土壤圈中微生物

1、关于土壤圈中的微生物第1页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四 土壤微生物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。第2页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤生境特征土壤的固相成分营养物质矿物质和有机质土壤的水分利于微生物的利用土壤的pH中性或弱碱性土壤的温度一定的保温性土壤的空气决定了土壤中的微生物类群第3页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤是微生物生活的大本营 单体数量最多生物多样性最复杂生物量最大1公斤土壤可含： 5亿个微小动物。 5亿个细菌， 近10亿个真菌 100亿个放线菌土壤微生物第4页，共

2、184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四主要作用： 调节植物生长的养分循环； 产生并消耗各种气体，影响全球气候 的变化； 分解有机废弃物， 是新物种和基因材料的源和库。 病原微生物。土壤微生物第5页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四 在生态系统中，生物按其功能可分为 生产者和分解者。土壤生态系统的特点是1、生产者占的比例很小。 藻类是土壤中唯一能进行光合作用的生物，土壤生态系统中的有机物主要来自于地上部分的植物残体。2、分解者无论在数量和功能上都是十分重要的。土壤生态系统及其特征第6页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四分解者可分为第一消费

3、者以植物残体为食，最先对植物残体分解的动物和微生物；第二消费者包括食肉动物和消耗低等植物的食微植物者；第三消费者以第二消费者为食物的食肉动物。土壤生物广义上应包括土壤微生物、土壤动物和高等植物的根系。土壤生物第一节 土壤生物种类及其多样性第7页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤生态系统和生物学过程的特征1、在时空上的变异。新鲜底物上的生物 活性的变化 则是随时间的变化而不同的。2、生态系统具有在时空上的等级结构。3、瞬间事件: 由于微生物活动的动态变化有时很大， 瞬间事件可在机短的时间内影响其活性。如干湿和冻融交替。土壤生物第一节 土壤生物种类及其多样性第8页，共18

4、4页，2022年，5月20日，7点59分，星期四动物 (Fauna) 全部异养大型动物：主要食草和食腐性脊椎动物田鼠节肢动物白蚁、甲虫及其幼虫、千足虫环节动物蚯蚓软体动物蜗牛、蛞蝓 主要捕食性脊椎动物鼹鼠、蛇节肢动物蜘蛛、中型动物：主要食腐性节肢动物螨、弹尾虫 (跳虫)环节动物线蚓 主要捕食性螨微型动物：食腐性、捕食性、食真菌、细菌线虫线虫原生动物变形虫、纤毛虫高等植物：自养植物根、根毛、微生物：褐藻、二元体 异养真菌酵母、霉菌、蘑菇放线菌链霉菌等 异养和自养细菌好气细菌、厌气细菌蓝细菌蓝细菌主要自养第9页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤生物第一节 土壤生物种类及其

5、多样性图4-2 土壤食物网的简化示意图第10页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤生物第一节 土壤生物种类及其多样性图4-1 土壤生物的主要类群示意图 第11页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第一节 土壤微生物的类型“土著”微生物种群：对物质的分解、代谢、转化起着极为重要的作用，是化学元素参与生物地球化学物质循环的重要推动者。外来微生物种群：几乎不参与土壤生态学上重要的物质转化作用。第12页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤微生物的种类包括细菌、放线菌、真菌、藻类和病毒等，还有原生动物。绝大部分微生物对人是有益的有的能分

6、解动植物尸体和排泄物为简单的化合物，供植物吸收；有的有固氮作用，使土壤肥沃，有利于植物生长；有的能产生各种抗生素，如链霉菌；也有一部分土壤微生物是动植物的病原体。第13页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤生物的主要类群示 意图 第14页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四1、土壤中的细菌土著细菌是土壤中真正的常驻者，如氨化细菌、硝化细菌、固氮细菌、纤维素分解菌等，异养型，无芽胞、嗜中温外来细菌人畜粪便、动物尸体、医院废弃物等污染土壤带入的。如沙门菌、志贺菌、霍乱弧菌、大肠杆菌O157：H7、炭疽梭菌、破伤风梭菌、肉毒梭菌等第15页，共184页，20

7、22年，5月20日，7点59分，星期四2、土壤中的放线菌肥沃土壤中数目较大异养菌、噬中温常见的有链霉菌属、诺卡菌属、小单孢菌属和放线菌属。第16页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四3、土壤中真菌主要生活在近地面的土层中，异养型、需氧、中温性生长真菌是分解有机物质非常活跃的一类微生物，如腐生真菌参与难降解植物残体组分的分解，如纤维素、半纤维素、木质素等。霉菌可促进土壤腐殖质的形成土壤中常见的真菌：曲霉属、青霉属、木霉属等第17页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四4、土壤中的其他微生物藻类：行光合作用，利用土壤中的无机质合成其生长需要的有机质原生动物：鞭

