雜構(gòu)造的，

腐殖質(zhì)。

腐殖質(zhì)不易被微生物分解，

因此會蓄積在土壤中，

打造肥沃的土壤。

下一講，

我們將詳細介紹，

腐殖質(zhì)在土壤中，

所扮演的角色。

 (十八) 土壤有機物的六大作用

在農(nóng)耕地，

為了維持作物產(chǎn)量的穩(wěn)定，

每年都會施用堆肥等有機物。

接下來就詳細介紹，

腐殖質(zhì)的原料--土壤有機物，

能帶來六大效果。

一. 團粒構(gòu)造的形成

土壤微生物能分解有機物。

在分解的過程中，

分解物會與粘土粒子結(jié)合，

形成單次結(jié)合團粒；
之后再與其它團粒結(jié)合，

形成二次結(jié)合團粒。

......

此過程不斷重復(fù)，

形成多次結(jié)合團粒。

（參考：土壤基礎(chǔ)知識講座 （六） 土壤三相；  土壤團粒）

這時的土壤就會變得柔軟，

作物的根也就能自由伸展。

土壤中的空隙也會變多，

空氣和水的流通變好，
因此也能成為，

兼具保水力和排水性的土壤。

（參考：土壤基礎(chǔ)知識講座 （七） 土壤的保水力）

土壤有機物能夠?qū)蝹€土壤顆粒聚集(單次結(jié)合團粒), 接著繼續(xù)聚集(二次結(jié)合團粒), 因此土壤中的空隙變多，空氣和水更容易流動。

(可點擊查看清晰圖）

二. 增加土壤的緩沖效果

腐殖質(zhì)和土壤有機物，

陽離子交換能力（CEC ) 很高。

因此能提升CEC，

也就是土壤的保肥力。

（參考：土壤基礎(chǔ)知識講座（八）  土壤的保肥力）

如此一來，

不但能增加，

土壤的電流緩沖能力，

保持pH值的穩(wěn)定；
同時，

土壤蓄積肥料成分的能力，

也會增加，

提供根部穩(wěn)定的養(yǎng)分。

土壤有機物除了可以調(diào)整pH值(氫離子濃度)之外，還能調(diào)節(jié)各種離子的濃度，提供植物根部濃度平均的養(yǎng)分。

（可點擊查看清晰圖）

三. 養(yǎng)分的供給與儲藏

有機物是土壤微生物生存的能量來源。
因此土壤中若富含有機物，

土壤微生物的活性也會變強。
有機物被分解之后，

會形成氮、磷酸等，

可讓作物吸收的元素形態(tài)，
將肥料成分提供給作物的根。

（參考：土壤基礎(chǔ)知識講座 (十五)  土壤微生物的作用）

地溫一旦升高，

作物的生長就會變得更旺盛，

同時微生物也會變得比較活潑。
這時會大量產(chǎn)生肥料成分，

提供作物生長所需要的養(yǎng)分。

（參考：土壤基礎(chǔ)知識講座 （十六） 微生物的生長環(huán)境）

此外，

微生物也具有儲藏養(yǎng)分的功能。
根無法吸收的過剩的肥料成分，

會由微生物吸收，

并成為菌體儲藏起來；
待微生物死亡后，

便會分解，

提供給作物。

土壤有機物是土壤微生物的食物。

（可點擊查看清晰圖）

四. 促進磷的吸收

用于施肥的磷酸，

會與土壤中的鋁、鐵，

等物質(zhì)緊密結(jié)合，

轉(zhuǎn)換成作物的根，

無法吸收的形態(tài)。
這就是，

土壤的磷酸固定作用。
在火山灰土壤中，

作用特別明顯。

但是，

土壤中若有堆肥等有機物，

腐殖質(zhì)、有機物、糖類等，

便會與鋁、鐵等結(jié)合，

讓磷酸維持，

作物可吸收的狀態(tài)；
這就是有機物帶來的，

磷酸肥料有效化。

堆肥中的有機物會把固定磷的元素強制抽出，使磷酸有效化。

（請點擊查看清晰圖）

五. 微量元素的供給源

實行連作時，

作物經(jīng)常會缺乏，

硼等微量元素。
堆肥等有機物，

含有微量元素，

因可以提供給作物吸收。
另外，

腐殖質(zhì)中的黃腐酸，

還能溶出土壤礦物中，

的微量元素。

水溶性有機物可以將微量元素從巖石和礦物中溶出，視需要供給植物；同時蓄積從有機物得到的微量元素。

（可點擊查看清晰圖）

六. 保熱功能

腐殖質(zhì)呈深色，

能吸收太陽能。
可幫助地溫上升，

促進作物生長。

腐殖質(zhì)呈深色，可以吸收太陽熱能，提高土壤溫度。

（可點擊查看清晰圖）

七. 其它功能

有機物所含的腐殖酸、有機酸，

以及維生素、生長素等荷爾蒙，

有促進作物生長的效果。

若是在設(shè)施栽培等密閉空間，

有機物在土壤中分解后，

產(chǎn)生的二氧化碳，

亦有助于作物進行同化作用。