第三章土壤生物课件

1、第三章 土壤生物soil organisms第三章土壤生物 土壤生物活性(biological activity)和肥力直接或间接地与土壤生物有关。土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成(soil formation)和发育过程(development process)中起主导作用(the leading effects)。也是评价土壤质量(soil quality)和健康状况(health level)的重要指标之一。 本章重点阐述土壤微生物的多样性及其功能。第三章土壤生物 Soil organisms are responsible for the physical combina

2、tion and biochemical decomposition, and incorporation of organic matter. They exhibit tremendous diversity in terms of their numbers, size and morphology, and also vary dramatically in their function, mode of nutrition and environmental tolerance.第三章土壤生物Contents 3.1 Soil organism diversity 土壤生物多样性3.

3、2 Influenced factors of soil organism activity 影响土壤微生物活性的环境因素3.3 Formation and distribution of soil microflora 土壤微生物区系的发生和分布 3.4 Soil organism activity and its represents 土壤生物活性及表征 第三章土壤生物第一节 土壤生物多样性 Soil organism diversity 第三章土壤生物按其功能分类 Classification according to their functions生产者Producers: plant

4、sfix C from atmospheric CO2 during photosynthesis.消费者Consumers: feed on plants and other organisms.分解者Decomposers (reducers): utilize carbon from organic material, returning it to the atmosphere as CO2 and other gaseous by products and mineralizing nutrients to their original ionic form.寄生者Parasites

5、一、土壤生物类型的多样性 Diversity of soil organism species 第三章土壤生物按其大小和形态分类Classification according to size微生物Micro-organism 0.2mm微(原生)植物Microflora 0.2mm 细菌、放线菌、丝状菌、藻类原生动物Microfauna 20mm 蚯蚓第三章土壤生物按其形态分类后生动物（多细胞）原生动物（单细胞）微生物真核微生物：真菌和藻类原核微生物：细菌、放线菌和蓝细菌分子生物（无细胞结构，如病毒）第三章土壤生物 metazoan 后生动物 小的土居性的多细胞动物。种类：线虫、蠕虫、蚯蚓、

6、蛞蝓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛和昆虫等作用：植物残体破碎、混合第三章土壤生物Soil mesofauna第三章土壤生物Nematodes in soils土壤中的线虫第三章土壤生物Springtails in soils土壤中的节肢动物第三章土壤生物 Microfauna (protozoa) 原生动物 单细胞真核生物（简称原虫）。结构简单，数量多、分布广。表土多，底土少。原生动物在土壤中的作用：调节细菌数量增进某些土壤的生物活性参与土壤植物残体的分解第三章土壤生物纤毛虫细菌和小鞭毛虫为食变形虫动、植物碎屑为食鞭毛虫取食细菌第三章土壤生物 土壤中微生物分布广、数量大、

7、种类多，是土壤生物中最活跃的部分。它们参与土壤有机质分解，腐殖质合成，养分转化和推动土壤的发育和形成。 土壤微生物在地球生境中数量最多、生物多样性最复杂和生物量最大。Micro-organism 微生物1公斤土壤可含5亿个细菌,100亿个放线菌和近10亿个真菌，5亿个微小动物。第三章土壤生物土壤微生物主要作用：调节植物生长的养分循环 产消温室气体(CO2, CH4, NO, N2O, CO等)，影响全球气候变化分解有机废物 保存物种、基因引发人、畜、植物病害第三章土壤生物土壤中的食物链关系第三章土壤生物节杆菌属（Arthrobacter）芽孢杆菌属（Bacillus）假单胞菌属（Pseudom

8、onas）土壤杆菌属（Agrobacterium）产碱杆菌属（Alcaligenes）黄杆菌属（Flavobacterium） 原核微生物(procaryotes)古细菌(archaea)甲烷产生菌极端嗜酸热菌极端嗜盐菌细菌 (bacteria)二、土壤微生物种群的多样性 Diversity of soil micro-organism population 第三章土壤生物Bacteria 细菌个体微小，1微米左右第三章土壤生物形状多为棒状或杆状Bacteria 细菌第三章土壤生物土壤细菌数量很大（占土壤微生物总数的70-90%），但生物量不大。代谢强、繁殖快。土壤中最活跃的因素Bacteri

9、a 细菌第三章土壤生物土壤中细菌的作用分解有机质参与碳循环、氮循环改善土壤结构净化土壤病害第三章土壤生物根瘤菌固氮细菌苜蓿根毛尖上的根瘤菌Bacteria 细菌第三章土壤生物放线菌(actinomyces)以孢子或菌丝片断存在，细胞数104-106/g土。肥土比廋土多，耕地比林地多，春秋季比夏冬季多。最适宜生长在中性、偏碱性、通气良好土壤中，转化土壤有机质。第三章土壤生物Actinomycetes 放线菌第三章土壤生物蓝细菌（Cyanobacterium） 是光合微生物，行光能无机营养，过去称为蓝（绿）藻，由于原核特征现改称为蓝细菌，与真 核藻类区分开来。粘细菌(myxomycota) 土壤中

10、数量不多，施有机肥土壤中常见，是已知最高级的原核生物，具备形成自实体和年报字的形态发生过程。第三章土壤生物真菌(fungus /eumycota)藻类(alga)地衣(lichen) 真核微生物 (Eukaryotic microorganisms)森林土壤和酸性土壤中占优势单细胞或多细胞的真核原生生物硅藻、绿藻、黄藻土壤生物的先行者真菌和藻类形成的不可分离的共生体在土壤发生早期起重要作用第三章土壤生物Fungus 真菌酵母菌蘑菇霉菌菌根第三章土壤生物Alga 藻类第三章土壤生物 非细胞型生物即分子生物病毒 (virus)一种活细胞内的寄生物，超显微的非细胞生物，只是一种核酸。靠其宿主代谢系统

