《土壤生物》PPT课件.ppt

第三章 土壤生物 soil organisms 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。 Soil organisms are responsible for the physical combination 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. Contents 3.1 Soil organism diversity 土壤生物多样性 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 第一节 土壤生物多样性 Soil organism diversity p按其功能分类 Classification according to their functions n生产者Producers: plantsfix C from atmospheric CO2 during photosynthesis. n消费者Consumers: feed on plants and other organisms. n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. n寄生者Parasites 一、土壤生物类型的多样性 Diversity of soil organism species p按其大小和形态分类Classification according to size n微生物Micro-organism 20mm 蚯蚓 p按其形态分类 n后生动物（多细胞） n原生动物（单细胞） n微生物 p真核微生物：真菌和藻类 p原核微生物：细菌、放线菌和蓝细菌 p分子生物（无细胞结构，如病毒） l metazoan 后生动物 小的土居性的多细胞动物。 p种类：线虫、蠕虫、蚯蚓、蛞蝓、蜗牛、千足虫、蜈 蚣、轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛和昆虫等 p作用：植物残体破碎、混合 Soil mesofauna Nematodes in soils 土壤中的线虫 Springtails in soils 土壤中的节肢动物 l l MicrofaunaMicrofauna (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： l调节细菌数量 l增进某些土壤的生物活性 l参与土壤植物残体的分解 p纤毛虫 细菌和小鞭毛虫为食 p变形虫 动、植物碎屑为食 p鞭毛虫 取食细菌 土壤中微生物分布广、数量大、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。 lMicro-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。 土壤微生物主要作用： n调节植物生长的养分循环 n产消温室气体(CO2, CH4, NO, N2O, CO等 )，影响全球气候变化 n分解有机废物 n保存物种、基因 n引发人、畜、植物病害 土壤中的食物链关系 节杆菌属（Arthrobacter） 芽孢杆菌属（Bacillus） 假单胞菌属（Pseudomonas） 土壤杆菌属（Agrobacterium） 产碱杆菌属（Alcaligenes） 黄杆菌属（Flavobacterium） z 原核微生物(procaryotes) l古细菌(archaea) p甲烷产生菌 p极端嗜酸热菌 p极端嗜盐菌 l细菌 (bacteria) 二、土壤微生物种群的多样性 Diversity of soil micro-organism population Bacteria 细菌 p个体微小，1微米左右 p形状多为棒状 或杆状 Bacteria 细菌 p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。 p代谢强、繁殖快。 土壤中最活跃的因素 Bacteria 细菌 土壤中细菌的作用 p分解有机质 p参与碳循环、氮循环 p改善土壤结构 p净化土壤 p病害 p根瘤菌 p固氮细菌 p苜蓿根毛尖上的根瘤菌 Bacteria 细菌 l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。 Actinomycetes 放线菌 l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 。 l粘细菌(myxomycota) 土壤中数量不多，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。 真菌(fungusfungus /eumycota) 藻类(alga) 地衣(lichen) z 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 Fungus 真菌 p酵母菌 p蘑菇 p霉菌 p菌根 Alga 藻类 z 非细胞型生物即分子生物病毒 (virus) l 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。 l 靠其宿主代谢系统的协助复制核酸，合成 蛋白质等组分，然后再装配而得以繁殖。 l 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。 Nutrition mode The sources of carbon and energy p异养型Heterotrophs C : organic material 数量多 nChemoheterotrophs (化能有机营养型 / 化能异养型) p种类：腐生、寄生 energy : chemical oxidation nPhotoheterotrophs (光能有机营养型 / 光能异养型) p种类：红螺菌 energy : light p自养型Autotrophs C: inorganic sources 数量少 nChemoautotrophs (化能无机营养型 / 化能自养型) p种类：亚硝酸/硝酸/硫氧化/铁/氢细菌 energy : chemical oxidation nPhotoautotrophs (光能无机营养型 / 光能自养型) p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 oxygen requirements？ pAerobes (好氧性微生物) 有氧呼吸 requirement for oxygen n实例：细菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物 n作用: 彻底氧化, 释放能量 pObligate anaerobes (厌氧性微生物) 无氧呼吸 require an absence of oxygen n实例: 梭菌、产甲烷细菌、 脱硫弧菌 n作用: 部分氧化 pFacultative anaerobes (兼厌氧性微生物) 兼性呼吸 normally require oxygen but may adapt to oxygen deficit n实例: 酵母菌、大肠杆菌 n作用: 氧化、还原 四、土壤微生物呼吸类型的多样性 Diversity of respiration type 第二节 影响土壤微生物活性的环境因素 Influenced factors 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 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 n高温型 p嗜热型 45-60 p极端嗜热 80-90 n中温型 25-40 n低温型 p兼性嗜冷 20-30 p专性嗜冷 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。 在土壤的不同层次中，由于水分、养分、通气 、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 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 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。 l 土壤微生物区系分布特征 Distribution characteristics of soil microflora n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） n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 n在土壤剖面中具有垂直分布特点 表层比底层多 n在地域上具有地带性分布的特点 n种类和数量随土壤熟化而增加 n多种共存 相互促进 相互制约 一、土壤酶 Soil enzyme l 土壤酶种类和功能 F氧化还原酶类 F水解酶类 F转移酶类 F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。 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。 吸附酶的能力：有机质矿物质； 微团聚体大团聚体； 细粒部分粗粒部分。 酶与有机质或粘粒结合，使其受到保护， 增加稳定性，防止被蛋白酶或钝化剂降解。 l 酶在土壤中存在状态及特性 土壤物理性质 l 环境条件对土壤酶活性的影响 l质地 Texture: 质地粘重土壤比酶活性轻质地土壤的强。 l结构 Structure: 小团聚体的土壤酶活性较大团聚体的强。 l水分 Moisture: 渍水条件降低转化酶活性，但能提高脱氢酶活性。 l温度 Temperature: 适宜温度下酶活性随温度升高而升高。 土壤化学性质 l 土壤有机质含量和组成及有机矿质复合体组成、特 性决定土壤酶的稳定性。 l土壤pH: 磷酸酶活性：碱、中、酸性土壤中均有， 最适pH为4.0-6.7和8.0-10。 脲酶活性：中性土壤中