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1、第三章土壤生物SOIL ORGANISMS,土壤生物活性(biological activity)和肥力直接或間接地與土壤生物有關(guān)。土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成(soil formation)和發(fā)育過(guò)程(development process)中起主導(dǎo)作用(the leading effects)。也是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量(soil quality)和健康狀況(health level)的重要指標(biāo)之一。,本章重點(diǎn)闡述土壤微生物的多樣性及其功能。,,土壤生物：是土壤中具有生命力的重要組成部分，主要包括土壤微生物、土壤動(dòng)物、高等植物的根系。 土壤特有的各種條件有利于微生物和生存，形成奇特
2、的食物網(wǎng)。,,,,,,,第一節(jié) 土壤生物的組成,,按其功能分類(lèi) Classification according to their functions 生產(chǎn)者Producers: plantsfix C from atmospheric CO2 during photosynthesis. 消費(fèi)者Consumers: feed on plants and other organisms. 分解者Decomposers (reducers): utilize carbon from organic material, returning it to the atmosphere as CO2 a
3、nd other gaseous by products and mineralizing nutrients to their original ionic form. 寄生者Parasites 按照能量來(lái)源：自養(yǎng)型 異養(yǎng)型,土壤中微生物分布廣、數(shù)量大、種類(lèi)多，是土壤生物中最活躍的部分。它們參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動(dòng)土壤的發(fā)育和形成。,一、土壤微生物 （一）土壤微生物種群(micro-organism),,1公斤土壤可含5億個(gè)細(xì)菌,100億個(gè)放線(xiàn)菌和近10億個(gè)真菌，5億個(gè)微小動(dòng)物。,土壤中的食物鏈關(guān)系,節(jié)桿菌屬（Arthrobacter） 芽孢桿菌屬（Bacillus）
4、假單胞菌屬（Pseudomonas） 土壤桿菌屬（Agrobacterium） 產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes） 黃桿菌屬（Flavobacterium）,原核微生物(procaryotes),1古細(xì)菌(archaea)極端環(huán)境的特殊基因庫(kù) 甲烷產(chǎn)生菌 極端嗜酸熱菌 極端嗜鹽菌,2細(xì)菌 (bacteria)（7090%）,BACTERIA 細(xì)菌,個(gè)體微小，1微米左右,1mm=1000um 1um=1000nm,形狀多為棒狀或桿狀,Bacteria 細(xì)菌,土壤細(xì)菌數(shù)量很大（占土壤微生物總數(shù)的70-90%），但生物量不大。 代謝強(qiáng)、繁殖快。,,土壤中最活躍的因素,Bacteria 細(xì)菌,土壤中
5、細(xì)菌的作用,分解有機(jī)質(zhì) 參與碳循環(huán)、氮循環(huán) 改善土壤結(jié)構(gòu) 凈化土壤 病害,根瘤菌,固氮細(xì)菌,苜蓿根毛尖上的根瘤菌,Bacteria 細(xì)菌,3放線(xiàn)菌(actinomyces),以孢子或菌絲片斷存在，細(xì)胞數(shù)104-106/g土。 肥土比廋土多，耕地比林地多，春秋季比夏冬季多。 最適宜生長(zhǎng)在中性、偏堿性、通氣良好土壤中，轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)。,,ACTINOMYCETES 放線(xiàn)菌,4藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacterium） 是光合微生物，行光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)，過(guò)去稱(chēng)為藍(lán)（綠）藻，由于原核特征現(xiàn)改稱(chēng)為藍(lán)細(xì)菌，與真核藻類(lèi)區(qū)分開(kāi)來(lái)。 5粘細(xì)菌(myxomycota) 土壤中數(shù)量不多，施有機(jī)肥土壤中常見(jiàn)，是已知最高級(jí)的原
