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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。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)育過程(development process)中起主導作用(the leading effects)。也是評價土壤質(zhì)量(soil quality)和健康狀況(health level)的重要指標之一。,本章重點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 Classification according to their functions 生產(chǎn)者Producers: plantsfix C from atmospheric CO2 during photosynthesis. 消費者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 按照能量來源：自養(yǎng)型 異養(yǎng)型,土壤中微生物分布廣、數(shù)量大、種類多，是土壤生物中最活躍的部分。它們參與土壤有機質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動土壤的發(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5億個細菌,100億個放線菌和近10億個真菌，5億個微小動物。,土壤中的食物鏈關系,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古細菌(archaea)極端環(huán)境的特殊基因庫 甲烷產(chǎn)生菌 極端嗜酸熱菌 極端嗜鹽菌,2細菌 (bacteria)（7090%）,BACTERIA 細菌,個體微小，1微米左右,1mm=1000um 1um=1000nm,形狀多為棒狀或桿狀,Bacteria 細菌,土壤細菌數(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、繁殖快。,,土壤中最活躍的因素,Bacteria 細菌,土壤中
5、細菌的作用,分解有機質(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,固氮細菌,苜蓿根毛尖上的根瘤菌,Bacteria 細菌,3放線菌(actinomyces),以孢子或菌絲片斷存在，細胞數(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。 最適宜生長在中性、偏堿性、通氣良好土壤中，轉(zhuǎn)化土壤有機質(zhì)。,,ACTINOMYCETES 放線菌,4藍細菌（Cyanobacterium） 是光合微生物，行光能無機營養(yǎng)，過去稱為藍（綠）藻，由于原核特征現(xiàn)改稱為藍細菌，與真核藻類區(qū)分開來。 5粘細菌(myxomycota) 土壤中數(shù)量不多，施有機肥土壤中常見，是已知最高級的原
6、核生物，具備形成子實體和粘孢子的形態(tài)發(fā)生過程。,,真菌(fungus /eumycota),藻類(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,單細胞或多細胞的真核原生生物 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,非細胞型生物即分子生物病毒 (virus),一種活細胞內(nèi)的寄生物，超顯微的非細胞生物，只是一種核酸。 靠其宿主代謝系統(tǒng)的協(xié)助復制核酸，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，以無生命的化學大分子狀態(tài)長期存在并保持其侵染活性。,,（二）土壤微生物指標及其表征,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)在往往通過生物化學、分子生物學等技術(shù)來分析土壤微生物的數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)及活性。 最常見的指標有：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。 常見的分析方法：成分分析法、底物誘導法、熏蒸法。 2 土壤微生物多樣性 3 土壤酶,二、土壤動物,1 原生動物(protozoa),原生動物在土壤中的作用有：,調(diào)節(jié)細菌數(shù)量,增進某些土壤的生物活性,參與土壤植物殘體的分解,,,單細胞真核生物（
8、簡稱原蟲）。結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)量多、分布廣。表土多，底土少。,纖毛蟲 細菌和小鞭毛蟲為食,變形蟲 動、植物碎屑為食,鞭毛蟲 取食細菌,2 后生動物(metazoan),一、土壤生物類型的多樣性,后生動物由小的土居性的多細胞動物，主要包括線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、輪蟲、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動物、蜘蛛和昆蟲等混合組成。,NEMATODES IN SOILS土壤中的線蟲,SPRINGTAILS IN SOILS土壤中的節(jié)肢動物,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。,根際效應產(chǎn)生的原因：根系分泌物,滲出物：完整細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：老化細胞自溶產(chǎn)生的物質(zhì),2 菌根的概念與分類 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現(xiàn)共生關系的典型代表。菌根的作用主要是擴大根系吸收面，增加對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等有機物質(zhì)作為自己的營養(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養(yǎng)的一類革蘭氏陰性菌。,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和代謝最重要的環(huán)境因素。微生物生長需要一定的溫度，溫度超出最低和最高限度時，即停止生長或死亡。,一、溫度 Temperature 最適生長溫度 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 專性嗜冷 <15,,,溫度,生長速度,水是微生物細胞生命活動的基本條件之一。水分對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)細菌、藻類和原生動物 6.5-7.5 放線菌 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，能維持各類微生物生長發(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發(fā)育。 淹水下層土壤，覆蓋秸稈土壤，或是用新鮮有機肥土壤，厭氧性微生物占優(yōu)勢。,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O2均可，適應范圍廣。,,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群有：細菌、放線菌、真菌、藻類和原生動物。 土壤微生物與土壤肥力演變、營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化、土傳性病害的發(fā)生均有密切關系。,,不同土壤類型、肥力水平，土壤微生物的數(shù)量和分布有很大差異。,中國不同土壤微生物總數(shù)，呈如下變化趨勢：,黑鈣土 棕壤 灰壤 水稻土 磚紅壤,土壤有機質(zhì)含量與微生物數(shù)量關系密切。,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。 一般來說，表土層微生物數(shù)量最多，隨層次加深，數(shù)量減少。,各種團聚體是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。團聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。,土壤團聚體中微生物的數(shù)量和分布,,,二、土壤生物之間的相互作用,競爭關系 互生關系 共生關系 拮抗關系 捕食關系 寄生關系,作業(yè),教材56頁 1、3、6、8,土壤微生物主要作用：,調(diào)節(jié)植物生長的養(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 分解有機廢物 保存物種、基因 引發(fā)人、畜、植物病害,
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