环境土壤学第三章____.ppt

第三章土壤生物 第三章土壤生物soilorganisms 土壤生物活性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 在土壤形成和发育过程中起主导作用 土壤生物是评价土壤质量和健康状况的重要指标之一 土壤生物是地球生物圈生物多样性的重要组成部分 土壤生物的重要性 第三章土壤生物soilorganisms Soilorganismsareresponsibleforthephysicalcombinationandbiochemicaldecomposition andincorporationoforganicmatter Theyexhibittremendousdiversityintermsoftheirnumbers sizeandmorphology andalsovarydramaticallyintheirfunction modeofnutritionandenvironmentaltolerance 3 1Soilorganismcompositionsanddiversity土壤生物组成及其多样性3 2Influencedfactorsofsoilorganism土壤生物的环境影响因素3 3Distributionandeffectofsoilmicroflora土壤生物分布及其相互作用 第三章土壤生物soilorganisms 第一节土壤生物组成及其多样性Soilorganismcompositionsanddiversity 土壤生物类型的多样性土壤微生物种群的多样性土壤微生物营养类型的多样性土壤微生物营养类型的多样性 土壤生物数量巨大 种类多样 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 土壤微生物土壤动物土壤中的植物根系 土壤中的食物链关系 土壤生物数量巨大 种类多样 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 按其功能和营养级分类Classificationaccordingtotheirfunctions按其大小分类Classificationaccordingtosize按其形态分类Classificationaccordingtomorphology 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 按其功能和营养级分类Classificationaccordingtotheirfunctions生产者Producers Plants fixCfromatmosphericCO2duringphotosynthesis 消费者Consumers Feedonplantsandotherorganisms 分解者Decomposers reducers Utilizecarbonfromorganicmaterial returningittotheatmosphereasCO2andothergaseousbyproductsandmineralizingnutrientstotheiroriginalionicform 寄生者Parasites 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 按其功能和营养级分类Classificationaccordingtotheirfunctions按其大小分类Classificationaccordingtosize 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 微生物Micro organism20mm蚯蚓 按其功能和营养级分类Classificationaccordingtotheirfunctions按其大小分类Classificationaccordingtosize按其形态分类Classificationaccordingtomorphology 一 土壤生物类型的多样性Diversityofsoilorganismspecies 原生动物 单细胞 后生动物 多细胞 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 土壤动物 原生动物Microfauna protozoa 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 参与和促进土壤中物质的循环和转化 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 调节细菌数量 调节细菌数量 增进某些土壤的生物活性 调节细菌数量 保证土壤微生物群落组成的稳定 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 土壤中主要的3种原生动物 后生动物metazoan 小的土居性的多细胞动物 种类 线虫 蚯蚓 蚂蚁 螨类 蠕虫 蛞蝓 蜗牛 千足虫 蜈蚣 轮虫 环节动物 蜘蛛和昆虫等 作用 植物残体破碎 混合 Nematodesinsoils土壤中的线虫 Springtailsinsoils土壤中的节肢动物 土壤动物的主要作用 促进土壤物质循环直接或间接地改变土壤结构 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 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 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 微生物Micro organism 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 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 土壤中的植物根系 高等植物根系占土壤体积的约1 其呼吸作用占土壤的1 4 1 3 固定植物 从土壤中吸收水分和养分 明显影响土壤的理化性质 植物根系常与其他生物间存在竞争或协同关系 土壤中的植物根系 根际 直接受植物根系影响的土壤区域 一般将围绕根面1 5mm的薄层土壤称为根际土壤 根际环境对微生物的影响称为根际效应 根际效应产生的主要原因是根系分泌物 根际效应 根土比 R S 根际土壤微生物数量 非根际土壤微生物数量R S一般为5 20 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 非细胞型生物即分子生物 病毒 virus 原核微生物 procaryotes 真核微生物 Eukaryoticmicroorganisms 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 古细菌 archaea 甲烷产生菌 细菌 bacteria 占微生物总数量的70 90 放线菌 actinomyces 种类 数量多 蓝细菌 Cyanobacterium 粘细菌 myxomycota 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 原核微生物 procaryotes 土壤细菌的特点 个体微小 1微米左右 形状多为棒状或杆状 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 苜蓿根毛尖上的根瘤菌 