8、毛虫、肉足虫、纤毛虫，利用有机质。在物质转化和调节其他微生物数量方面起重要作用。病毒（噬菌体）：裂解相应的细菌、放线菌及真菌等，对某些农作物具有潜在影响。肠道病毒可吸附在土壤的颗粒上，能存活很长时间并保持其感染性。第18页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四二、土壤微生物营养类型的多样性根据对营养和能源要求分四大类。1、化能有机营养型，也称化能异养型：2、化能无机营养型，也称化能自养型：3、光能有机营养型：也称光能异养型4、光能无机营养型，也称光能自养型：可进行光合作用 在异养型和自养型之间，光能型和化能型之间都有中间类型存在，且在土壤中可以找到。第19页，共184页，20

9、22年，5月20日，7点59分，星期四异养型自养型化能有机营养型光能有机营养型营养类型光能无机营养型光能无机营养型第20页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四二、土壤微生物营养类型的多样性代谢途径碳源能量来源主要微生物化能异养型*有机物氧化有机化合物绝大多数细菌、几乎全部真菌和原生动物化能自养型*CO2氧化无机化合物少数细菌光能异养型有机物光能深红红螺菌光能自养型CO2光能藻类和光合细菌第21页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四化能异养微生物化能异养微生物可进一步划分为：腐生 (Saprotrophic) 微生物 寄生 (Parasitic) 微生物

10、兼性寄生或兼性腐生微生物（即寄生又能营腐生生活） 化能异养微生物涵盖绝大部分土壤微生物，包括绝大多数细菌、几乎全部真菌和原生动物第22页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四化能自养微生物化能自养型微生物尽管所占比例不大，但它们在养分的转化中起着至关重要的作用还原剂氧化剂产物微生物NNH4+O2NO2-亚硝化细菌NO2-O2NO3-硝化细菌有机CNO2-NO3-N2、N2ONO2-反硝化细菌反硝化细菌SH2S、S、S2O32-O2S、SO42-硫细菌有机CSO42-、SO32-、S2O32-、S2-、SH-脱硫弧菌FeFe2+O2Fe3+铁细菌第23页，共184页，2022年

11、，5月20日，7点59分，星期四二、土壤微生物营养类型的多样性 1、化能有机营养型，也称化能异养型：涵盖绝大部分土壤微生物，包括绝大多数细菌、几乎全部真菌和原生动物 1）以有机化合物为碳源，并氧化有机化合物获得能量。 2）该类型微生物数量、种类最多。 3）可分腐生、寄生两类及中间类型 A）腐生：利用无生命有机物，死亡动、植物残体。 B）寄生：寄生于其它生物，从寄生中吸收营养，离开寄主不能生长繁殖。 C）中间类型：既能腐生又能寄生，称兼性腐生微生物或兼性寄生微生物。第24页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四二、土壤微生物营养类型的多样性 2、化能无机营养型，也称化能自养型：

12、 1）以CO2为碳源，从氧化无机物获得能量。 2）土壤中数量种类不多，但作用极大。 3）可分5个主要类群 A）亚硝酸细菌 NH3NO2- B）硝酸细菌 NO2-NO3- C）硫氧化细菌 H2S S2O32-SO42- D）铁细菌 Fe2+Fe3+ E）氢细菌 H2 H2O第25页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第26页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四二、土壤微生物营养类型的多样性3、光能有机营养型：光能异养型 1）能源来自光，CO2为C源，但需有机物作为供H体。 2）例如：紫色非硫细菌中的深红红螺菌（Rhodospirillum rubrum）

13、CO2 + CH3CHOH CH3 光能 （CH2O）+CH3COCH34、光能无机营养型，也称光能自养型：可进行光合作用 1）光作能源，CO2为碳源，无机物做H供源。 2）藻类：光合作用，水做供H体。 3）光合作用：绿硫细菌、紫硫细菌利用H2S作供H体。 在异养型和自养型之间，光能型和化能型之间都有中间类型存在，且在土壤中可以找到。第27页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四总结：土壤中的微生物根据其对能源和营养的要求不同可分为四种营养类型光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型大多微生物属化能异养型微生物第28页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星

14、期四三、土壤微生物呼吸类型的多样性根据对氧的需要程度不同，可分为专性厌氧、兼性厌氧、微需氧和专性需氧等土壤中多数细菌属需氧和兼性厌氧，在氧气充足和缺氧的条件下均能生活.真菌属需氧型微生物，因此土壤深层或潮湿的黏土中真菌数量少。第29页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四根据土壤微生物对氧气要求的不同，可分为：好氧微生物 在有氧环境中生长兼性微生物 在有氧和无氧环境中均能进行呼吸的土壤微生物 厌氧微生物 在嫌气条件下进行无氧呼吸第30页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第一节 土壤微生物的分布和类型三、土壤微生物呼吸类型的多样性 1、好氧微生物的有氧呼吸

15、 1）土壤中大多数细菌及霉菌、放线菌、藻类、原生动物都属好氧微生物。 2）好氧细菌有芽孢杆菌、假单胞菌、固氮菌、硝化细菌、硫化细菌等。 3）利用空气中氧，将基质彻底氧化并释放能量。基质有：有机物、无机物，如NH3 、Fe2+ 、H2S 2、厌氧微生物的无氧呼吸 1）微生物无氧呼吸过程：基质分解不彻底，释放能量少。 2）种类有：梭菌、产甲烷细菌产生CH4、 脱硫弧菌（SO42-H2S）第31页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第一节 土壤微生物的分布和类型三、土壤微生物呼吸类型的多样性 3、兼厌氧性微生物兼性呼吸 1）能够在有氧和无氧环境中生长发育，但两种环境呼吸产物不同。

