第二章土壤微生物生态学的基本概念

1、土壤微生物生态学的基本概念讲授内容讲授内容1 土壤微生物生态系统的组成土壤微生物生态系统的组成2 几个重要的基本概念几个重要的基本概念3 土壤微生物生态系统土壤微生物生态系统的特点及表征的特点及表征4 论文举例论文举例土壤微生物生态系统环境生境生态位土壤微生物群落种群生产者消费者分解者组成要素1 土壤微生物生态系统的组成土壤微生物生态系统的组成土壤微生物土壤微生物群落群落土壤颗粒团粒结构空气水分温度微生境(microhabitat)有机碳2.1 生境生境微生物生存的环境2. 几个重要的基本概念几个重要的基本概念下图土壤微生物群落的生境：土壤含水量低、盐碱、灌丛根系、土壤温度较低、土壤孔隙度较大

2、“海底黑烟囱”海底火山口生境活动功能生态位一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 2.2 生态位生态位2 几个重要的基本概念几个重要的基本概念蝙蝠的生态位：飞行能力；晚间出没；超声波探测猎物；洞穴或屋檐下栖息。水稻根际好气性细菌生态位好气性细菌水稻根系水稻根际水稻根际好气性细菌好气性细菌生态位生态位的组成的组成：嫌气性的土壤环境（含水量高）提供氧气的水稻根系提供氧气的水稻根系根系提供的有机物水稻根系存活期好气性细菌本身的特性，如体量很小水稻茎消费者分解者生产者土壤微生土壤微生物群落物群落物质循环植物根系、蓝细菌、土壤原生动物土壤微生物2.

3、3 土壤微生土壤微生物群落物群落2 几个重要的基本概念几个重要的基本概念动植物残体微生物体CO2次生有机物、矿物质植物体3.1 土壤微生物生态系统物质循环土壤微生物生态系统物质循环3 土壤微生物生态系统的特点及表征土壤微生物生态系统的特点及表征3.2 生态平衡生态系统物质能量输入物质能量输出 生态平衡（输入=输出）=生态系统功能结构的稳定3 土壤微生物生态系统的特点及表征土壤微生物生态系统的特点及表征水稻生长季节，好气性微生物活跃，土壤小分子有机物能被彻底分解成CO2，生态系统稳定，达成碳循环的平衡冬水田土壤好气性微生物少，嫌气性微生物占优势，土壤小分子有机物不能被微生物彻底分解，从而形成大量

4、CH4碳循环不平衡3.3 土壤微生物群落稳定性的表征方法：微生物生物多样性土壤微生物多样性的描述遗传层次物种层次生态系统层次PCR-DGGE、土壤微生物区系（平板法）、不同生境土壤微生物生态系统多样性、3 土壤微生物生态系统的特点及表征土壤微生物生态系统的特点及表征表征微生物多样性的指数Shanon-Wiener指数（H）：s: 群落内物种总数ni：第i个种的个体数；N：群落中物种的个体总数ni/N：第i个物种的相对多度代表意义：H 越大，代表群落的信息量越大siiiNnNn1)/ln()/(H表征微生物多样性的指数辛普森多样性指数21)/(1DNnssiiDs辛普森多样性指数；s物种数；ni

5、第i种物种的个体数；N群落内的总个体数。Ds反映群落内物种丰富度及均匀度反映群落内物种丰富度及均匀度3.4 土壤微生物群落的演替群落多样性群落多样性时间时间群落的多样群落的多样性由简单到性由简单到复杂；复杂；自养自养性微生物在性微生物在先，异养性先，异养性微生物在后微生物在后3 土壤微生物生态系统的特点及表征土壤微生物生态系统的特点及表征群落演替群落演替结构更替结构更替沙漠结皮的形成和演替过程沙漠结皮的形成和演替过程沙漠中的生物结皮4.1 土壤微生物多样性研究举例之一题目题目：中亚热带几种针、阔叶树种凋落物混合分解对土壤微生物群落碳代谢多样性的影响土壤微生物群落碳代谢多样性的影响研究内容：土壤

6、微生物多样性土壤微生物多样性研究方法：凋落物在土壤中腐烂 取土样 biolog盘上培养 （分光光度计）取得数据光密度值（C） 数据统计加工：CAWCD（孔的平均颜色变化率）S（碳源代谢强度）（碳源代谢强度）C主成分分析( PCA)利用利用Component Matrix(各碳源各碳源的光密度值与主成分得分系数的相关系数的光密度值与主成分得分系数的相关系数) 确定确定31 种碳源种碳源与主成分的关系与主成分的关系C Shannon indexH = Pi lnPi式中Pi = ni /N4 论文举例论文举例4 论文举例论文举例分光光度计Biolog盘盘读取不同时刻各孔的光密度值4 论文举例论文举

7、例图图1 不同凋落物处理下土壤微生物群落利用碳源的强度不同凋落物处理下土壤微生物群落利用碳源的强度S（碳源代谢强度）（碳源代谢强度）单一马尾松( MP)马尾松+ 白栎( MW)马尾松+ 青冈( MB)单一湿地松( SP)湿地松+ 白栎(SW)湿地松+ 青冈(SB)4 论文举例论文举例图2 土壤微生物碳源利用类型的主成分分析4 论文举例论文举例主成分分析4 论文举例论文举例4 论文举例论文举例4 论文举例论文举例结论A 在南方红壤丘陵区，针针-阔混合凋落物比单一针叶凋阔混合凋落物比单一针叶凋落物更有利于提高土壤微生物群落的功能落物更有利于提高土壤微生物群落的功能B 土壤多样性指数与凋落物磷含量呈

8、(显著)正相关正相关，与碳氮比、木质素/氮呈（显著）负相关负相关4 论文举例论文举例土壤微生物多样性研究举例之二题目题目：温带森林次生演替过程中土壤微生物多样性土壤微生物多样性研究研究内容：土壤微生物多样性土壤微生物多样性研究方法：在原始红松林和次生阔叶林中取土样取土样 biolog盘上培养 取得数据光密度值（C） 数据统计加工：CAWCD（孔的平均颜色变化率）S（碳源代谢强度）C Shannon indexH = Pi lnPi式中Pi = ni /N4 论文举例论文举例图1 7 月土壤样品AWCD 值曲线4 论文举例论文举例红松林土体土红松林土体土红松林根际土红松林根际土阔叶林土体土阔叶林土体土阔叶红松林根际土阔叶红松林根际土4 论文举例论文举例4 论文举例论文举例结论 印证了阔叶林下某些土壤肥力指标高于原始林而导致某些微生物活性较高 原始红松林根际无论在多样性还是丰富度上均占优，但其土体土却均处于最低位置，这表明在原始林中，微生物更加集中于根系附近 在原始