土壤生态学复习思考题

1、土壤生态学考试复习提纲1、土壤动物的生态功能主要表现在哪些方面？ 答：主要表现在如下几个方面： 土壤动物能够促进有机物分解和能量流动 土壤动物可以促进养分循环和转化 土壤动物有利于土壤肥力的保持和提高 土壤动物对土壤微生物的能起到调节作用 土壤动物对作物生产影响， 寄生线虫对植物的危害很大， 但一些食微线虫能促进植物 生长土壤动物对污染物的迁移转化和土壤修复有影响 土壤动物可以作为土壤质量的生物指示2、土壤动物与土壤肥力的保持有何关系？答：土壤动物如蚯蚓对土壤结构有明显的改善作用 接种蚯蚓能降低土壤的容重 蚯蚓活动影响着土壤的 pH 和交换性能蚯蚓能维持土壤的 C、N 平衡3、简要论述陆地生态

2、系统养分循环的特征，及其对区域环境的影响 能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程， 其中能量流动是单方向的， 能量流经生态系统最终以热的形式消散， 而物质的流动是循环式的， 各种物质都能以可被植物利用的形 式重返环境。 陆地生态系统养分循环是物质循环的一部分， 因此它也是循环式的， 可用库和 流两个概念加以描述。陆地生态系统的养分循环主要有碳、氮、磷和硫的循环，这些循环对 区域生态环境有重要影响：(1)碳循环与温室气体( CO2.CH4.CO); (2)氮循环与富营养化，三个固氮过程: 高能固氮、生物固氮、工业固氮；四种基本生物化学反应：胺化作用、硝化作用、反硝化作用、固 氮作用；( 3)

3、磷循环的贮存库是沉积岩，始于岩石风化，终于水中的沉积，以固态进行， 因而缓慢； 没有气体的参加， 长远看有可能成为农业生产的限制因子， 磷的库存量和迁移量 会直接影响碳、氮等元素的循环；(4)硫的贮存库是岩石，以 FeS2的形式存在。海洋也是巨大的硫库； 硫循环属于沉积型、 也属于气体型。 沉积阶段的沉积物只有通过风化和分解才 被释放出来； 气体阶段可以子全球范围内进行流动； 与算沉降、 温室效应乃至臭氧层耗损有 关。4、叙述土壤呼吸及主要的影响因素。土壤呼吸是土壤释放 CO2的途径。土壤呼吸作用：碳以CO2的形式从土壤向大气圈的流动。它主要是指未受扰动的土壤中产生CO2的代谢作用，包括3个生

4、物学过程和1个非生物学过程： 生物学过程；植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸 非生物学过程：含碳物质的化学氧化作用5、谈谈微生物在氮素循环中的作用。微生物在氮素循环中占有十分重要的地位， 许多氮的转化过程都是由微生物来完成的。 氮的 主要转化过程包括：氮素的矿化和固定 (Nitrogen mineralization and Ammonium fixation)；硝化作用( Nitrification )； 硝酸还原作用( Nitrate Reduction )； 反硝化作用( Denitrification )；固氮作用( Nitrogen fixation )。有机氮的矿化作用是指土

5、壤有机质碎屑中的氮素， 如可溶性氨基酸、 短肽、 蛋白质和不 溶性蛋白质、 结构性含氮物质如几丁质和肽葡聚糖以及核酸等， 在土壤动物和微生物的作用 下，由难以被植物吸收利用的有机态降解转化成可被植物吸收利用的NH4啲过程。氮矿化速率决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性，是生态系统氮素循环最重要的过程之 一。生态系统土壤氮矿化受土壤有机质、土层深度、 pH 值和盐碱度等土壤理化性质影响， 也受凋落物、群落类型和植物组成的影响，如凋落物基质 C/N 比，凋落物质量，还受土壤动 物与土壤微生物的影响。氮素固定过程是将 NH+结合成氨基酸的过程。该过程取决于微生物生长时对氮的需求， 也与基质碳的有

6、效性和非生物参数紧密相关。真菌的C : N 比较大，一般范围变动于15:1-4.5 : 1 ，而细菌的 C : N 比较小，变动范围通常在 3 : 1-5 : 1之间。业已证明，土壤微生物的 C : N 比通常为 5 : 1-8 : 1。硝化作用就是把氨转化为硝酸盐的过程， 这个过程是通过微生物来实现的。 首先由亚硝 化单胞菌属( Nitrosomonas )把氨转化成亚硝酸盐，再由硝化杆菌属( Nitrobacter )把亚 硝酸盐转化为硝酸盐。 这两类细菌是专性需氧微生物， 在大多数生长环境中它们是生长在一 起的， 由于亚硝酸盐到硝酸盐的转化速度很快， 因此亚硝酸盐的含量很低。 影响硝化作

