土壤生態(tài)學復習思考題

1、土壤生態(tài)學考試復習提綱1、土壤動物的生態(tài)功能主要表現(xiàn)在哪些方面？答：主要表現(xiàn)在如下幾個方面： 土壤動物能夠促進有機物分解和能量流動土壤動物可以促進養(yǎng)分循環(huán)和轉(zhuǎn)化土壤動物有利于土壤肥力的保持和提高土壤動物對土壤微生物的能起到調(diào)節(jié)作用土壤動物對作物生產(chǎn)影響，寄生線蟲對植物的危害很大，但一些食微線蟲能促進植物生長土壤動物對污染物的遷移轉(zhuǎn)化和土壤修復有影響土壤動物可以作為土壤質(zhì)量的生物指示2、土壤動物與土壤肥力的保持有何關系？答：土壤動物如蚯蚓對土壤結(jié)構(gòu)有明顯的改善作用接種蚯蚓能降低土壤的容重蚯蚓活動影響著土壤的pH和交換性能蚯蚓能維持土壤的C、N平衡3、簡要論述陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的特征，及其對區(qū)域

2、環(huán)境的影響能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩個基本過程，其中能量流動是單方向的，能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)最終以熱的形式消散，而物質(zhì)的流動是循環(huán)式的，各種物質(zhì)都能以可被植物利用的形式重返環(huán)境。陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)是物質(zhì)循環(huán)的一部分，因此它也是循環(huán)式的，可用庫和流兩個概念加以描述。陸地生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)主要有碳、氮、磷和硫的循環(huán)，這些循環(huán)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境有重要影響：4、敘述土壤呼吸及主要的影響因素。土壤呼吸是土壤釋放CO2的途徑。土壤呼吸作用：碳以CO2的形式從土壤向大氣圈的流動。它主要是指未受擾動的土壤中產(chǎn)生CO2的代謝作用，包括3個生物學過程和1個非生物學過程：生物學過程；植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤

3、動物呼吸非生物學過程：含碳物質(zhì)的化學氧化作用5、談談微生物在氮素循環(huán)中的作用。微生物在氮素循環(huán)中占有十分重要的地位，許多氮的轉(zhuǎn)化過程都是由微生物來完成的。氮的主要轉(zhuǎn)化過程包括：氮素的礦化和固定(Nitrogen mineralization and Ammonium fixation)；硝化作用（Nitrification）；硝酸還原作用（Nitrate Reduction）；反硝化作用（Denitrification）；固氮作用（Nitrogen fixation）。有機氮的礦化作用是指土壤有機質(zhì)碎屑中的氮素，如可溶性氨基酸、短肽、蛋白質(zhì)和不溶性蛋白質(zhì)、結(jié)構(gòu)性含氮物質(zhì)如幾丁質(zhì)和肽葡聚糖以及核

4、酸等，在土壤動物和微生物的作用下，由難以被植物吸收利用的有機態(tài)降解轉(zhuǎn)化成可被植物吸收利用的NH4+的過程。氮礦化速率決定了土壤中用于植物生長的氮素的可利用性，是生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)最重要的過程之一。生態(tài)系統(tǒng)土壤氮礦化受土壤有機質(zhì)、土層深度、pH值和鹽堿度等土壤理化性質(zhì)影響，也受凋落物、群落類型和植物組成的影響，如凋落物基質(zhì)C/N比，凋落物質(zhì)量，還受土壤動物與土壤微生物的影響。氮素固定過程是將NH4+結(jié)合成氨基酸的過程。該過程取決于微生物生長時對氮的需求，也與基質(zhì)碳的有效性和非生物參數(shù)緊密相關。真菌的C : N比較大，一般范圍變動于15:1-4.5 : 1，而細菌的C : N比較小，變動范圍通常在

