土壤生物與土壤酶.課件

1、第二章 土壤的物質(zhì)組成 土壤肥料學(xué)Soil and Fertilzers1第三節(jié) 土壤生物與土壤酶2一、土壤生物(soil organisms) 生活在土壤中的生物包括動(dòng)物、植物和微生物。 （一）、土壤生物多樣性A、原生動(dòng)物：?jiǎn)渭?xì)胞真核生物，104-105個(gè)/g土。鞭毛蟲、變形蟲B、后生動(dòng)物：多細(xì)胞動(dòng)物。線蟲、蠕蟲、蚯蚓、螞蟻 疏松土壤，破碎植物殘?bào)w3土壤動(dòng)物：長(zhǎng)期或一生中大部分時(shí)間生活在土壤或地表凋落物層中的動(dòng)物。它們直接或間接地參與土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可分割的組成部分。 作用1、破碎土壤中的生物殘?bào)w，為微生物活動(dòng)和有機(jī)物質(zhì)進(jìn)一步分解創(chuàng)造條件2、改變土壤的物理、化學(xué)以及

2、生物學(xué)性質(zhì)，對(duì)土壤形成及土壤肥力發(fā)展起著重要作用4 原生動(dòng)物：生活于土壤和苔蘚中的真核單細(xì)胞動(dòng)物，屬原生動(dòng)物門 。 按運(yùn)動(dòng)形式可把原生動(dòng)物分為三類 ： 變形蟲類（靠假足移動(dòng)）1 纖毛蟲類（靠纖毛移動(dòng)）3 鞭毛蟲類（靠鞭毛移動(dòng)）2 123作用：原生動(dòng)物在土壤中起著調(diào)節(jié)細(xì)菌數(shù)量； 增進(jìn)土壤生物活性； 分解植物殘?bào)w的作用。5后生動(dòng)物蚯蚓對(duì)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(jī)質(zhì)蚯蚓喜歡潮濕、肥沃、鈣質(zhì)豐富的土壤是被研究最早（自1840年達(dá)爾文起）和最多的土壤動(dòng)物。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

3、條。蚯蚓6線蟲 體形呈紡錘形，后部較尖，微型、透明的絲狀動(dòng)物。一萬多種線蟲，寄生或自生。1000種生活在土壤中 數(shù)目可達(dá)106m-2,一般只有棉線的1/5粗，主要生活在土粒周圍的水膜中和植物的根里。 習(xí)性 表皮失水很快，干燥時(shí)變?yōu)榘?，濕?rùn)時(shí)又重 新活動(dòng)。 食性可分為三類1、 以腐敗的有機(jī)質(zhì)為食2、 以其他線蟲、細(xì)菌、原生動(dòng)物為食3、 寄生在高等植物根系7C、土壤微生物細(xì)菌（bacteria）放線菌（actinomyces ）真菌（fungi）藻類 (algae)8土壤微生物：指生活在土壤中，借助光學(xué)顯微鏡才能看到的微小生物。 1324圖1：古細(xì)菌（產(chǎn)甲烷菌）圖2：細(xì)菌（金黃色葡萄球菌）圖3：

4、真菌（青霉菌）圖4 ：病毒（T4噬菌體）9 土壤細(xì)菌是一類單細(xì)胞、無完整細(xì)胞核的生物。它占土壤微生物總數(shù)的70%90%。 細(xì)菌的基本形態(tài)有：球狀、桿狀和螺旋狀土壤細(xì)菌常見屬有：節(jié)桿菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、土壤桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和黃桿菌屬。 土壤細(xì)菌土壤中存在各種細(xì)菌群，其中主要的有纖維分解細(xì)菌、固氮細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌等。10土壤放線菌土壤放線菌：是指生活于土壤中呈絲狀單細(xì)胞的原核微生物。它占土壤微生物總數(shù)的5%30%。 自然界分布很廣，絕大多數(shù)為腐生，少數(shù)寄生。產(chǎn)生種類繁多的抗生素，據(jù)估計(jì)，已發(fā)現(xiàn)的4000多種抗生素中，有2/3是放線菌產(chǎn)生的，如鏈霉素、慶大霉素、利福霉

5、素等。重要的屬有：鏈霉菌屬，小單孢菌屬和諾卡氏菌屬等。11 土壤真菌：是指生活在土壤中菌體多呈分枝絲狀菌絲體，少數(shù)菌絲不發(fā)達(dá)或缺乏菌絲的具真正細(xì)胞核的一類微生物。 生態(tài)習(xí)性：適宜酸性；好氣性微生物；化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 。作用：是土壤中糖類、纖維類、果膠和木質(zhì)素等含碳物質(zhì)分解的積極參與者。 土壤真菌主要的土壤真菌：分布最廣的是青霉屬、曲霉屬、木霉屬、鐮刀菌屬、毛霉屬和根霉屬。12土壤藻類是指土壤中的一類單細(xì)胞或多細(xì)胞、含有各種色素的低等植物。 土壤藻類主要有硅藻、綠藻、黃藻13 地衣是真菌和藻類形成的不可分離的共生體。地衣廣泛分布在荒涼的巖石、土壤和其他物體表面，地衣通常是裸露巖石和土壤母質(zhì)的最早定

