Chap04-土壤生物.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 土壤生物,土壤生物在土壤生态系统中的地位,何谓,食物链、食物网,和,微生物量,？,了解土壤动物,种类,及其它们在土壤中的,作用,。,土壤微生物,掌握土壤微生物,基本种群,以及在土壤的,特殊功能,。,掌握,细菌、真菌和放线菌,生长、繁衍的环境条件及其三者之间的差异。,了解根际和根土比的含义，根际土壤和非根际土壤的环境,有什么不同，掌握根系分泌物三个种类的不同特点。,何谓菌根，菌根有何特性，有何功能？,重点掌握,土壤生物对动植物残体的消化分解作用，以及在有机质形成、养分循环、改善土壤物理性状和促进植物生长中的作用。,【,教学目标,】,第一节 土壤生物的种类及其在土壤生态系统中的地位,第二节 土壤微生物,第三节 土壤动物,第四节 高等植物的根,第五节 土壤生物对土壤及植物的作用,第六节 土壤管理措施对土壤生物影响,土壤是生命的摇篮，,生命是土壤的发动机！,土壤是微生物的大本营,被忽视的生物王国！,第一节 土壤生物的种类及其在,土壤生态系统中的地位,土壤生物,指,生活,于土壤中的,有机体,，包括土壤,微生物,和土壤,动物,，它们是土壤中,最活跃,的组分,(,狭义,),。,一、土壤生物的种类,二、土壤生物的数量和活性,微生物,动物,植物,（,高等植物的根系）,一、土壤生物的种类,土壤生物广义上应包括：,在土壤生态系统中，生物按其,功能,可分为：,生产者,和,分解者,。,土壤生态系统的,特点,是：,1,、,生产者,占的比例很小。,藻类是土壤中,唯一,能进行,光合作用,的生物，土壤生态系统中的有机物主要来自于地上部分的植物残体。,2,、,分解者,无论在数量和功能上都是十分重要的。,分解者,可分为,第一消费者,以,植物残体,为食，最先对植物残体分解的,动物和微生物,；,第二消费者,包括,食肉动物,和消耗低等植物的食微植物者；,第三消费者,以第二消费者为食物的,食肉动物,。,动物(,Fauna),全部异养,大型动物：,主要食草和食腐性,脊椎动物,田鼠,节肢动物,白蚁、甲虫及其幼虫、千足虫,环节动物,蚯蚓,软体动物,蜗牛、蛞蝓,主要捕食性,脊椎动物,鼹鼠、蛇,节肢动物,蜘蛛、,中型动物：,主要食腐性,节肢动物,螨、弹尾虫(跳虫),环节动物,线蚓,主要捕食性,螨,微型动物：,食腐性、捕食性、食真菌、细菌,线虫,线虫,原生动物,变形虫、纤毛虫,高等植物,：,自养,植物根、根毛、,微生物,：,褐藻、二元体,异养,真菌,酵母、霉菌、蘑菇,放线菌,链霉菌等,异养和自养,细菌,好气细菌、厌气细菌,蓝细菌,蓝细菌,主要自养,图,4-1,土壤生物的主要类群示意图,图,4-2,土壤食物网的简化示意图,CO,2,土壤生物类型的多样性,土壤生物有,:,多细胞,的后生动物,单细胞,的原生动物,真核细胞,的真菌（酵母、霉菌）和藻类,原核细胞,的细菌、放线菌和蓝细菌,没有细胞结构,的分子生物（如病毒）,二、土壤生物的数量和活性,土壤生物量通常可占土壤有机质总量的,1-8%,。,土壤有机质土壤有机残体土壤微生物土壤动物,1000,100,10,1,第二节 土壤微生物,土壤中微生物,分布广,数量大,种类多,最活跃,它们参与土壤,有机质分解,，,腐殖质合成,，,养分转化,和推动,土壤的发育和形成,。,1,公斤土壤可含：,5,亿个微小动物。,5,亿个细菌，,近,10,亿个真菌,100,亿个放线菌,单体数量最多,生物多样性最复杂,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营,主要作用,：,调节植物生长的养分循环；,产生并消耗各种气体，影响全球气候的变化；,分解有机废弃物；,是新物种和基因材料的源和库；,病原微生物。