土壤生物PPT課件

1、主要內(nèi)容 (重點)：教學(xué)目標與要求：教學(xué)方式與手段：課時安排與進度：1.1.壤生物多樣性 2.2.影響土壤微生物活性的環(huán)境因素（重點） 3.3.土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布 4.4.土壤生物活性及表征 了解土壤中的主要生物種類，認識土壤生物的多樣性；重點掌握影響土壤微生物活性的各種因素；了解土壤細菌、真菌、防線菌、蚯蚓、線蟲等生物的特性及對土壤肥力的影響?；脽簦瑒赢嬔菔?；案例分析；課時數(shù)：2個課時第1頁/共72頁第六章 土壤生物 提綱第一節(jié) 土壤生物的種類及其多樣性第二節(jié) 影響土壤微生活性的環(huán)境因素第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布第四節(jié) 土壤生物活性及表征土壤生物土壤是生命的搖籃，生命是土壤的

2、發(fā)動機！土壤是微生物的大本營被忽視的生物王國！第2頁/共72頁土壤生物 在生態(tài)系統(tǒng)中，生物按其功能可分為在生態(tài)系統(tǒng)中，生物按其功能可分為 生產(chǎn)者和生產(chǎn)者和分解者。分解者。土壤生態(tài)系統(tǒng)的特點是土壤生態(tài)系統(tǒng)的特點是 1、生產(chǎn)者占的比例很小。生產(chǎn)者占的比例很小。 藻類是土壤中唯一能進行光合作用的生物，土壤藻類是土壤中唯一能進行光合作用的生物，土壤生態(tài)系統(tǒng)中的有機物主要來自于地上部分的植物殘生態(tài)系統(tǒng)中的有機物主要來自于地上部分的植物殘體。體。2、分解者無論在數(shù)量和功能上都是十分重要的。分解者無論在數(shù)量和功能上都是十分重要的。第一節(jié) 土壤生物種類及其多樣性一、土壤生態(tài)系統(tǒng)及其特征第3頁/共72頁第4頁/

3、共72頁土壤生物分解者可分為 第一消費者 以植物殘體為食，最先對植物殘體分解的動物和微生物；第二消費者 包括食肉動物和消耗低等植物的食微植物者；第三消費者 以第二消費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。第5頁/共72頁土壤生物土壤生態(tài)系統(tǒng)和生物學(xué)過程的特征 1、在時空上的變異。新鮮底物上的生物 活性的變化則是隨時間的變化而不同的。 2、生態(tài)系統(tǒng)具有在時空上的等級結(jié)構(gòu)。 3、瞬間事件 由于微生物活動的動態(tài)變化有 時很大，瞬間事件可在極短的時間內(nèi)影 響其活性。如干濕和凍融交替。第6頁/共72頁藍細菌藍細菌動物 (Fauna) 全部異養(yǎng) 大型動物：主要食草

4、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、細菌 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) 細菌好氣細菌、厭氣細菌主要自養(yǎng)第7頁/共72頁 土壤食物網(wǎng)的簡化示意圖第8頁/共72頁土壤生物的主要類群示 意圖 第9頁/共72頁 二二 、土壤生物類型的多樣性、土壤生物類型的多樣性土壤生物有: : 多細胞的后生動物 單細

5、胞的原生動物 真核細胞的真菌（酵母、霉菌）和藻類 原核細胞的細菌、放線菌和藍細菌 沒有細胞結(jié)構(gòu)的分子生物（如病毒）土壤生物第10頁/共72頁土壤生物土壤生物的種類：土壤生物土壤生物微生物動 物植 物第11頁/共72頁土壤生物（一）后生動物土居性的多細胞動物： 線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、 輪蟲、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動物、蜘蛛和昆蟲第12頁/共72頁蚯蚓對土壤肥力的影響： 增加土壤的通透性。 改善土壤結(jié)構(gòu) 活化土壤養(yǎng)分 形成大量有機質(zhì)土壤生物（一）后生動物蚯蚓喜歡潮濕、肥沃、鈣質(zhì)豐富的土壤1、蚯蚓數(shù)量大約有200余種。在肥沃的草地土壤中每平方米可達500條。在以般耕地中，每平方米有30

6、-300條。第13頁/共72頁土壤蚯蚓等動物正在交配的蚯蚓土壤生物第14頁/共72頁屎克郎推糞球第15頁/共72頁土壤生物土壤是許多昆蟲發(fā)育的搖籃請看精彩的昆蟲世界第16頁/共72頁第17頁/共72頁 體形呈紡錘形，后部較尖，微型、透明的絲狀動物。體形呈紡錘形，后部較尖，微型、透明的絲狀動物。一萬多種線蟲，寄生或自生。一萬多種線蟲，寄生或自生。1000種生活在土壤中，種生活在土壤中， 數(shù)目可達數(shù)目可達106m-2,一般只有棉線的一般只有棉線的1/5粗，主要生活在土粗，主要生活在土粒周圍的水膜中和植物的根里。粒周圍的水膜中和植物的根里。土壤生物 習(xí)性 表皮失水很快，干燥時變?yōu)榘?，濕潤時又重 新

