第三章---土壤生物課件

1、第三章 土壤生物 3.1 土壤生物的種類及其在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位3.2 土壤微生物3.3 土壤動物 3.4 高等植物的根 3.5 土壤酶 3.6 土壤生物對土壤及植物的作用 3.7 治理措施對土壤生物的影響 3.1 土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位 3.1.1 土壤生物的數量和活性 3.1.2 食物鏈和食物網 3.1.3 土壤動物的作用3.1 土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位 土壤生物指生活于土壤 中的有機體，包括土壤 微生物和土壤動物，它 們是土壤中最活躍的組 分。3.1 土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位 3.1 土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位土壤生物的 主要類群 示意圖3.1 土壤生物在土壤生

2、態(tài)系統(tǒng)中的地位3.1.1 土壤生物的數量和活性土壤生物量可占土壤有機質總量的2%8%。土壤有機質：土壤有機殘體：土壤微生物：土壤動物1000 ： 100 ： 10 ： 1土壤生物的活性：某一特定的土壤生物的活性可用在單位體積或單位面積土壤中數目、生物量或代謝活性來表征。土壤中生物活性約80%應歸結為土壤微生物。蚯蚓和白蟻等土壤動物對土壤微生物的活動起促進作用3.1 土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位3.1.1 土壤生物的數量和活性土壤中生物眾多，每把土就有上億個生物。 種類之多可以說除了飛禽類之外，涵蓋了所有的生物類群。 3.1.2 食物鏈和食物網 初級消費者：將貯存于植物殘體中的能量加以利用的生

3、物為初級消費者。次級消費者：以土壤中初級消費者的組織作為食物的捕食性生物和寄生性生物。以次級消費者為食者，可稱之為三級消費者牧食作用：食菌生物對微生物的取食稱牧食作用。三級消費者：3.1.2 食物鏈和食物網簡化示意圖土壤食物網3.1 土壤生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的地位 3.1.3 土壤生物的作用土壤動物：物理和化學作用物理作用：挖掘通道、機械搬運，咀嚼破碎化學作用：取食后的分解和消化土壤微生物：物理和化學作用物理作用：促成土壤團粒結構化學作用：降解土壤有機質，合成復雜土壤腐殖質促成土壤團粒結構3.2土壤微生物土壤微生物包括：細菌、放線菌、真菌、藍藻和原生動物土壤微生物的作用：這些土壤微生都具有細胞

4、壁也稱之為微植物系物。原生動物因其個體少，也常被列為土壤微生物。1、分解有機質，釋放出碳氮磷硫等營養(yǎng)元素。2、土壤腐殖質的合成及土壤團聚體形成的膠結物質3、進行生物固氮（部分細菌和藍藻）4、在氮、磷、硫等元素的轉化中起主導作用。5、刺激植物生長（根際微生物分泌氨基酸、維生素和生長刺激素）6、土傳病害的防除（致病微生物和抗生素的作用）7、土壤有機污染物的解除3.2土壤微生物 3.2.1細菌細菌是原核生物，不具備真正的細胞核和膜包裹的細胞器。土壤中的細菌數量大，可占土壤微生物總量的70%90%。但細菌的體積小，而數量大又使其整體的比表面積特大。細菌的主要種類：芽孢桿菌、假單孢桿菌、土壤桿菌屬、色桿

5、菌屬、節(jié)桿菌屬、產堿桿菌屬和根瘤菌屬腐生型（靠死的有機質獲得能量或營養(yǎng)）自生固氮菌（拜葉林克氏菌、梭狀芽孢桿菌）共生固氮菌（根瘤菌）硝化、硫氧化細菌1、特點和種類3.2土壤微生物 3.2.1細菌2、環(huán)境條件濕度：取食與生活在水膜中有機物質： 有機物比較豐富的根際土壤是非常好的生存環(huán)境根際土壤與非根際土壤中的細菌數量比為10：1食物來源不足的情況下，細菌處于休眠狀態(tài)。溫度和pH值：土壤中細菌的最適宜的溫度是2040度（）最適pH值是6.08.0細菌菌落 3.2.1細 菌 菌 落3.2土壤微生物 3.2.2放線菌特點與種類：放線菌在細胞結構上同細菌一樣，葉屬于原核生物。形態(tài)上與真菌相似為分支絲狀體

