第七章土壤生物

土壤生物第七章主要內(nèi)容(重點)：教學(xué)目標與要求：教學(xué)方式與手段：課時安排與進度：1.壤生物多樣性2.影響土壤微生物活性的環(huán)境因素（重點）3.土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布

4.土壤生物活性及表征

了解土壤中的主要生物種類，認識土壤生物的多樣性；重點掌握影響土壤微生物活性的各種因素；了解土壤細菌、真菌、防線菌、蚯蚓、線蟲等生物的特性及對土壤肥力的影響。幻燈，動畫演示；案例分析；課時數(shù)：2個課時第七章土壤生物提綱第一節(jié)土壤生物的種類及其多樣性第二節(jié)影響土壤微生活性的環(huán)境因素第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分布第四節(jié)土壤生物活性及表征土壤生物土壤是生命的搖籃，生命是土壤的發(fā)動機！土壤是微生物的大本營—被忽視的生物王國！土壤生物在生態(tài)系統(tǒng)中，生物按其功能可分為∶生產(chǎn)者和分解者。土壤生態(tài)系統(tǒng)的特點是∶1、生產(chǎn)者占的比例很小。藻類是土壤中唯一能進行光合作用的生物，土壤生態(tài)系統(tǒng)中的有機物主要來自于地上部分的植物殘體。2、分解者無論在數(shù)量和功能上都是十分重要的。第一節(jié)土壤生物種類及其多樣性一、土壤生態(tài)系統(tǒng)及其特征土壤生物分解者可分為∶第一消費者∶以植物殘體為食，最先對植物殘體分解的動物和微生物；第二消費者∶包括食肉動物和消耗低等植物的食微植物者；第三消費者∶以第二消費者為食物的食肉動物。土壤生物廣義上應(yīng)包括土壤微生物、土壤動物和高等植物的根系。土壤生物土壤生態(tài)系統(tǒng)和生物學(xué)過程的特征∶

1、在時空上的變異。新鮮底物上的生物活性的變化則是隨時間的變化而不同的。

2、生態(tài)系統(tǒng)具有在時空上的等級結(jié)構(gòu)。

3、瞬間事件由于微生物活動的動態(tài)變化有時很大，瞬間事件可在極短的時間內(nèi)影響其活性。如干濕和凍融交替。藍細菌藍細菌動物(Fauna)

全部異養(yǎng)

大型動物：主要食草和食腐性

脊椎動物田鼠節(jié)肢動物白蟻、甲蟲及其幼蟲、千足蟲環(huán)節(jié)動物蚯蚓軟體動物蝸牛、蛞蝓

主要捕食性

脊椎動物鼴鼠、蛇節(jié)肢動物蜘蛛、中型動物：主要食腐性

節(jié)肢動物螨、彈尾蟲(跳蟲)環(huán)節(jié)動物線蚓

主要捕食性螨微型動物：食腐性、捕食性、食真菌、細菌

線蟲原生動物變形蟲、纖毛蟲高等植物：自養(yǎng)植物根、根毛、微生物：

褐藻、二元體

異養(yǎng)

真菌酵母、霉菌、蘑菇放線菌鏈霉菌等

異養(yǎng)和自養(yǎng)

細菌好氣細菌、厭氣細菌主要自養(yǎng)

土壤食物網(wǎng)的簡化示意圖土壤生物的主要類群示意圖

二、土壤生物類型的多樣性土壤生物有:

多細胞的后生動物單細胞的原生動物真核細胞的真菌（酵母、霉菌）和藻類

原核細胞的細菌、放線菌和藍細菌沒有細胞結(jié)構(gòu)的分子生物（如病毒）土壤生物土壤生物土壤生物的種類：土壤生物微生物動物植物土壤生物（一）后生動物土居性的多細胞動物：