16、 2）例如：酵母菌和大肠杆菌。 3）土壤中反硝化假单胞菌，某些硝酸还原菌，硫酸还原菌，有氧环境，能进行正常有氧呼吸；无氧环境能将呼吸基质彻底氧化，HNO3做为H受体还原为HNO2和N2，H2SO4还原H2S。 第32页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第二节 影响微生物活性的环境因素 不同微生物种群，有各自适宜环境条件，环境条件发生变化，影响其生长繁殖，或改变其代谢途径，还可能引起遗传突变。一、温度二、水分及其有效性三、pH四、氧气和Eh五、生物因素六、土壤管理措施第33页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第二节 影响微生物活性的环境因素一、温度 1

17、、根据微生物最适生长温度，将其划分为高温型、中温型、低温型。 1）高温型：芽孢杆菌和某些高温放线菌、堆肥起作用，干草堆温度高起作用。 2）中温型：绝大多数土壤微生物2540，腐生菌25-30。 3）低温型：寒冷地带冻土，深海、大洋深处，冷藏食品变质，如发光细菌，铁细菌。 4）在适宜温度内随温度上升，生长速度加快，代谢加强。 超过高温界限，代谢停止死亡， 超过低温界限，停止生长代谢，但无死亡作用。第34页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第一节 土壤生物种类及其多样性第二节 影响土壤微生物活性的环境因素一、温度第35页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四

18、第二节 影响微生物活性的环境因素二、水分及其有效性 水对微生物影响不仅决定其含量，更决定其有效性。即活 度w 纯水活度为1，受吸附或溶解可溶盐，活度下降。 土壤水活度w 在0.91之间，大多数微生物活动。 盐分过高造成生理干燥，微生物停止活动。 嗜渗菌、嗜盐菌、极端嗜盐菌，占少数，可忍受高盐浓度 15-30%。第36页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第37页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第一节 土壤生物种类及其多样性二、水分及其有效性 只有少数微生物能在较高渗透压溶液中生长发育，这些微生物称为嗜渗菌（Osmophiles）或嗜盐菌(haloph

19、iles)，极端嗜盐菌(extreme halophiles)甚至能在15%30%盐浓度时生活。 一般在土壤含水量为田间持水量的50-80%之间较好。第38页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第二节 影响微生物活性的环境因素三、pH 每种生物有其适宜pH，土壤pH4-9。 大多数细菌、藻类、原生动物适宜pH6.5-7.5，在pH4.0- 10.0也能生长。 放线菌 pH 7.5-8.0 酵母菌、霉菌适宜 pH5.0-6.0，生存范围5.0-9.0。 少数微生物嗜酸菌、嗜碱菌要求极低极高pH。第39页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第二节 影响微生物

20、活性的环境因素四、氧气和Eh 好氧性微生物需要在有氧气或氧化还原电位高，Eh值为100mv以上的条件下生长,最适Eh值为300400mv。 厌氧性微生物： 棕壤 灰壤 水稻土 砖红壤第53页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第54页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分布二、土壤剖面中微生物数量和分布 表层土壤微生物数量多，向下逐渐减少。 灰化土，真菌占优势，E层微生物少，B层比E层高10倍。 黑钙土，富含有机质，各层微生物数量都很多。 泥炭土中，真菌多，细菌、放线菌少，因PH低。 藻类、原生动物数量多，因水分多。第55页

21、，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分布三、土壤团聚体中微生物的分布 在团聚体中，微生物形成微菌落与粘粒紧密结合在一起。第56页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第57页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分类 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。第58页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分布1、根圈（际）微生物根际与根际效应 根际：就是植物根与土壤的交界面，目前根际的范围

22、并不十分明确。现一般是距根面14毫米厚的土壤范围内。采集根际土壤常用的方法是：将植物连根带土挖掘出来，抖掉根上的大土块，将紧贴于根上的薄层土壤洗下来。四、微生物与植物根的联合第59页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四在根际土壤中，根系除直接吸收养分外，还将各种有机和无机物释放到这部分土壤中，如碳水化合物、氨基酸等、腐殖酸等，使得根际土壤中的营养物质比根外土壤丰富。根际土壤的营养物增加，使根际土壤的微生物大量繁殖，这种现象称为根际效应。常用R/S来表示。 第60页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分类1、根圈（际）微生物根

23、圈（rhizosphere）或根际，泛指植物根系及其影响所及的范围。根圈微生物与植物的关系更加密切。 根际微生物数量比土壤中多，称根际效应根/土比值（R/S）：即根圈土壤微生物与邻近的非根圈土壤微生物数量之比。根土比一般在5020之间。第三节 土壤微生物区系的发生和分布四、微生物与植物根的联合第61页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第62页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分布四、微生物与植物根的联合1、根际微生物有机质少，贫瘠土壤中根际效应更大。根系分泌物为微生物提供营养和能量。有益根际微生物对植物生长有促进作用。有