7、活動。 食性可分為三類 1、 以腐敗的有機質(zhì)為食的2、 以其他線蟲、細菌、原生動物為食的3、 寄生在高等植物根系的2、線蟲第18頁/共72頁所有的線蟲都需要取食活的有機物質(zhì)。所有的線蟲都需要取食活的有機物質(zhì)。取食方式有兩種取食方式有兩種 1、刺吸式、刺吸式 吸食真菌、細菌，吸食的原生質(zhì)吸食真菌、細菌，吸食的原生質(zhì) 2、把細菌整個吞下。食細菌線蟲每年取食細菌、把細菌整個吞下。食細菌線蟲每年取食細菌的數(shù)量可達的數(shù)量可達800kgha-1，吞食進的細菌僅有，吞食進的細菌僅有40-60%被破壞吸收，剩余的大部分又通過糞便排泄被破壞吸收，剩余的大部分又通過糞便排泄到土壤中，并且變得更加活躍到土壤中，并且

8、變得更加活躍 土壤生物2、線蟲 線蟲對植物的侵害非常廣泛。包括番茄、豌豆、胡蘿卜、苜蓿、草皮。如發(fā)育為蟲癭、結(jié)節(jié)、畸形根等第19頁/共72頁土壤生物線蟲螨（mite)第20頁/共72頁 原生動物是動物中最低級的。 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。土壤生物（二）原生動物 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(1-10萬個/克土)原生動物，它們的活重在耕層達150-200磅/每英畝。第21頁/共72頁原生動物的特點是 A、單細胞，結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)量大，分布廣B、既可有性生殖，也可無性生殖在一定條 件下可形成孢囊C、與生者相比，個體較小，不同

9、土壤中種 類不同，但一般均為表層較多。土壤生物（二）原生動物第22頁/共72頁原生動物在土壤中的作用 1、通過選擇性的取食某些微生物(如細菌)，改變微生物的群落結(jié)構(gòu)，主要是調(diào)節(jié)細菌的數(shù)量。2、增進某些微生物的活性(如固N菌、排泄出的細菌等)3、 參與土壤植物殘體的分解，如鞭毛蟲與白蟻共生，加速對木質(zhì)素的分解4、某些原生動物也侵害植物，造成植物病害，有的可引起嚴重的人畜傳染病。土壤生物（二）原生動物第23頁/共72頁土壤生物（二）原生動物第24頁/共72頁 （三）微生物土壤生物土壤中微生物 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25

10、頁/共72頁 1公斤土壤可含： 5億個微小動物。 5億個細菌， 近10億個真菌 100億個放線菌 土壤微生物：土壤生物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)雜生物量最大第26頁/共72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27頁/共72頁病原微生物對植物的危害： 草原局部潰瘍 根部癭瘤第28頁/共72頁土壤生物二、土壤微生物種群的多樣性二、土壤微生物種群的多樣性（一）原核微生物 1 1、古細菌 古細菌包括甲烷產(chǎn)生菌、極端嗜酸熱菌和 極端嗜鹽菌 現(xiàn)已探明生物

11、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)境的古細菌作為特殊基因庫，用以構(gòu)建有益的新種。第29頁/共72頁 土壤細菌占土壤微生物總數(shù)的70%70%90%90%特性 A、單細胞 B、分裂生殖快 C、個體小(4-5u um)，接近于土壤粘粒的大小。 D、以桿菌占優(yōu)勢 E、數(shù)量大，每克有幾億到30億個 10g10g肥沃土壤的細菌總數(shù)相當(dāng)于全球人口的總數(shù)2、細菌土壤生物第30頁/共72頁（1 1）節(jié)桿菌屬（ArthrobacterArthrobacter） 很強的抗旱性，土壤經(jīng)過1515天干燥，芽孢細 菌僅剩1/31/3左右，其他細菌幾乎全部消失， 而節(jié)桿菌仍保持90

12、%90%的存活率。 很強的耐餓性和廣食性， 可降解土壤中難分解的物質(zhì)和多種化學(xué)農(nóng) 藥。第31頁/共72頁（2 2） 芽孢桿菌屬（BacillusBacillus） 土壤中最普遍的是蠟質(zhì)芽孢桿菌（B.cereusB.cereus）。熱帶和亞熱帶土壤中的絕對嗜熱菌能在65657575生長，4040以下停止生長，如酸熱芽孢桿 菌 （B . a c i d o c a l d a r i u sB . a c i d o c a l d a r i u s） 和 嗜 熱 脂 肪 芽 孢 桿 菌( (B.stearothermophilusB.stearothermophilus),),對高溫環(huán)境中的物

