土壤圈中的微生物

關(guān)于土壤圈中的微生物

土壤微生物參與土壤有機(jī)質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動土壤的發(fā)育和形成。第2頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤生境特征土壤的固相成分營養(yǎng)物質(zhì)－礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)土壤的水分利于微生物的利用土壤的pH中性或弱堿性土壤的溫度一定的保溫性土壤的空氣決定了土壤中的微生物類群第3頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤是微生物生活的大本營單體數(shù)量最多生物多樣性最復(fù)雜生物量最大1公斤土壤可含：

5億個(gè)微小動物。

5億個(gè)細(xì)菌，近10億個(gè)真菌

100億個(gè)放線菌土壤微生物第4頁,共184頁，2024年2月25日，星期天主要作用：

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。土壤微生物第5頁,共184頁，2024年2月25日，星期天

在生態(tài)系統(tǒng)中，生物按其功能可分為∶生產(chǎn)者和分解者。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。土壤生態(tài)系統(tǒng)及其特征第6頁,共184頁，2024年2月25日，星期天分解者可分為∶第一消費(fèi)者∶以植物殘?bào)w為食，最先對植物殘?bào)w分解的動物和微生物；第二消費(fèi)者∶包括食肉動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)者為食物的食肉動物。土壤生物廣義上應(yīng)包括土壤微生物、土壤動物和高等植物的根系。土壤生物第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性第7頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤生態(tài)系統(tǒng)和生物學(xué)過程的特征∶1、在時(shí)空上的變異。新鮮底物上的生物活性的變化 則是隨時(shí)間的變化而不同的。2、生態(tài)系統(tǒng)具有在時(shí)空上的等級結(jié)構(gòu)。3、瞬間事件:由于微生物活動的動態(tài)變化有時(shí)很大， 瞬間事件可在機(jī)短的時(shí)間內(nèi)影響其活性。如干濕和凍融交替。土壤生物第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性第8頁,共184頁，2024年2月25日，星期天動物(Fauna)

全部異養(yǎng)

大型動物：主要食草和食腐性

脊椎動物田鼠節(jié)肢動物白蟻、甲蟲及其幼蟲、千足蟲環(huán)節(jié)動物蚯蚓軟體動物蝸牛、蛞蝓

主要捕食性

脊椎動物鼴鼠、蛇節(jié)肢動物蜘蛛、中型動物：主要食腐性

節(jié)肢動物螨、彈尾蟲(跳蟲)環(huán)節(jié)動物線蚓

主要捕食性螨微型動物：食腐性、捕食性、食真菌、細(xì)菌

線蟲線蟲原生動物變形蟲、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9頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤生物第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性圖4-2土壤食物網(wǎng)的簡化示意圖第10頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤生物第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性圖4-1土壤生物的主要類群示意圖

第11頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤微生物的類型“土著”微生物種群：對物質(zhì)的分解、代謝、轉(zhuǎn)化起著極為重要的作用，是化學(xué)元素參與生物地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)的重要推動者。外來微生物種群：幾乎不參與土壤生態(tài)學(xué)上重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。第12頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤微生物的種類包括細(xì)菌、放線菌、真菌、藻類和病毒等，還有原生動物。絕大部分微生物對人是有益的有的能分解動植物尸體和排泄物為簡單的化合物，供植物吸收；有的有固氮作用，使土壤肥沃，有利于植物生長；有的能產(chǎn)生各種抗生素，如鏈霉菌；也有一部分土壤微生物是動植物的病原體。第13頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤生物的主要類群示意圖

第14頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1、土壤中的細(xì)菌土著細(xì)菌—是土壤中真正的常駐者，如氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、固氮細(xì)菌、纖維素分解菌等，異養(yǎng)型，無芽胞、嗜中溫外來細(xì)菌—人畜糞便、動物尸體、醫(yī)院廢棄物等污染土壤帶入的。如沙門菌、志賀菌、霍亂弧菌、大腸桿菌O157：H7、炭疽梭菌、破傷風(fēng)梭菌、肉毒梭菌等第15頁,共184頁，2024年2月25日，星期天2、土壤中的放線菌肥沃土壤中數(shù)目較大異養(yǎng)菌、噬中溫常見的有鏈霉菌屬、諾卡菌屬、小單孢菌屬和放線菌屬。第16頁,共184頁，2024年2月25日，星期天3、土壤中真菌主要生活在近地面的土層中，異養(yǎng)型、需氧、中溫性生長真菌是分解有機(jī)物質(zhì)非?；钴S的一類微生物，如腐生真菌參與難降解植物殘?bào)w組分的分解，如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。霉菌可促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的形成土壤中常見的真菌：曲霉屬、青霉屬、木霉屬等第17頁,共184頁，2024年2月25日，星期天4、土壤中的其他微生物藻類：行光合作用，利用土壤中的無機(jī)質(zhì)合成其生長需要的有機(jī)質(zhì)原生動物：鞭毛蟲、肉足蟲、纖毛蟲，利用有機(jī)質(zhì)。在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和調(diào)節(jié)其他微生物數(shù)量方面起重要作用。病毒（噬菌體）：裂解相應(yīng)的細(xì)菌、放線菌及真菌等，對某些農(nóng)作物具有潛在影響。腸道病毒可吸附在土壤的顆粒上，能存活很長時(shí)間并保持其感染性。第18頁,共184頁，2024年2月25日，星期天二、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性根據(jù)對營養(yǎng)和能源要求分四大類。1、化能有機(jī)營養(yǎng)型，也稱化能異養(yǎng)型：2、化能無機(jī)營養(yǎng)型，也稱化能自養(yǎng)型：3、光能有機(jī)營養(yǎng)型：也稱光能異養(yǎng)型4、光能無機(jī)營養(yǎng)型，也稱光能自養(yǎng)型：可進(jìn)行光合作用在異養(yǎng)型和自養(yǎng)型之間，光能型和化能型之間都有中間類型存在，且在土壤中可以找到。第19頁,共184頁，2024年2月25日，星期天異養(yǎng)型自養(yǎng)型化能有機(jī)營養(yǎng)型光能有機(jī)營養(yǎng)型營養(yǎng)類型光能無機(jī)營養(yǎng)型光能無機(jī)營養(yǎng)型第20頁,共184頁，2024年2月25日，星期天二、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性代謝途徑碳源能量來源主要微生物化能異養(yǎng)型*有機(jī)物氧化有機(jī)化合物絕大多數(shù)細(xì)菌、幾乎全部真菌和原生動物化能自養(yǎng)型*CO2氧化無機(jī)化合物少數(shù)細(xì)菌光能異養(yǎng)型有機(jī)物光能深紅紅螺菌光能自養(yǎng)型CO2光能藻類和光合細(xì)菌第21頁,共184頁，2024年2月25日，星期天化能異養(yǎng)微生物化能異養(yǎng)微生物可進(jìn)一步劃分為：腐生

(Saprotrophic)微生物

寄生

(Parasitic)微生物

兼性寄生或兼性腐生微生物（即寄生又能營腐生生活）

化能異養(yǎng)微生物涵蓋絕大部分土壤微生物，包括絕大多數(shù)細(xì)菌、幾乎全部真菌和原生動物第22頁,共184頁，2024年2月25日，星期天化能自養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)型微生物盡管所占比例不大，但它們在養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化中起著至關(guān)重要的作用還原劑氧化劑產(chǎn)物微生物NNH4+O2NO2-亞硝化細(xì)菌NO2-O2NO3-硝化細(xì)菌有機(jī)CNO2-NO3-N2、N2ONO2-反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌SH2S、S、S2O32-O2S、SO42-硫細(xì)菌有機(jī)CSO42-、SO32-、S2O32-、S2-、SH-脫硫弧菌FeFe2+O2Fe3+鐵細(xì)菌第23頁,共184頁，2024年2月25日，星期天二、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性