24、害根际微生物加重植物病害，实行作物轮作，改变根圈微生物种群，有减轻或消除病害的作用,消除土壤疾病。第63页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四但有时根系会分泌植物毒素，强烈拟制同种植物或他种植物的生长。这种现象称为异株相克。连作减产以及病害加重的现象，大多与根分泌物有关。如由于桃树的根皮中分泌苦杏仁苷物质，就出现了同一土地上的再植障碍问题。第64页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分类2、菌根 真菌的菌丝侵入植物根部后，和植物根组织生活在一起，称为菌根。 其真菌称为菌根真菌第65页，共184页，2022年，5月20日，7点

25、59分，星期四有些真菌能在一些根上发育，共同发育成菌根。现已查明有2000种植物与真菌共生形成菌根。根据菌根与植物根结合的紧密程度，可分为周边营养型菌根：菌丝深入土壤和根部的周围，但不进入根内。外生菌根：深入根内，但只到细胞之间，不进入根细胞内部。内生菌根：菌丝穿入根细胞内。第66页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第67页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分布四、微生物与植物根的联合2、菌根：真菌和植物根的共生联合体。 包括：外生菌根，内生菌根，自然界大部分植物都有菌根。（1）外生菌根外生菌根-菌丝侵入根部后，只在表皮

26、细胞间隙扩展，并不侵入根细胞内部，这种菌根称为外生菌根。 A）真菌菌丝在幼根表面生长，交织成鞘状。 B）植物根没有根毛，由真菌菌丝代替。第68页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分类外生菌根对寄主植物的作用有： 扩大寄主植物根的吸收面。菌根真菌能产生生长刺激素，促进植物生长。 防御林木根部病害，起机械屏障，防御病菌侵袭。产生抑制病菌的抑菌物质和抗生素类物质。第69页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分布四、微生物与植物根的联合2、菌根（2）VA菌根，内生菌根主要类型，真菌内囊霉科侵染植物根皮

27、层，形成泡囊丛枝菌根。 作用： 第一、扩大吸收范围，提高吸水，吸N、P、K及其它元素，尤其P素。 第二、促进共生固N。 第三、减轻植物病害。第70页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的发生和分类 菌丝侵入根细胞内部，主要发生在许多未受外生菌根感染的种子植物以及热带林树种的根上，如玉米、洋葱、红三叶草、草莓及一些灌木和乔木包括枫树、黄白杨苏百合、红木和苹果树。 内生菌根- VA菌根是内生菌根的主要类型，主要由真菌中的内囊霉科侵染，形成泡囊从枝菌根(Vesicular-Arbuscular Mycorrihiza,VAM)。第71页，共184页，2022

28、年，5月20日，7点59分，星期四共生真菌松柏科、桦木科、壳斗科、杨柳科、胡桃科等许多森林乔木的根上都生有外生菌根，大豆、玉米、棉花、马铃薯、胡萝卜等生有内生菌根。内生菌根中最重要的是泡囊分枝状菌根（VA菌根），属真菌类，是目前微生物肥料中研究的热点。第72页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第73页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四菌根菌根可扩大根的吸收面，提高根的吸收能力，增加根系对水分及养分的吸收。另外，有些菌根还能产生抗生素，保护幼根免受寄生物的入侵。 菌根菌需要从根系中吸取营养，才能生存。菌根现象十分普遍，且没有严格的专一性，同种植物可被多

29、种菌根菌感染，同一种菌根菌也可以感染多种植物，对植物的生长环境有利，同时使用菌剂方便。第74页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四菌根有许多树木的生长，必须有菌根菌的存在，才能良好地生长。海南岛的南亚松，在无菌根菌的荒地上，苗木常常死亡。在园林生产中，对不良的土壤，使幼苗感染或接种菌根菌是非常必要的。方法：客土或施用微生物肥料。菌根菌要求的土壤环境：pH在5左右，土壤结构和通气性能良好，土壤水分适中。第75页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四生物固氮概念：生物固氮是在常温、常压下，通过固氮生物体内固氮酶的作用，将游离氮素转变成氨的过程。固氮的微生物：7

30、0多个属。主要为细菌、放线菌和蓝、绿藻类。生物固氮的形式：自生固氮，联合固氮和共生固氮。其中共生固氮的效率高。第76页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四生物固氮豆科植物（三叶草、草木樨、紫花苜蓿）300600千克/公顷.年。非豆科（赤杨属、杨梅属、仙人掌属）的固氮为：50400千克/公顷.年。生产应用：在绿地建植中，要适当培植一些共生固氮植物，适当进行根瘤菌接种。根瘤菌要求土壤环境为中性，磷、镁、钼、锰含量较高的土壤。第77页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四根瘤第78页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第三节 土壤微生物区系的

31、发生和分布四、微生物与植物根的联合 3、共生固N 1）根瘤菌与豆科植物共生固N 2）弗兰克氏放线菌与非豆科植物共生固N。 3）蓝细菌与真菌、苔藓植物、水生蕨类以及高等植物共生固N。 4、联合固N 1）有些微生物在根系间生活，固氮作用比在土壤中单独生活的自生固氮菌强，这种类型称联合固N。 2）不同于共生固N，不形成根瘤，无共生关系。 3）不同于自生固N，有较大的寄主专一性。 第79页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征 主要内容： 1、介绍土壤酶，来自微、动、植物根，微、植物根较多。酶参与各种生化反应，酶也属生物活性物质。 2、生物合成生物活性物质，