5、3 : 1-5 : 1之間。業(yè)已證明，土壤微生物的C : N比通常為5 : 1-8 : 1。硝化作用就是把氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程，這個過程是通過微生物來實現(xiàn)的。首先由亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）把氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，再由硝化桿菌屬（Nitrobacter）把亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。這兩類細菌是專性需氧微生物，在大多數(shù)生長環(huán)境中它們是生長在一起的，由于亞硝酸鹽到硝酸鹽的轉(zhuǎn)化速度很快，因此亞硝酸鹽的含量很低。影響硝化作用的因素有土壤酸度、通氣性、濕度和溫度。硝酸還原作用是同硝化作用相反的過程。一些細菌、真菌和藍細菌在氨基酸和蛋白質(zhì)的合成過程中，將NO3-還原成-NH2 。亞硝酸鹽和羥胺（N

6、H2OH）是其中間產(chǎn)物；O2不抑制該過程。但NH4+的存在或還原性含氮有機代謝物會抑制這個過程。微生物將NO3-還原成NO2- ，并進一步還原為逸散到大氣中的氣態(tài)的N2O和N2的過程稱為反硝化作用。土壤反硝化作用的產(chǎn)生條件：存在具有代謝能力的反硝化微生物；合適的電子供體；嫌氣條件或O2的有效性受到限制；N的氧化物，如NO3-、NO2-、NO或N2O作為末端電子受體。影響反硝化作用速率的因素有土壤硝酸鹽含量、碳的有效性、土壤含水量、土壤pH和溫度。在環(huán)境中,氮素的主要貯庫是以氣態(tài)氮存在于大氣中,約占大氣體積的80%.一般來說,存在于大氣中的氮素生物是不能直接利用的。因此,氮素循環(huán)中最關鍵的是把氣

7、態(tài)氮固定下來，成為無機的氮化物。具有固氮作用的微生物只限于原核生物，其中包括各個不同類群的微生物。至今沒有見到真核生物能夠固氮。6、試述磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids，PLFA）分析技術測定土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的原理和方法磷脂由甘油、2分子脂肪酸和1分子磷酸基團(PO4)組成。脂肪酸特別是磷脂脂肪酸是活細胞的基本組成部分，是有用的生物標記物，因為其具有結(jié)構(gòu)多樣性，并具有很高的生物特異性。它可以作為活性微生物生物量的代表，因為生物死后磷酸基團很快就消耗掉了，在貯藏物中也沒有發(fā)現(xiàn)其存在，在生物量組成中有相對恒定的比例。通過多元統(tǒng)計比較總的PLFA的類型，其在類型上

8、發(fā)生變化就意味著在微生物群落上發(fā)生變化。特定的PLFA發(fā)生變化，可以作為特定生物群變化的指示。PLFA分析技術測定土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的方法包括：初提（Initial Extraction）；1-25g 干土；氯仿：甲醇：磷酸緩沖液(2.0:1.0:0.8)；離心，過濾并除去氯仿相；N2干燥。脂肪分離（Lipid Separation）；用固相硅酸提取柱； 用下述化學試洗提分離脂類：中性脂類使用氯仿；醣脂類使用丙酮； 磷脂使用甲醇皂化/甲基化（Saponification/Methylation）；用2M KOH溶解在MeOH；GC分析（GC analysis）； 氣相色譜分離脂肪酸甲脂；

9、 利用標準物確定峰高和出峰時間。數(shù)據(jù)分析和解釋（Data Analysis and Interpretation）。 多元統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。7、試述根的基本生態(tài)學功能根除了吸收水分和養(yǎng)分、固著和支持植物外，還具有以下生態(tài)學功能：1) 根是連結(jié)地上生態(tài)系統(tǒng)和地下生態(tài)系統(tǒng)的主要紐帶；2) 根為土壤生態(tài)系統(tǒng)提供了初級能量來源，對土壤生態(tài)系統(tǒng)的的碎屑食物網(wǎng)及生物組成份有決定性作用；植物根在生長發(fā)育和新陳代謝活動中進入到土壤中的分泌物、溢泌物、脫落物及死亡殘體數(shù)量很大；3) 根域微生物系統(tǒng)中發(fā)生的生物相互作用以及根際動態(tài)過程十分活躍，對土壤生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分周轉(zhuǎn)以及植物生長發(fā)育有重要影響；4) 根對土壤

