八微生物在环境物质循环中作用.pptx

微生物在生态系统中的角色1.微生物是有机物的主要分解者2.微生物是物质循环中的重要成员3.微生物是生态系统中的初级生产者4.微生物是物质和能量的贮存者5.微生物是地球生物演化中的先行者第1页/共63页第一节第一节 氧循环氧循环 大气中的大气中的O2（包括水体）（包括水体）呼吸作用呼吸作用CO2光和作用光和作用第2页/共63页 O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方向上的变化。向上的变化。无论是无论是O2还是还是CO2，除了在大气中的含量以，除了在大气中的含量以外，它们在水体（海洋）中的含量，也是不外，它们在水体（海洋）中的含量，也是不可忽视的。可忽视的。此循环的平衡，具有十分重要的意义，如维持此循环的平衡，具有十分重要的意义，如维持大气中大气中CO2的浓度。的浓度。第3页/共63页第二节第二节 碳循环碳循环碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成植物性碳；动物以以植物性碳为食，将其转变为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物别厌氧和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环。第4页/共63页碳素循环光合作用藻类、绿色植物、蓝细菌（CH2O）n有机化合物呼吸作用动植物及微生物需氧厌氧CO2厌氧呼吸、发酵厌氧微生物，包括光合细菌有机化合物（CH2O）n光合细菌沉积作用产甲烷细菌甲基化合物甲烷氧化细菌CH4第5页/共63页第6页/共63页第7页/共63页一纤维素的转化一纤维素的转化一纤维素的转化一纤维素的转化什么是纤维素？什么是纤维素？纤纤维维素素是是葡葡萄萄糖糖的的高高分分子子聚聚合合物物，每每个个纤纤维维素素分分子子含含140010000个葡萄糖基（个葡萄糖基（1-4糖苷键）。糖苷键）。来来来来源源源源：棉棉纺纺印印染染废废水水、造造纸纸废废水水、人人造造纤纤维维废废水水及及城城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。市垃圾等，其中均含有大量纤维素。1.1.纤维素的分解途径纤维素的分解途径纤维素的分解途径纤维素的分解途径纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：含碳化合物的转化第8页/共63页第9页/共63页2分解纤维素的微生物分解纤维素的微生物好氧细菌好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌厌氧氧细细菌菌产产纤纤维维二二糖糖芽芽孢孢梭梭菌菌、无无芽芽孢孢厌厌氧氧分分解解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放放 线线 菌菌链霉菌属。链霉菌属。真真 菌菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。第10页/共63页二半纤维素的转化二半纤维素的转化存存在在于于植植物物细细胞胞壁壁的的杂杂多多糖糖。造造纸纸废废水水和和人人造造纤纤维维废废水水中含半纤维素。中含半纤维素。1 1半纤维素的分解过程半纤维素的分解过程半纤维素的分解过程半纤维素的分解过程 好氧分解好氧分解 聚糖酶聚糖酶 CO2+H2O 半纤维素半纤维素 单糖单糖+糖醛酸糖醛酸 H2O 各种发酵产物各种发酵产物 厌氧分解厌氧分解2 2分解半纤维素的微生物分解半纤维素的微生物分解半纤维素的微生物分解半纤维素的微生物分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。许许多多芽芽孢孢杆杆菌菌、假假单单胞胞菌菌、节节细细菌菌及及放放线线菌菌能能分分解解半半纤纤维维素素。霉霉菌菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。第11页/共63页三淀粉的转化三淀粉的转化什么是淀粉？什么是淀粉？