Chap04土壤生物課件

1、第四章 土壤生物土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位何謂食物鏈、食物網(wǎng)和微生物量？了解土壤動(dòng)物種類及其它們?cè)谕寥乐械淖饔?。土壤微生物掌握土壤微生物基本種群以及在土壤的特殊功能。掌握細(xì)菌、真菌和放線菌生長、繁衍的環(huán)境條件及其三者之間的差異。了解根際和根土比的含義，根際土壤和非根際土壤的環(huán)境 有什么不同，掌握根系分泌物三個(gè)種類的不同特點(diǎn)。何謂菌根，菌根有何特性，有何功能？重點(diǎn)掌握土壤生物對(duì)動(dòng)植物殘?bào)w的消化分解作用，以及在有機(jī)質(zhì)形成、養(yǎng)分循環(huán)、改善土壤物理性狀和促進(jìn)植物生長中的作用?！窘虒W(xué)目標(biāo)】 第1頁，共68頁。第一節(jié) 土壤生物的種類及其在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位第二節(jié) 土壤微生物第三節(jié) 土壤動(dòng)物第四節(jié) 高

2、等植物的根第五節(jié) 土壤生物對(duì)土壤及植物的作用第六節(jié) 土壤管理措施對(duì)土壤生物影響土壤是生命的搖籃，生命是土壤的發(fā)動(dòng)機(jī)！土壤是微生物的大本營被忽視的生物王國！第2頁，共68頁。第一節(jié) 土壤生物的種類及其在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位土壤生物指生活于土壤中的有機(jī)體，包括土壤微生物和土壤動(dòng)物，它們是土壤中最活躍的組分(狹義) 。 一、土壤生物的種類 二、土壤生物的數(shù)量和活性 第3頁，共68頁。微生物動(dòng)物植物（高等植物的根系）一、土壤生物的種類 土壤生物廣義上應(yīng)包括：在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，生物按其功能可分為：生產(chǎn)者和分解者。第4頁，共68頁。 土壤生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1、生產(chǎn)者占的比例很小。 藻類是土壤中唯一能進(jìn)行光

3、合作用的生物，土壤生態(tài)系統(tǒng)中的有機(jī)物主要來自于地上部分的植物殘?bào)w。2、分解者無論在數(shù)量和功能上都是十分重要的。第5頁，共68頁。分解者可分為第一消費(fèi)者以植物殘?bào)w為食，最先對(duì)植物殘?bào)w分解的動(dòng)物和微生物；第二消費(fèi)者包括食肉動(dòng)物和消耗低等植物的食微植物者；第三消費(fèi)者以第二消費(fèi)者為食物的食肉動(dòng)物。第6頁，共68頁。動(dòng)物 (Fauna) 全部異養(yǎng)大型動(dòng)物：主要食草和食腐性脊椎動(dòng)物田鼠節(jié)肢動(dòng)物白蟻、甲蟲及其幼蟲、千足蟲環(huán)節(jié)動(dòng)物蚯蚓軟體動(dòng)物蝸牛、蛞蝓 主要捕食性脊椎動(dòng)物鼴鼠、蛇節(jié)肢動(dòng)物蜘蛛、中型動(dòng)物：主要食腐性節(jié)肢動(dòng)物螨、彈尾蟲 (跳蟲)環(huán)節(jié)動(dòng)物線蚓 主要捕食性螨微型動(dòng)物：食腐性、捕食性、食真菌、細(xì)菌線蟲線

4、蟲原生動(dòng)物變形蟲、纖毛蟲高等植物：自養(yǎng)植物根、根毛、微生物：褐藻、二元體 異養(yǎng)真菌酵母、霉菌、蘑菇放線菌鏈霉菌等 異養(yǎng)和自養(yǎng)細(xì)菌好氣細(xì)菌、厭氣細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌主要自養(yǎng)第7頁，共68頁。圖4-1 土壤生物的主要類群示意圖 第8頁，共68頁。圖4-2 土壤食物網(wǎng)的簡化示意圖 CO2第9頁，共68頁。土壤生物類型的多樣性土壤生物有: 多細(xì)胞的后生動(dòng)物 單細(xì)胞的原生動(dòng)物 真核細(xì)胞的真菌（酵母、霉菌）和藻類 原核細(xì)胞的細(xì)菌、放線菌和藍(lán)細(xì)菌 沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分子生物（如病毒）第10頁，共68頁。二、土壤生物的數(shù)量和活性 土壤生物量通常可占土壤有機(jī)質(zhì)總量的1-8%。土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)殘?bào)w土壤微生物土壤動(dòng)物10

