土壤生物与土壤酶.课件.ppt

1、1第二章第二章 土壤的物质组成土壤的物质组成 土壤肥料学土壤肥料学Soil and Fertilzers2第三节第三节 土壤生物与土壤酶土壤生物与土壤酶3一、土壤生物一、土壤生物(soil organisms) 生活在土壤中的生物包括动物、植物和微生物。生活在土壤中的生物包括动物、植物和微生物。 （一）、土壤生物多样性（一）、土壤生物多样性lA A、原生动物、原生动物：单细胞真核生物，：单细胞真核生物，10104 4-10-105 5个个/g/g土。土。鞭毛虫、变形虫鞭毛虫、变形虫lB B、后生动物、后生动物：多细胞动物。线虫、蠕虫、蚯蚓、：多细胞动物。线虫、蠕虫、蚯蚓、蚂蚁蚂蚁 疏松土壤，破

2、碎植物残体疏松土壤，破碎植物残体土壤动物：土壤动物：长期或一生中大部分时间生活在土壤或地表凋落物长期或一生中大部分时间生活在土壤或地表凋落物层中的动物。层中的动物。它们直接或间接地参与土壤中物质和能量的转化，它们直接或间接地参与土壤中物质和能量的转化，是土壤生态系统中不可分割的组成部分。是土壤生态系统中不可分割的组成部分。 作用作用1 1、破碎土壤中的生物残体，为微生物活动和有机物质、破碎土壤中的生物残体，为微生物活动和有机物质进一步分解创造条件进一步分解创造条件2 2、改变土壤的物理、化学以及生物学性质，对土壤形、改变土壤的物理、化学以及生物学性质，对土壤形成及土壤肥力发展起着重要作用成及土

3、壤肥力发展起着重要作用 原生动物：原生动物：生活于土壤和苔藓中的真核单细胞动物，属原生活于土壤和苔藓中的真核单细胞动物，属原生动物门生动物门 。 按运动形式可把原生动物分为三类按运动形式可把原生动物分为三类 ： 变形虫类（靠假足移动）变形虫类（靠假足移动）1 纤毛虫类（靠纤毛移动）纤毛虫类（靠纤毛移动）3 鞭毛虫类（靠鞭毛移动）鞭毛虫类（靠鞭毛移动）2 123作用：原生动物在土壤中起着调节细菌数量；作用：原生动物在土壤中起着调节细菌数量； 增进土壤生物活性；增进土壤生物活性； 分解植物残体的作用。分解植物残体的作用。后生动物后生动物蚯蚓对土壤肥力的影响蚯蚓对土壤肥力的影响： 增加土壤的通透性。

4、增加土壤的通透性。 改善土壤结构改善土壤结构 活化土壤养分活化土壤养分 形成大量有机质形成大量有机质蚯蚓喜欢潮湿、肥沃、钙蚯蚓喜欢潮湿、肥沃、钙质丰富的土壤质丰富的土壤是被研究最早（自是被研究最早（自1840年达尔文起）和最多的土壤动物。年达尔文起）和最多的土壤动物。数量数量大约有大约有200余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可达余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可达500条。在一般耕地中，每平方米有条。在一般耕地中，每平方米有30-300条。条。蚯蚓蚯蚓线虫线虫 体形呈纺锤形，后部较尖，微型、透明的丝状动物。体形呈纺锤形，后部较尖，微型、透明的丝状动物。一万多种线虫，寄生或自生。一万多种线虫，寄

5、生或自生。1000种生活在土壤中种生活在土壤中 数目可达数目可达106m-2,一般只有棉线的一般只有棉线的1/5粗，主要生活在土粗，主要生活在土粒周围的水膜中和植物的根里。粒周围的水膜中和植物的根里。 习性习性 表皮失水很快，干燥时变为胞囊，湿润时又重表皮失水很快，干燥时变为胞囊，湿润时又重 新活动。新活动。 食性可分为三类食性可分为三类 1、 以腐败的有机质为食以腐败的有机质为食2、 以其他线虫、细菌、原生动物为食以其他线虫、细菌、原生动物为食3、 寄生在高等植物根系寄生在高等植物根系8C、土壤微生物、土壤微生物细菌细菌（bacteria）放线菌放线菌（actinomyces ）真菌真菌（f