7、用的 因素有土壤酸度、通气性、湿度和温度。硝酸还原作用是同硝化作用相反的过程。 一些细菌、 真菌和蓝细菌在氨基酸和蛋白质的 合成过程中，将 NO-还原成-NH2。亚硝酸盐和羟胺(NH2OH是其中间产物； Q不抑制该过 程。但NH+的存在或还原性含氮有机代谢物会抑制这个过程。微生物将NO还原成NO-，并进一步还原为逸散到大气中的气态的N2O和N2的过程称为反硝化作用。 土壤反硝化作用的产生条件： 存在具有代谢能力的反硝化微生物； 合适的电子供体； 嫌气条件或C2的有效性受到限制；N的氧化物，如 NO-、NO-、NO或 N2O作为末端电子受体。 影响反硝化作用速率的因素有土壤硝酸盐含量、碳的有效性

8、、土壤含水量、土壤pH和温度。在环境中 , 氮素的主要贮库是以气态氮存在于大气中 , 约占大气体积的 80%.一般来说 , 存在于大气中的氮素生物是不能直接利用的。因此 , 氮素循环中最关键的是把气态氮固定下 来，成为无机的氮化物。 具有固氮作用的微生物只限于原核生物， 其中包括各个不同类群的 微生物。至今没有见到真核生物能够固氮。6、试述磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids ，PLFA分析技术测定土壤微生物群落结 构多样性的原理和方法磷脂由甘油、2分子脂肪酸和1分子磷酸基团(PQ)组成。脂肪酸特别是磷脂脂肪酸是活 细胞的基本组成部分， 是有用的生物标记物， 因为其具有

9、结构多样性， 并具有很高的生物特 异性。 它可以作为活性微生物生物量的代表， 因为生物死后磷酸基团很快就消耗掉了， 在贮 藏物中也没有发现其存在， 在生物量组成中有相对恒定的比例。 通过多元统计比较总的 PLFA 的类型，其在类型上发生变化就意味着在微生物群落上发生变化。特定的PLFA发生变化，可以作为特定生物群变化的指示。PLFA分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的方法包括：初提( Initial Extraction )；1-25g 干土；氯仿：甲醇：磷酸缓冲液 (2.0:1.0:0.8)；离心，过滤并除去氯仿相；N2 干燥。脂肪分离( Lipid Separation )；用固相硅酸提

10、取柱；用下述化学试洗提分离脂类：中性脂类使用氯仿； 醣脂类使用丙酮； 磷脂使用甲醇皂化 / 甲基化( Saponification/Methylation)；用2M KOH溶解在 MeOH GC分析(GC analysis );气相色谱分离脂肪酸甲脂；利用标准物确定峰高和出峰时间。 数据分析和解释( Data Analysis and Interpretation)。多元统计分析数据。7、试述根的基本生态学功能 根除了吸收水分和养分、固着和支持植物外，还具有以下生态学功能：1) 根是连结地上生态系统和地下生态系统的主要纽带；2) 根为土壤生态系统提供了初级能量来源，对土壤生态系统的的碎屑食物网

11、及生物组 成份有决定性作用；植物根在生长发育和新陈代谢活动中进入到土壤中的分泌物、 溢泌物、脱落物及死亡残体数量很大；3) 根域微生物系统中发生的生物相互作用以及根际动态过程十分活跃，对土壤生态系 统能量转化和养分周转以及植物生长发育有重要影响；4) 根对土壤生态环境的改善作用。植物根通过直接和间接的物理、化学和生物学作用 对土壤性质产生显著影响。8、试述根系生物量测定的方法。 主要有挖掘收获法、土钻法和间接估算法等。挖掘收获法虽耗时费力，但目前却是最 为准确的方法。土钻法较为方便，木本和草本植物根系没定均可使用，但钻孔的数量和 位置的设定十分关键。 对于树木的大根， 用年轮测量法测定生物量的

12、年增加量最为准确。 有时考虑到实测困难，可用间接法估算。即假设植物根系 / 地上部有一定比例关系 (多在 0.2-1.0 之间)，由地上部分的生物量推算出根系生物量。90 年代初发展的 Minirhizotron 微根窗法通过联系数码照相可以原位的、动态的监测根系动态(生长和 死亡)；另一种方法是碳同位素示踪技术，如通过标记及随后监测根系14C和13C的含量变化。9、什么是根际？根际效应有那些表现？根际是指植物根系直接影响的土壤范围。 根际范围的大小因植物种类不同而有较大 的变化，同时，也受植物营养代谢状况的影响，因此，根际并不是一个界限十分分明的 区域。通常根际范围为距活性根1-2mm的土壤

13、和根表面及其黏附的土壤。根际效应表现有：根系碳淀积。根分泌、溢泌的单糖、多糖、有机酸和氨基酸等有机化合物可能多达数十种，总量可达植物光合产物的10%；随根系衰老、细根、根毛和衰老细胞脱落进入土壤，Bowe n(1993)估计其总量超过根分泌物和溢泌物。这些物质一方面改变了土壤的化学组成，另一方面为根际生物提供了丰富的能量和营养来源。 根际的微生物效应。植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，通常用根际土和根 外土微生物数量的比值(R/S)表示土壤根际微生物效应。细菌的根际效应较高(5 -20之间,高的达 100) ，而真菌的根际效应相对较低 ; 除了原生动物以外， 根际土壤中的 基他微型土壤