32、激素、毒素、维生素、氨基酸、多糖，影响植物生长，产品质量数量。第80页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及微生态平衡（一） 在土壤中已发现5060种酶，比较重要的酶： 氧化还原酶、转化酶和水解酶。（二） 酶在土壤中存在状态及特性 土壤酶较少游离在土壤溶液中，主要是吸附在土壤有机和矿质胶体上，并以复合物状态存在。（三） 环境条件对土壤酶活性的影响 一、土壤酶第81页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征一、土壤酶（一）土壤酶种类和功能 土壤酶主要来自微生物，微小动物作用有限，植物能分泌胞外酶，并可促进微生物分泌

33、酶。 土壤中发现的酶有50-60种，包括：氧化还原酶、 转化酶、 水解酶 、裂解酶，其中前三种研究较多。 1、氧化还原酶类：共列出16种研究较多，过氧化氢酶，硝酸还原酶，亚硝酸盐还原酶，羟胺还原酶。 2、水解酶类：30种研究较多，磷酸脂酶，植素酶，淀粉酶，脲酶。 3、转移酶：4种 4、裂解酶：4种第82页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征一、土壤酶（二）酶在土壤中存在状态及特性 1、少量游离土壤溶液中 2、主要吸附土壤有机胶体或矿质胶体上。 1）有机物吸附能力无机物。 2）微团聚体比大团聚体多。 3）细粒比粗粒多。 3、与有机无机胶体结合 1）对

34、酶动力学性质有影响，即对生物学，催化作用有影响。 2）但增强其稳定性，防止被蛋白酶或钝化剂降解。第83页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征一、土壤酶（三）环境条件对土壤酶活性影响 1、物理性质影响 1）质地：细比粗活性强。 2）土壤结构：小团聚体的土壤酶比大团聚体活性强。 3）土壤渍水条件：降低转化酶活性，提高脱N酶活性。 4）温度：适宜温度下，T增加，酶活性增加。第84页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征一、土壤酶（三）环境条件对土壤酶活性影响 2、土壤化学性质影响 1）有机质含量、组成，有机无机

35、复合体影响酶稳定性 2）pH：磷酸酶适宜pH4.0-6.7和8.0-10 脲酶 中性土壤活性高 脱氢酶 碱性土壤活性高 3）某些化学物质的抑制作用 如：重金属离子、非金属离子和有机化合物，杀虫剂、杀菌剂。第85页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征一、土壤酶（三）环境条件对土壤酶活性影响 3、耕作管理影响 1）不耕翻表土层较耕翻土壤酶活性有增大趋势。也有例外： 2）白浆土白浆层例外，深耕结合施用厩肥或秸杆，使白浆层中脲酶、蔗糖酶活性提高3-6倍。 3）灌溉；脱氢酶、磷酸酶活性升高，转移酶降低。 4）施有机肥，对酶活性有的升高，有的降低，有的无影响。

36、 5）农药，正常施用农药对酶活性影响不大。 第86页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及微生态平衡（一）植物激素（二）植物毒素（三）维生素和氨基酸（四）多糖二、生物活性物质第87页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征二、生物活性物质1、植物激素： 很多微生物能合成不同植物激素，并分泌体外或死亡后释放土壤中。 1）固氮菌属产生吲哚3乙酸 2）假单胞菌属：能合成赤酶酸，类赤酶素，各类吲哚衍生物。 3）节杆菌属、芽孢杆菌属：产生吲哚乙酸、赤霉素。 4）许多腐生真菌和病原菌将色氨酸转化为吲哚乙酸。 5）许多微生物能

37、产生乙烯，在土壤中常见，催熟作用。第88页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征二、生物活性物质 2、植物毒素 1）假单胞菌属：代谢产物 抑制植物生长，化学组成未鉴定出。 2）小型真菌产生植物毒素很多。 青霉、曲霉、根霉产生棒曲霉素，对植物有强烈抑制作用，还可抑制某些G- 细菌、许多放线菌、真菌、原生动物。 青霉、曲霉产生青霉酸，能强烈抑制细菌活动。 3、维生素和氨基酸 1）许多微生物能合成维生素，并分泌到土壤中去。 2）固氮菌，不同菌株能产生B族维生素。VB1 VB3 VB5 VB7 VB12 3）根际微生物产生氨基酸。第89页，共184页，202

38、2年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及表征二、生物活性物质 4、多糖 1）土壤微生物产生多糖，可占土壤有机质0.1%，数量大。 2）这些多糖与植物粘液，矿物胶体，有机胶体结合在一起，在尚未木栓化的根表面形成不连续的膜，保护幼根免受锐利土粒损伤，和病原微生物入侵。 第90页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及微生态平衡土壤生物对土壤肥力的影响： 有机物质的分解和合成 有效养分含量 土壤物理结构 作物生长发育第91页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第四节 土壤生物活性及微生态平衡三、土壤的微生态平衡1、土壤微生物