6、核生物，具備形成子實(shí)體和粘孢子的形態(tài)發(fā)生過(guò)程。,,真菌(fungus /eumycota),藻類(lèi)(alga),地衣(lichen),真核微生物 (Eukaryotic microorganisms),森林土壤和酸性土壤中占優(yōu)勢(shì),單細(xì)胞或多細(xì)胞的真核原生生物 硅藻、綠藻、黃藻 土壤生物的先行者,真菌和藻類(lèi)形成的不可分離的共生體 在土壤發(fā)生早期起重要作用,FUNGUS 真菌,酵母菌,蘑菇,霉菌,菌根,ALGA 藻類(lèi),非細(xì)胞型生物即分子生物病毒 (virus),一種活細(xì)胞內(nèi)的寄生物，超顯微的非細(xì)胞生物，只是一種核酸。 靠其宿主代謝系統(tǒng)的協(xié)助復(fù)制核酸，合成蛋白質(zhì)等組分，然后再裝配而得以繁殖。 離體條件
7、下，以無(wú)生命的化學(xué)大分子狀態(tài)長(zhǎng)期存在并保持其侵染活性。,,（二）土壤微生物指標(biāo)及其表征,采用傳統(tǒng)方法可培養(yǎng)的土壤微生物只占總數(shù)的一小部分，所以現(xiàn)在往往通過(guò)生物化學(xué)、分子生物學(xué)等技術(shù)來(lái)分析土壤微生物的數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)及活性。 最常見(jiàn)的指標(biāo)有：土壤微生物量、土壤微生物多樣性、土壤酶。,,,,,,1 土壤微生物量 一般用微生物碳量表示。 微生物氮、磷、硫。 常見(jiàn)的分析方法：成分分析法、底物誘導(dǎo)法、熏蒸法。 2 土壤微生物多樣性 3 土壤酶,二、土壤動(dòng)物,1 原生動(dòng)物(protozoa),原生動(dòng)物在土壤中的作用有：,調(diào)節(jié)細(xì)菌數(shù)量,增進(jìn)某些土壤的生物活性,參與土壤植物殘?bào)w的分解,,,單細(xì)胞真核生物（
8、簡(jiǎn)稱(chēng)原蟲(chóng)）。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)量多、分布廣。表土多，底土少。,纖毛蟲(chóng) 細(xì)菌和小鞭毛蟲(chóng)為食,變形蟲(chóng) 動(dòng)、植物碎屑為食,鞭毛蟲(chóng) 取食細(xì)菌,2 后生動(dòng)物(metazoan),一、土壤生物類(lèi)型的多樣性,后生動(dòng)物由小的土居性的多細(xì)胞動(dòng)物，主要包括線(xiàn)蟲(chóng)、蠕蟲(chóng)、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲(chóng)、蜈蚣、輪蟲(chóng)、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動(dòng)物、蜘蛛和昆蟲(chóng)等混合組成。,NEMATODES IN SOILS土壤中的線(xiàn)蟲(chóng),SPRINGTAILS IN SOILS土壤中的節(jié)肢動(dòng)物,三、土壤中的植物根系,高等植物的根系只占土壤體積的1%,但其呼吸作用卻占土壤的1/41/3。 1 根際（rhizosphere) 通常指受植物根系影響的土壤區(qū)域。直接與
9、植物根系接觸的土壤根面，根面是根際內(nèi)層，一般將圍繞根面15mm的薄層作為根際土壤。,根際效應(yīng)產(chǎn)生的原因：根系分泌物,滲出物：完整細(xì)胞的非代謝流出低分子化合物，如糖、氨基酸。 分泌物：根部代謝的分泌物 植物粘液：根冠細(xì)胞等產(chǎn)生的粘液。 粘膠: 根面的凝膠狀物質(zhì) 溶解產(chǎn)物：老化細(xì)胞自溶產(chǎn)生的物質(zhì),2 菌根的概念與分類(lèi) 菌根是指土壤中某些真菌與植物根的共生體。菌根真菌與植物之間建立相互有利、互為條件的生理整體，并各有形態(tài)特征，這是真核生物之間實(shí)現(xiàn)共生關(guān)系的典型代表。菌根的作用主要是擴(kuò)大根系吸收面，增加對(duì)原根毛吸收范圍外的元素（特別是磷）的吸收能力。菌根真菌菌絲體既向根周土壤擴(kuò)展，又與寄主植物組