,土壤生物,土壤微生物,病原微生物对植物的危害：,草原局部溃疡,根部瘿瘤,土壤生物,二、土壤微生物种群的多样性,（一）原核微生物,1,、古细菌,古细菌包括,甲烷产生菌,、,极端嗜酸热菌,和,极端嗜盐菌,现已探明生物适应特殊环境因子的遗传基因普遍存在于,质粒,上。因此，有可能把这类生活在极端环境的古细菌作为特殊基因库，用以构建有益的新种。,土壤细菌占土壤微生物总数的,70%,90%,特性,A,、,单细胞,B,、,分裂生殖快,C,、,个体小,(4-5,u,m),，,接近于土壤粘粒的大小,D,、,以,杆菌,占优势,E,、,数量大，每克有几亿个,10g,肥沃土壤的细菌总数相当于全球人口的总数,2,、细菌,土壤生物,（,1,）节杆菌属,（,Arthrobacter,）,很强的,抗旱,性；很强的,耐饿,性和,广食性,（,2,）芽孢杆菌属,（,Bacillus,）,土壤中最普遍的是蜡质芽孢杆菌（,B.cereus,）。,如热带和亚热带土壤中的绝对嗜热菌能在,65,75,生长，对,高温,环境中的物质转化起重要作用。,（,3,）假单胞菌属,（,Pseudomonas,）,一部分为腐生菌，一部分兼性寄生菌，是土传性植物病害的,病原菌,。,（,4,）土壤杆菌属,（,Agrobacterium,）,某些有致病性（根瘤土壤杆菌）,（,5,）,产碱杆菌属,（,Alcaligenes,）,有腐生、兼性化能自养两种,（,6,）,黄杆菌属,（,Flavobacterium,）,化能异养,菌,，可用于,污水净化,土壤中重要的各种细菌生理群：,纤维分解细菌,固氮细菌（根瘤菌）,硝化细菌,亚硝化细菌,硫化细菌,氨化细菌,在土壤碳、氮、磷、硫循环中担当重要的角色,。,菌,落,根瘤,硅酸盐细菌,解磷菌菌落,放线菌也是原核微生物，菌丝比真菌丝细，菌丝断裂为孢子,每克土壤中的细胞数在,10,4,10,6,变动。,链霉菌属，占,70%,90%,；其次为诺卡氏菌属占,10%,30%,；小单胞菌属占第三位，只有,1%,15%,。它们的大部分均属好氧腐生菌。,产生抗生素，对其他有害菌能起拮抗作用。,高温型的放线菌在堆肥中对其养分转化起着重要作用。,3,、放线菌,4,、蓝细菌,光合微生物，行光能无机营养，过去称为,蓝藻,。,由于原核特征现改称为,蓝细菌,，与真核藻类区分开来。,5,、粘细菌,在施有机肥料的土壤中常见。,粘细菌是已知的,最高级,的,原核生物,，具备形成,子实体,和,粘孢子,的形态发生过程。,具有很强的抗逆性。,有,170,个属，,690,多个种，分三个类群,A,、,酵母菌,土壤中很少,B,、,霉菌,土壤中最多,C,、,伞菌,俗称“蘑菇”,1,、土壤,真菌,土壤生物,（二）真核微生物,青霉属（,Penicillium,）,曲霉属（,Aspergillus,）,镰刀菌属（,Fusarium,）,木霉属（,Trichoderma,）,毛霉属（,Mucor,）,根霉属,(,Rhizopus,),土壤真菌,霉菌,对土壤通气性非常敏感，,霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明显的优势。,霉菌多数分布在有机质丰富，通气好的,表层土壤,中，,较常见的有,青霉、毛霉,、链霉和曲霉四个属的许多种。,霉菌的数量在正常情况下，每克土壤中有,0.1-1,百万个，相当于每平方米,100-1000,亿个，其生物量可达每英亩,500-5000,磅。,霉菌是土壤中异养型微生物的重要部分。,土壤生物,土壤生物,真菌在土壤中的作用,是土壤有机质的主要降解者,某些,真菌,和植物的,根,系产生,菌根,促进土壤结构的形成，菌丝的穿插对促进土壤的凝聚有重要的作用。,真,菌,菌,落,真,菌,胞,子,2,、藻类,藻类为单细胞或多细胞的,真核原生生物,。