10、生態(tài)環(huán)境的改善作用。植物根通過直接和間接的物理、化學和生物學作用對土壤性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。 8、試述根系生物量測定的方法。主要有挖掘收獲法、土鉆法和間接估算法等。挖掘收獲法雖耗時費力，但目前卻是最為準確的方法。土鉆法較為方便，木本和草本植物根系沒定均可使用，但鉆孔的數(shù)量和位置的設定十分關鍵。對于樹木的大根，用年輪測量法測定生物量的年增加量最為準確。有時考慮到實測困難，可用間接法估算。即假設植物根系/地上部有一定比例關系(多在0.2-1.0之間)，由地上部分的生物量推算出根系生物量。90年代初發(fā)展的Minirhizotron微根窗法通過聯(lián)系數(shù)碼照相可以原位的、動態(tài)的監(jiān)測根系動態(tài)（生長和死亡）；另一

11、種方法是碳同位素示蹤技術，如通過標記及隨后監(jiān)測根系14C和13C的含量變化。9、什么是根際？根際效應有那些表現(xiàn)？根際是指植物根系直接影響的土壤范圍。根際范圍的大小因植物種類不同而有較大的變化，同時，也受植物營養(yǎng)代謝狀況的影響，因此，根際并不是一個界限十分分明的區(qū)域。通常根際范圍為距活性根1-2mm的土壤和根表面及其黏附的土壤。根際效應表現(xiàn)有：根系碳淀積。根分泌、溢泌的單糖、多糖、有機酸和氨基酸等有機化合物可能多達數(shù)十種，總量可達植物光合產(chǎn)物的10%；隨根系衰老、細根、根毛和衰老細胞脫落進入土壤，Bowen(1993)估計其總量超過根分泌物和溢泌物。這些物質(zhì)一方面改變了土壤的化學組成，另一方面為

12、根際生物提供了豐富的能量和營養(yǎng)來源。根際的微生物效應。植物根際的微生物數(shù)量和活性常高于根外土壤，通常用根際土和根外土微生物數(shù)量的比值（R/S）表示土壤根際微生物效應。細菌的根際效應較高(5 -20之間,高的達100) ，而真菌的根際效應相對較低; 除了原生動物以外，根際土壤中的基他微型土壤動物如螨類和線蟲等也較為豐富，可能與它們?nèi)∈澄⑸锏奶匦杂嘘P; 培養(yǎng)計數(shù)法獲得的多數(shù)資料表明，根際微生物中以G-的桿菌占優(yōu)勢，其中最重要的一個屬是假單胞桿菌屬(Pseudomonas) 。除此之外，存在根際的化學效應，根分泌的有機酸導致根際土壤酸化。10、土壤微生物可以分為哪些類群？各自有何生物學特點？細菌為

13、原核生物，基本形態(tài)有球狀、桿狀和螺旋狀；細菌細胞的直徑一般在0.5-1µm，長為1-2µm；細菌細胞的體積小使之具有特殊優(yōu)勢，比表面積大使其能更有效從環(huán)境中交換營養(yǎng)；球菌比桿菌或螺旋菌更能在嚴酷的環(huán)境中生存。細菌的繁殖方式為裂殖，快速生長、繁殖的能力意味著細菌能迅速適應環(huán)境變化。細菌能在大部分土壤中行自由生活，數(shù)量巨大（1010 /g），種類繁多，代謝類型豐富多樣；細菌細胞具有細胞被膜，主要由糖被、細胞壁和細胞膜組成。1）黏液層(Slime layer)，碳水化合物的疏松的非正式聚合物；2）莢膜(Capsule)，結(jié)合在細胞壁上的堅韌的蛋白質(zhì)層。細胞壁所具有的堅韌的保護性主

14、要依靠大分子肽聚糖，細菌的兩種細胞壁類型分別是革蘭氏陽性(GP)和革蘭氏陰性(GN)。放線菌是原核微生物，從形態(tài)上放線菌更像真菌，細長的細胞分之成絲狀體或菌絲，但比真菌的菌絲細，前者大約1-2 µm，后者在10-50 µm之間；放線菌細胞壁含有N-乙酰胞壁酸與二氨基庚二酸，而不含幾丁質(zhì)和纖維素；放線菌不僅產(chǎn)生抗生素、酶和維生素，而且具有很強的分解纖維素、石蠟、瓊脂和角蛋白的能力，在物質(zhì)循環(huán)和土壤質(zhì)量中具有重要作用。真菌是真核微生物，主要包括霉菌、酵母菌和擔子菌；真菌的分類多樣性不斷變化，已知真菌超過72000種，真正的土壤真菌大約15000種，Thorn(1997)將真菌歸