6、ungi）藻类藻类 (algae)土壤微生物：土壤微生物：指生活指生活在土壤中，借助光学显微镜才能看到的在土壤中，借助光学显微镜才能看到的微小生物。微小生物。 1324图图1：古细菌（产甲烷菌）：古细菌（产甲烷菌）图图2：细菌（金黄色葡萄球菌）：细菌（金黄色葡萄球菌）图图3：真菌（青霉菌）：真菌（青霉菌）图图4 ：病毒（：病毒（T4噬菌体）噬菌体） 土壤细菌是一类单细胞、无完整细胞核的生物。它占土土壤细菌是一类单细胞、无完整细胞核的生物。它占土壤微生物总数的壤微生物总数的70%90%。 细菌的基本形态有：细菌的基本形态有：球状球状、杆状杆状和和螺旋状螺旋状土壤细菌常见属有：节杆菌属、土壤细菌常

7、见属有：节杆菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、土芽孢杆菌属、假单胞菌属、土壤杆菌属、产碱杆菌属和黄杆壤杆菌属、产碱杆菌属和黄杆菌属。菌属。 土壤细菌土壤细菌土壤中存在各种细菌群，其土壤中存在各种细菌群，其中主要的有纤维分解细菌、固中主要的有纤维分解细菌、固氮细菌、氨化细菌、硝化细菌氮细菌、氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等。和反硝化细菌等。土壤放线菌土壤放线菌土壤放线菌：土壤放线菌：是指生活于土壤中呈是指生活于土壤中呈丝状丝状单细胞的原核微生物。单细胞的原核微生物。它占土壤微生物总数的它占土壤微生物总数的5%30%。 自然界分布很广，绝大多数为腐生，少数寄生。产生种类繁多的抗生素，自然界分布很广，绝

8、大多数为腐生，少数寄生。产生种类繁多的抗生素，据估计，已发现的据估计，已发现的4000多种多种抗生素抗生素中，有中，有2/3是放线菌是放线菌产生的，如链霉素、产生的，如链霉素、庆大霉素、利福霉素等。庆大霉素、利福霉素等。重要的属有：链霉菌属，小单孢菌属和诺卡氏菌属等。重要的属有：链霉菌属，小单孢菌属和诺卡氏菌属等。 土壤真菌：土壤真菌：是指生活在土壤中菌体多呈分枝丝状菌丝体，是指生活在土壤中菌体多呈分枝丝状菌丝体，少数菌丝不发达或缺乏菌丝的具真正细胞核的一类微生物。少数菌丝不发达或缺乏菌丝的具真正细胞核的一类微生物。 生态习性：生态习性：适宜酸性；好气性微生物；化能有机营养型适宜酸性；好气性微

9、生物；化能有机营养型 。作用：作用：是土壤中糖类、纤维类、果胶和木质素等含碳物质分解的积极参与者。是土壤中糖类、纤维类、果胶和木质素等含碳物质分解的积极参与者。 土壤真菌土壤真菌主要的土壤真菌：主要的土壤真菌：分布最广的是青霉属、曲分布最广的是青霉属、曲霉属、木霉属、镰刀菌属、毛霉属和根霉属。霉属、木霉属、镰刀菌属、毛霉属和根霉属。土壤藻类土壤藻类是指土壤中的一类单细胞或多细胞、含有各种色素是指土壤中的一类单细胞或多细胞、含有各种色素的低等植物。的低等植物。 土壤藻类土壤藻类主要有硅藻、绿藻、黄藻主要有硅藻、绿藻、黄藻 地衣地衣是真菌和藻类形成的不可分离的是真菌和藻类形成的不可分离的共生体共生

