腐植酸與微生物之間的相互關(guān)系涉及到腐植酸肥料生產(chǎn)和應(yīng)用的全過程。對于化學(xué)法提取煤炭腐植酸(泥炭、褐煤和風(fēng)化煤),微生物的效應(yīng)主要體現(xiàn)在腐植酸肥料施用于土壤之后的表現(xiàn),集中體現(xiàn)在腐植酸對土壤中土著微生物和發(fā)酵型微生物的影響;對于利用微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化的腐植酸,微生物的效應(yīng)則體現(xiàn)在煤炭腐植酸的發(fā)酵全過程以及腐植酸肥料應(yīng)用之后,不僅要考慮發(fā)酵功能微生物轉(zhuǎn)化黃腐酸、棕腐酸的效能,而且要研究該外源微生物與土壤微生物的拮抗、融合情況,還要觀測該微生物群與土壤微生物之間是否建立了相對穩(wěn)定可靠的微生態(tài)平衡。
我國煤炭腐植酸資源豐富。近年來,腐植酸產(chǎn)業(yè)決速發(fā)展,許多地方的高中品位風(fēng)化煤、褐煤通過化學(xué)提取轉(zhuǎn)化生產(chǎn)出水溶性腐植酸后,剩余的不溶性殘?jiān)?主要是黑腐酸)被大量丟棄,既浪費(fèi)資源,又污染環(huán)境。與此同時(shí),許多煤炭腐植酸產(chǎn)地的中低品位煤炭腐植酸,尤其是腐植酸含量15%以下的風(fēng)化煤被棄用。
國際上利用微生物轉(zhuǎn)化褐煤、風(fēng)化煤的研究正在廣泛地進(jìn)行,CohenGabriele發(fā)現(xiàn)兩株擔(dān)子菌采革絨蓋菌〔Polyporusversicolor)和山地臥孔菌(Poriamonticola),F(xiàn)aoussa等人研究發(fā)現(xiàn)臥孔菌(Poriamoticola)能夠生長在褐煤上,并將固體褐煤轉(zhuǎn)化成黑色液體。
以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)許多微生物都具有轉(zhuǎn)化煤的能力。
當(dāng)褐煤和微生物接觸后,微生物液化褐煤成黑色液體,表明微生物有分解褐煤的作用。微生物發(fā)酵和化學(xué)法處理褐煤存在顯著差異。經(jīng)微生物降解的腐植酸與未降解的腐植酸相比,其氫、氧、氮均明顯增加,而碳下降,說明產(chǎn)物分子中含氧、含氮官能團(tuán)增加。腐植酸中甲基被氧化成羧基和羥基,從而使含氧量增加。經(jīng)微生物降解后分子量減少,絮凝極限明顯增大,腐植酸抗絮凝能力顯著提高。利用微生物發(fā)酵煤炭腐植酸是一種經(jīng)濟(jì)有效的轉(zhuǎn)化方式,其中,褐煤經(jīng)微生物發(fā)酵處理后其生物活性顯著提高。微生物降解褐煤生成的腐植酸對土壤微生物區(qū)系具有明顯的刺激作用。對蘿卜枯萎病具有顯著的抑制作用;促進(jìn)大豆根瘤菌根瘤重增加;促進(jìn)苜蓿根瘤重和根瘤數(shù)量的作用;促進(jìn)豌豆種子發(fā)芽和幼苗生長。
降解褐煤的微生物有細(xì)菌(主要是芽飽菌)、放線菌(鏈霉菌)、真菌(擔(dān)子菌、霉菌)。降解褐煤的微生物大部分是木質(zhì)素分解菌,此外微生物產(chǎn)生的堿性物質(zhì)可以加速褐煤的分解,而分解褐煤的微生物不一定能分解木質(zhì)素。褐煤在pH10時(shí),其降解量是pH8~9的10倍;微生物降解褐煤的過程,既有微生物褐煤之間的作用,又有促進(jìn)pH升高間接促進(jìn)化學(xué)作用的過程,因此,微生物分解褐煤可能是個(gè)間接的化學(xué)過程。褐煤和木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)相似,微生物分解褐煤主要的生物酶是木質(zhì)素分解酶,如木素過氧化物酶(Lip),錳過氧化物酶(Mnp)、漆酶(Lactase)。除了木質(zhì)素分解酶類外,一些水解酶(如酯酶)也能分解或液化褐煤。暴露在外的褐煤更容易被白腐菌等微生物分解或液化,同風(fēng)化煤相似。而剛從煤礦中挖出來的褐煤則難以被微生物分解。褐煤在培養(yǎng)過程中,微生物也發(fā)生變化從放線菌、細(xì)菌,逐漸向真菌轉(zhuǎn)化。