1、化能有機(jī)營養(yǎng)型，也稱化能異養(yǎng)型：涵蓋絕大部分土壤微生物，包括絕大多數(shù)細(xì)菌、幾乎全部真菌和原生動物

1）以有機(jī)化合物為碳源，并氧化有機(jī)化合物獲得能量。

2）該類型微生物數(shù)量、種類最多。

3）可分腐生、寄生兩類及中間類型

A）腐生：利用無生命有機(jī)物，死亡動、植物殘?bào)w。

B）寄生：寄生于其它生物，從寄生中吸收營養(yǎng)，離開寄主不能生長繁殖。

C）中間類型：既能腐生又能寄生，稱兼性腐生微生物或兼性寄生微生物。第24頁,共184頁，2024年2月25日，星期天二、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性

2、化能無機(jī)營養(yǎng)型，也稱化能自養(yǎng)型：

1）以CO2為碳源，從氧化無機(jī)物獲得能量。

2）土壤中數(shù)量種類不多，但作用極大。

3）可分5個(gè)主要類群

A）亞硝酸細(xì)菌NH3——NO2-B）硝酸細(xì)菌NO2-——NO3-C）硫氧化細(xì)菌H2SS2O32-——SO42-D）鐵細(xì)菌Fe2+——Fe3+E）氫細(xì)菌H2——H2O第25頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共184頁，2024年2月25日，星期天二、土壤微生物營養(yǎng)類型的多樣性3、光能有機(jī)營養(yǎng)型：光能異養(yǎng)型

1）能源來自光，CO2為C源，但需有機(jī)物作為供H體。

2）例如：紫色非硫細(xì)菌中的深紅紅螺菌（Rhodospirillumrubrum）

CO2+CH3CHOHCH3

光能（CH2O）+CH3COCH34、光能無機(jī)營養(yǎng)型，也稱光能自養(yǎng)型：可進(jìn)行光合作用

1）光作能源，CO2為碳源，無機(jī)物做H供源。

2）藻類：光合作用，水做供H體。

3）光合作用：綠硫細(xì)菌、紫硫細(xì)菌利用H2S作供H體。

在異養(yǎng)型和自養(yǎng)型之間，光能型和化能型之間都有中間類型存在，且在土壤中可以找到。第27頁,共184頁，2024年2月25日，星期天總結(jié)：土壤中的微生物根據(jù)其對能源和營養(yǎng)的要求不同可分為四種營養(yǎng)類型光能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型大多微生物屬化能異養(yǎng)型微生物第28頁,共184頁，2024年2月25日，星期天三、土壤微生物呼吸類型的多樣性根據(jù)對氧的需要程度不同，可分為專性厭氧、兼性厭氧、微需氧和專性需氧等土壤中多數(shù)細(xì)菌屬需氧和兼性厭氧，在氧氣充足和缺氧的條件下均能生活.真菌屬需氧型微生物，因此土壤深層或潮濕的黏土中真菌數(shù)量少。第29頁,共184頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)土壤微生物對氧氣要求的不同，可分為：好氧微生物

在有氧環(huán)境中生長兼性微生物

在有氧和無氧環(huán)境中均能進(jìn)行呼吸的土壤微生物厭氧微生物

在嫌氣條件下進(jìn)行無氧呼吸第30頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤微生物的分布和類型三、土壤微生物呼吸類型的多樣性

1、好氧微生物的有氧呼吸

1）土壤中大多數(shù)細(xì)菌及霉菌、放線菌、藻類、原生動物都屬好氧微生物。

2）好氧細(xì)菌有芽孢桿菌、假單胞菌、固氮菌、硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌等。

3）利用空氣中氧，將基質(zhì)徹底氧化并釋放能量?；|(zhì)有：有機(jī)物、無機(jī)物，如NH3

、Fe2+、H2S

2、厭氧微生物的無氧呼吸

1）微生物無氧呼吸過程：基質(zhì)分解不徹底，釋放能量少。

2）種類有：梭菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)生CH4、脫硫弧菌（SO42-——H2S）第31頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤微生物的分布和類型三、土壤微生物呼吸類型的多樣性

3、兼厭氧性微生物兼性呼吸

1）能夠在有氧和無氧環(huán)境中生長發(fā)育，但兩種環(huán)境呼吸產(chǎn)物不同。

2）例如：酵母菌和大腸桿菌。

3）土壤中反硝化假單胞菌，某些硝酸還原菌，硫酸還原菌，有氧環(huán)境，能進(jìn)行正常有氧呼吸；無氧環(huán)境能將呼吸基質(zhì)徹底氧化，HNO3做為H受體還原為HNO2和N2，H2SO4還原H2S。第32頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素

不同微生物種群，有各自適宜環(huán)境條件，環(huán)境條件發(fā)生變化，影響其生長繁殖，或改變其代謝途徑，還可能引起遺傳突變。一、溫度二、水分及其有效性三、pH四、氧氣和Eh五、生物因素六、土壤管理措施第33頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素一、溫度

1、根據(jù)微生物最適生長溫度，將其劃分為高溫型、中溫型、低溫型。

1）高溫型：芽孢桿菌和某些高溫放線菌、堆肥起作用，干草堆溫度高起作用。

2）中溫型：絕大多數(shù)土壤微生物25~40℃，腐生菌25-30℃。

3）低溫型：寒冷地帶凍土，深海、大洋深處，冷藏食品變質(zhì)，如發(fā)光細(xì)菌，鐵細(xì)菌。

4）在適宜溫度內(nèi)隨溫度上升，生長速度加快，代謝加強(qiáng)。超過高溫界限，代謝停止死亡，超過低溫界限，停止生長代謝，但無死亡作用。第34頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性第二節(jié)影響土壤微生物活性的環(huán)境因素一、溫度第35頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素二、水分及其有效性水對微生物影響不僅決定其含量，更決定其有效性。即活度αw

純水活度為1，受吸附或溶解可溶鹽，活度下降。土壤水活度αw

在0.9~1之間，大多數(shù)微生物活動。鹽分過高造成生理干燥，微生物停止活動。嗜滲菌、嗜鹽菌、極端嗜鹽菌，占少數(shù)，可忍受高鹽濃度

15-30%。第36頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性二、水分及其有效性

只有少數(shù)微生物能在較高滲透壓溶液中生長發(fā)育，這些微生物稱為嗜滲菌（Osmophiles）或嗜鹽菌(halophiles)，極端嗜鹽菌(extremehalophiles)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38頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素三、pH

每種生物有其適宜pH，土壤pH4-9。大多數(shù)細(xì)菌、藻類、原生動物適宜pH6.5-7.5，在pH4.0-10.0也能生長。放線菌pH7.5-8.0

酵母菌、霉菌適宜pH5.0-6.0，生存范圍5.0-9.0。少數(shù)微生物嗜酸菌、嗜堿菌要求極低極高pH。第39頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素四、氧氣和Eh

好氧性微生物需要在有氧氣或氧化還原電位高，Eh值為100mv以上的條件下生長,最適Eh值為300～400mv。

厭氧性微生物：<100mv

兼厭氧性微生物：有氧、無氧，Eh高低都可以。結(jié)構(gòu)良好，通氣旱作土壤，有豐富好氧性微生物。淹水下層土、覆蓋秸桿及施用新鮮有機(jī)肥，導(dǎo)致O2下降，

Eh下降，厭氧性微生物占優(yōu)勢。第40頁,共184頁，2024年2月25日，星期天五、生物因素土居性，長期生活土壤中，對土壤環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)能力，環(huán)境惡劣時(shí)能存活下來，環(huán)境好時(shí)大量繁殖生長?？途有?，隨污水、淤泥、動植物殘?bào)w、人畜糞便進(jìn)入土壤，適應(yīng)性差，競爭性差，只能在土壤中短時(shí)間繁殖生長，不能持久。第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素