10、織相通，一方面從寄主植物中吸收糖類(lèi)等有機(jī)物質(zhì)作為自己的營(yíng)養(yǎng)，另一方面又從土壤中吸收養(yǎng)分、水分供給植物。,3 根瘤 能與豆科植物共生形成根瘤，并將空氣中的氮還原成氨供植物營(yíng)養(yǎng)的一類(lèi)革蘭氏陰性菌。,第二節(jié) 土壤微生物的環(huán)境影響因素 Influenced factors of soil organism activity,一、溫度 二、水分及其有效性 三、pH 四、氧氣和Eh值 五、生物因素 六、土地管理措施,溫度是影響微生物生長(zhǎng)和代謝最重要的環(huán)境因素。微生物生長(zhǎng)需要一定的溫度，溫度超出最低和最高限度時(shí)，即停止生長(zhǎng)或死亡。,一、溫度 Temperature 最適生長(zhǎng)溫度 高溫型 嗜熱型
11、45-60 極端嗜熱 80-90 中溫型 25-40 低溫型 兼性嗜冷 20-30 專(zhuān)性嗜冷 <15,,,溫度,生長(zhǎng)速度,水是微生物細(xì)胞生命活動(dòng)的基本條件之一。水分對(duì)微生物的影響不僅決定它的含量，更重要決定水的有效性。水分的微生物有效性，用水的活度表示。,二、水分及其有效性 Water and its availability,某些微生物生活環(huán)境的水活度,三、Acidity/alkalinity 酸堿度 （pH） 最適pH范圍 大多數(shù)細(xì)菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物 6.5-7.5 放線(xiàn)菌 7.5-8.0 酵母菌和霉菌 5.0-6.0
12、 真菌 酸性土壤 嗜酸菌acidophiles/嗜堿菌alkalinophiles 極低/高,一般土壤pH范圍為49，能維持各類(lèi)微生物生長(zhǎng)發(fā)育。,結(jié)構(gòu)良好、通氣的旱作土壤中有較豐富的好氧性微生物生長(zhǎng)發(fā)育。 淹水下層土壤，覆蓋秸稈土壤，或是用新鮮有機(jī)肥土壤，厭氧性微生物占優(yōu)勢(shì)。,四、氧氣和Eh值 O2 and redox potential (Eh) 好氧性微生物：需要O2，最適Eh為300-400mV， 表層土壤 厭氧性微生物：必須缺O(jiān)2，最適Eh為<100mV， 底層土壤 兼厭氧性微生物：有無(wú)O2均可，適應(yīng)范圍廣。,,第三節(jié) 土壤微生物分布及其相互作用 Format
13、ion and distribution of soil microflora,土壤中存在的重要的微生物類(lèi)群有：細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物。 土壤微生物與土壤肥力演變、營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化、土傳性病害的發(fā)生均有密切關(guān)系。,,不同土壤類(lèi)型、肥力水平，土壤微生物的數(shù)量和分布有很大差異。,中國(guó)不同土壤微生物總數(shù)，呈如下變化趨勢(shì)：,黑鈣土 棕壤 灰壤 水稻土 磚紅壤,土壤有機(jī)質(zhì)含量與微生物數(shù)量關(guān)系密切。,一 、土壤微生物的分布,土壤剖面 在土壤的不同層次中，由于水分、養(yǎng)分、通氣、溫度、pH等因素的差異及不同微生物的特異性，致使微生物在土壤剖面中的分布不均。 一般來(lái)說(shuō)，表土層微生物數(shù)量最多，隨層次加深，數(shù)量減少。,各種團(tuán)聚體是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。團(tuán)聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。,土壤團(tuán)聚體中微生物的數(shù)量和分布,,,二、土壤生物之間的相互作用,競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系 互生關(guān)系 共生關(guān)系 拮抗關(guān)系 捕食關(guān)系 寄生關(guān)系,作業(yè),教材56頁(yè) 1、3、6、8,土壤微生物主要作用：,調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分循環(huán) 產(chǎn)消溫室氣體(CO2, CH4, NO, N2O, CO等)，影響全球氣候變化 分解有機(jī)廢物 保存物種、基因 引發(fā)人、畜、植物病害,
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