14、动物如螨类和线虫等也较为丰富，可能与它们取食微生物的特性有关;培养计数法获得的多数资料表明，根际微生物中以 G-的杆菌占优势，其中最重要的一个属是假单胞杆菌属 (Pseudomonas) 。除此之外，存在根际的化学效应，根分泌的有机酸 导致根际土壤酸化。10、土壤微生物可以分为哪些类群？各自有何生物学特点？细菌为原核生物，基本形态有球状、杆状和螺旋状；细菌细胞的直径一般在0.5-1 m长为1-2(JTI；细菌细胞的体积小使之具有特殊优势，比表面积大使其能更有效从环境中交换 营养；球菌比杆菌或螺旋菌更能在严酷的环境中生存。细菌的繁殖方式为裂殖，快速生长、 繁殖的能力意味着细菌能迅速适应环境变化。

15、 细菌能在大部分土壤中行自由生活，数量巨大(1010 /g )，种类繁多，代谢类型丰富多样；细菌细胞具有细胞被膜，主要由糖被、细胞 壁和细胞膜组成。 1)黏液层 (Slime layer)，碳水化合物的疏松的非正式聚合物；2)荚膜(Capsule) ，结合在细胞壁上的坚韧的蛋白质层。细胞壁所具有的坚韧的保护性主要依靠大 分子肽聚糖，细菌的两种细胞壁类型分别是革兰氏阳性(GP)和革兰氏阴性(GN)。放线菌是原核微生物， 从形态上放线菌更像真菌， 细长的细胞分之成丝状体或菌丝， 但 比真菌的菌丝细，前者大约 1-2卩m后者在10-50 yn之间；放线菌细胞壁含有 N-乙酰胞壁 酸与二氨基庚二酸，而

16、不含几丁质和纤维素；放线菌不仅产生抗生素、酶和维生素，而且具有很强的分解纤维素、 石蜡、 琼脂和角蛋白的能力， 在物质循环和土壤质量中具有重要作用。真菌是真核微生物，主要包括霉菌、酵母菌和担子菌； 真菌的分类多样性不断变化，已 知真菌超过 72000 种，真正的土壤真菌大约 15000 种， Thorn(1 997) 将真菌归为 4 个类群： 运动真菌， 接合菌， 子囊菌纲和担子菌纲； 真菌以形成菌丝体获取资源而著名， 都是异养的， 并且能够产生大量的酶类， 在降解植物多聚物纤维素和木质素以及其他复杂的有机大分子方 面特别重要；除了酵母菌外，大部分真菌都是好氧性微生物，通过孢子的传播能力也很强

17、。 真菌细胞壁主要成分是多糖， 其次是蛋白质、 类脂； 真菌细胞壁多糖主要有几丁质、 纤维素、 葡聚糖、 甘露聚糖；低等真菌细胞壁以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主， 而高等真菌则以 几丁质为主。真菌生态类型多样， 大小范围很广， 生长速率变化很大， 但一般不及细菌那样生长迅速； 但从土壤生物量看，真菌一般占优势，特别在贫营养土壤中，真菌是营养库的重要组分。11、试述土壤微生物的生态功能。土壤微生物是土壤生物的重要组分之一， 几乎所有土壤过程都直接或简介地与土壤微生 物有关。土壤微生物的生态功能主要有： 分解土壤有机质和促进腐殖质形成； 吸收、 固定并释放养分， 对植物营养状况的改 善和调节有重

18、要作用；与植物共生、促进植物生长，如豆科植物的结瘤固氮、内生及外生 菌根促进植物对水分和养分的吸收； 在土壤微生物的作用下， 土壤有机碳、 氮不断分解是 土壤微量气体产生的重要原因； 在有机物污染和重金属污染治理中起重要作用； 是土壤 质量变化的敏感指标。12、什么是土壤微生物量？有那些主要的测定方法？土壤微生物量是指土壤中活的微生物数量 , 只占土壤有机物质的 3%左右。 微生物的生 长同化与死亡矿化构成了土壤养分内循环的“源”。主要包括土壤微生物量碳、氮、硫、磷等。 熏蒸培养方法 (FI): Jenkison & Powlson (1976) 用氯仿熏蒸土壤后再进行培养时，其CO2的释放量大幅度增加，比没有熏蒸的土壤要高得多，并且发现培养期间CO2的释放量与原来土壤中的微生物量存在着非常显著的相关性，从而通过测定一定培养时间内土壤CO2的释放量，就可以计算土壤微生物量； 熏蒸直接提取法 (FE): Vance