6、居者。 地衣地衣一、殼狀地衣 二、葉狀地衣 三、枝狀地衣14土壤中常見的生物的數(shù)量 細(xì)菌101310141081094504500放線菌101210131071084504500真菌10101011105106562.55625藻類109101010410556.25562.5原生動(dòng)物109101010410516.875168.75線蟲1061071010211.25112.5其它動(dòng)物10310516.875168.75生物種類土壤表層中的數(shù)量個(gè)/個(gè)/g生物量（kg/hm2）蚯蚓30300112.5112515（二）、營(yíng)養(yǎng)類型1）化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型：異養(yǎng)型，需要有機(jī)化合物作為碳源，并從氧化有機(jī)化

7、合物的過程中獲得能量。大多數(shù)細(xì)菌、幾乎全部真菌和原生動(dòng)物。2）化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型：自養(yǎng)型，以CO2為碳源，從氧化無機(jī)化合物中取得能量。亞硝酸菌、硝酸菌等。3）光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型：異養(yǎng)型，能量來自于光，需有機(jī)化合物作為氫供體以還原CO2，并合成細(xì)胞物質(zhì)。4）光能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型：自養(yǎng)型，利用光能進(jìn)行光合作用，以無機(jī)化合物作為氫供體以還原CO2，并合成細(xì)胞物質(zhì)。 藻類、光合細(xì)菌16（三）、土壤生物的呼吸類型根據(jù)土壤生物對(duì)氧氣要求的不同，可分為：好氣性 在有氧環(huán)境中生長(zhǎng)，以氧分子為呼吸基質(zhì)氧化時(shí)的最終電子受體 兼性 在有氧和無氧環(huán)境中均能進(jìn)行呼吸的土壤微生物 嫌氣性 在嫌氣條件下進(jìn)行無氧呼吸，以無機(jī)氧化物（NO3

8、-、SO42-、CO2）作為最終電子受體，通過脫氧酶將氫傳遞給其它的有機(jī)或無機(jī)化合物，并使之還原 17（三）、土壤生物的作用：調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分循環(huán)；產(chǎn)生并消耗CO2，CH4，NO，N2O，CO和H2等；促進(jìn)團(tuán)聚體的形成；分解有機(jī)廢棄物；對(duì)土壤污染的凈化作用生物固氮 是新物種基因材料的源和庫(kù)18生物區(qū)系在土壤生態(tài)系統(tǒng)過程中所起的作用 微生物群落分解有機(jī)質(zhì)、礦化和固定養(yǎng)分 形成能粘合團(tuán)聚體的有機(jī)化 合物，菌絲將顆粒纏結(jié)形成 團(tuán)聚體 小型土壤動(dòng)物調(diào)節(jié)細(xì)菌和真菌種群，改變養(yǎng)分周轉(zhuǎn) 通過與微生物群落的相互作 用影響土壤團(tuán)聚體中型土壤動(dòng)物調(diào)節(jié)真菌和小型土壤動(dòng)物種群，改變養(yǎng)分周轉(zhuǎn) 產(chǎn)生糞粒，創(chuàng)造生物孔隙生

9、物區(qū)系養(yǎng)分循環(huán)土壤結(jié)構(gòu)大型土壤動(dòng)物破碎植物凋落物，刺激微生物活動(dòng)混合有機(jī)和無機(jī)顆粒使有機(jī)質(zhì)和微生物重新分布，創(chuàng)造生物孔隙，提高腐殖化作用，產(chǎn)生糞粒19二、土壤酶（soil enzyme） 1、土壤酶（soil enzyme）：土壤中產(chǎn)生專一生物化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑。土壤酶來源于土壤微生物和植物根，也來自土壤動(dòng)物和進(jìn)入土壤的動(dòng)、植物殘?bào)w。存在狀態(tài)胞內(nèi)酶 存在于土壤中微生物和動(dòng)、植物的活細(xì)胞及其死亡細(xì)胞內(nèi)的酶 胞外酶 以游離態(tài)存在于土壤溶液中或與土壤有機(jī)、礦質(zhì)組分結(jié)合的脫離了活細(xì)胞和死亡細(xì)胞的酶 202、土壤酶的種類與功能氧化還原酶類：脫氫酶葡萄糖氧化酶過氧化氫酶過氧化物酶硝酸鹽還原酶水解酶類：芳基酯酶磷酸酯酶纖維素酶轉(zhuǎn)化酶脲酶轉(zhuǎn)移酶類：葡聚糖蔗糖酶果聚糖蔗糖酶氨基轉(zhuǎn)移酶裂解酶類：天冬氨酸脫羧酶谷氨酸脫羧酶芳香族氨基酸脫羧酶21 3、土壤酶參與土壤中多種生物化學(xué)過程：例如：腐殖質(zhì)的分解與合成；動(dòng)植殘?bào)w和微生物殘?bào)w的分解，及其合成有機(jī)化合物的水解與轉(zhuǎn)化；某些無機(jī)化合物的氧化、還原反應(yīng)。土壤酶的活性大致反映了某一種土壤生態(tài)狀況下生物化學(xué)過程的相對(duì)強(qiáng)度；測(cè)定相應(yīng)酶的活性，以間接了解某種物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化情況。 22 土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生物化學(xué)反應(yīng)的能力。常以單位時(shí)間內(nèi)單位土重的底物剩余量或產(chǎn)物生成量表示，是