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全球土壤质量的持续恶化引发人们对土壤资源状况的关注,不断提高土壤有机质含量并对其进行有效管理是应对这一恶化趋势的重要手段。腐殖物质作为土壤有机质的主体部分,对土壤有机质的质量与数量具有重大影响。有机物料与微生物是腐殖质形成的重要物质基础,不同微生物对不同有机物料的利用程度直接关系到腐殖化的效果及腐殖质组分的组成与结构。本论文针对不同微生物在液培条件下利用糖类、蓝藻及土培条件下利用玉米秸秆参与形成腐殖质的影响差异问题,采用液体纯培养及长期土壤模拟实验,研究了细菌、放线菌、真菌在葡萄糖、纤维素及蓝藻培养液中形成的菌体产物和胞外代谢液的性质以及对土壤添加玉米秸秆腐殖化产物的动态影响规律,同时探索了蓝细菌自发形成腐殖质的可能性以及各种天然有机物料碱提取组分的特征,得到如下结论:(1)液体培养条件下,微生物利用有机物料形成的胞外代谢液结构简单,菌体产物结构虽较复杂但与腐殖酸间仍存在一定差距。葡萄糖作为碳源基质时,菌体产物的芳香碳、羧基碳及羰基碳含量少,而多糖类碳组分含量多;放线菌与真菌能够持续利用葡萄糖推进有机物的深入转化;李色链霉菌利用葡萄糖合成了更多芳香环和不饱和碳链,菌体产物结构更为“成熟化”;枯草芽孢杆菌利用葡萄糖合成了更多稳定性长链脂肪烃,菌体产物饱和度较高,成熟度较差。相对于葡萄糖,微生物利用纤维素形成的菌体产物结构较简单;各菌株间差异较大,其中枯草芽孢杆菌与绿色木霉菌菌体产物结构最为复杂,降解纤维素后还能继续合成大分子复杂有机物,对纤维素的利用程度较深;青霉、灰色链霉菌与巨大芽孢杆菌的菌体产物结构简单,是降解纤维素的产物。(2)明确了菌体产物组成与碱提取组分间的对应关系,定义了液体纯培养条件下微生物利用单一碳源的转化效率和转化程度两个指标。综合考虑两个指标发现,李色链霉菌和灰色链霉菌利用葡萄糖产生的代谢物相对含量低但是产物复杂度高、稳定性强,尤其是李色链霉菌该特点突出;枯草芽孢杆菌形成的代谢物相对最多但产物的结构较简单,巨大芽孢杆菌利用葡萄糖的产物结构最简单、芳香性最弱;真菌对葡萄糖的利用水平居中,代谢物中可溶性组分含量多,其中绿色木霉菌利用葡萄糖形成的代谢物相对含量与复杂度均较青霉高。(3)蓝细菌自发形成腐殖质的可能性很低,但生长期内能产生某些结构较为复杂的有机物质,为极端条件下合成腐殖质或在微生物作用下形成腐殖质提供可能。相对于腐殖质,水华鱼腥藻菌体具备更丰富的有机氮和较少的有机碳,蛋白质及多糖成分含量高。胞外代谢液中含有大量羟基、羧基类官能团,胞内代谢物比胞外代谢物结构更复杂,芳香性强,缩合度高。对数生长期与衰亡后期菌体的芳香度较高,更接近于富里酸的复杂程度。(4)水华鱼腥藻培养液作为唯一碳源经微生物处理后,产物芳香度降低、氧化度升高,结构更为简单化;实验条件下微生物对蓝藻具有分解作用而非合成腐殖质,衰亡期蓝藻更易被分解利用;包含复合微生物的土壤浸出液降解蓝藻的能力最强,菌体产物结构最简单,其次是细菌和放线菌,真菌利用蓝藻形成的菌体产物结构最复杂。(5)微生物能够促进土壤中有机物料的腐殖化,且腐殖化进程具有时间效应。链霉菌属放线菌和霉菌属真菌在土壤腐殖化进程中的作用大于芽孢杆菌属细菌。微生物对添加玉米秸秆的土壤系统中胡敏酸的形成更为有利,富里酸有向胡敏酸转化的趋势。放线菌在培养中期作用非常突出,主要表现在可以促使富里酸中羧基成分向胡敏酸转移。真菌、细菌、放线菌分别对腐殖质中氢元素、氮元素与羧基组分的形成与分解有突出影响。(6)天然生物材料的总有机碳含量高于土壤有机碳含量;相对于土壤样品,天然生物材料的碱提取组分中水溶性组分与碱不溶组分含量明显偏高,碱可提取组分含量明显偏低。不同天然生物材料的碱提取组分之间及与土壤腐殖质间均存在差异,用碱提取法可从天然生物材料中获得相应组分,但其并非腐殖质。总的来说,液体培养条件下不同微生物对有机碳源的利用效果有差异,碳源类型对其有影响,结果比较复杂,和微生物在土壤培养条件下的表现有所不同;实验条件下微生物利用最简单碳源葡萄糖的腐殖化效果超过其对蓝藻和纤维素的利用;微生物对葡萄糖的腐殖化是合成过程,对纤维素的腐殖化经历了降解再合成阶段,利用蓝藻的腐殖化过程是降解残留过程。微生物对有机物料的利用效果具有菌群间与碳源基质间差异,研究解决了液体纯培养中菌体产物组成不明、微生物对不同碳源的腐殖化程度和途径有无差异等问题,综合探讨了长期土壤培养中有机物料腐殖化的微生物效应与时间效应,探索了蓝细菌在腐殖质起源中的作用,对深入理解腐殖质形成、起源中的生物化学过程具有重要意义。