6、。大部分是腐生菌少數是寄生菌共生菌（弗蘭克氏菌與植物共生固氮）特點：能夠降解非常難降解的的有機物，如木質素、纖維素放線菌的一大特點是產生抗生素土壤中常見的有鏈霉素菌屬、諾卡氏菌屬、小單孢菌屬3.2土壤微生物 3.2.3真菌1、種類：土壤真菌種類繁多，已經鑒定的有幾萬種，分屬170個屬，還有上百萬種尚未分離鑒定。數目小于細菌。真菌可分為三大類：酵母、霉菌和傘菌霉菌常見有4種（青霉屬、毛霉屬、曲霉屬和鐮孢霉屬）2、生活環(huán)境：酵母：為單細胞真菌，存在于淹水及厭氣環(huán)境霉菌：為絲狀真菌，以孢子繁殖。在細菌和放線菌分布少的酸性土壤中活動傘菌：主要分布在濕潤的富含有機質的森林、草原土壤真菌菌落 3.2.3

7、真 菌 菌 落真菌孢子 真 菌 孢 子草原上的蘑菇圈 3.3 土壤動物 3.3.1 原生動物3.2.2.2 線蟲 3.2.2.3 微節(jié)肢動物 3.2.2.4 蚯蚓和線蚓3.2.2.5 白蟻和螞蟻 3.3 土壤動物 2mm 3.3 土壤動物 3.3.1 原生動物原生動物有寄生的和自生的兩種。自生原生動物有鞭毛蟲、纖毛蟲和變形蟲（以裸變形蟲為主要形態(tài)，灌溉后的牧場土壤中95%為裸變形蟲）。原生動物吞食固體食物，它們主要取食細菌（三級消費者）分布：表層土壤或根際土壤（細菌集中處）共生：鞭毛蟲與白蟻共生，有助于白蟻對木質素的降解。兩方面作用：改變微生物的群落結構（食菌）；釋放NH4+ （食菌） 3.3

8、 土壤動物 3.3.2 線蟲 生活在土壤中的線蟲有1000種（自然界已知的有10000種）線蟲多為微型透明的絲狀動物。自生的取食活的有機物質（集中在根際土壤取食根表面的微生物 ）（三級消費者）寄生的寄生于植物根系吸允（原生質）吞噬種類：特點：吞噬量800kg/hm2.年合20 80kg /hm2.年4060%被破壞吸收，其余的重新排放到土壤中（變成更加活躍）線蟲（包括其它一些原生動物）可增加土壤中氮與磷的礦化度 3.3 土壤動物 3.3.3 微節(jié)肢動物 微節(jié)肢動物主要包括彈尾蟲和螨蟲。數量僅次于原生動物和線蟲。彈尾蟲和螨蟲取食真菌或植物組織（初級消費者、次級消費者和三級消費者）彈尾蟲主要取食真

9、菌，有些種類也可能取食植物的根。螨類中的甲螨為腐生型，同時也取食真菌滿蟲其它滿類（中氣門、無氣門和前氣門滿）主要生活在地表殘落層中。它們中有的取食植物，為重要害蟲。 3.3 土壤動物 3.3.4 蚯蚓蚯蚓分布廣泛，是溫帶土壤中生物量最大的無脊椎動物。12科3000多種我國有8科200多種（分布最廣泛的是巨蚓科的環(huán)毛蚓）3.2.2.4.1 蚯蚓的生態(tài)類型（1）表居型（2）上食下居型（3）土居型線蚓屬環(huán)節(jié)動物門是蚯蚓的近親體長12cm。適于酸性土壤生物量可以占到土壤動物生物量的1/41/3。 3.3 土壤動物 3.3.4 蚯蚓（1）表居型：（2）上食下居型：（3）土居型：死亡率高、但繁殖快。土表居