葡糖糖高聚物葡糖糖高聚物（1-4糖苷键糖苷键 直链；直链；1-6糖苷键糖苷键 支链；）支链；）水中来源：以粮食作原料的工厂废水水中来源：以粮食作原料的工厂废水例例如如淀淀粉粉厂厂废废水水、酒酒厂厂废废水水，印印染染废废水水、抗抗生生素素发发酵酵废废水水及及生生活活污水等均含有淀粉。污水等均含有淀粉。淀粉如何被微生物降解？淀粉如何被微生物降解？首首先先在在微微生生物物分分泌泌的的淀淀粉粉酶酶作作用用下下水水解解为为葡葡萄萄糖糖，然然后被吸收作为微生物的能源物质氧化产能。后被吸收作为微生物的能源物质氧化产能。具具有有淀淀粉粉酶酶的的微微生生物物主主要要有有：枯枯草草芽芽孢孢杆杆菌菌和和根根霉霉、曲曲霉霉。其其他他微微生生物物则则主主要要进进行行淀淀粉粉水水解解产产物物葡葡萄萄糖糖的的进一步分解。进一步分解。第12页/共63页四木质素的转化四木质素的转化什么是木质素？什么是木质素？木木质质素素是是植植物物木木质质化化组组织织中中的的带带有有氧氧基基丙丙烷烷支支链链的的一一种种或多种芳香族聚合物。极难降解，有毒污染水环境。或多种芳香族聚合物。极难降解，有毒污染水环境。水中来源：水中来源：造纸和人造纤维废水造纸和人造纤维废水降解微生物：降解微生物：真菌（主要）真菌（主要）干朽菌、蘑菇干朽菌、蘑菇 细细 菌菌（少）（少）假单胞菌的个别种假单胞菌的个别种相相比比而而言言真真菌菌分分解解木木质质素素比比细细菌菌快快，但但与与糖糖类类分分解解的的速速度相比则慢得多。度相比则慢得多。第13页/共63页五五.脂肪的转化脂肪的转化脂脂肪肪是是甘甘油油与与脂脂肪肪酸酸所所形形成成的的酯酯，存存在在于于动动、植植物物体体中中，是是人人和和动物的能量来源，可作为微生物的碳源和能源。动物的能量来源，可作为微生物的碳源和能源。水水中中来来源源：毛毛纺纺、毛毛条条厂厂废废水水、油油脂脂厂厂废废水水、肉肉联联厂厂废废水、制革厂废水含有大量油脂水、制革厂废水含有大量油脂降解油脂较快的微生物：降解油脂较快的微生物：细细 菌菌 荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌 丝状菌丝状菌 放线菌、分支杆菌放线菌、分支杆菌 真真 菌菌 青霉、乳霉、曲霉青霉、乳霉、曲霉途径：水解途径：水解+氧化氧化第14页/共63页六六.烃类化合物的转化烃类化合物的转化什么是石油？什么是石油？石石油油是是含含有有烷烷烃烃（30%）、环环烷烷烃烃（46%）、芳芳香香烃烃（28%）及及少少量量非非烃烃化化合合物物的的复复杂杂混混合合物物。石石油油污污染染主主要要出出现现在在采采油油区区和和石石油油运运输输事事故故现现场场以以及及石石化化行行业业的的工工业废水中。业废水中。1 1石油成分的生物降解性石油成分的生物降解性石油成分的生物降解性石油成分的生物降解性石石油油中中的的各各种种成成分分由由于于分分子子结结构构不不同同，降降解解速速度度也也不不一一样，降解速度大小上有以下规律。样，降解速度大小上有以下规律。第15页/共63页A A链长度链长度链长度链长度 链中等长度（链中等长度（C10C24）链很长的（）链很长的（C24以上）短链以上）短链 （因有生物毒性）（因有生物毒性）B B链结构链结构链结构链结构 直链支链（支链多的支链少的）直链支链（支链多的支链少的）不饱和饱和不饱和饱和 烷烃芳烃烷烃芳烃 链末端有季碳原子的烃以及多环芳烃极难降解或不降解链末端有季碳原子的烃以及多环芳烃极难降解或不降解第16页/共63页2降解石油的微生物降解石油的微生物降解石油的微生物很多，据报道有降解石油的微生物很多，据报道有200多种多种细细 菌菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌放线菌 诺卡氏菌诺卡氏菌酵母菌酵母菌 假丝酵母假丝酵母霉霉 菌菌 青霉属、曲霉属青霉属、曲霉属藻藻 类类 蓝藻和绿藻蓝藻和绿藻第17页/共63页3石油烃的降解机理石油烃的降解机理A A链烷烃的降解链烷烃的降解链烷烃的降解链烷烃的降解 +O2R-CH2-CH2-CH3 R-CH2-CH2-COOH-氧化氧化 CO2+H2O CH2-COOH +R-COOH第18页/共63页B B无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解无支链环烷烃的降解 以环己烷为例以环己烷为例 通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另另一一些些微微生生物物只只能能将将环环己己酮酮氧氧化化开开链链而而不不能能氧氧化化环环己己烷烷，两种微生物的协同作用下将环己烷才能被彻底降解。