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1、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。,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
2、物网。,第一节 土壤生物的组成,按其功能分类 Classification according to their functions生产者Producers:plantsfix C from atmospheric CO2 during photosynthesis.消费者Consumers:feed on plants and other organisms.分解者Decomposers(reducers):utilize carbon from organic material,returning it to the atmosphere as CO2 and other gaseous
3、by products and mineralizing nutrients to their original ionic form.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
4、（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)（7090%）,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,
5、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)
6、,藻类(alga),地衣(lichen),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,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
7、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(
8、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。,NEMATODES IN SOILS土壤中的线虫,SPRINGTAILS IN SOILS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1/41/3。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15mm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
9、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
10、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 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，
11、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 Water and its availability,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 放线菌 酵母菌和霉菌 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49，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 O2 and redox po
12、tential(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 Formation and distribution of soil microflora,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
13、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。,土壤团聚体中微生物的数量和分布,二、土壤生物之间的相互作用,竞争关系互生关系共生关系拮抗关系捕食关系寄生关系,作业,教材56页1、3、6、8,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,