15、為4個類群：運動真菌，接合菌，子囊菌綱和擔子菌綱；真菌以形成菌絲體獲取資源而著名，都是異養(yǎng)的，并且能夠產(chǎn)生大量的酶類，在降解植物多聚物纖維素和木質(zhì)素以及其他復雜的有機大分子方面特別重要；除了酵母菌外，大部分真菌都是好氧性微生物，通過孢子的傳播能力也很強。真菌細胞壁主要成分是多糖，其次是蛋白質(zhì)、類脂；真菌細胞壁多糖主要有幾丁質(zhì)、纖維素、葡聚糖、甘露聚糖；低等真菌細胞壁以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，而高等真菌則以幾丁質(zhì)為主。真菌生態(tài)類型多樣，大小范圍很廣，生長速率變化很大，但一般不及細菌那樣生長迅速；但從土壤生物量看，真菌一般占優(yōu)勢，特別在貧營養(yǎng)土壤中，真菌是營養(yǎng)庫的重要組分。11、試述土壤微

16、生物的生態(tài)功能。土壤微生物是土壤生物的重要組分之一，幾乎所有土壤過程都直接或簡介地與土壤微生物有關。土壤微生物的生態(tài)功能主要有： 分解土壤有機質(zhì)和促進腐殖質(zhì)形成；吸收、固定并釋放養(yǎng)分，對植物營養(yǎng)狀況的改善和調(diào)節(jié)有重要作用；與植物共生、促進植物生長，如豆科植物的結(jié)瘤固氮、內(nèi)生及外生菌根促進植物對水分和養(yǎng)分的吸收；在土壤微生物的作用下，土壤有機碳、氮不斷分解是土壤微量氣體產(chǎn)生的重要原因；在有機物污染和重金屬污染治理中起重要作用；是土壤質(zhì)量變化的敏感指標。12、什么是土壤微生物量？有那些主要的測定方法？土壤微生物量是指土壤中活的微生物數(shù)量, 只占土壤有機物質(zhì)的3%左右。微生物的生長同化與死亡礦化構(gòu)成

17、了土壤養(yǎng)分內(nèi)循環(huán)的“源”。主要包括土壤微生物量碳、氮、硫、磷等。 熏蒸培養(yǎng)方法(FI): Jenkison & Powlson (1976) 用氯仿熏蒸土壤后再進行培養(yǎng)時，其CO2的釋放量大幅度增加，比沒有熏蒸的土壤要高得多，并且發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)期間CO2的釋放量與原來土壤中的微生物量存在著非常顯著的相關性，從而通過測定一定培養(yǎng)時間內(nèi)土壤CO2的釋放量，就可以計算土壤微生物量； 熏蒸直接提取法(FE): Vance et al. (1987) 提出，現(xiàn)在用得最廣泛的一種方法； 底物誘導呼吸法(SIR) ：自然狀態(tài)下，土壤中微生物的代謝活動如呼吸量一般都很低，但當加入易分解的有機物時，土壤微生物的代謝活動迅速加強，在幾分鐘內(nèi)就上升到很高的數(shù)量，并保持幾個小時沒有太大的變化，此時的呼吸量與土壤原始的微生物數(shù)量密切相關，可以反映土壤原始微生物量的高低。 精氨酸氨化法(Arginine ammonification)： Alef & Kleiner發(fā)現(xiàn)土壤中有50多種細菌能夠利用精氨酸做為其碳和氮的來源。當向土壤加入精氨酸水溶液，并培養(yǎng)一段時間后，土壤中的NH4+-N大量增加,通過測定浸提液中NH4+-N的含量，就可以估計土壤微生物量；13、菌根有哪些類