39、之间的竞争A、对养分的竞争 B、抗生素的产生 C. 对氧气的竞争 2、土壤条件对土壤微生物群落的制约 3、转基因产品对土壤微生态平衡的影响第92页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四五、 土壤生物学性质的改良对于园林土壤来讲，不良的生物学性质，包括生物活性(微生物所进行的各种生理活动能力）低下以及有害生物过多两种情况。生物活性低的原因，主要是有机质和矿质营养缺乏，另外还与土壤物理性质不良有关。 改良的关键：增加有机质含量，另外使土壤疏松、良好的水气热状况也是必要的。另外，接种有益的微生物或施用微生物肥料。土壤有害生物多，可引起严重的病虫害。 第93页，共184页，2022年

40、，5月20日，7点59分，星期四土壤消毒方法：进行土壤消毒：对于绿地，在播种或移栽前要对土壤进行消毒，可杀灭有害的病原微生物、害虫和杂草种子。对于温室大棚。需年年消毒。如何消毒：高温消毒和药物消毒。 在土壤中埋设导管，将土壤密封好，通如热的蒸汽，温度在80100度时。10分钟可完成消毒。 药物：福尔马林、溴甲烷、硫酰氟、硫酸亚铁等。第94页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四四、土壤微生物的作用 在土壤这个生态系统中，同时进行着化学元素的有机质化(生物合成作用)和有机质的无机质化（分解作用）。绿色植物是化学元素有机质化的主要推动者，而微生物是有机质分解的主要推动者。土壤中动

41、植物残体和其他有机物，主要是在微生物参与下达到无机化和腐殖化。第95页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（一）土壤微生物在物质循环中的作用1、氮循环氮素的同化作用：绿色植物和微生物在它们的生命活动中，吸取氨态氮和硝酸盐形成的无机氮，组成生物细胞原生质的组分(蛋白质、核酸等)，使无机态氮同化为有机态氮，这一过程为氮素的同化。第96页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四氮素的矿化作用（氨化作用）土壤中动植物残体中的有机氮化物被微生物分解产生氨的生化过程，叫作氨化作用。大部分土壤细菌、真菌、放线菌都能分解蛋白质和其含氮衍生物，但分解速度是各不相同的。分解蛋白

42、质能力较强的细菌有假单胞菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、沙雷菌属等。真菌有交链孢霉属、曲霉属、毛霉属、青霉属、根霉属及木霉属等。第97页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四 CH2NH2COOHO2 HCOOHCO2NH3CH2NH2COOHH2 CH3COOHNH3CH2NH2COOHH2O CH2(OH)COOHNH3氧化还原水解第98页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四氮素的硝化作用有机氮化物在矿化作用中产生的氨，经过硝化细菌的作用，氧化成硝酸盐，称为硝化作用。 2NH23O2 2HNO22H2O热量 2HNO2O2 2HNO3热量亚硝酸细菌硝

43、酸细菌第99页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四反硝化作用：在土壤通气不良的情况下，硝酸盐在反硝化细菌的作用下，还原成氨气和氮，这一过程叫反硝化作用。固氮作用：分子态氮在生物体内还原为氨的过程，称为生物固氮作用。自生固氮菌属根瘤菌：与豆科植物共生第100页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四碳循环来自空气中的二氧化碳被初级生产者(植物和藻类)吸收，经过光合作用，转化为体内的碳水化合物.动物以植物为食，经过食物链的传递，成为动物体内的碳水化合物。植物和动物把体内的一部分碳经过呼吸作用转化为二氧化碳，释放入大气中；把摄入的另一部分碳构成机体或在机体内贮存。

44、动植物死后,遗体中的有机碳，通过微生物的分解作用转化为二氧化碳徘入大气。第101页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四硫循环土壤硫的来源：母质、灌溉水、大气沉降、施肥。含量：一般0.01-0.05%。土壤硫的形态：无机硫和有机硫。前者包括：难溶态硫、水溶性硫、吸附态硫；后者主要存在于动植物残体及腐殖质中。第102页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四含硫有机物的分解 植物残体中的硫，主要存在于蛋白质中，能分解含硫有机物的土壤微生物很多，一般能分解含氮有机物的氨化细菌，都能分解有机硫化物，产生硫化氢，其反应如下：蛋白质 硫氨基酸 H2S第103页，共184

45、页，2022年，5月20日，7点59分，星期四还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的过程，称硫化作用。其反应如下：2H2SO2 2H2O2S2S3O22H2O 2H2SO4 硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用，形成硫酸盐，硫酸盐是植物可吸收的养分。第104页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤中硫素的循环可以分为四个方面的作用：大分子有机硫化物分解为较小的分子，并进一步释放出硫化氢和硫醇；硫化氢、硫代硫酸盐以及元素硫等氧化形成硫酸；植物和微生物吸收硫酸根离子，同化为细胞中的有机硫化物；硫酸还原为无机硫化物，如硫化氢。第105页，共184页，2022年，5月20日