土壤中微生物按照來源不同，可分為兩種類型

土居性(土生土長的)

客居性(外來的)第41頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性

客居微生物與土生微生物有互生互利關(guān)系，生存時(shí)間長或能夠定居，若為拮抗關(guān)系，則很快消失。土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗現(xiàn)象，它們間的互為生存、互相制約使土壤微生物多樣性，如后生動物破碎枯枝落葉，為原生動物提供食料，為微生物進(jìn)行分解創(chuàng)造了條件。第42頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素六、土壤管理措施1、耕作：少耕免耕，比常規(guī)耕作能顯著增加土壤表層微生物。

第43頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性土壤耕作個(gè)案：Doran(1980)在美國內(nèi)布拉斯加州研究了免耕土壤和常規(guī)耕土壤中兩種土壤層中的微生物數(shù)量的比值發(fā)現(xiàn)免耕土壤的好氧菌和硝化細(xì)菌數(shù)量明顯減少。六、土壤管理措施第44頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)影響微生物活性的環(huán)境因素六、土壤管理措施

2、殺蟲劑和其它化學(xué)試劑

1）除草劑、葉面殺蟲劑不會傷害土壤微生物。

2）除草劑影響豆科作物生長，從而影響其生固N(yùn)。

3）殺菌劑、熏蒸劑等造成土壤微生物體系破壞，應(yīng)禁用，慎用。第45頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤微生物的生活條件

土壤有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量豐富的土壤，微生物數(shù)量就多，反之則少。土壤水分水分是微生物生存的基本因素。土壤空氣土壤微生物多數(shù)是好氣性的，所以土壤通氣良好，有充足氧氣供應(yīng)時(shí)，厭氣性微生物活動力弱，甚至?xí)卸舅劳?。土壤溫度土壤微生物生活需要一定的溫度。如果溫度超出其能忍受的最低或最高限度時(shí)，微生物就停止生長。土壤反應(yīng)不同類型的土壤微生物，對土壤反應(yīng)有不同的要求，過酸或過堿的土壤反應(yīng)，超出了其適應(yīng)范圍，就會限制它們的生命活動。

表各類微生物生長的溫度范圍類型最低溫度最適溫度最高溫度高溫性3045～5570～80中溫性525～3745～50低溫性010～1525～30第46頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤表面，微生物不易生存地表5~30cm的土層中微生物數(shù)量最多深層土壤微生物隨土壤深度增加而減少土壤愈肥沃，微生物愈多第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布第47頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1.地理分布:土質(zhì)不同，微生物數(shù)量差異很大，土壤愈肥沃，微生物愈多。如每克肥沃的土壤含菌量可達(dá)幾億到幾十億個(gè)，而荒地及沙漠地帶的細(xì)菌數(shù)目則僅含10余萬個(gè)。第48頁,共184頁，2024年2月25日，星期天2.垂直分布：

在土壤中垂直分布也是不均一的，一般表土層微生物數(shù)量最多，隨著層次加深，微生物數(shù)量減少，土壤表面由于日光照射，水分缺乏，細(xì)菌易于死亡，因此，含菌不多。在5～30cm深的土壤含量最多。至l00～200cm深時(shí)細(xì)菌開始減少，在4～5m深處僅有少量細(xì)菌。其原因是深層土壤溫度低，氧氣缺乏并且缺少微生物可以利用的有機(jī)物質(zhì)。第49頁,共184頁，2024年2月25日，星期天3.季節(jié)分布一般春季到來，氣溫升高，植物生長發(fā)育，根分泌物增加，微生物數(shù)量迅速上升；到盛夏時(shí)，氣候炎熱、干旱，微生物數(shù)量下降；秋天雨水多，且為收獲季節(jié)，植物殘?bào)w大量進(jìn)入土壤，微生物數(shù)量又急劇上升；冬季氣溫低，微生物數(shù)量明顯減少。春、秋兩季出現(xiàn)微生物數(shù)量的兩個(gè)高峰。第50頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤微生物的分布特點(diǎn)

根系周圍的土壤（根際土壤）比根外土壤更有利于微生物的旺盛生長。

絕大多數(shù)微生物分布在土壤礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)顆粒的表面，附著或纏繞在土壤顆粒上，形成無機(jī)-有機(jī)-生物復(fù)合體或無機(jī)-有機(jī)-生物團(tuán)聚體。表層土壤中微生物數(shù)量一般要比底層高。土壤微生物在分布上也有地域特點(diǎn)，在不同氣候、植被、土壤類型下，微生物的類群、數(shù)量都有很大不同。土壤微生物的類群和數(shù)量，隨土壤熟化程度的提高而增多。土壤能同時(shí)為要求不同的多種微生物類群提供生存條件。

第51頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布一、不同類型土壤中微生物數(shù)量和分布二、土壤剖面中微生物數(shù)量和分布三、土壤團(tuán)聚體中微生物的分布四、微生物與植物根的聯(lián)合第52頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布一、不同類型土壤中微生物數(shù)量和分布不同類型土壤微生物數(shù)量差異很大。我國有機(jī)質(zhì)含量高，微生物數(shù)量多。東北黑土，黑鈣土，草甸土，暗棕壤微生物數(shù)量多；西北棕鈣土少，華東、華南紅壤、磚紅壤、濱海鹽土少。

黑鈣土>棕壤>灰壤>水稻土>磚紅壤第53頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第54頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布二、土壤剖面中微生物數(shù)量和分布表層土壤微生物數(shù)量多，向下逐漸減少?；一?，真菌占優(yōu)勢，E層微生物少，B層比E層高10倍。黑鈣土，富含有機(jī)質(zhì)，各層微生物數(shù)量都很多。泥炭土中，真菌多，細(xì)菌、放線菌少，因PH低。藻類、原生動物數(shù)量多，因水分多。第55頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布三、土壤團(tuán)聚體中微生物的分布在團(tuán)聚體中，微生物形成微菌落與粘粒緊密結(jié)合在一起。第56頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類

各種團(tuán)聚體是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。團(tuán)聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。第58頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布1、根圈（際）微生物根際與根際效應(yīng)根際：就是植物根與土壤的交界面，目前根際的范圍并不十分明確?，F(xiàn)一般是距根面1—4毫米厚的土壤范圍內(nèi)。采集根際土壤常用的方法是：將植物連根帶土挖掘出來，抖掉根上的大土塊，將緊貼于根上的薄層土壤洗下來。四、微生物與植物根的聯(lián)合第59頁,共184頁，2024年2月25日，星期天在根際土壤中，根系除直接吸收養(yǎng)分外，還將各種有機(jī)和無機(jī)物釋放到這部分土壤中，如碳水化合物、氨基酸等、腐殖酸等，使得根際土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)比根外土壤豐富。根際土壤的營養(yǎng)物增加，使根際土壤的微生物大量繁殖，這種現(xiàn)象稱為根際效應(yīng)。常用R/S來表示。