两种微生物的协同作用下将环己烷才能被彻底降解。第19页/共63页C C芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃种种 类类：酚酚、间间甲甲酚酚、邻邻苯苯二二酚酚、苯苯、二二甲甲苯苯、异异丙丙苯苯、异异丙丙甲苯、萘、菲、蒽等甲苯、萘、菲、蒽等水中来源：水中来源：炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂等的废水炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂等的废水芳芳香香烃烃普普遍遍具具有有生生物物毒毒性性，但但在在一一定定浓浓度度范范围围内内它它们们可可以以不不同同程度的被微生物分解。程度的被微生物分解。以下是目前已知降解不同芳香烃的细菌类别以下是目前已知降解不同芳香烃的细菌类别第20页/共63页a.a.苯和酚的代谢苯和酚的代谢苯和酚的代谢苯和酚的代谢苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示 苯的代谢苯的代谢苯的代谢苯的代谢第21页/共63页萘萘萘萘的的的的代代代代谢谢谢谢第22页/共63页菲的代谢菲的代谢菲的代谢菲的代谢第23页/共63页蒽的代谢蒽的代谢蒽的代谢蒽的代谢第24页/共63页酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下的后半段是相同的，可表示如下第25页/共63页第三节 氮循环l自然界中氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在：自然界中氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在：分子氮分子氮N2N2，占大气的，占大气的78%78%；有机氮化合物；有机氮化合物；无机氮化合物（氨氮和硝氮）。无机氮化合物（氨氮和硝氮）。l尽管分子氮和有机氮含量多，但植物不能直接尽管分子氮和有机氮含量多，但植物不能直接利用，只能利用无机氮。微生物、植物和动物利用，只能利用无机氮。微生物、植物和动物三者的协同作用下将三种形态的氮相互转化，三者的协同作用下将三种形态的氮相互转化，构成氮循环，其中微生物起着重要作用。构成氮循环，其中微生物起着重要作用。第26页/共63页l自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，这是由于氮元素在整个生物界中所处的重要这是由于氮元素在整个生物界中所处的重要地位所决定的。微生物又是整个氮素循环的地位所决定的。微生物又是整个氮素循环的中心，尤其是一些固氮微生物更可称作开辟中心，尤其是一些固氮微生物更可称作开辟整个生物圈氮素营养源的整个生物圈氮素营养源的“先锋队先锋队”。l氮元素在自然界中的存在形式主要有以下五氮元素在自然界中的存在形式主要有以下五种：种：铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物和氮气。和氮气。l在以上五种形式的氮素进行循环转化过程中，在以上五种形式的氮素进行循环转化过程中，微生物起着关键的作用。微生物起着关键的作用。第27页/共63页生物体有机酸NO3-NH4+NO2-NON2O大气N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用还原作用自然界中的氮素循环第28页/共63页氮素循环氮素循环（1 1）生物固氮）生物固氮（2 2）硝化作用）硝化作用（3 3）同化性硝酸盐）同化性硝酸盐还原作用还原作用（4 4）氨化作用）氨化作用（5 5）铵盐同化作用）铵盐同化作用（6 6）异化性硝酸盐）异化性硝酸盐还原作用还原作用（7 7）反硝化作用）反硝化作用（8 8）亚硝酸氨化作）亚硝酸氨化作用用工业固氮工业固氮有机氮化物有机氮化物硝化作用硝化作用NO3-NH4+NO2-NO2N2NO2固氮作用固氮作用反硝化作用反硝化作用同化硝酸盐的还原作用同化硝酸盐的还原作用第29页/共63页硝化作用硝化作用反硝化作用反硝化作用同化作用同化作用分解作用固氮固氮第30页/共63页一、蛋白质水解与氨基酸转化一、蛋白质水解与氨基酸转化l蛋蛋白白质质、氨氨基基酸酸、尿尿素素、胺胺类类、腈腈化化物物、硝硝基基化合物等化合物等。