,土壤藻类主要由,硅藻,、,绿藻,和,黄藻,组成。,肥沃土壤，藻类生长旺盛，土表常出现黄褐色或黄绿色的薄藻层，硅藻多则是土壤营养丰富的证明。,土壤生物,地衣是,真菌,和,藻类,形成的不可分离的共生体。,地衣在土壤发生的,早期,起重要作用,3,、地衣（,Lichens,）,土壤生物,（三）非细胞型生物即分子生物,病毒,病毒是一类超显微的非细胞生物，每一种病毒只有一种核酸,病毒是一种活细胞内的寄生物，凡有生物生存之处，都有其相应的病毒存在。,病毒在控制,杂草,及,有害昆虫,的,生物防治,方面已显示出良好的应用前景。,土壤生物,第三节 土壤动物,原生动物,线虫,微节肢动物,蚯蚓和线蚓,白蚁和蚂蚁,第一节 土壤生物种类及其多样性,原生动物是动物中最低级的,。,典型种类有,变形虫,纤毛虫,鞭毛虫,孢子虫,土壤中以鞭毛虫数量最多。,原生动物,数量有,68000,多种。一般在每平米,15,厘米深的土壤里有,10-100,亿个,(1-10,万个,/,克土,),原生动物，它们的活重在耕层达,150-200,磅,/,每英亩,。,原生动物,变形虫,纤毛虫,鞭毛虫,原生动物,第一节 土壤生物种类及其多样性,后生动物,土居性的多细胞动物：,线虫、蠕虫、蚯蚓、蛞蝓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、,轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛和昆虫,线虫,后生动物,线虫对植物的侵害非常广泛。包括番茄、豌豆、胡萝卜、苜蓿、草皮。如发育为虫瘿、结节、畸形根等,微节肢动物,螨（,mite),后生动物,蜈蚣,蝎子,千足虫（马陆）,千足虫,第一节 土壤生物种类及其多样性,屎克郎推粪球,蚯蚓和线蚓,蚯蚓的生态类型,表居型(,epigeic,),上食下居型(,anecic,),土居型,(,endogeic,),数量,大约有,200,余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可达,500,条。在一般耕地中，每平方米有,30-300,条。,蚯蚓对土壤肥力的影响,土层混合作用,有机物质分解,富集养分,物理性质,表4-2 蚯蚓排泄物与原土性质的比较,土壤性质,蚯蚓排泄物,土壤,粉粒和粘粒(%),38.8,22.2,容重(,g cm,-3,),1.11,1.28,结构稳定性*,849,65,阳离子交换量(,cmol,kg,-1,),13.8,3.5,交换性,Ca,2+,(,cmol,kg,-1,),8.9,2.0,交换性,K,+,(,cmol,kg,-1,),0.6,0.2,水溶性,P(mg kg,-1,),17.8,6.1,全,N(%),0.33,0.12,白蚁和蚂蚁,白蚁,蚂蚁,社会性昆虫,第四节 高等植物的根,根际,存活的植物根显著影响的土壤区域称为,根际,，根际土壤与非根际土壤在物理、化学和生物学特性有明显的不同，这些特征在根际土壤和非根际土壤的比值称为,根土比,(,R/S ratio),，,即,根际效应,。,根际分泌物,根系分泌的有机物质即,根际分泌物,，可分为：,由根细胞分泌的小分子有机化合物,由根冠和根尖的表皮细胞分泌的大分子化合物,脱落的根冠和表皮细胞,第三节,土壤微生物区系,的发生和分类,菌根,真菌的菌丝侵入植物根部后，和植物根组织生活在一起，称为,菌根,。,其真菌称为,菌根真菌,菌根又分为两类,外生菌根,-,菌丝侵入根部后，只在表皮细胞间隙扩展，并不侵入根细胞内部，这种菌根称为,外生菌根,。,第三节,土壤微生物区系,的发生和分类,外生菌根对寄主植物的作用有：,扩大寄主植物根的吸收面,。菌根真菌能产生生长刺激素，促进植物生长。