第60頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類1、根圈（際）微生物根圈（rhizosphere）或根際，泛指植物根系及其影響所及的范圍。根圈微生物與植物的關(guān)系更加密切。根際微生物數(shù)量比土壤中多，稱根際效應(yīng)根/土比值（R/S）：即根圈土壤微生物與鄰近的非根圈土壤微生物數(shù)量之比。根土比一般在50～20之間。第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布四、微生物與植物根的聯(lián)合第61頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第62頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布四、微生物與植物根的聯(lián)合1、根際微生物有機(jī)質(zhì)少，貧瘠土壤中根際效應(yīng)更大。根系分泌物為微生物提供營養(yǎng)和能量。有益根際微生物對植物生長有促進(jìn)作用。有害根際微生物加重植物病害，實(shí)行作物輪作，改變根圈微生物種群，有減輕或消除病害的作用,消除土壤疾病。第63頁,共184頁，2024年2月25日，星期天但有時(shí)根系會分泌植物毒素，強(qiáng)烈擬制同種植物或他種植物的生長。這種現(xiàn)象稱為異株相克。連作減產(chǎn)以及病害加重的現(xiàn)象，大多與根分泌物有關(guān)。如由于桃樹的根皮中分泌苦杏仁苷物質(zhì)，就出現(xiàn)了同一土地上的再植障礙問題。第64頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類2、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第65頁,共184頁，2024年2月25日，星期天有些真菌能在一些根上發(fā)育，共同發(fā)育成菌根?，F(xiàn)已查明有2000種植物與真菌共生形成菌根。根據(jù)菌根與植物根結(jié)合的緊密程度，可分為周邊營養(yǎng)型菌根：菌絲深入土壤和根部的周圍，但不進(jìn)入根內(nèi)。外生菌根：深入根內(nèi)，但只到細(xì)胞之間，不進(jìn)入根細(xì)胞內(nèi)部。內(nèi)生菌根：菌絲穿入根細(xì)胞內(nèi)。第66頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第67頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布四、微生物與植物根的聯(lián)合2、菌根：真菌和植物根的共生聯(lián)合體。包括：外生菌根，內(nèi)生菌根，自然界大部分植物都有菌根。（1）外生菌根外生菌根---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。

A）真菌菌絲在幼根表面生長，交織成鞘狀。

B）植物根沒有根毛，由真菌菌絲代替。第68頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類外生菌根對寄主植物的作用有：①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。②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)和抗生素類物質(zhì)。第69頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布四、微生物與植物根的聯(lián)合2、菌根（2）VA菌根，內(nèi)生菌根主要類型，真菌內(nèi)囊霉科侵染植物根皮層，形成泡囊叢枝菌根。作用：第一、擴(kuò)大吸收范圍，提高吸水，吸N、P、K及其它元素，尤其P素。第二、促進(jìn)共生固N(yùn)。第三、減輕植物病害。第70頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(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-ArbuscularMycorrihiza,VAM)。第71頁,共184頁，2024年2月25日，星期天共生真菌松柏科、樺木科、殼斗科、楊柳科、胡桃科等許多森林喬木的根上都生有外生菌根，大豆、玉米、棉花、馬鈴薯、胡蘿卜等生有內(nèi)生菌根。內(nèi)生菌根中最重要的是泡囊—分枝狀菌根（VA菌根），屬真菌類，是目前微生物肥料中研究的熱點(diǎn)。第72頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第73頁,共184頁，2024年2月25日，星期天菌根菌根可擴(kuò)大根的吸收面，提高根的吸收能力，增加根系對水分及養(yǎng)分的吸收。另外，有些菌根還能產(chǎn)生抗生素，保護(hù)幼根免受寄生物的入侵。菌根菌需要從根系中吸取營養(yǎng)，才能生存。菌根現(xiàn)象十分普遍，且沒有嚴(yán)格的專一性，同種植物可被多種菌根菌感染，同一種菌根菌也可以感染多種植物，對植物的生長環(huán)境有利，同時(shí)使用菌劑方便。第74頁,共184頁，2024年2月25日，星期天菌根有許多樹木的生長，必須有菌根菌的存在，才能良好地生長。海南島的南亞松，在無菌根菌的荒地上，苗木常常死亡。在園林生產(chǎn)中，對不良的土壤，使幼苗感染或接種菌根菌是非常必要的。方法：客土或施用微生物肥料。菌根菌要求的土壤環(huán)境：pH在5左右，土壤結(jié)構(gòu)和通氣性能良好，土壤水分適中。第75頁,共184頁，2024年2月25日，星期天生物固氮概念：生物固氮是在常溫、常壓下，通過固氮生物體內(nèi)固氮酶的作用，將游離氮素轉(zhuǎn)變成氨的過程。固氮的微生物：70多個(gè)屬。主要為細(xì)菌、放線菌和藍(lán)、綠藻類。生物固氮的形式：自生固氮，聯(lián)合固氮和共生固氮。其中共生固氮的效率高。第76頁,共184頁，2024年2月25日，星期天生物固氮豆科植物（三葉草、草木樨、紫花苜蓿）300——600千克/公頃.年。非豆科（赤楊屬、楊梅屬、仙人掌屬）的固氮為：50——400千克/公頃.年。生產(chǎn)應(yīng)用：在綠地建植中，要適當(dāng)培植一些共生固氮植物，適當(dāng)進(jìn)行根瘤菌接種。根瘤菌要求土壤環(huán)境為中性，磷、鎂、鉬、錳含量較高的土壤。第77頁,共184頁，2024年2月25日，星期天根瘤第78頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布四、微生物與植物根的聯(lián)合

3、共生固N(yùn)1）根瘤菌與豆科植物共生固N(yùn)2）弗蘭克氏放線菌與非豆科植物共生固N(yùn)。

3）藍(lán)細(xì)菌與真菌、苔蘚植物、水生蕨類以及高等植物共生固N(yùn)。

4、聯(lián)合固N(yùn)1）有些微生物在根系間生活，固氮作用比在土壤中單獨(dú)生活的自生固氮菌強(qiáng)，這種類型稱聯(lián)合固N(yùn)。

2）不同于共生固N(yùn)，不形成根瘤，無共生關(guān)系。

3）不同于自生固N(yùn)，有較大的寄主專一性。第79頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征

主要內(nèi)容：

1、介紹土壤酶，來自微、動、植物根，微、植物根較多。酶參與各種生化反應(yīng)，酶也屬生物活性物質(zhì)。

2、生物合成生物活性物質(zhì)，激素、毒素、維生素、氨基酸、多糖，影響植物生長，產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)量。第80頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及微生態(tài)平衡（一）在土壤中已發(fā)現(xiàn)50～60種酶，比較重要的酶：氧化還原酶、轉(zhuǎn)化酶和水解酶。（二）酶在土壤中存在狀態(tài)及特性

土壤酶較少游離在土壤溶液中，主要是吸附在土壤有機(jī)和礦質(zhì)膠體上，并以復(fù)合物狀態(tài)存在。（三）環(huán)境條件對土壤酶活性的影響

一、土壤酶第81頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征一、土壤酶（一）土壤酶種類和功能土壤酶主要來自微生物，微小動物作用有限，植物能分泌胞外酶，并可促進(jìn)微生物分泌酶。土壤中發(fā)現(xiàn)的酶有50-60種，包括：氧化還原酶、轉(zhuǎn)化酶、

水解酶、裂解酶，其中前三種研究較多。

1、氧化還原酶類：共列出16種研究較多，過氧化氫酶，硝酸還原酶，亞硝酸鹽還原酶，羥胺還原酶。

2、水解酶類：30種研究較多，磷酸脂酶，植素酶，淀粉酶，脲酶。

3、轉(zhuǎn)移酶：4種

4、裂解酶：4種第82頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征一、土壤酶（二）酶在土壤中存在狀態(tài)及特性

1、少量游離土壤溶液中

2、主要吸附土壤有機(jī)膠體或礦質(zhì)膠體上。

1）有機(jī)物吸附能力>無機(jī)物。

2）微團(tuán)聚體比大團(tuán)聚體多。

3）細(xì)粒比粗粒多。

3、與有機(jī)無機(jī)膠體結(jié)合

1）對酶動力學(xué)性質(zhì)有影響，即對生物學(xué)，催化作用有影響。

2）但增強(qiáng)其穩(wěn)定性，防止被蛋白酶或鈍化劑降解。第83頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征一、土壤酶（三）環(huán)境條件對土壤酶活性影響