（一）蛋白质的水解（一）蛋白质的水解（一）蛋白质的水解（一）蛋白质的水解水水中中来来源源：生生活活污污水水、屠屠宰宰废废水水、罐罐头头食食品品加加工废水、制革废水等工废水、制革废水等第31页/共63页l l1降解蛋白质的微生物降解蛋白质的微生物l种类很多种类很多l好好 氧氧 细细 菌菌 链球菌和葡萄球菌链球菌和葡萄球菌l好氧芽孢细菌好氧芽孢细菌枯草芽孢杆菌、巨大芽孢枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌 l兼兼 性性 厌厌 氧氧 菌菌变形杆菌、假单胞菌变形杆菌、假单胞菌 l厌厌 氧氧 菌菌腐败梭状芽孢杆菌、腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽孢杆菌生孢梭状芽孢杆菌l此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链此外，还有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及链霉菌霉菌(放线菌放线菌)。第32页/共63页2 2降解机理降解机理降解机理降解机理反硝化反硝化N2第33页/共63页（二）（二）氨基酸转化氨基酸转化1.脱氨作用：脱氨作用：有机氮化合物在氨化微生物的脱氨基有机氮化合物在氨化微生物的脱氨基作用下产生氨。作用下产生氨。脱氨方式：脱氨方式：氧化脱氨、还原脱氨、水解脱氨、氧化脱氨、还原脱氨、水解脱氨、减饱和脱氨减饱和脱氨氧化脱氨：在好氧微生物作用下进行氧化脱氨：在好氧微生物作用下进行还原脱氨：由专性厌氧菌和兼性厌氧菌在厌氧条件还原脱氨：由专性厌氧菌和兼性厌氧菌在厌氧条件 下进行下进行第34页/共63页水解脱氨：水解脱氨：减饱和脱氨：在减饱和脱氨：在、位减饱和为不饱和酸位减饱和为不饱和酸 氨基酸脱氨基后形成的有机酸和脂肪酸可在好氧或氨基酸脱氨基后形成的有机酸和脂肪酸可在好氧或厌氧条件下，在不同的微生物作用下继续分解。厌氧条件下，在不同的微生物作用下继续分解。2.2.脱羧作用脱羧作用第35页/共63页CO(NH2)2+2H2O (NH4)2CO3尿酶尿酶2NH3+CO2+H2O二、二、尿素的氨化尿素的氨化第36页/共63页尿素细菌：尿素细菌：1 1、球菌、球菌：尿素生孢八叠球菌：尿素生孢八叠球菌 2 2、芽孢杆菌、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌尿素细菌的生理特点：尿素细菌的生理特点：喜好碱性条件。喜好碱性条件。以尿素、铵盐为以尿素、铵盐为N N源，以有机源，以有机C C为为C C源、能源。源、能源。第37页/共63页三、硝化作用三、硝化作用氨在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为氨在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸的过程。硝酸的过程。硝化作用硝化作用化能自养型化能自养型异异 养养 型型1 1、硝化细菌和硝化作用的过程、硝化细菌和硝化作用的过程NHNH3 3 NO NO2 2-NO NO3 3-硝酸细菌硝酸细菌亚硝酸细菌亚硝酸细菌第38页/共63页2 2、硝化作用的意义、硝化作用的意义 生活污水和工业废水如味精废水、赖氨酸废水等含生活污水和工业废水如味精废水、赖氨酸废水等含有相当高浓度的氨氮。有相当高浓度的氨氮。先将氨氮转化为硝酸盐（硝化作用），再通过反硝先将氨氮转化为硝酸盐（硝化作用），再通过反硝化作用将硝酸氮还原为氮气溢出水面。化作用将硝酸氮还原为氮气溢出水面。