10、体。地衣广。地衣广泛分布在荒凉的岩石、土壤和其他物体表面，地衣通常是泛分布在荒凉的岩石、土壤和其他物体表面，地衣通常是裸露岩石和土壤母质的最早定居者。裸露岩石和土壤母质的最早定居者。 地衣地衣地衣地衣一、壳状地衣一、壳状地衣 二、叶状地衣二、叶状地衣 三、枝状地衣三、枝状地衣土壤中常见的土壤中常见的生物的数量 细菌101310141081094504500放线菌101210131071084504500真菌10101011105106562.55625藻类109101010410556.25562.5原生动物109101010410516.875168.75线虫1061071010211.25

11、112.5其它动物10310516.875168.75生物种类土壤表层中的数量个/个/g生物量（kg/hm2）蚯蚓30300112.5112516（二）、营养类型（二）、营养类型l1）化能有机营养型化能有机营养型：异养型异养型，需要有机化合物作为碳源，并从，需要有机化合物作为碳源，并从氧化有机化合物的过程中获得能量。大多数细菌、几乎全部真菌和原氧化有机化合物的过程中获得能量。大多数细菌、几乎全部真菌和原生动物。生动物。l2）化能无机营养型化能无机营养型：自养型自养型，以，以CO2为碳源，从氧化无机化合为碳源，从氧化无机化合物中取得能量。亚硝酸菌、硝酸菌等。物中取得能量。亚硝酸菌、硝酸菌等。l3

12、）光能有机营养型光能有机营养型：异养型异养型，能量来自于光，需有机化合物作，能量来自于光，需有机化合物作为氢供体以还原为氢供体以还原CO2，并合成细胞物质。，并合成细胞物质。l4）光能无机营养型光能无机营养型：自养型自养型，利用光能进行光合作用，以无机，利用光能进行光合作用，以无机化合物作为氢供体以还原化合物作为氢供体以还原CO2，并合成细胞物质。，并合成细胞物质。 藻类、光合细菌藻类、光合细菌（三）、土壤生物的呼吸类型（三）、土壤生物的呼吸类型根据土壤生物对氧气要求的不同，可分为：根据土壤生物对氧气要求的不同，可分为：好气性好气性 在在有氧环境有氧环境中生长，以氧分子为呼吸中生长，以氧分子为

13、呼吸基质氧化时的最终电子受体基质氧化时的最终电子受体 兼性兼性 在在有氧和无氧环境有氧和无氧环境中均能进行呼吸的中均能进行呼吸的土壤微生物土壤微生物 嫌气性嫌气性 在在嫌气条件嫌气条件下进行无氧呼吸，以无机下进行无氧呼吸，以无机氧化物（氧化物（NO3-、SO42-、CO2）作为最终）作为最终电子受体，通过脱氧酶将氢传递给其它电子受体，通过脱氧酶将氢传递给其它的有机或无机化合物，并使之还原的有机或无机化合物，并使之还原 18（三）、土壤生物的作用：（三）、土壤生物的作用：l调节植物生长的养分循环；调节植物生长的养分循环；l产生并消耗产生并消耗CO2，CH4，NO，N2O，CO和和H2等；等；l促

14、进团聚体的形成；促进团聚体的形成；l分解有机废弃物；对土壤污染的净化作用分解有机废弃物；对土壤污染的净化作用l生物固氮生物固氮 l是新物种基因材料的源和库是新物种基因材料的源和库生物区系在土壤生态系统过程中所起的作用生物区系在土壤生态系统过程中所起的作用 微生物群落分解有机质、矿化和固定养分 形成能粘合团聚体的有机化 合物，菌丝将颗粒缠结形成 团聚体 小型土壤动物调节细菌和真菌种群，改变养分周转 通过与微生物群落的相互作 用影响土壤团聚体中型土壤动物调节真菌和小型土壤动物种群，改变养分周转 产生粪粒，创造生物孔隙生物区系养分循环土壤结构大型土壤动物破碎植物凋落物，刺激微生物活动混合有机和无机颗