1、物理性質(zhì)影響

1）質(zhì)地：細(xì)比粗活性強(qiáng)。

2）土壤結(jié)構(gòu)：小團(tuán)聚體的土壤酶比大團(tuán)聚體活性強(qiáng)。

3）土壤漬水條件：降低轉(zhuǎn)化酶活性，提高脫N酶活性。

4）溫度：適宜溫度下，T增加，酶活性增加。第84頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征一、土壤酶（三）環(huán)境條件對土壤酶活性影響

2、土壤化學(xué)性質(zhì)影響

1）有機(jī)質(zhì)含量、組成，有機(jī)無機(jī)復(fù)合體影響酶穩(wěn)定性

2）pH：磷酸酶適宜pH4.0-6.7和8.0-10

脲酶中性土壤活性高脫氫酶堿性土壤活性高

3）某些化學(xué)物質(zhì)的抑制作用如：重金屬離子、非金屬離子和有機(jī)化合物，殺蟲劑、殺菌劑。第85頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征一、土壤酶（三）環(huán)境條件對土壤酶活性影響

3、耕作管理影響

1）不耕翻表土層較耕翻土壤酶活性有增大趨勢。也有例外：

2）白漿土白漿層例外，深耕結(jié)合施用廄肥或秸桿，使白漿層中脲酶、蔗糖酶活性提高3-6倍。

3）灌溉；脫氫酶、磷酸酶活性升高，轉(zhuǎn)移酶降低。

4）施有機(jī)肥，對酶活性有的升高，有的降低，有的無影響。

5）農(nóng)藥，正常施用農(nóng)藥對酶活性影響不大。

第86頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及微生態(tài)平衡（一）植物激素（二）植物毒素（三）維生素和氨基酸（四）多糖二、生物活性物質(zhì)第87頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征二、生物活性物質(zhì)1、植物激素：

很多微生物能合成不同植物激素，并分泌體外或死亡后釋放土壤中。

1）固氮菌屬產(chǎn)生吲哚—3—乙酸

2）假單胞菌屬：能合成赤酶酸，類赤酶素，各類吲哚衍生物。

3）節(jié)桿菌屬、芽孢桿菌屬：產(chǎn)生吲哚乙酸、赤霉素。

4）許多腐生真菌和病原菌將色氨酸轉(zhuǎn)化為吲哚乙酸。

5）許多微生物能產(chǎn)生乙烯，在土壤中常見，催熟作用。第88頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征二、生物活性物質(zhì)

2、植物毒素

1）假單胞菌屬：代謝產(chǎn)物抑制植物生長，化學(xué)組成未鑒定出。

2）小型真菌產(chǎn)生植物毒素很多。青霉、曲霉、根霉產(chǎn)生棒曲霉素，對植物有強(qiáng)烈抑制作用，還可抑制某些G--細(xì)菌、許多放線菌、真菌、原生動物。青霉、曲霉產(chǎn)生青霉酸，能強(qiáng)烈抑制細(xì)菌活動。

3、維生素和氨基酸

1）許多微生物能合成維生素，并分泌到土壤中去。

2）固氮菌，不同菌株能產(chǎn)生B族維生素。VB1VB3VB5VB7VB123）根際微生物產(chǎn)生氨基酸。第89頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及表征二、生物活性物質(zhì)

4、多糖

1）土壤微生物產(chǎn)生多糖，可占土壤有機(jī)質(zhì)0.1%，數(shù)量大。

2）這些多糖與植物粘液，礦物膠體，有機(jī)膠體結(jié)合在一起，在尚未木栓化的根表面形成不連續(xù)的膜，保護(hù)幼根免受銳利土粒損傷，和病原微生物入侵。

第90頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及微生態(tài)平衡土壤生物對土壤肥力的影響：

有機(jī)物質(zhì)的分解和合成 有效養(yǎng)分含量 土壤物理結(jié)構(gòu) 作物生長發(fā)育第91頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤生物活性及微生態(tài)平衡三、土壤的微生態(tài)平衡1、土壤微生物之間的競爭

A、對養(yǎng)分的競爭

B、抗生素的產(chǎn)生

C.對氧氣的競爭2、土壤條件對土壤微生物群落的制約

3、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對土壤微生態(tài)平衡的影響第92頁,共184頁，2024年2月25日，星期天五、土壤生物學(xué)性質(zhì)的改良對于園林土壤來講，不良的生物學(xué)性質(zhì)，包括生物活性(微生物所進(jìn)行的各種生理活動能力）低下以及有害生物過多兩種情況。生物活性低的原因，主要是有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏，另外還與土壤物理性質(zhì)不良有關(guān)。改良的關(guān)鍵：增加有機(jī)質(zhì)含量，另外使土壤疏松、良好的水氣熱狀況也是必要的。另外，接種有益的微生物或施用微生物肥料。土壤有害生物多，可引起嚴(yán)重的病蟲害。

第93頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤消毒方法：進(jìn)行土壤消毒：對于綠地，在播種或移栽前要對土壤進(jìn)行消毒，可殺滅有害的病原微生物、害蟲和雜草種子。對于溫室大棚。需年年消毒。如何消毒：高溫消毒和藥物消毒。在土壤中埋設(shè)導(dǎo)管，將土壤密封好，通如熱的蒸汽，溫度在80—100度時(shí)。10分鐘可完成消毒。藥物：福爾馬林、溴甲烷、硫酰氟、硫酸亞鐵等。第94頁,共184頁，2024年2月25日，星期天四、土壤微生物的作用

在土壤這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，同時(shí)進(jìn)行著化學(xué)元素的有機(jī)質(zhì)化(生物合成作用)和有機(jī)質(zhì)的無機(jī)質(zhì)化（分解作用）。綠色植物是化學(xué)元素有機(jī)質(zhì)化的主要推動者，而微生物是有機(jī)質(zhì)分解的主要推動者。土壤中動植物殘?bào)w和其他有機(jī)物，主要是在微生物參與下達(dá)到無機(jī)化和腐殖化。第95頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（一）土壤微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用1、氮循環(huán)氮素的同化作用：綠色植物和微生物在它們的生命活動中，吸取氨態(tài)氮和硝酸鹽形成的無機(jī)氮，組成生物細(xì)胞原生質(zhì)的組分(蛋白質(zhì)、核酸等)，使無機(jī)態(tài)氮同化為有機(jī)態(tài)氮，這一過程為氮素的同化。第96頁,共184頁，2024年2月25日，星期天氮素的礦化作用（氨化作用）土壤中動植物殘?bào)w中的有機(jī)氮化物被微生物分解產(chǎn)生氨的生化過程，叫作氨化作用。大部分土壤細(xì)菌、真菌、放線菌都能分解蛋白質(zhì)和其含氮衍生物，但分解速度是各不相同的。分解蛋白質(zhì)能力較強(qiáng)的細(xì)菌有假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、沙雷菌屬等。真菌有交鏈孢霉屬、曲霉屬、毛霉屬、青霉屬、根霉屬及木霉屬等。第97頁,共184頁，2024年2月25日，星期天CH2NH2COOH＋O2

HCOOH＋CO2＋NH3

CH2NH2COOH＋H2

CH3COOH＋NH3

CH2NH2COOH＋H2O

CH2(OH)COOH＋NH3氧化還原水解第98頁,共184頁，2024年2月25日，星期天氮素的硝化作用有機(jī)氮化物在礦化作用中產(chǎn)生的氨，經(jīng)過硝化細(xì)菌的作用，氧化成硝酸鹽，稱為硝化作用。2NH2＋3O22HNO2＋2H2O＋熱量