第39页/共63页四、四、反硝化作用反硝化作用微生物还原硝酸为亚硝酸、氨和微生物还原硝酸为亚硝酸、氨和N2的作用的作用HNO3 N2O 或或 N2NH3兼性厌氧菌在厌氧条件下进行兼性厌氧菌在厌氧条件下进行1、反硝化作用的结果、反硝化作用的结果HNO2细菌、放线菌、真菌利用细菌、放线菌、真菌利用第40页/共63页2 2、反硝化作用微生物、反硝化作用微生物 大多数：异养兼厌氧性大多数：异养兼厌氧性 极少数：化能自养型（脱氮硫杆菌）极少数：化能自养型（脱氮硫杆菌）3 3、反硝化作用的应用、反硝化作用的应用 土壤中发生反硝化作用会使土壤肥力降低；土壤中发生反硝化作用会使土壤肥力降低；若在污水生物处理系统中的二次沉淀池发生反若在污水生物处理系统中的二次沉淀池发生反硝化作用，产生的氮气由池底上升逸到水面时会硝化作用，产生的氮气由池底上升逸到水面时会把池底的沉淀污泥带上浮起，使出水含有多量的把池底的沉淀污泥带上浮起，使出水含有多量的泥花，影响出水的水质。泥花，影响出水的水质。第41页/共63页 有些污水经生物处理后出水硝酸盐含量高，有些污水经生物处理后出水硝酸盐含量高，在排入水体后，若水体缺氧发生反硝化作用，在排入水体后，若水体缺氧发生反硝化作用，会产生致癌物质亚硝酸胺，造成二次污染，会产生致癌物质亚硝酸胺，造成二次污染，危害人体健康。危害人体健康。第42页/共63页五、五、固氮作用固氮作用 在固氮微生物固氮酶的作用下，把分子氮转化为氨，进在固氮微生物固氮酶的作用下，把分子氮转化为氨，进而合成为有机氮化合物。而合成为有机氮化合物。固氮条件固氮条件1.1.固氮酶固氮酶2.2.能量：平均每还原能量：平均每还原1mol1mol氮为氮为2mol2mol的氨，需要的氨，需要24molATP24molATP，其中其中9molATP9molATP提供提供3 3对电子用于还原作用，对电子用于还原作用，15molATP15molATP用于用于催化反应催化反应3.3.氮源：氮源：N N2 2,当供给当供给NHNH3 3、尿素和硝酸盐时固氮作用停止。、尿素和硝酸盐时固氮作用停止。4.4.固氮微生物生长的环境条件：中性和偏碱性固氮微生物生长的环境条件：中性和偏碱性第43页/共63页5.5.氧的影响：在较低氧分压下固氮效果好氧的影响：在较低氧分压下固氮效果好 好氧固氮菌生长需要氧，固氮却不需要。好氧固氮菌生长需要氧，固氮却不需要。固氮菌对固氮菌对O O2 2敏感，从好氧固氮菌菌体内分离的固敏感，从好氧固氮菌菌体内分离的固氮酶，一遇氧就发生不可逆失活。好氧固氮菌为氮酶，一遇氧就发生不可逆失活。好氧固氮菌为了在生长过程中同时固氮，它们在长期进化中形了在生长过程中同时固氮，它们在长期进化中形成了保护固氮酶的防氧机制，使固氮作用正常进成了保护固氮酶的防氧机制，使固氮作用正常进行。行。第44页/共63页六、六、六、六、其它含氮有机物的转化其它含氮有机物的转化其它含氮有机物的转化其它含氮有机物的转化 氰氰化化物物、乙乙腈腈、丙丙腈腈、正正丁丁腈腈、丙丙烯烯腈腈等等腈腈类类化化合合物物及及硝硝基基化合物化合物 l水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。l危危 害：生物毒害害：生物毒害、环境积累、环境积累AA降解这些物质的微生物降解这些物质的微生物降解这些物质的微生物降解这些物质的微生物l细细 菌菌紫色杆菌、假单胞菌紫色杆菌、假单胞菌l放线菌放线菌诺卡氏菌诺卡氏菌l真真 菌菌氧氧化化性性酵酵母母菌菌和和霉霉菌菌中中的的赤赤霉霉菌菌(茄茄科科病病镰镰刀刀霉霉)、木霉及担子菌等木霉及担子菌等 第45页/共63页BB降解机理降解机理降解机理降解机理a.a.氰化物氰化物氰化物氰化物l5HCN+5.5O2 5CO2+H2O+5NH3b.b.有机腈有机腈有机腈有机腈担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下担子菌还能利用甲醛、氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下缩合成为缩合成为氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。氨基乙腈，进而合成为丙氨酸。HCN CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH 甲醛甲醛甲醛甲醛 氨基乙腈氨基乙腈氨基乙腈氨基乙腈 丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸第46页/共63页第四节第四节 硫循环硫循环硫是生命物质所必需的元素，其需要量硫是生命物质所必需的元素，其需要量大约是氮素的十分之一（在生物体内大约是氮素的十分之一（在生物体内C N S=100 10 1）。