,防御林木根部病害,，起机械屏障，防御病菌侵袭。产生抑制病菌的抑菌物质和抗生素类物质。,第三节,土壤微生物区系,的发生和分类,菌丝侵入根细胞内部，主要发生在许多未受外生菌根感染的种子植物以及热带林树种的根上，如玉米、洋葱、红三叶草、草莓及一些灌木和乔木包括枫树、黄白杨苏百合、红木和苹果树。,内生菌根,-VA,菌根是内生菌根的主要类型，主要由真菌中的内囊霉科侵染，形成泡囊,从枝菌根,(Vesicular-,Arbuscular,Mycorrihiza,VAM,),。,第三节,土壤微生物区系,的发生和分类,内生菌根,第三节,土壤微生物区系,的发生和分类,丛枝菌根,第三节,土壤微生物区系,的发生和分类,菌丝桥,物质交换,土壤酶,是土壤中具有高度专一性和催化活性的蛋白质。,土壤酶种类,土壤酶形态,土壤酶来源,土壤酶分布,影响土壤酶活性的因素,：,土壤理化性质、农作措施、土壤污染,土壤酶,土壤生物对土壤肥力的有利影响：,有机物质的分解和养分释放,分解有毒有机物质,无机物质的转化,生物固氮,植物保护,第五节 土壤生物对土壤及植物的作用,土壤生物对植物生长的不利影响,土壤动物：某些啮齿类动物，蜗牛和蛞蝓,病原菌：病害,鼠害,影响土壤微生物活性的环境因素,一、温度,第六节 土壤管理措施对土壤生物影响,二、水分及其有效性,只有少数微生物能在,较高渗透压溶液,中生长发育，这些微生物称为嗜渗菌（,Osmophiles,）,或嗜盐菌,(,halophiles,),，,极端嗜盐菌,(extreme,halophiles,),甚至能在,15%,30%,盐浓度时生活。,一般在土壤含水量为田间持水量的,50-80%,之间较好。,三、,pH,大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜的,pH,值为,6.5,7.5,，在,pH4.0,10.0,也可以生长。,放线菌一般在微碱性即,pH7.5,8.0,最适宜，,酵母菌和霉菌则适宜于,pH5.0,6.0,的酸性环境,而生存范围可在,pH5.0,9.0,之间。,大多数土壤,pH,值为,4,9,，能维持各类微生物生长发育。,四、氧气和,Eh,值,好氧性微生物,需要在有氧气或氧化还原电位高，,Eh,值为,100mv,以上的条件下生长,最适,Eh,值为,300,400mv,。,厌氧性微生物,必须在缺氧或氧化还原电位,Eh,值,100mv,以下的条件下生长。,五、生物因素,土壤中微生物按照来源不同，可分为两种类型,土居性,(,土生土长的,),客居性,(,外来的,),土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗现象，它们间的互为生存、互相制约使土壤微生物具多样性：,土壤纤维分解菌,固氮菌,能源,氮素营养,（一）土壤耕作,个案：,Doran(1980),在美国内布拉斯加州研究了,免耕,土壤和,常规耕,土壤中两种土壤层中的微生物数量的比值，发现在,0-7.5cm,处，免耕土壤的好氧菌、专性厌氧菌和真菌的数量分别比常规耕作土壤数量高,1.41,、,1.57,和,1.57,倍,在,7.5,15cm,处，免耕土壤的好氧菌和硝化细菌数量明显减少。,（二）杀生剂和其他化学制剂,大田施用的除草剂和叶面杀虫剂的剂量很少会使土壤达到足以直接伤害土壤微生物。杀菌剂、熏蒸剂及其杀伤力强的化学剂可造成土壤微生物区系的破坏，应禁用或慎用。,六、人为管理措施,本章小结,土壤生物的种类及其在土壤生态系统中的地位,土壤微生物,土壤动物,高等植物的根,土壤生物对土壤及植物的作用,土壤生物的影响因素与管理,思考题,土壤生物有那些类型？对土壤肥力有何作用？,土壤酶的来源、类型有那些？主要受哪些因素,的影响？,影响土壤微生物活性的环境因素有那些？,