2HNO2＋O22HNO3＋熱量亞硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌第99頁,共184頁，2024年2月25日，星期天反硝化作用：在土壤通氣不良的情況下，硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下，還原成氨氣和氮，這一過程叫反硝化作用。固氮作用：分子態(tài)氮在生物體內(nèi)還原為氨的過程，稱為生物固氮作用。自生固氮菌屬根瘤菌：與豆科植物共生第100頁,共184頁，2024年2月25日，星期天碳循環(huán)來自空氣中的二氧化碳被初級生產(chǎn)者(植物和藻類)吸收，經(jīng)過光合作用，轉(zhuǎn)化為體內(nèi)的碳水化合物.動物以植物為食，經(jīng)過食物鏈的傳遞，成為動物體內(nèi)的碳水化合物。植物和動物把體內(nèi)的一部分碳經(jīng)過呼吸作用轉(zhuǎn)化為二氧化碳，釋放入大氣中；把攝入的另一部分碳構(gòu)成機(jī)體或在機(jī)體內(nèi)貯存。動植物死后,遺體中的有機(jī)碳，通過微生物的分解作用轉(zhuǎn)化為二氧化碳徘入大氣。第101頁,共184頁，2024年2月25日，星期天硫循環(huán)土壤硫的來源：母質(zhì)、灌溉水、大氣沉降、施肥。含量：一般0.01-0.05%。土壤硫的形態(tài)：無機(jī)硫和有機(jī)硫。前者包括：難溶態(tài)硫、水溶性硫、吸附態(tài)硫；后者主要存在于動植物殘?bào)w及腐殖質(zhì)中。第102頁,共184頁，2024年2月25日，星期天含硫有機(jī)物的分解植物殘?bào)w中的硫，主要存在于蛋白質(zhì)中，能分解含硫有機(jī)物的土壤微生物很多，一般能分解含氮有機(jī)物的氨化細(xì)菌，都能分解有機(jī)硫化物，產(chǎn)生硫化氫，其反應(yīng)如下：蛋白質(zhì)硫氨基酸H2S第103頁,共184頁，2024年2月25日，星期天還原型的無機(jī)硫化物被硫化細(xì)菌氧化成硫酸的過程，稱硫化作用。其反應(yīng)如下：

2H2S＋O22H2O＋2S

2S＋3O2＋2H2O2H2SO4

硫化作用產(chǎn)生的硫酸與土壤中的鹽基物質(zhì)作用，形成硫酸鹽，硫酸鹽是植物可吸收的養(yǎng)分。第104頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤中硫素的循環(huán)可以分為四個(gè)方面的作用：①大分子有機(jī)硫化物分解為較小的分子，并進(jìn)一步釋放出硫化氫和硫醇；②硫化氫、硫代硫酸鹽以及元素硫等氧化形成硫酸；③植物和微生物吸收硫酸根離子，同化為細(xì)胞中的有機(jī)硫化物；④硫酸還原為無機(jī)硫化物，如硫化氫。第105頁,共184頁，2024年2月25日，星期天磷循環(huán)土壤中的磷有三種狀態(tài)有機(jī)磷化合物，是土壤中磷存在的重要形式，約占土壤磷含量的25％一60％；不溶性磷酸鹽；可溶性磷酸鹽。只有可溶性磷酸鹽能被植物吸收利用。第106頁,共184頁，2024年2月25日，星期天磷在自然界主要通過三個(gè)途徑進(jìn)行循環(huán)1、有機(jī)磷的礦化作用：有機(jī)磷化合物在微生物作用下轉(zhuǎn)化分解，釋放出其中的磷酸部分，并以無機(jī)磷酸鹽狀態(tài)存在于環(huán)境中．為植物所吸收利用。2、磷的有效化(可溶化作用)：土壤中的不溶性磷酸鹽可通過微生物生命活動過程中產(chǎn)生的酸類物質(zhì)逐漸溶解，轉(zhuǎn)化為水溶性的磷酸鹽類3、磷的同化作用：土壤中的無機(jī)磷化物通過生物細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)磷，成為細(xì)胞的組成成分第107頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（二）土壤微生物與有機(jī)物降解土壤自凈作用：土壤受污染之后，由于物理、化學(xué)和生物學(xué)等因素的作用，使一些病原體死亡，一些有機(jī)污染物被分解成植物能利用的無機(jī)鹽和腐殖質(zhì)，從而降低了土壤環(huán)境的污染程度，稱為土壤的自凈作用。生物凈化為最主要的凈化途徑之一。第108頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤微生物的作用主要是對有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化降解是指微生物將復(fù)雜的物質(zhì)氧化分解為簡單的小分子過程。（使底物分子碳鏈斷裂，碳原子數(shù)減少，并產(chǎn)生能量）轉(zhuǎn)化指將化學(xué)物分子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式的過程。（主要是分解作用）第109頁,共184頁，2024年2月25日，星期天有機(jī)污染物質(zhì)，根據(jù)微生物對它們的可降解性，可分為三種類型1、可生物降解的物質(zhì)：主要來源于人和動物的排泄物、動植物殘?bào)w。這些物質(zhì)經(jīng)過土壤中各類異養(yǎng)型微生物所產(chǎn)生的酶，被分解成糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等簡單的有機(jī)物，最終分解為二氧化碳、水和氨等。2、難生物降解的物質(zhì)：如纖維素、農(nóng)藥等,微生物對這些物質(zhì)的降解需要較長時(shí)間。3、不可生物降解的物質(zhì)：如塑料第110頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)微生物的來源種類分布及其衛(wèi)生學(xué)意義一、土壤中病原微生物的來源天然棲居外來微生物雨水動植物殘?bào)w堆肥受污染水體第111頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤中的致病菌土著細(xì)菌，異養(yǎng)菌、嗜中溫型隨動植物尸體進(jìn)入土壤的腐物寄生菌隨動植物尸體或排泄物進(jìn)入土壤的致病菌破傷風(fēng)桿菌肉毒桿菌產(chǎn)氣莢膜桿菌第112頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（一）土壤中的病原微生物1、引起細(xì)菌性腸道傳染病的病原體沙門菌、志賀菌、霍亂弧菌和致病性大腸桿菌沙門菌在潮濕的冬季條件下，能在污水灌溉的土壤內(nèi)存活約70d，而在干燥的夏季則存活約35d；志賀菌在土壤中可存活1—3個(gè)月；霍亂弧菌在土壤中可存活14—30d，最長的約60d第113頁,共184頁，2024年2月25日，星期天3、腸寄生蟲：蛔蟲卵在土壤中能存活7年之久4、破傷風(fēng)梭菌：形成芽孢，在土壤中可存活幾年以上5、氣性壞疽病原體：產(chǎn)氣莢膜梭菌、諾維梭菌、敗毒梭菌等，形成芽孢6、肉毒梭菌：形成芽抱后長期存在于土壤之中第114頁,共184頁，2024年2月25日，星期天7、炭疽桿菌：形成芽孢，在土壤中甚至可存活30年以上。8、布氏桿菌：在土壤中可存活180天。9、鉤端螺旋體10、霉菌：在42％土壤樣品中可找到皮膚病霉菌；其他還有白色念珠菌、新型隱球菌、曲霉菌等。土壤中的產(chǎn)毒霉菌污染糧食作物后，可發(fā)生人、畜的真菌毒素中毒癥。第115頁,共184頁，2024年2月25日，星期天傷寒桿菌霍亂弧菌炭疽桿菌結(jié)核桿菌第116頁,共184頁，2024年2月25日，星期天炭疽病炭疽熱是一種由炭疽熱桿菌引發(fā)的急性傳染病，它主要發(fā)生在野生或家養(yǎng)的低等脊椎動物身上，例如牛、羊、駱駝和羚羊等反芻動物。人類感染炭疽熱的概率很低，只有10000:1。容易感染的人群主要是那些有機(jī)會接觸因炭疽熱致死的動物尸體及其制品的人，例如牧場工人、屠宰場工人、制革工人和剪羊毛工等。炭疽熱桿菌的特點(diǎn)是可以形成胞孢子結(jié)構(gòu)，這種保護(hù)性的孢囊可以使這種細(xì)菌具備在自然界長期生存的能力。在那些掩埋由炭疽熱而死亡的牲畜的地域，這種孢子仍然可以存活數(shù)十年。一旦炭疽熱桿菌孢子進(jìn)入生物體內(nèi)，炭疽熱桿菌就會開始增生擴(kuò)散并產(chǎn)生生物毒素，被感染的生物將產(chǎn)生嘔吐等癥狀直至死亡。第117頁,共184頁，2024年2月25日，星期天炭疽病1、通過被切開或磨損的皮膚進(jìn)入生物體內(nèi)（這種傳播形式占炭疽熱感染數(shù)量的95%）。感染初期生物體將出現(xiàn)有癢感的腫塊，癢的程度要超過一般的蚊蟲叮咬，隨后將發(fā)展成1-3厘米的無痛感皮膚潰瘍，潰瘍的中央將形成炭疽熱感染所特有的黑色腐肉。如果不采取治療措施，這種形式的感染的死亡率為20%。皮膚炭疽第118頁,共184頁，2024年2月25日，星期天炭疽病2、食用被炭疽熱桿菌感染的未煮熟的肉類。初期的癥狀是惡心、嘔吐、劇烈的腹痛和腹瀉，隨后將產(chǎn)生血液中毒和休克。腸道炭疽熱感染的死亡率為25-60%。腸炭疽3、通過空氣傳播。初期的癥狀和感冒類似，在數(shù)天后將發(fā)展成呼吸道障礙和休克，直至長期昏迷。通常情況下，呼吸道炭疽熱感染是致命的。肺炭疽第119頁,共184頁，2024年2月25日，星期天四、土壤中病原微生物及其危害由各種原因?qū)е碌耐寥乐兄虏【?、病毒、寄生蟲卵等病原微生物增多稱為土壤生物性污染。未經(jīng)徹底無害化處理的人畜糞便和污泥用于施肥；未經(jīng)處理的生活污水、醫(yī)院污水和含病原體的工業(yè)廢水進(jìn)行農(nóng)用灌溉；病畜尸體處理不當(dāng)；野生動物攜帶病原體，其排泄物和死亡后的尸體也可污染土壤。第120頁,共184頁，2024年2月25日，星期天四、土壤中的病原微生物及其危害土壤中的病原微生物存活時(shí)間的長短與病原微生物造成疾病傳播的可能性有密切關(guān)系季節(jié)與存活的時(shí)間有關(guān)土質(zhì)與存活的時(shí)間有關(guān)