硫元素在自然界中）。硫元素在自然界中的贮量十分丰富。硫素循环类似于氮素的贮量十分丰富。硫素循环类似于氮素循环，其各个环节都有相应的微生物参循环，其各个环节都有相应的微生物参与。与。第47页/共63页第48页/共63页（1）同化性硫酸盐还原作用）同化性硫酸盐还原作用 由植物和由植物和微生物引起。可把硫酸盐转变成还原态微生物引起。可把硫酸盐转变成还原态的硫化物，然后再固定到蛋白质等的成的硫化物，然后再固定到蛋白质等的成分中。分中。（2）脱硫作用（）脱硫作用（desulfuration）指在厌指在厌氧条件下，通过一些腐败微生物的作用，氧条件下，通过一些腐败微生物的作用，把生物体的蛋白质或其他含硫有机物中把生物体的蛋白质或其他含硫有机物中的硫矿化成的硫矿化成H2S的作用。的作用。第49页/共63页（3）硫化作用：在好氧条件下，）硫化作用：在好氧条件下，H2S可由可由Beggiatoa、Thiothrix（发硫菌属）等细菌氧（发硫菌属）等细菌氧化成硫或硫酸，游离的硫还可被硫化细菌化成硫或硫酸，游离的硫还可被硫化细菌Thiobacillus（硫杆菌属）的一些种氧化成硫（硫杆菌属）的一些种氧化成硫酸。而在厌氧条件下，酸。而在厌氧条件下，H2S可被光合细菌可被光合细菌Chlorobium（绿菌属）的一些种氧化成硫，（绿菌属）的一些种氧化成硫，或被或被Chro-matium（着色菌属）的一些种氧（着色菌属）的一些种氧化成硫酸。化成硫酸。第50页/共63页（4）异化性硫酸盐还原作用：）异化性硫酸盐还原作用：在厌氧条在厌氧条件下，硫酸可通过件下，硫酸可通过Desulfovibrio（脱硫弧（脱硫弧菌属）、菌属）、Desul-fotomaculum（脱硫肠状（脱硫肠状菌属）等细菌还原成菌属）等细菌还原成H2S。（5）异化性硫还原作用：）异化性硫还原作用：硫通过硫通过Desulfuromonas（脱硫单胞菌属）等的（脱硫单胞菌属）等的一些菌种还原成一些菌种还原成H2S的过程，称异化性硫的过程，称异化性硫还原作用。还原作用。第51页/共63页有机硫化物反硫化作用H2SS2SO42-硫的生物循环 第52页/共63页第53页/共63页第五节第五节 磷的生物循环磷的生物循环1.有机磷化物的分解有机磷化物的分解(解磷作用解磷作用)2.不溶性无机磷化物的转化不溶性无机磷化物的转化(溶磷作用溶磷作用)3.有效磷的微生物固定有效磷的微生物固定第54页/共63页含磷矿物含磷矿物风风化化作作用用PO43-不溶性磷酸盐不溶性磷酸盐有机磷化物有机磷化物土壤固定土壤固定微生物溶磷作用微生物溶磷作用植物微生物同化作用植物微生物同化作用微生物解磷作用微生物解磷作用磷的生物循环第55页/共63页（一）（一）根际微生物根际微生物什么叫根际 也称根圈（rhizosphere），指生长中的植物根系直接影响的土壤范围，包括表面至几毫米的土壤区域。它是植物根系有效吸收养料和水分的范围，也是根系分泌作用旺盛的部位，因而是微生物和植物相互作用的界面。第六节第六节 微生物微生物-植物生态系植物生态系第56页/共63页根际释放物质的类型：根际释放物质的类型：（1）渗出物）渗出物（2）分泌物）分泌物（3）植物黏液）植物黏液（4）粘质）粘质（5）溶胞产物）溶胞产物第57页/共63页根际效应根际效应 （1）概念）概念 根际同根际外土壤中的微根际同根际外土壤中的微生物群落相比，生活在植物根际中的微生生物群落相比，生活在植物根际中的微生物，在数量、种类和活性上有明显不同，物，在数量、种类和活性上有明显不同，表现出特异性，这种现象称为根际效应。表现出特异性，这种现象称为根际效应。（2）根土比）根土比-反应根圈效应的重反应根圈效应的重要指标要指标 根土比是指根圈中的微生物数量同相根土比是指根圈中的微生物数量同相应的无根系影响的土壤中的微生物数量之应的无根系影响的土壤中的微生物数量之比。比。不同的植物和土壤的特性不一样，根不同的植物和土壤的特性不一样，根土比差异较大。土比差异较大。第58页/共63页根际微生物对植物的影响根际微生物对植物的影响 （1 1）有利影响）有利影响 A.A.