5、00100101 第11頁，共68頁。第12頁，共68頁。第二節(jié) 土壤微生物土壤中微生物 分布廣 數(shù)量大 種類多 最活躍 它們參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動(dòng)土壤的發(fā)育和形成。第13頁，共68頁。 1公斤土壤可含： 5億個(gè)微小動(dòng)物。 5億個(gè)細(xì)菌， 近10億個(gè)真菌 100億個(gè)放線菌 單體數(shù)量最多生物多樣性最復(fù)雜生物量最大土壤微生物：土壤生物土壤是微生物生活的大本營第14頁，共68頁。主要作用：調(diào)節(jié)植物生長的養(yǎng)分循環(huán)；產(chǎn)生并消耗各種氣體，影響全球氣候的變化；分解有機(jī)廢棄物；是新物種和基因材料的源和庫；病原微生物。土壤生物土壤微生物第15頁，共68頁。病原微生物對(duì)植物的危害： 草原局部

6、潰瘍 根部癭瘤第16頁，共68頁。土壤生物二、土壤微生物種群的多樣性（一）原核微生物 1、古細(xì)菌古細(xì)菌包括甲烷產(chǎn)生菌、極端嗜酸熱菌和極端嗜鹽菌現(xiàn)已探明生物適應(yīng)特殊環(huán)境因子的遺傳基因普遍存在于質(zhì)粒上。因此，有可能把這類生活在極端環(huán)境的古細(xì)菌作為特殊基因庫，用以構(gòu)建有益的新種。第17頁，共68頁。土壤細(xì)菌占土壤微生物總數(shù)的70%90%特性 A、單細(xì)胞 B、分裂生殖快 C、個(gè)體小(4-5um)，接近于土壤粘粒的大小 D、以桿菌占優(yōu)勢(shì) E、數(shù)量大，每克有幾億個(gè) 10g肥沃土壤的細(xì)菌總數(shù)相當(dāng)于全球人口的總數(shù)2、細(xì)菌土壤生物第18頁，共68頁。（1）節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）很強(qiáng)的抗旱性；很強(qiáng)的

7、耐餓性和廣食性（2）芽孢桿菌屬（Bacillus）土壤中最普遍的是蠟質(zhì)芽孢桿菌（B.cereus）。如熱帶和亞熱帶土壤中的絕對(duì)嗜熱菌能在6575生長，對(duì)高溫環(huán)境中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化起重要作用。（3）假單胞菌屬（Pseudomonas）一部分為腐生菌，一部分兼性寄生菌，是土傳性植物病害的病原菌。第19頁，共68頁。（4）土壤桿菌屬（Agrobacterium） 某些有致病性（根瘤土壤桿菌）（5）產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes） 有腐生、兼性化能自養(yǎng)兩種（6）黃桿菌屬（Flavobacterium） 化能異養(yǎng)菌，可用于污水凈化第20頁，共68頁。土壤中重要的各種細(xì)菌生理群： 纖維分解細(xì)菌 固氮細(xì)菌（根

8、瘤菌） 硝化細(xì)菌 亞硝化細(xì)菌 硫化細(xì)菌 氨化細(xì)菌在土壤碳、氮、磷、硫循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要的角色。第21頁，共68頁。菌落第22頁，共68頁。根瘤第23頁，共68頁。硅酸鹽細(xì)菌第24頁，共68頁。解磷菌菌落第25頁，共68頁。放線菌也是原核微生物，菌絲比真菌絲細(xì)，菌絲斷裂為孢子每克土壤中的細(xì)胞數(shù)在104106變動(dòng)。鏈霉菌屬，占70%90%；其次為諾卡氏菌屬占10%30%；小單胞菌屬占第三位，只有1%15%。它們的大部分均屬好氧腐生菌。產(chǎn)生抗生素，對(duì)其他有害菌能起拮抗作用。高溫型的放線菌在堆肥中對(duì)其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著重要作用。 3、放線菌第26頁，共68頁。4、藍(lán)細(xì)菌 光合微生物，行光能無機(jī)營養(yǎng)，過去稱為藍(lán)藻

9、。由于原核特征現(xiàn)改稱為藍(lán)細(xì)菌，與真核藻類區(qū)分開來。5、粘細(xì)菌在施有機(jī)肥料的土壤中常見。粘細(xì)菌是已知的最高級(jí)的原核生物，具備形成子實(shí)體和粘孢子的形態(tài)發(fā)生過程。具有很強(qiáng)的抗逆性。第27頁，共68頁。 有170個(gè)屬，690多個(gè)種，分三個(gè)類群 A、酵母菌 土壤中很少 B、霉菌 土壤中最多 C、傘菌 俗稱“蘑菇”1、土壤真菌土壤生物 （二）真核微生物第28頁，共68頁。青霉屬（Penicillium）曲霉屬（Aspergillus）鐮刀菌屬（Fusarium）木霉屬（Trichoderma）毛霉屬（Mucor）根霉屬(Rhizopus)土壤真菌第29頁，共68頁。 霉菌 對(duì)土壤通氣性非常敏感，霉菌在酸性