13、質(zhì)轉(zhuǎn)化起重要作用。第32頁/共72頁（3 3）假單胞菌屬（PseudomonasPseudomonas） 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。 青枯假單胞菌（Ps.solanacearumPs.solanacearum）是茄科植物病原菌 托拉氏假單胞菌( (Ps.tolasiiPs.tolasii) )是蘑菇褐斑病的病原菌 嗜冷性假單胞菌是冷藏食品、制品的有害菌。 在降解土壤、水體中的農(nóng)藥和除草劑處理石油廢水中 能發(fā)揮重要作用。第33頁/共72頁（4 4）土壤桿菌屬（AgrobacteriumAgrobacterium）（5 5）產(chǎn)堿桿菌屬（AlcaligenesAl

14、caligenes） 反硝化產(chǎn)堿桿菌( (Al.denitrificansAl.denitrificans) )，在硝酸鹽存在的厭氧條件下，靠氧化有機質(zhì)取得能源，并以硝酸鹽中的氧作為電子受體而產(chǎn)生氮氣。（6 6）黃桿菌屬（FlavobacteriumFlavobacterium） 化能異養(yǎng)菌，培養(yǎng)時需要某些氮素物質(zhì)和復(fù)合維生素，因而分離后的培養(yǎng)物難以保存和培養(yǎng)。能用于凈化污水。第34頁/共72頁 土壤中重要的各種細菌生理群： 纖維分解細菌 固氮細菌 硝化細菌 亞硝化細菌 硫化細菌 氨化細菌 在土壤碳、氮、磷、硫循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要 的角色。第35頁/共72頁細菌菌落第36頁/共72頁根瘤第37頁/共

15、72頁放線菌也是原核微生物，菌絲比真菌細，菌絲斷裂為孢子 每克土壤中的細胞數(shù)在10104 410106 6變動。鏈霉菌屬，占70%70%90%90%；其次為諾卡氏菌屬占10%10%30%30%；小單胞菌屬占第三位，只有1%1%15%15%。它們的大部分均屬好氧腐生菌。產(chǎn)生抗生素，對其他有害菌能起拮抗作用。高溫型的放線菌在堆肥中對其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著重要作用。 3、放線菌第38頁/共72頁4 4、藍細菌（CyanobacteriumCyanobacterium） 光合微生物，行光能無機營養(yǎng)，過去稱為藍（綠） 藻。 由于原核特征現(xiàn)改稱為藍細菌，與真核藻類區(qū)分開 來。5 5、粘細菌 在施有機肥料的土壤中常

16、見。 粘細菌是已知的的最高級的原核生物，具備形成子實 體和粘孢子的形態(tài)發(fā)生過程。 具有很強的抗逆性。 第39頁/共72頁（二）真核微生物1、土壤真菌有170個屬，690多個種，分三個類群 A、酵母菌 土壤中很少B、霉菌 土壤中最多C、傘菌土壤生物二、土壤微生物種群的多樣性二、土壤微生物種群的多樣性第40頁/共72頁青 霉 屬（PenicilliumPenicillium）曲 霉 屬（AspergillusAspergillus）鐮刀菌屬（ Fusarium Fusarium ）木 霉 屬（TrichodermaTrichoderma）毛 霉 屬（ Mucor Mucor ）根 霉 屬 ( (

17、Rhizopu Rhizopu ) )土壤真菌第41頁/共72頁 對土壤通氣性非常敏感，對土壤通氣性非常敏感， 霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明顯的霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明顯的 優(yōu)勢。優(yōu)勢。 霉菌多數(shù)分布在有機質(zhì)豐富，通氣好的表層土壤中，霉菌多數(shù)分布在有機質(zhì)豐富，通氣好的表層土壤中， 較常見的有青霉、毛霉、鏈霉、和曲霉四個屬的許種。較常見的有青霉、毛霉、鏈霉、和曲霉四個屬的許種。 霉菌的數(shù)量在正常情況下，每克土壤中有霉菌的數(shù)量在正常情況下，每克土壤中有0.1-1百萬百萬 個，相當(dāng)于每平方米個，相當(dāng)于每平方米100-1000億個，其生物量可達每英億個，其生物量可達每英

18、 畝畝500- 5000磅。磅。 霉菌是土壤中異養(yǎng)型微生物的重要部分。霉菌是土壤中異養(yǎng)型微生物的重要部分。土壤生物霉菌 第42頁/共72頁土壤生物真菌在土壤中的作用 是土壤有機質(zhì)的主要降解者 某些真菌和植物的根系產(chǎn)生菌根 促進土壤結(jié)構(gòu)的形成，菌絲的穿插對于促進土壤的凝聚有重要的作用第43頁/共72頁真真菌菌菌菌落落第44頁/共72頁真菌孢子第45頁/共72頁 2、藻類 藻類為單細胞或多細胞的真核原生生物。 土壤藻類主要由硅藻、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46頁/共72頁 地衣是真菌和藻類形成的 不可分離的共