線蟲、蠕蟲、蚯蚓、蛞蝓、蝸牛、千足蟲、蜈蚣、輪蟲、螞蟻、螨、環(huán)節(jié)動物、蜘蛛和昆蟲蚯蚓對土壤肥力的影響：增加土壤的通透性。改善土壤結(jié)構(gòu)活化土壤養(yǎng)分形成大量有機質(zhì)土壤生物（一）后生動物蚯蚓喜歡潮濕、肥沃、鈣質(zhì)豐富的土壤1、蚯蚓數(shù)量大約有200余種。在肥沃的草地土壤中每平方米可達500條。在以般耕地中，每平方米有30-300條。土壤蚯蚓等動物正在交配的蚯蚓土壤生物屎克郎推糞球土壤生物土壤是許多昆蟲發(fā)育的搖籃請看精彩的昆蟲世界—＊體形呈紡錘形，后部較尖，微型、透明的絲狀動物。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。土壤生物＊習(xí)性表皮失水很快，干燥時變?yōu)榘?，濕潤時又重新活動。＊食性可分為三類∶1、以腐敗的有機質(zhì)為食的2、以其他線蟲、細菌、原生動物為食的3、寄生在高等植物根系的2、線蟲所有的線蟲都需要取食活的有機物質(zhì)。取食方式有兩種∶

1、刺吸式吸食真菌、細菌，吸食的原生質(zhì)

2、把細菌整個吞下。食細菌線蟲每年取食細菌的數(shù)量可達800kgha-1，吞食進的細菌僅有40-60%被破壞吸收，剩余的大部分又通過糞便排泄到土壤中，并且變得更加活躍土壤生物2、線蟲線蟲對植物的侵害非常廣泛。包括番茄、豌豆、胡蘿卜、苜蓿、草皮。如發(fā)育為蟲癭、結(jié)節(jié)、畸形根等土壤生物線蟲螨（mite)＊原生動物是動物中最低級的。＊典型種類有∶變形蟲纖毛蟲鞭毛蟲孢子蟲土壤中以鞭毛蟲數(shù)量最多。土壤生物（二）原生動物

＊數(shù)量有68000多種。一般在每平米15厘米深的土壤里有10-100億個(1-10萬個/克土)原生動物，它們的活重在耕層達150-200磅/每英畝。原生動物的特點是∶A、單細胞，結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)量大，分布廣B、既可有性生殖，也可無性生殖在一定條件下可形成孢囊C、與生者相比，個體較小，不同土壤中種類不同，但一般均為表層較多。土壤生物（二）原生動物原生動物在土壤中的作用∶1、通過選擇性的取食某些微生物(如細菌)，改變微生物的群落結(jié)構(gòu)，主要是調(diào)節(jié)細菌的數(shù)量。2、增進某些微生物的活性(如固N菌、排泄出的細菌等)3、參與土壤植物殘體的分解，如鞭毛蟲與白蟻共生，加速對木質(zhì)素的分解4、某些原生動物也侵害植物，造成植物病害，有的可引起嚴重的人畜傳染病。土壤生物（二）原生動物土壤生物（二）原生動物（三）微生物土壤生物土壤中微生物

分布廣數(shù)量大種類多最活躍它們參與土壤有機質(zhì)分解，腐殖質(zhì)合成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和推動土壤的發(fā)育和形成。

1公斤土壤可含：

5億個微小動物。

5億個細菌，近10億個真菌

100億個放線菌

土壤微生物：土壤生物土壤是微生物生活的大本營單體數(shù)量最多生物多樣性最復(fù)雜生物量最大主要作用：調(diào)節(jié)植物生長的養(yǎng)分循環(huán)；產(chǎn)生并消耗各種氣體，影響全球氣候的變化；分解有機廢棄物，是新物種和基因材料的源和庫。病原微生物。土壤生物土壤微生物：病原微生物對植物的危害：

草原局部潰瘍根部癭瘤土壤生物二、土壤微生物種群的多樣性（一）原核微生物

1、古細菌古細菌包括甲烷產(chǎn)生菌、極端嗜酸熱菌和極端嗜鹽菌現(xiàn)已探明生物適應(yīng)特殊環(huán)境因子的遺傳基因普遍存在于質(zhì)粒上。因此，有可能把這類生活在極端環(huán)境的古細菌作為特殊基因庫，用以構(gòu)建有益的新種。土壤細菌占土壤微生物總數(shù)的70%～90%特性∶