11、的协助复制核酸，合成蛋白质等组分，然后再装配而得以繁殖。离体条件下，以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。第三章土壤生物 Nutrition mode The sources of carbon and energy 异养型Heterotrophs C : organic material 数量多Chemoheterotrophs (化能有机营养型 / 化能异养型) 种类：腐生、寄生 energy : chemical oxidationPhotoheterotrophs (光能有机营养型 / 光能异养型)种类：红螺菌 energy : light自养型Autotrophs C:

12、inorganic sources 数量少Chemoautotrophs (化能无机营养型 / 化能自养型)种类：亚硝酸/硝酸/硫氧化/铁/氢细菌 energy : chemical oxidationPhotoautotrophs (光能无机营养型 / 光能自养型)种类：藻类、光合细菌 energy : light三、土壤微生物营养类型的多样性 Diversity of nutrition mode 第三章土壤生物 oxygen requirements？Aerobes (好氧性微生物) 有氧呼吸 requirement for oxygen实例：细菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物作用: 彻

13、底氧化, 释放能量Obligate anaerobes (厌氧性微生物) 无氧呼吸 require an absence of oxygen实例: 梭菌、产甲烷细菌、 脱硫弧菌作用: 部分氧化 Facultative anaerobes (兼厌氧性微生物) 兼性呼吸 normally require oxygen but may adapt to oxygen deficit实例: 酵母菌、大肠杆菌作用: 氧化、还原四、土壤微生物呼吸类型的多样性 Diversity of respiration type 第三章土壤生物第二节 影响土壤微生物活性的环境因素 Influenced factors

14、 of soil organism activity一、温度二、水分及其有效性三、pH四、氧气和Eh值五、生物因素六、土地管理措施第三章土壤生物 温度是影响微生物生长和代谢最重要的环境因素。微生物生长需要一定的温度，温度超出最低和最高限度时，即停止生长或死亡。一、温度 Temperature 最适生长温度高温型 嗜热型 45-60极端嗜热 80-90 中温型 25-40 低温型 兼性嗜冷 20-30专性嗜冷 15温度生长速度第三章土壤生物 水是微生物细胞生命活动的基本条件之一。水分对微生物的影响不仅决定它的含量，更重要决定水的有效性。水分的微生物有效性，用水的活度表示。二、水分及其有效性 Wa

15、ter and its availability某些微生物生活环境的水活度水活度环境（或材料）微生物（代表种类）1.000.901.000.980.950.900.800.750.70纯水一般农业土壤海水人为环境或某些土壤环境人为环境或某些土壤环境人为环境或少量特殊土壤环境人为环境或少量特殊土壤环境人为环境或少量特殊土壤环境柄杆菌、螺菌大多数微生物假单胞菌、弧菌大多数G+杆菌G+球菌、毛霉、镰胞菌拜耳酵母、青霉盐杆菌、盐球菌、曲霉嗜干燥真菌第三章土壤生物三、Acidity/alkalinity 酸碱度 （pH） 最适pH范围大多数细菌、藻类和原生动物 6.5-7.5放线菌 7.5-8.0酵母菌

16、和霉菌 5.0-6.0真菌 酸性土壤嗜酸菌acidophiles/嗜碱菌alkalinophiles 极低/高一般土壤pH范围为49，能维持各类微生物生长发育。第三章土壤生物 结构良好、通气的旱作土壤中有较丰富的好氧性微生物生长发育。 淹水下层土壤，覆盖秸秆土壤，或是用新鲜有机肥土壤，厌氧性微生物占优势。四、氧气和Eh值 O2 and redox potential (Eh)好氧性微生物：需要O2，最适Eh为300-400mV， 表层土壤厌氧性微生物：必须缺O2，最适Eh为 棕壤 灰壤 水稻土 砖红壤土壤有机质含量与微生物数量关系密切。第三章土壤生物 在土壤的不同层次中，由于水分、养分、通气、

17、温度、pH等因素的差异及不同微生物的特异性，致使微生物在土壤剖面中的分布不均。 一般来说，表土层微生物数量最多，随层次加深，数量减少。 二、土壤剖面中微生物的数量和分布第三章土壤生物 各种团聚体是微生物在土壤中生活的微环境。团聚体内外的条件不同，微生物的分布也不一样。三、土壤团聚体中微生物的数量和分布第三章土壤生物根圈微生物菌根 （mycorrhiza) 共生固氮联合固氮四、微生物与植物根的联合 根圈（rhizosphere)或根际：植物根系及其影响所及的范围。 根圈微生物效应：用根/土比值（R/S)表示，即根圈土壤微生物与近邻的非根圈土壤微生物数量之比。根土比一般在50-20之间。 存在于树

18、木根活性部分的真菌菌丝，是真菌和植物根的共生联合体。对于改善植物营养、调节代谢和增强植物抗逆性有一定作用。第三章土壤生物土壤微生物区系分布特征 Distribution characteristics of soil microflora 绝大多数分布在土壤矿物质和有机质颗粒表面，无机-有机-生物复合体（团聚体）高等植物根系周围含有种类多，数量多，活性强的微生物群，根际微生物在土壤剖面中具有垂直分布特点 表层比底层多在地域上具有地带性分布的特点种类和数量随土壤熟化而增加多种共存 相互促进 相互制约第三章土壤生物一、土壤酶 Soil enzyme 土壤酶种类和功能氧化还原酶类水解酶类转移酶类裂解酶类第四节 土壤生物活性及表征 土壤酶主要来自微生物、土壤动物和植物根。第三章土壤生物 土壤酶主要是吸附在土壤有机质和矿质胶体上，并以复合体状态存在。 吸附酶