10、土壤中能生活，在酸性土壤中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。霉菌多數(shù)分布在有機(jī)質(zhì)豐富，通氣好的表層土壤中，較常見的有青霉、毛霉、鏈霉和曲霉四個(gè)屬的許多種。霉菌的數(shù)量在正常情況下，每克土壤中有0.1-1百萬個(gè)，相當(dāng)于每平方米100-1000億個(gè)，其生物量可達(dá)每英畝500-5000磅。霉菌是土壤中異養(yǎng)型微生物的重要部分。土壤生物第30頁，共68頁。土壤生物真菌在土壤中的作用是土壤有機(jī)質(zhì)的主要降解者某些真菌和植物的根系產(chǎn)生菌根促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成，菌絲的穿插對(duì)促進(jìn)土壤的凝聚有重要的作用。第31頁，共68頁。真菌菌落第32頁，共68頁。真菌胞子第33頁，共68頁。 2、藻類藻類為單細(xì)胞或多細(xì)胞的真核原生生物。土壤藻類主要

11、由硅藻、綠藻和黃藻組成。肥沃土壤，藻類生長旺盛，土表常出現(xiàn)黃褐色或黃綠色的薄藻層，硅藻多則是土壤營養(yǎng)豐富的證明。土壤生物第34頁，共68頁。地衣是真菌和藻類形成的不可分離的共生體。地衣在土壤發(fā)生的早期起重要作用 3、地衣（Lichens）土壤生物第35頁，共68頁。（三）非細(xì)胞型生物即分子生物病毒病毒是一類超顯微的非細(xì)胞生物，每一種病毒只有一種核酸病毒是一種活細(xì)胞內(nèi)的寄生物，凡有生物生存之處，都有其相應(yīng)的病毒存在。病毒在控制雜草及有害昆蟲的生物防治方面已顯示出良好的應(yīng)用前景。土壤生物第36頁，共68頁。第三節(jié) 土壤動(dòng)物原生動(dòng)物 線蟲 微節(jié)肢動(dòng)物 蚯蚓和線蚓 白蟻和螞蟻 第37頁，共68頁。第一

12、節(jié) 土壤生物種類及其多樣性 原生動(dòng)物是動(dòng)物中最低級(jí)的。 典型種類有 變形蟲 纖毛蟲 鞭毛蟲 孢子蟲土壤中以鞭毛蟲數(shù)量最多。原生動(dòng)物 數(shù)量有68000多種。一般在每平米15厘米深的土壤里有10-100億個(gè)(1-10萬個(gè)/克土)原生動(dòng)物，它們的活重在耕層達(dá)150-200磅/每英畝。第38頁，共68頁。原生動(dòng)物 變形蟲 纖毛蟲 鞭毛蟲 第39頁，共68頁。原生動(dòng)物 第40頁，共68頁。第一節(jié) 土壤生物種類及其多樣性 后生動(dòng)物土居性的多細(xì)胞動(dòng)物： 線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、 輪蟲、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動(dòng)物、蜘蛛和昆蟲第41頁，共68頁。線蟲 后生動(dòng)物 線蟲對(duì)植物的侵害非常廣泛。包括番茄、豌

13、豆、胡蘿卜、苜蓿、草皮。如發(fā)育為蟲癭、結(jié)節(jié)、畸形根等第42頁，共68頁。微節(jié)肢動(dòng)物 螨（mite) 后生動(dòng)物第43頁，共68頁。蜈蚣蝎子千足蟲（馬陸）千足蟲第44頁，共68頁。第一節(jié) 土壤生物種類及其多樣性屎克郎推糞球第45頁，共68頁。蚯蚓和線蚓 蚯蚓的生態(tài)類型 表居型 (epigeic) 上食下居型 (anecic) 土居型 (endogeic) 數(shù)量大約有200余種。在肥沃的草地土壤中每平方米可達(dá)500條。在一般耕地中，每平方米有30-300條。第46頁，共68頁。 蚯蚓對(duì)土壤肥力的影響土層混合作用有機(jī)物質(zhì)分解富集養(yǎng)分物理性質(zhì)表4-2 蚯蚓排泄物與原土性質(zhì)的比較土壤性質(zhì)蚯蚓排泄物土壤粉粒