15、粒使有机质和微生物重新分布，创造生物孔隙，提高腐殖化作用，产生粪粒20二、土壤酶二、土壤酶（soil enzyme） 1 1、土壤酶、土壤酶（soil enzymesoil enzyme）：）：土壤中产生专一土壤中产生专一生物化学反应的生物催化剂。生物化学反应的生物催化剂。l土壤酶来源土壤酶来源于土壤微生物和植物根，也来自土于土壤微生物和植物根，也来自土壤动物和进入土壤的动、植物残体。壤动物和进入土壤的动、植物残体。存在状态存在状态胞内酶胞内酶 存在于土壤中微生物和动、植物的活细胞存在于土壤中微生物和动、植物的活细胞及其死亡细胞内的酶及其死亡细胞内的酶 胞外酶胞外酶 以游离态存在于土壤溶液中或

16、与土壤有机、以游离态存在于土壤溶液中或与土壤有机、矿质组分结合的脱离了活细胞和死亡细胞的酶矿质组分结合的脱离了活细胞和死亡细胞的酶 2 2、土壤酶的种类与功能、土壤酶的种类与功能氧化还原酶类：氧化还原酶类：脱氢酶脱氢酶葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化物酶过氧化物酶硝酸盐还原酶硝酸盐还原酶水解酶类：水解酶类：芳基酯酶芳基酯酶磷酸酯酶磷酸酯酶纤维素酶纤维素酶转化酶转化酶脲酶脲酶转移酶类：转移酶类：葡聚糖蔗糖酶葡聚糖蔗糖酶果聚糖蔗糖酶果聚糖蔗糖酶氨基转移酶氨基转移酶裂解酶类：裂解酶类：天冬氨酸脱羧酶天冬氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶芳香族氨基酸脱羧酶芳香族氨基酸脱羧酶22 3

17、3、土壤酶、土壤酶参与土壤中多种参与土壤中多种生物化学过程生物化学过程：l例如：例如：腐殖质腐殖质的分解与合成；的分解与合成；动植残体动植残体和和微生微生物残体物残体的分解，及其合成有机化合物的水解与的分解，及其合成有机化合物的水解与转化；某些无机化合物的转化；某些无机化合物的氧化、还原氧化、还原反应。反应。l土壤酶的土壤酶的活性活性大致反映了某一种土壤生态状况大致反映了某一种土壤生态状况下下生物化学过程的相对强度生物化学过程的相对强度；测定相应；测定相应酶酶的活的活性，以间接了解某种物质在土壤中的转化情况。性，以间接了解某种物质在土壤中的转化情况。 土壤酶活性土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生

18、物化学反应的能力。是指土壤中胞外酶催化生物化学反应的能力。常以单位时间内单位土重的底物剩余量或产物生成量表示，常以单位时间内单位土重的底物剩余量或产物生成量表示，是衡量土壤肥力的重要指标。是衡量土壤肥力的重要指标。 影响因素影响因素土壤性质土壤性质耕作管理措施耕作管理措施土壤质地：黏土土壤质地：黏土 土壤水分状况土壤水分状况土壤结构土壤结构土壤温度：适宜土壤温度：适宜土壤有机质含量土壤有机质含量施肥施肥 土壤灌溉土壤灌溉农药农药 4 4、土壤酶活性及其影响因素、土壤酶活性及其影响因素24复习思考题复习思考题l1.1.土壤生物的种类？土壤生物的种类？l2.2.土壤生物的营养类型？土壤生物的营养类型？l3.3.土壤生物对土壤的作用？土壤生物对土壤的作用？l4.4.土壤酶及其种类？土壤酶及其种类？l5.5.土壤酶参与土壤的哪些生物化学过程？土壤酶参与土壤的哪些生物化学过程？