10、住、體形小、天敵多。體壁由于色素沉積為紅色活深灰色。因挖掘和穿插能力差，主要在地表破碎有機殘體表面居住在土壤內，取食在土表，將有機質運之地下。體型中等，身體背面體表有色素沉積，為灰褐色或紫褐色。從地表挖通道致地下，將下層土壤 和未完全消化物排泄到地表。對土壤的穿透性和土層混合影響大。居住與取食都在土壤內。取食有機物。體型大、體壁無色素沉積。代謝繁殖均比較慢。在土壤內挖掘縱橫交錯的通道，影響土壤的孔隙性。 3.3 土壤動物 3.3.4 蚯蚓3.2.2.4.2 蚯蚓對土壤肥力的影響3.2.2.4.1 蚯蚓的生態(tài)類型（1）土層混合作用：吞食蚯蚓自身重的230倍/天。表層有機質和土壤吞食后被運往地下（

11、2）有機質分解：破碎有機質，增加比表面積。（3）富積作用：通過取食有機物和土壤微生物，釋放土壤養(yǎng)分。選擇富含有機質的土壤顆粒。造成排泄時養(yǎng)分集中。 3.3 土壤動物 3.3.4 蚯蚓3.2.2.4.2 蚯蚓對土壤肥力的影響3.2.2.4.1 蚯蚓的生態(tài)類型（4）物理性質土壤內有蚯蚓挖的大量的永久和非永久性的通道分布在土壤各個方向和位置上。增加了土壤的入滲能力加大了過量的養(yǎng)分污染地下水的可能性3.2.2.4.3 影響蚯蚓活動的條件(1)排水良好潮濕通氣的土壤(pH在5.58.5)(2)有機質含量高的土壤（3）適合溫度10肥沃的草場，蚯蚓的密度可達500條/m2白蟻和螞蟻 白蟻巢穴 3.3.5 白

12、蟻和螞蟻 3.3 土壤動物 白蟻：世界上白蟻大約有2000種，在地球1/3以上的陸地均有分布。降雨量800mm的熱帶落葉林中密度可達幾千萬上億只/hm2它們集中分布于熱帶和亞熱帶的稀樹草原和森林中。每年搬運的土壤有3001200kg/hm2。從地表移走4000kg/hm2有機殘體。筑巢時白蟻將土壤深層黏土和經過咀嚼的有機殘體混合，然后膠結在一起，膠結的混合物堅硬無比。低等白蟻借腸道內的原生動物和微生物消化有機質。植菌白蟻將采集植物殘體，竟咀嚼碎了以后放在蟻穴中發(fā)酵，利用真菌降解復雜的有機物白蟻消化吸收能力都非常強。排泄物中很少能被其它生物所利用的了造成土壤貧瘠，結構惡化。河堤若有白蟻巢穴，還容

13、易引起河堤崩潰。 3.4 高等植物的根 3.2.3.1 根際3.2.3.2 菌根 3.4 高等植物的根 3.4.1 根際3.4.1.1 根際范圍 根際：存活的植物根能顯著影響到的土壤區(qū)域稱為根際。根際效應：（根際與非根際區(qū)域的物理化學以及生物學特性都有所不同。）因此根際效應就是這些特性在根際土壤和非根際土壤的比值。也稱為根土比（R/S）根際土壤的pH 值可比非根際土壤高出或低10倍例如：根系對根際土壤影響的物質基礎是分泌的大量有機物質 3.4 高等植物的根 3.4.1 根際3.4.1.1 根際范圍 3.4.1.2 根際分泌物根系分泌物的有機物質有三種（1）由細胞分泌的小分子的有機化合物。包括：