改善植物的营养改善植物的营养 代谢产物（糖类、有代谢产物（糖类、有机酸有机酸、氨基酸以及维生素和生长素类物机酸有机酸、氨基酸以及维生素和生长素类物质。质。B.B.根际微生物分泌的维生素、氨基酸、生根际微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长调节物质能促进植物的生长。长刺激素等生长调节物质能促进植物的生长。C.C.根际微生物分泌的抗菌素类物质，有利根际微生物分泌的抗菌素类物质，有利于作物避免土著性病原菌的侵染。于作物避免土著性病原菌的侵染。D.D.产生铁载体（产生铁载体（siderophoresiderophore）,这些是一这些是一些植物促长细菌些植物促长细菌(PG PR)(PG PR)的重要功能之一。的重要功能之一。第59页/共63页（2）有害影响）有害影响 A.引起作物病害。引起作物病害。B.某些有害微生物虽无致病性，但它们某些有害微生物虽无致病性，但它们产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的发展。苗的生长和根系的发展。C.竞争有限养分。竞争有限养分。第60页/共63页（二）附生微生物（二）附生微生物 附生微生物是指直接着生在植物地上部分附生微生物是指直接着生在植物地上部分表面的微生物，附生在根表面的微生物，通常表面的微生物，附生在根表面的微生物，通常称根表微生物。称根表微生物。（1）叶面的附生微生物以细菌为主，其次是酵）叶面的附生微生物以细菌为主，其次是酵母菌类和少数丝状真菌，放线菌则是很少的。母菌类和少数丝状真菌，放线菌则是很少的。乳酸杆菌是叶面广泛存在的附生细菌，研乳酸杆菌是叶面广泛存在的附生细菌，研制泡菜利用的天然接种剂。制泡菜利用的天然接种剂。（2）成熟的浆果表面有大量糖类分泌物，是酵）成熟的浆果表面有大量糖类分泌物，是酵母菌的天然附生环境。母菌的天然附生环境。如葡萄酒发酵；水果腐烂。如葡萄酒发酵；水果腐烂。（3）根表微生物）根表微生物第61页/共63页自古以来，植物作为天然的生产者，动物作为自古以来，植物作为天然的生产者，动物作为自古以来，植物作为天然的生产者，动物作为自古以来，植物作为天然的生产者，动物作为消费者，微生物作为分解者，通过这三者之间消费者，微生物作为分解者，通过这三者之间消费者，微生物作为分解者，通过这三者之间消费者，微生物作为分解者，通过这三者之间巧妙的生态平衡，物质循环、能量循环周流不巧妙的生态平衡，物质循环、能量循环周流不巧妙的生态平衡，物质循环、能量循环周流不巧妙的生态平衡，物质循环、能量循环周流不息，人类及其他生物世世代代生息繁衍，但息，人类及其他生物世世代代生息繁衍，但息，人类及其他生物世世代代生息繁衍，但息，人类及其他生物世世代代生息繁衍，但2020世纪以来，固体废弃物越来越多，生活污水和世纪以来，固体废弃物越来越多，生活污水和世纪以来，固体废弃物越来越多，生活污水和世纪以来，固体废弃物越来越多，生活污水和工业废水大量排放，生态平衡遭到破坏，微生工业废水大量排放，生态平衡遭到破坏，微生工业废水大量排放，生态平衡遭到破坏，微生工业废水大量排放，生态平衡遭到破坏，微生物的负担超过了其净化能力，出现严重的生态物的负担超过了其净化能力，出现严重的生态物的负担超过了其净化能力，出现严重的生态物的负担超过了其净化能力，出现严重的生态灾难。灾难。灾难。灾难。第62页/共63页出路只有一条，即将污染物的排放量控制在微出路只有一条，即将污染物的排放量控制在微出路只有一条，即将污染物的排放量控制在微出路只有一条，即将污染物的排放量控制在微生物净化能力许可的范围之内。生物净化能力许可的范围之内。生物净化能力许可的范围之内。生物净化能力许可的范围之内。要达到这一要要达到这一要求必须实现固体废弃物无害化、减量化、资源求必须实现固体废弃物无害化、减量化、资源化和生活污水、工业废水的达标排放。化和生活污水、工业废水的达标排放。各国制定的污废水排放标准依据就是水体中微各国制定的污废水排放标准依据就是水体中微生物的净化能力。要达到这一标准除了物理化生物的净化能力。要达到这一标准除了物理化学方法外，生物处理法也是一种十分有效的处学方法外，生物处理法也是一种十分有效的处理方法，它是人们在认识自然净化规律，改造理方法，它是人们在认识自然净化规律，改造自然中能动性的充分体现。自然中能动性的充分体现。第63页/共63页