14、和粘粒 (%)38.822.2容重 (g cm-3)1.111.28結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性*84965陽離子交換量 (cmol kg-1)13.83.5交換性Ca2+ (cmol kg-1)8.92.0交換性K+ (cmol kg-1)0.60.2水溶性P (mg kg-1)17.86.1全N (%)0.330.12第47頁，共68頁。白蟻和螞蟻 白蟻螞蟻社會(huì)性昆蟲 第48頁，共68頁。第四節(jié) 高等植物的根根際 存活的植物根顯著影響的土壤區(qū)域稱為根際，根際土壤與非根際土壤在物理、化學(xué)和生物學(xué)特性有明顯的不同，這些特征在根際土壤和非根際土壤的比值稱為根土比(R/S ratio)，即根際效應(yīng)。 根際分泌物 根

15、系分泌的有機(jī)物質(zhì)即根際分泌物，可分為：由根細(xì)胞分泌的小分子有機(jī)化合物由根冠和根尖的表皮細(xì)胞分泌的大分子化合物脫落的根冠和表皮細(xì)胞 第49頁，共68頁。第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類菌根 真菌的菌絲侵入植物根部后，和植物根組織生活在一起，稱為菌根。 其真菌稱為菌根真菌菌根又分為兩類 外生菌根-菌絲侵入根部后，只在表皮細(xì)胞間隙擴(kuò)展，并不侵入根細(xì)胞內(nèi)部，這種菌根稱為外生菌根。 第50頁，共68頁。第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類外生菌根對(duì)寄主植物的作用有： 擴(kuò)大寄主植物根的吸收面。菌根真菌能產(chǎn)生生長刺激素，促進(jìn)植物生長。 防御林木根部病害，起機(jī)械屏障，防御病菌侵襲。產(chǎn)生抑制病菌的抑菌物質(zhì)和抗生

16、素類物質(zhì)。第51頁，共68頁。第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類 菌絲侵入根細(xì)胞內(nèi)部，主要發(fā)生在許多未受外生菌根感染的種子植物以及熱帶林樹種的根上，如玉米、洋蔥、紅三葉草、草莓及一些灌木和喬木包括楓樹、黃白楊蘇百合、紅木和蘋果樹。 內(nèi)生菌根- VA菌根是內(nèi)生菌根的主要類型，主要由真菌中的內(nèi)囊霉科侵染，形成泡囊從枝菌根(Vesicular-Arbuscular Mycorrihiza,VAM)。第52頁，共68頁。第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類內(nèi)生菌根第53頁，共68頁。第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類叢枝菌根第54頁，共68頁。第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類菌絲橋物質(zhì)交換第55頁，共

17、68頁。 土壤酶是土壤中具有高度專一性和催化活性的蛋白質(zhì)。土壤酶種類 土壤酶形態(tài)土壤酶來源土壤酶分布 影響土壤酶活性的因素：土壤理化性質(zhì)、 農(nóng)作措施、土壤污染土壤酶第56頁，共68頁。土壤生物對(duì)土壤肥力的有利影響：有機(jī)物質(zhì)的分解和養(yǎng)分釋放分解有毒有機(jī)物質(zhì)無機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化生物固氮植物保護(hù)第五節(jié) 土壤生物對(duì)土壤及植物的作用土壤生物對(duì)植物生長的不利影響 土壤動(dòng)物：某些嚙齒類動(dòng)物，蝸牛和蛞蝓 病原菌：病害第57頁，共68頁。鼠害第58頁，共68頁。第59頁，共68頁。影響土壤微生物活性的環(huán)境因素一、溫度第六節(jié) 土壤管理措施對(duì)土壤生物影響第60頁，共68頁。二、水分及其有效性只有少數(shù)微生物能在較高滲透壓溶

18、液中生長發(fā)育，這些微生物稱為嗜滲菌（Osmophiles）或嗜鹽菌(halophiles)，極端嗜鹽菌(extreme halophiles)甚至能在15%30%鹽濃度時(shí)生活。一般在土壤含水量為田間持水量的50-80%之間較好。第61頁，共68頁。三、pH大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物的最適宜的pH值為6.57.5，在pH4.010.0也可以生長。放線菌一般在微堿性即pH7.58.0最適宜，酵母菌和霉菌則適宜于pH5.06.0的酸性環(huán)境,而生存范圍可在pH5.09.0之間。大多數(shù)土壤pH值為49，能維持各類微生物生長發(fā)育。第62頁，共68頁。四、氧氣和Eh值好氧性微生物需要在有氧氣或氧化還原電位高，Eh值為100mv以上的條件