14、有機酸、單糖、氨基酸和酚類物質。酚類物質對植物和微生物有生長刺激作用（2）由根冠和根尖的表皮細胞分泌的大分子化合物。根在穿插時的潤滑作用與土壤緊密結合有利于吸收水分養(yǎng)分避免化學毒素的侵擾，為微生物提供有利的生存環(huán)境。（3）脫落的根冠表皮細胞使大量的土壤生物聚集在根際周圍 3.4 高等植物的根 3.4.2 菌根菌根：某些高等植物的根可與真菌形成互惠共生體稱為菌根植物根供給真菌糖類物質（光合作用產物的510%）菌根真菌為植物提供水分、以及磷、鉀等養(yǎng)分。菌根真菌擴大了與土壤的接觸范圍（515cm）。兩種菌根真菌：外生菌根真菌（幾百種）和內生菌根真菌（100多種）外生菌根真菌：在根表形成菌絲殼，同時穿

15、破根系表皮進入皮層細胞的間隙外生菌根真菌可以在人工培養(yǎng)基上大量繁殖。在貧瘠土壤上接種菌根真菌，可使樹木生長速度提高50500倍。 3.4 高等植物的根 3.4.2 菌根兩種菌根真菌：外生菌根真菌（幾百種）和內生菌根真菌（100多種）外生菌根真菌：內生菌根真菌（VA菌根）菌絲穿透根的皮層細胞的細胞壁進入細胞內部并在其中形成細小的但多分支的結構囊泡叢枝菌根囊泡叢枝菌根，簡稱VA菌根玉米、小麥、早稻、大豆、苜蓿、甘蔗及蔬菜和水果都能形成VA菌根。（有些十字花科作物不能）由于嚴格的共生真菌，目前尚不能進行人工培養(yǎng)繁育 3.4 VA菌根 VA真菌根內胞囊 3.4 VA菌根 VA菌根根內叢枝 3.5土壤酶

16、 3.5.1 土壤酶種類 土壤酶是土壤種具有高度專一性和催化活性的蛋白質。土壤中養(yǎng)分循環(huán)涉及的一系列物理化學、化學、生物化學反應中的所有生物化學反應都是通過土壤酶催化來實現的。土壤酶活性是某一時刻土壤代謝強度和土壤肥力的表征。土壤酶種類：土壤酶形態(tài)目前發(fā)現的土壤酶包括水解酶、氧化還原酶、轉移酶和裂解酶。與碳氮循環(huán)有關的：淀粉酶、纖維素酶、木聚糖酶、蔗糖酶、多酞酶、蛋白酶、幾丁質酶、脲酶。與磷循環(huán)有關的：磷酸酯酶、核酸酶、無機焦磷酸酶、多聚磷酸酶、三磷酸腺酶與硫循環(huán)有關的：芳基硫酸酯酶和硫氰合成酶 3.5土壤酶 3.5.2 土壤酶形態(tài)酶釋放入土壤后：（1）部分被蛋白酶降解（2）剩余部分則與腐殖質

17、和粘粒結合（3）部分土壤酶存在于活的不增殖的細胞中3.5.3 土壤酶來源 植物根系、土壤微生物和土壤動物都能分泌釋放酶土壤酶種類由活細胞主動分泌的胞外酶破裂細胞釋放出的胞內酶微生物土壤動物土壤動物中以蚯蚓的貢獻最大 3.5土壤酶 3.5.2 土壤酶形態(tài)3.5.3 土壤酶來源 3.5.4 土壤酶分布土壤酶在土壤剖面中分布于土壤有機質一致，酶活性在表土層中最大，主要分布在表土040cm的層次中。 3.5.5 影響土壤酶活性的因素因素分三類：（1）土壤理化性質：pH值、溫度、有機質和粘粒的含量極端的pH值和溫度是土壤酶失活（2）農業(yè)措施：耕翻，農藥、化肥的施用（3）環(huán)境污染：重金屬和有機污染物進入土壤。3.6 土壤生物對土壤及植物的作用36. 1. 土壤生物的有益作用36. 1. 1 有機物質的分解和養(yǎng)分釋放36. 1. 2 分解有毒有機物質36. 1. 3 無機物質的轉化36. 1. 4 生物固氮 36. 1. 5 植物保護36. 1. 6 團聚作用36. 2 土壤微生