固氮细菌 土壤中的放线菌 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 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 原核微生物 procaryotes 真核微生物 Eukaryoticmicroorganisms 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 真菌 fungus eumycota 藻类 alga 地衣 lichen 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 酵母菌 蘑菇 霉菌 菌根 Alga藻类 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 非细胞型生物即分子生物 病毒 virus 原核微生物 procaryotes 真核微生物 Eukaryoticmicroorganisms 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 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 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 土壤微生物指标及其表征 二 土壤微生物种群的多样性Diversityofsoilmicro organismpopulation 土壤微生物生物量土壤中体积小于5x103um3的生物总量 包括细菌 放线菌 真菌和小型动物 不包括植物根系 通常以生物量碳表示 传统镜检法 成分分析法 底物诱导呼吸法 熏蒸法土壤微生物多样性碳素利用法 磷脂脂肪酸法 核酸分析法 DNA 土壤酶底物代谢法 NutritionmodeThesourcesofcarbonandenergy异养型HeterotrophsC organicmaterial数量多Chemoheterotrophs 化能有机营养型 化能异养型 种类 腐生 寄生energy chemicaloxidationPhotoheterotrophs 光能有机营养型 光能异养型 种类 红螺菌energy light自养型AutotrophsC inorganicsources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 chemicaloxidationPhotoautotrophs 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Diversityofnutritionmode oxygenrequirements Aerobes 好氧性微生物 有氧呼吸requirementforoxygen实例 细菌 霉菌 放线菌 藻类 原生动物作用 彻底氧化 释放能量Obligateanaerobes 厌氧性微生物 无氧呼吸requireanabsenceofoxygen实例 梭菌 产甲烷细菌 脱硫弧菌作用 部分氧化Facultativeanaerobes 兼厌氧性微生物 兼性呼吸normallyrequireoxygenbutmayadapttooxygendeficit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Diversityofrespirationtype 第二节影响土壤微生物活性的环境因素Influencedfactorsofsoilorganismactivity 一 温度二 水分及其有效性三 pH四 氧气和Eh值 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 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于含量 更决定于水的有效性 水分的微生物有效性 用水的活度表示 二 水分及其有效性Wateranditsavailability 某些微生物生活环境的水活度 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4 9 能维持各类微生物生长发育 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O2andredoxpotential 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 100mV 底层土壤兼厌氧性微生物 有无O2均可 适应范围广 五 生物因素Biologicalfactors按照来源分为 土居性 土生土长的 客居性 外来的 存在互生 共生 拮抗现象 六 土壤管理措施Soilarrangement土壤耕作Soiltillage农药等化学制剂 chemicals 第三节土壤生物分布及其相互作用Distributionandeffectofsoilmicroflora 土壤中存在的重要的微生物类群有 细菌 放线菌 真菌和原生动物 土壤微生物与土壤肥力演变 营养元素转化 土传性病害的发生均有密切关系 土壤生物的地理分布土壤剖面中生物的分布土壤团聚体中生物的分布 一 土壤生物的分布 土壤生物的地理分布 不同土壤类型 肥力水平 土壤微生物的数量和分布有很大差异 黑钙土 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 中国土壤微生物总数变化趋势 土壤不同层次中 由于水分 养分 通气 温度 pH等因素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 土壤剖面中生物的分布 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 土壤团聚体中生物的分布 土壤微生物区系分布特征Distributioncharacteristicsofsoilmicroflora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 竞争关系互生关系共生关系拮抗关系捕食关系寄生关系 二 土壤生物之间的相互关系 作业4 1 简述土壤生物的多样性 2 简述影响土壤生物的环境因素 3 如何理解根际 根土比等概念 简述土壤生物间的相互作用 4 土壤是生物生活和繁殖的良好栖息地 简要论述土壤生物的主要分布特征 Theend 3 1Soilorganismdiversity土壤生物多样性3 2Influencedfactorsofsoilorganismactivity影响土壤微生物活性的环境因素3 3Formationanddistributionofsoilmicroflora土壤微生物区系的发生和分布3 4Soilorganismactivityanditsrepresents土壤生物活性及表征 第三章土壤生物soilorganisms 第一节土壤生物多样性Soilorganismdiversity 土壤生物类型的多样性土壤微生物种群的多样性土壤微生物营养类型的多样性土壤微生物营养类型的多样性 第二节影响土壤微生物活性的环境因素Influencedfactorsofsoilorganismactivity 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 第三节土壤微生物区系的发生和分布Formationandd