pH與存活的時(shí)間有關(guān)第121頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（二）病原微生物污染土壤的途徑和危害1、人-土壤-人方式2、動物-土壤-人方式3、土壤-人方式人體排出的病原體直接或經(jīng)施肥與污水灌溉等污染土壤，在污染的土壤上種植蔬菜瓜果，人與污染的土壤直接接觸或生吃此類蔬菜瓜果就可患腸道傳染病或寄生蟲病。如痢疾桿菌、傷寒桿菌、腸道病毒、蛔蟲卵等自然土壤中存在有致病菌，人接觸土壤而感染。如破傷風(fēng)、肉毒中毒、原發(fā)性阿米巴腦膜腦炎含有病原體的動物糞便污染土壤后，病原體通過皮膚或粘膜進(jìn)入人體而得病。如鉤端螺旋體病、炭疽病第122頁,共184頁，2024年2月25日，星期天五、土壤微生物的衛(wèi)生學(xué)意義形成帶菌氣溶膠污染空氣污染農(nóng)作物污染水源帶菌土壤經(jīng)皮膚感染第123頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第六節(jié)土壤微生物的檢測與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)一、土壤微生物的檢測目的：測定土壤污染的性質(zhì)和污染程度，為改善環(huán)境衛(wèi)生，規(guī)劃城區(qū)建設(shè)提供衛(wèi)生學(xué)依據(jù)樣品采集樣品的稀釋檢驗(yàn)項(xiàng)目與檢驗(yàn)方法第124頁,共184頁，2024年2月25日，星期天特點(diǎn)：土壤固相流動性小，所以外來污染物一旦進(jìn)入土壤，其移動較慢，混合不均勻且主要集中于排放地帶。第125頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（一）樣品采集取樣點(diǎn)靠近污染源；避免雨季采樣根據(jù)檢測目的選擇有代表性的采樣地點(diǎn)，按對角交叉（五點(diǎn)法）取樣。取樣點(diǎn)應(yīng)分布均勻，每點(diǎn)取樣量應(yīng)大致相等先除去地表枯枝落葉，用已滅菌的刀或鏟去除1cm的土壤表層，再用燒灼過的勺或鏟取土樣約200～300g，裝于滅菌容器中，注意保留適當(dāng)?shù)目臻g。標(biāo)明采樣地點(diǎn)、深度、日期。采樣后因?yàn)楦淖兞嗽瓉淼淖匀粭l件，可能引起某些微生物的消長，應(yīng)盡快檢驗(yàn)第126頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（二）樣品的稀釋將土樣置于滅菌乳缽內(nèi)研磨均勻，稱取50g，加入盛有450ml滅菌水的廣口瓶中，充分振蕩均勻，靜置5~10min，取上清液做為原液，取原液10ml，加入盛有90ml滅菌水中，制成10-1稀釋液，然后做10倍遞增稀釋，根據(jù)污染情況，采取適當(dāng)?shù)膸讉€(gè)稀釋度，進(jìn)行檢驗(yàn)。第127頁,共184頁，2024年2月25日，星期天(二)樣品的稀釋第128頁,共184頁，2024年2月25日，星期天(三)檢驗(yàn)項(xiàng)目與檢驗(yàn)方法1、菌落總數(shù)的測定：只能大致估計(jì)土壤污染的程度，但不能說明其污染來源。第129頁,共184頁，2024年2月25日，星期天（三）檢驗(yàn)項(xiàng)目與檢驗(yàn)方法2.大腸菌群的檢驗(yàn)用來評價(jià)土壤是否被人或溫血?jiǎng)游锏募S便污染，并提示有無被腸道病原體污染的可能培養(yǎng)溫度為37℃時(shí)為總大腸菌群數(shù)培養(yǎng)溫度為44.5℃時(shí)為糞大腸菌群數(shù)第130頁,共184頁，2024年2月25日，星期天2、大腸菌群的檢驗(yàn)按照水中大腸菌群檢測法（發(fā)酵法）進(jìn)行大腸菌群值是指能檢出一個(gè)大腸菌群的細(xì)菌所需要的最少土樣量，以g表示大腸菌群值越大，表示土壤越干凈第131頁,共184頁，2024年2月25日，星期天3、產(chǎn)氣莢膜梭菌的檢驗(yàn)將土壤稀釋液置80℃水浴15min，取1ml倍比稀釋的樣品，加入于已溶化的亞硫酸鐵高層培養(yǎng)基，混勻，置冷水中凝固，于44℃培養(yǎng)24～48h陽性－培養(yǎng)基中出現(xiàn)裂痕、渾濁和變黑產(chǎn)氣莢膜桿菌第132頁,共184頁，2024年2月25日，星期天3、產(chǎn)氣莢膜梭菌的檢驗(yàn)結(jié)合大腸菌群值，可以輔助判斷土壤被糞便污染的時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)大量產(chǎn)氣莢膜梭菌而大腸菌群較少時(shí)，表示污染為非新近污染第133頁,共184頁，2024年2月25日，星期天4、土壤中致病菌和病毒的檢測土壤中致病菌和病毒數(shù)量少，檢出較困難，應(yīng)采取加大檢樣量、濃縮樣品等方法。第134頁,共184頁，2024年2月25日，星期天4、土壤中致病菌和病毒的檢測主要是腸道病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒Hepatitis

