土壤生物pp课件

第三章土壤生物SOILORGANISMS 土壤生物活性 biologicalactivity 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 soilformation 和发育过程 developmentprocess 中起主导作用 theleadingeffects 也是评价土壤质量 soilquality 和健康状况 healthlevel 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 土壤生物 是土壤中具有生命力的重要组成部分 主要包括土壤微生物 土壤动物 高等植物的根系 土壤特有的各种条件有利于微生物和生存 形成奇特的食物网 第一节土壤生物的组成 按其功能分类Classificationaccordingtotheirfunctions生产者Producers plants fixCfromatmosphericCO2duringphotosynthesis 消费者Consumers feedonplantsandotherorganisms 分解者Decomposers reducers utilizecarbonfromorganicmaterial returningittotheatmosphereasCO2andothergaseousbyproductsandmineralizingnutrientstotheiroriginalionicform 寄生者Parasites按照能量来源 自养型异养型 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 一 土壤微生物 一 土壤微生物种群 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 原核微生物 procaryotes 1古细菌 archaea 极端环境的特殊基因库甲烷产生菌极端嗜酸热菌极端嗜盐菌 2细菌 bacteria 70 90 BACTERIA细菌 个体微小 1微米左右 1mm 1000um1um 1000nm 形状多为棒状或杆状 Bacteria细菌 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 Bacteria细菌 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 根瘤菌 固氮细菌 苜蓿根毛尖上的根瘤菌 Bacteria细菌 3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 4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 5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 具备形成子实体和粘孢子的形态发生过程 真菌 fungus eumycota 藻类 alga 地衣 lichen 真核微生物 Eukaryoticmicroorganisms 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 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 土壤微生物指标及其表征 采用传统方法可培养的土壤微生物只占总数的一小部分 所以现在往往通过生物化学 分子生物学等技术来分析土壤微生物的数量 群落结构及活性 最常见的指标有 土壤微生物量 土壤微生物多样性 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 常见的分析方法 成分分析法 底物诱导法 熏蒸法 2土壤微生物多样性3土壤酶 二 土壤动物 1原生动物 protozoa 原生动物在土壤中的作用有 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 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 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 2后生动物 metazoan 一 土壤生物类型的多样性 后生动物由小的土居性的多细胞动物 主要包括线虫 蠕虫 蚯蚓 蛞蝓 蜗牛 千足虫 蜈蚣 轮虫 蚂蚁 螨 环节动物 蜘蛛和昆虫等混合组成 NEMATODESINSOILS土壤中的线虫 SPRINGTAILSINSOILS土壤中的节肢动物 三 土壤中的植物根系 高等植物的根系只占土壤体积的1 但其呼吸作用却占土壤的1 4 1 3 1根际 rhizosphere 通常指受植物根系影响的土壤区域 直接与植物根系接触的土壤 根面 根面是根际内层 一般将围绕根面1 5mm的薄层作为根际土壤 根际效应产生的原因 根系分泌物 渗出物 完整细胞的非代谢流出低分子化合物 如糖 氨基酸 分泌物 根部代谢的分泌物植物粘液 根冠细胞等产生的粘液 粘胶 根面的凝胶状物质溶解产物 老化细胞自溶产生的物质 2菌根的概念与分类菌根是指土壤中某些真菌与植物根的共生体 菌根真菌与植物之间建立相互有利 互为条件的生理整体 并各有形态特征 这是真核生物之间实现共生关系的典型代表 菌根的作用主要是扩大根系吸收面 增加对原根毛吸收范围外的元素 特别是磷 的吸收能力 菌根真菌菌丝体既向根周土壤扩展 又与寄主植物组织相通 一方面从寄主植物中吸收糖类等有机物质作为自己的营养 另一方面又从土壤中吸收养分 水分供给植物 3根瘤能与豆科植物共生形成根瘤 并将空气中的氮还原成氨供植物营养的一类革兰氏阴性菌 第二节土壤微生物的环境影响因素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 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 第三节土壤微生物分布及其相互作用Formationanddistributionofsoilmicroflora 土壤中存在的重要的微生物类群有 细菌 放线菌 真菌 藻类和原生动物 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 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 中国不同土壤微生物总数 呈如下变化趋势 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 一 土壤微生物的分布 土壤剖面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 各种团