46、，7点59分，星期四磷循环土壤中的磷有三种状态有机磷化合物，是土壤中磷存在的重要形式，约占土壤磷含量的25一60；不溶性磷酸盐；可溶性磷酸盐。只有可溶性磷酸盐能被植物吸收利用。第106页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四磷在自然界主要通过三个途径进行循环1、有机磷的矿化作用：有机磷化合物在微生物作用下转化分解，释放出其中的磷酸部分，并以无机磷酸盐状态存在于环境中为植物所吸收利用。2、磷的有效化(可溶化作用)：土壤中的不溶性磷酸盐可通过微生物生命活动过程中产生的酸类物质逐渐溶解，转化为水溶性的磷酸盐类3、磷的同化作用：土壤中的无机磷化物通过生物细胞转变为有机磷，成为细胞的组

47、成成分第107页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（二）土壤微生物与有机物降解土壤自净作用：土壤受污染之后，由于物理、化学和生物学等因素的作用，使一些病原体死亡，一些有机污染物被分解成植物能利用的无机盐和腐殖质，从而降低了土壤环境的污染程度，称为土壤的自净作用。生物净化为最主要的净化途径之一。第108页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤微生物的作用主要是对有机污染物进行降解和转化降解是指微生物将复杂的物质氧化分解为简单的小分子过程。（使底物分子碳链断裂，碳原子数减少，并产生能量）转化指将化学物分子转变为另一种形式的过程。（主要是分解作用）第109

48、页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四有机污染物质，根据微生物对它们的可降解性，可分为三种类型1、可生物降解的物质：主要来源于人和动物的排泄物、动植物残体。这些物质经过土壤中各类异养型微生物所产生的酶，被分解成糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等简单的有机物，最终分解为二氧化碳、水和氨等。2、难生物降解的物质：如纤维素、农药等,微生物对这些物质的降解需要较长时间。3、不可生物降解的物质：如塑料第110页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第五节 微生物的来源种类分布及其卫生学意义一、土壤中病原微生物的来源天然栖居外来微生物雨水动植物残体堆肥受污染水体第111页，共

49、184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤中的致病菌土著细菌，异养菌、嗜中温型随动植物尸体进入土壤的腐物寄生菌随动植物尸体或排泄物进入土壤的致病菌破伤风杆菌肉毒杆菌产气荚膜杆菌第112页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（一）土壤中的病原微生物1、引起细菌性肠道传染病的病原体沙门菌、志贺菌、霍乱弧菌和致病性大肠杆菌沙门菌在潮湿的冬季条件下，能在污水灌溉的土壤内存活约70d，而在干燥的夏季则存活约35d；志贺菌在土壤中可存活13个月；霍乱弧菌在土壤中可存活1430d，最长的约60d第113页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四3、肠寄生虫：

50、蛔虫卵在土壤中能存活7年之久4、破伤风梭菌：形成芽孢，在土壤中可存活几年以上5、气性坏疽病原体：产气荚膜梭菌、诺维梭菌、败毒梭菌等，形成芽孢6、肉毒梭菌： 形成芽抱后长期存在于土壤之中第114页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四7、炭疽杆菌：形成芽孢，在土壤中甚至可存活30年以上。8、布氏杆菌：在土壤中可存活180天。9、钩端螺旋体10、霉菌：在42土壤样品中可找到皮肤病霉菌；其他还有白色念珠菌、新型隐球菌、曲霉菌等。土壤中的产毒霉菌污染粮食作物后，可发生人、畜的真菌毒素中毒症。第115页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四伤寒杆菌霍乱弧菌炭疽杆菌结核

51、杆菌第116页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四炭疽病炭疽热是一种由炭疽热杆菌引发的急性传染病，它主要发生在野生或家养的低等脊椎动物身上，例如牛、羊、骆驼和羚羊等反刍动物。人类感染炭疽热的概率很低，只有 10000:1。容易感染的人群主要是那些有机会接触因炭疽热致死的动物尸体及其制品的人，例如牧场工人、屠宰场工人、制革工人和剪羊毛工等。炭疽热杆菌的特点是可以形成胞孢子结构，这种保护性的孢囊可以使这种细菌具备在自然界长期生存的能力。在那些掩埋由炭疽热而死亡的牲畜的地域，这种孢子仍然可以存活数十年。一旦炭疽热杆菌孢子进入生物体内，炭疽热杆菌就会开始增生扩散并产生生物毒素，被感

52、染的生物将产生呕吐等症状直至死亡。第117页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四炭疽病1、通过被切开或磨损的皮肤进入生物体内 （这种传播形式占炭疽热感染数量的95%）。感染初期生物体将出现有痒感的肿块，痒的程度要超过一般的蚊虫叮咬，随后将发展成1 - 3厘米的无痛感皮肤溃疡，溃疡的中央将形成炭疽热感染所特有的黑色腐肉。如果不采取治疗措施，这种形式的感染的死亡率为 20%。皮肤炭疽第118页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四炭疽病2、食用被炭疽热杆菌感染的未煮熟的肉类。初期的症状是恶心、呕吐、剧烈的腹痛和腹泻，随后将产生血液中毒和休克。肠道炭疽热感染的死