E

Virus

Hepatitis

A

Virus

rotavirus第135頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）第136頁,共184頁，2024年2月25日，星期天二、土壤微生物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生狀況大腸菌群值（g）產(chǎn)氣夾膜梭菌值（g）嚴(yán)重污染<0.001<0.0001中度污染0.001~0.010.0001~0.001輕度污染0.01~1.00.001~0.1潔凈>1.0>0.1第137頁,共184頁，2024年2月25日，星期天土壤微生物污染的預(yù)防方法：污染源的無害化處理第138頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第139頁,共184頁，2024年2月25日，星期天沼氣池第140頁,共184頁，2024年2月25日，星期天堆肥第141頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第六章生物多樣性保護(hù)1、生物多樣性：biodiversity1.1定義：生物多樣性是大自然物種擁有程度的一種衡量。生物多樣性是指一定范圍內(nèi)多種多樣活的有機(jī)體(動物、植物、微生物)有規(guī)律地結(jié)合所構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。第142頁,共184頁，2024年2月25日，星期天這種多樣性包括動物、植物、微生物的物種多樣性，物種的遺傳與變異的多樣性（或稱基因多樣性）及生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。其中，物種的多樣性是生物多樣性的關(guān)鍵，它既體現(xiàn)了生物之間及環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系，又體現(xiàn)了生物資源的豐富性。第143頁,共184頁，2024年2月25日，星期天地球生態(tài)系統(tǒng)的物種是非常豐富的自十八世紀(jì)博物學(xué)家開始對地球上的物種進(jìn)行鑒別和記錄以來，目前已有170萬的生物種類得到鑒定和研究。而對于未知物種數(shù)量的估計(jì)在1000萬到1億之間，主要是昆蟲、魚類、真菌、微生物等。美國國家科學(xué)理事會(NationalScienceBoard)1989年預(yù)計(jì)，到2014年，

25％或者更多的地球物種可以得到鑒別。由此可見，地球生態(tài)的生物種類眾多，所包含的生物多樣性是極其豐富的。第144頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第145頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第146頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第147頁,共184頁，2024年2月25日，星期天第148頁,共184頁，2024年2月25日，星期天地球生態(tài)系統(tǒng)是封閉、自支持的穩(wěn)定系統(tǒng)地球生態(tài)系統(tǒng)基本上可以被視為一個(gè)封閉系統(tǒng)，與外界以能量交換為主，物質(zhì)循環(huán)主要在內(nèi)部完成，所有的生物在生態(tài)系統(tǒng)中生存、繁衍、進(jìn)化。地球生態(tài)系統(tǒng)為何包含如此眾多的生物，生物多樣性為什么是必需的，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的穩(wěn)定性和生物多樣性之間有何關(guān)聯(lián)，這些問題尚未得到充分的研究。從不同的角度觀察，我們對于生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的關(guān)系可以得到以下啟示。第149頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1.1.1、多樣性是復(fù)雜性的源泉

從物理學(xué)的角度對系統(tǒng)進(jìn)行考察，可以知道系統(tǒng)所蘊(yùn)含的物體越多，系統(tǒng)的運(yùn)動形式越復(fù)雜。復(fù)雜性的產(chǎn)生是以多樣性為前提的。復(fù)雜性是生命的基礎(chǔ)。第150頁,共184頁，2024年2月25日，星期天單物體系統(tǒng)：是孤立和靜止的，沒有任何相互作用，也不可能存在任何運(yùn)動；雙物體系統(tǒng)：兩個(gè)物體之間的相互作用導(dǎo)致了運(yùn)動，構(gòu)成了經(jīng)典意義上的穩(wěn)定運(yùn)動，例如行星圍繞恒星的軌道運(yùn)動。三物體系統(tǒng)：多物體的相互作用產(chǎn)生復(fù)雜性，系統(tǒng)的運(yùn)動開始具有不可預(yù)測性，開始有混沌，系統(tǒng)開始具有復(fù)雜性和不可預(yù)測性。第151頁,共184頁，2024年2月25日，星期天生命和生態(tài)系統(tǒng)都是復(fù)雜系統(tǒng)，在最簡單的細(xì)胞中，新陳代謝也包含著幾千個(gè)相互關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)。因此，生命存在的基礎(chǔ)就是系統(tǒng)的復(fù)雜性。生態(tài)系統(tǒng)的存在也是建筑在生物多樣性的基礎(chǔ)上的，沒有生物多樣性，就不可能存在地球上多采多姿的生物圈。生物多樣性是人類可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。第152頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1.1.2、對生態(tài)系統(tǒng)的模擬遠(yuǎn)未成功對于生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、復(fù)雜性和穩(wěn)定性的關(guān)系的研究，規(guī)模最大的是目前由美國哥倫比亞大學(xué)管理的人工模擬生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性試驗(yàn)裝置Biosphere2(生物圈二號)，其命名的內(nèi)在含義指地球是生物圈一號。第153頁,共184頁，2024年2月25日，星期天該裝置設(shè)立的初衷是在一個(gè)密封的環(huán)境里引入3800多種生物，模擬構(gòu)成地球上的多種有代表性的生態(tài)系統(tǒng)，希望藉此實(shí)現(xiàn)內(nèi)部生態(tài)的自主循環(huán)。但是試驗(yàn)開始后不久，裝置內(nèi)的大氣氧含量就急劇下降，以至于不得不多次與外界交換空氣，一年以后，所引入的物種死亡了1/4，原定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)根本無法實(shí)現(xiàn)。第154頁,共184頁，2024年2月25日，星期天Bio2實(shí)驗(yàn)室全貌第155頁,共184頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)得出的重要結(jié)論：人類當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)對地球生物圈大尺度生態(tài)過程的模擬和控制能力非常有限，用科學(xué)技術(shù)圈代替生物圈不可能實(shí)現(xiàn)。地球生物圈保持穩(wěn)定所需要的生物多樣性的最低要求目前還是未知數(shù)。人類對生物多樣性的盲目破壞，將有可能從根本上破壞全球生態(tài)環(huán)境的存在基礎(chǔ)，是極其危險(xiǎn)的。第156頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1.2生物多樣性的層次：1.2.1、物種多樣性1.2.2、基因多樣性(或稱遺傳多樣性)

1.2.3、生態(tài)系統(tǒng)多樣性其中，物種的多樣性是生物多樣性的關(guān)鍵第157頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1.2.1物種多樣性物種是生物進(jìn)化的單元。物種多樣性對于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用。單一物種大規(guī)模人工培養(yǎng)非常容易造成病蟲害大規(guī)模爆發(fā)。而在未受人類干擾的原始生態(tài)條件下，生態(tài)系統(tǒng)具有良好的食物鏈結(jié)構(gòu)，病蟲害是很少發(fā)生的。第158頁,共184頁，2024年2月25日，星期天物種多樣性常用物種豐富度來表示。所謂物種豐富度是指一定面積內(nèi)種的總數(shù)目。到目前為止，已被描述和命名的生物種有170萬種左右，但科學(xué)家對地球上實(shí)際存在的生物種的總數(shù)估計(jì)出入很大，由1000萬到1億種。其中以昆蟲和微生物所占的比例最大。第159頁,共184頁，2024年2月25日，星期天1.2.2基因多樣性（遺傳多樣性）基因是物種遺傳信息的單位，它決定種內(nèi)的變異，并遺傳給下一代，所以基因多樣性又稱遺傳多樣性。例如，玉米籽粒的顏色、田螺的花紋、狗的不同體態(tài)等，世界上找不到完成相同的兩個(gè)個(gè)體，這一切指的就是基因多樣性?；蚨鄻有允侵冈谕粋€(gè)物種內(nèi)部的基因變異性。第160頁,共184頁，2024年2月25日，星期天基因多樣性代表生物種群之內(nèi)和種群之間的遺傳結(jié)構(gòu)的變異。每一個(gè)物種包括由若干個(gè)體組成的若干種群。各