19、生體。 地衣在土壤發(fā)生的早期起 重要作用 3 3、地衣（LichensLichens）土壤生物第47頁/共72頁（三）非細胞型生物即分子生物病毒 病毒是一類超顯微的非細胞生物，每一種病毒只有一種核酸 病毒是一種活細胞內(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48頁/共72頁第二節(jié)第二節(jié) 影響土壤微生物活性的環(huán)境因素影響土壤微生物活性的環(huán)境因素一、一、溫度溫度表32 按生長溫度劃分的微生物類型類 型溫度（）界限生 境最 低最 適最 高低溫型專性嗜冷兼性嗜冷0以下0上下15以下203020以下35極地或大洋深處海水

20、和冷藏箱，寒冷地帶凍土中溫型0上下254050哺乳動物生活的地方，土壤表層以下的耕作層高溫型嗜 熱極端嗜熱30304560809070100以上溫泉、堆肥和土壤表層熱泉、地?zé)釃娍?、海底火山口、熱帶土壤表層土壤生物?9頁/共72頁二、二、水分水分及其有效性及其有效性 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（OsmophilesOsmophiles）或嗜鹽菌(halophiles)(halophiles)，極端嗜鹽菌(extreme halophiles)(extreme halophiles)甚至能在15%15%30%30%鹽濃度時生活。一般在土壤含水量為田間持水量的

21、50-80%50-80%之間較好。土壤生物第50頁/共72頁三、三、pHpH 大多數(shù)細菌、藻類和原生動物的最適宜的pHpH值為6.56.57.57.5，在pH4.0pH4.010.010.0也可以生長。放線菌一般在微堿性即pH7.5pH7.58.08.0最適宜，酵母菌和霉菌則適宜于pH5.0pH5.06.06.0的酸性環(huán)境, ,而生存范圍可在pH5.0pH5.09.09.0之間。土壤生物第51頁/共72頁四、四、氧氣氧氣和和EhEh值值 好氧性微生物需要在有氧氣或氧化還原電位高，EhEh值為100mv100mv以上的條件下生長, ,最適EhEh值為300300400mv400mv。 厭氧性微生

22、物必須在缺氧或氧化還原電位EhEh值100mv100mv以下的條件下生長。土壤生物第52頁/共72頁五、五、生物因素生物因素 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) ) 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，為微生物進行分解創(chuàng)造了條件土壤生物第53頁/共72頁土壤生物（一）土壤耕作 個案：Doran(1980)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菌數(shù)量明顯減

23、少。六、土壤六、土壤管理管理措施措施（二）殺生劑和其他化學(xué)制劑殺菌劑、熏蒸劑及其殺傷力強的化學(xué)劑可造成土壤微生物區(qū)系的破壞，應(yīng)禁用或慎用。第54頁/共72頁 黑鈣土 棕壤 灰壤 水稻土 磚紅壤表 36 用直接測數(shù)法測定前蘇聯(lián)土壤中的微生物數(shù)量土壤類型土壤狀況1g 土壤中的微生物總數(shù)灰 壤生荒土3.01086.0108森林灰化土生荒土熟化土6.01081.01091.01092.0109黑鈣土生荒土熟化土2.01092.51092.51093.0109灰鈣土生荒土熟化土1.21091.61091.81093.0109第三節(jié) 土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類一、一、不同類型土壤中微生物的數(shù)量和分布不同類

24、型土壤中微生物的數(shù)量和分布第55頁/共72頁圖圖3 32 2 土壤團聚體中的細菌微菌落土壤團聚體中的細菌微菌落（a a）示微菌落和礦物質(zhì)顆粒等 （b b）示團聚體的微孔與結(jié)構(gòu)( (引自Atlas,1987)Atlas,1987)第56頁/共72頁土壤生物 各種團聚體是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。 團聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。 第57頁/共72頁二、微生物與植物的關(guān)系二、微生物與植物的關(guān)系（一）根圈（際）微生物 根圈（rhizosphererhizosphere）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/ /土比值（R/SR/S）：即根圈土壤微

25、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50502020之 間。 實行作物輪作，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58頁/共72頁 土壤生物（二）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，只在表皮細胞間隙擴展，并不侵入根細胞內(nèi)部，這種菌根稱為外生菌根。 第59頁/共72頁外生菌根對寄主植物的作用有： 擴大寄主植物根的吸收面。菌根真菌能產(chǎn)生生長刺激素，促進植物生長。 防御林木根部病害，起機械屏障，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60頁/共72頁土壤生物 菌絲侵入根細胞內(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