53、亡率为 25 -60%。肠炭疽3、通过空气传播。初期的症状和感冒类似，在数天后将发展成呼吸道障碍和休克，直至长期昏迷。通常情况下，呼吸道炭疽热感染是致命的。肺炭疽第119页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四四、土壤中病原微生物及其危害由各种原因导致的土壤中致病菌、病毒、寄生虫卵等病原微生物增多称为土壤生物性污染。未经彻底无害化处理的人畜粪便和污泥用于施肥；未经处理的生活污水、医院污水和含病原体的工业废水进行农用灌溉；病畜尸体处理不当；野生动物携带病原体，其排泄物和死亡后的尸体也可污染土壤。第120页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四四、土壤中的病原微

54、生物及其危害土壤中的病原微生物存活时间的长短与病原微生物造成疾病传播的可能性有密切关系季节与存活的时间有关土质与存活的时间有关 pH与存活的时间有关第121页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（二）病原微生物污染土壤的途径和危害1、人-土壤-人方式2、动物-土壤-人方式3、土壤-人方式人体排出的病原体直接或经施肥与污水灌溉等污染土壤，在污染的土壤上种植蔬菜瓜果，人与污染的土壤直接接触或生吃此类蔬菜瓜果就可患肠道传染病或寄生虫病。如痢疾杆菌、伤寒杆菌、肠道病毒、蛔虫卵等自然土壤中存在有致病菌，人接触土壤而感染。如破伤风、肉毒中毒、原发性阿米巴脑膜脑炎含有病原体的动物粪便污染

55、土壤后，病原体通过皮肤或粘膜进入人体而得病。如钩端螺旋体病、炭疽病第122页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四五、土壤微生物的卫生学意义形成带菌气溶胶污染空气污染农作物污染水源带菌土壤经皮肤感染第123页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第六节 土壤微生物的检测与卫生标准一、土壤微生物的检测目的：测定土壤污染的性质和污染程度，为改善环境卫生，规划城区建设提供卫生学依据样品采集样品的稀释检验项目与检验方法第124页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四特点：土壤固相流动性小，所以外来污染物一旦进入土壤，其移动较慢，混合不均匀且主要集中

56、于排放地带。第125页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（一）样品采集取样点靠近污染源；避免雨季采样根据检测目的选择有代表性的采样地点，按对角交叉（五点法）取样。取样点应分布均匀，每点取样量应大致相等先除去地表枯枝落叶，用已灭菌的刀或铲去除1cm的土壤表层，再用烧灼过的勺或铲取土样约200300g，装于灭菌容器中， 注意保留适当的空间。标明采样地点、深度、日期。采样后因为改变了原来的自然条件，可能引起某些微生物的消长，应尽快检验第126页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（二）样品的稀释将土样置于灭菌乳钵内研磨均匀，称取50g，加入盛有450ml灭菌

57、水的广口瓶中，充分振荡均匀，静置510min，取上清液做为原液，取原液10ml，加入盛有90ml灭菌水中，制成10-1稀释液，然后做10倍递增稀释，根据污染情况，采取适当的几个稀释度，进行检验。第127页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四(二)样品的稀释第128页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四(三)检验项目与检验方法1、菌落总数的测定：只能大致估计土壤污染的程度，但不能说明其污染来源。第129页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四（三）检验项目与检验方法2.大肠菌群的检验用来评价土壤是否被人或温血动物的粪便污染，并提示有无被肠

58、道病原体污染的可能培养温度为37时为总大肠菌群数培养温度为44.5时为粪大肠菌群数第130页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四2、大肠菌群的检验按照水中大肠菌群检测法（发酵法）进行大肠菌群值是指能检出一个大肠菌群的细菌所需要的最少土样量，以g表示大肠菌群值越大，表示土壤越干净第131页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四3、产气荚膜梭菌的检验将土壤稀释液置 80 水浴15min，取1ml倍比稀释的样品，加入于已溶化的亚硫酸铁高层培养基，混匀，置冷水中凝固，于44培养2448h阳性培养基中出现裂痕、浑浊和变黑产气荚膜杆菌第132页，共184页，2022年

59、，5月20日，7点59分，星期四3、产气荚膜梭菌的检验结合大肠菌群值，可以辅助判断土壤被粪便污染的时间，若发现大量产气荚膜梭菌而大肠菌群较少时，表示污染为非新近污染第133页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四4、土壤中致病菌和病毒的检测土壤中致病菌和病毒数量少，检出较困难，应采取加大检样量、浓缩样品等方法。第134页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四4、土壤中致病菌和病毒的检测主要是肠道病毒脊髓灰质炎病毒 Hepatitis E Virus Hepatitis A Virus rotavirus 第135页，共184页，2022年，5月20日，7点5

60、9分，星期四土壤环境质量标准（GB15618-1995）第136页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四二、土壤微生物的卫生标准卫生状况大肠菌群值（g）产气夹膜梭菌值（g）严重污染0.0011.00.1第137页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四土壤微生物污染的预防方法：污染源的无害化处理第138页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四第139页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四沼气池第140页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星期四堆肥第141页，共184页，2022年，5月20日，7点59分，星