A、單細胞

B、分裂生殖快

C、個體小(4-5um)，接近于土壤粘粒的大小。

D、以桿菌占優(yōu)勢

E、數(shù)量大，每克有幾億到30億個

10g肥沃土壤的細菌總數(shù)相當(dāng)于全球人口的總數(shù)2、細菌土壤生物（1）節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）①很強的抗旱性，土壤經(jīng)過15天干燥，芽孢細菌僅剩1/3左右，其他細菌幾乎全部消失，而節(jié)桿菌仍保持90%的存活率。②很強的耐餓性和廣食性，可降解土壤中難分解的物質(zhì)和多種化學(xué)農(nóng)藥。（2）芽孢桿菌屬（Bacillus）

土壤中最普遍的是蠟質(zhì)芽孢桿菌（B.cereus）。熱帶和亞熱帶土壤中的絕對嗜熱菌能在65～75℃生長，40℃以下停止生長，如酸熱芽孢桿菌（B.acidocaldarius）和嗜熱脂肪芽孢桿菌(B.stearothermophilus),對高溫環(huán)境中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化起重要作用。（3）假單胞菌屬（Pseudomonas）

一部分為腐生菌，一部分兼性寄生菌，是土傳性植物病害的病原菌。青枯假單胞菌（Ps.solanacearum）是茄科植物病原菌托拉氏假單胞菌(Ps.tolasii)是蘑菇褐斑病的病原菌嗜冷性假單胞菌是冷藏食品、制品的有害菌。在降解土壤、水體中的農(nóng)藥和除草劑處理石油廢水中能發(fā)揮重要作用。（4）土壤桿菌屬（Agrobacterium）（5）產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）

反硝化產(chǎn)堿桿菌(Al.denitrificans)，在硝酸鹽存在的厭氧條件下，靠氧化有機質(zhì)取得能源，并以硝酸鹽中的氧作為電子受體而產(chǎn)生氮氣。（6）黃桿菌屬（Flavobacterium）

化能異養(yǎng)菌，培養(yǎng)時需要某些氮素物質(zhì)和復(fù)合維生素，因而分離后的培養(yǎng)物難以保存和培養(yǎng)。能用于凈化污水。

土壤中重要的各種細菌生理群：纖維分解細菌固氮細菌硝化細菌亞硝化細菌硫化細菌氨化細菌在土壤碳、氮、磷、硫循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要的角色。細菌菌落根瘤☆

放線菌也是原核微生物，菌絲比真菌細，菌絲斷裂為孢子每克土壤中的細胞數(shù)在104～106變動?！?/p>

鏈霉菌屬，占70%～90%；其次為諾卡氏菌屬占10%～30%；小單胞菌屬占第三位，只有1%～15%。它們的大部分均屬好氧腐生菌?！?/p>

產(chǎn)生抗生素，對其他有害菌能起拮抗作用?！?/p>

高溫型的放線菌在堆肥中對其養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著重要作用。3、放線菌4、藍細菌（Cyanobacterium）

☆光合微生物，行光能無機營養(yǎng)，過去稱為藍（綠）藻。

☆由于原核特征現(xiàn)改稱為藍細菌，與真核藻類區(qū)分開來。5、粘細菌

☆在施有機肥料的土壤中常見。

☆粘細菌是已知的的最高級的原核生物，具備形成子實體和粘孢子的形態(tài)發(fā)生過程。

☆具有很強的抗逆性。（二）真核微生物1、土壤真菌有170個屬，690多個種，分三個類群∶A、酵母菌土壤中很少B、霉菌土壤中最多C、傘菌土壤生物二、土壤微生物種群的多樣性青霉屬（Penicillium）曲霉屬（Aspergillus）鐮刀菌屬（Fusarium

）木霉屬（Trichoderma）毛霉屬（Mucor

）根霉屬(Rhizopu

)土壤真菌對土壤通氣性非常敏感，霉菌在酸性土壤中能生活，在酸性土壤中具有明顯的優(yōu)勢。霉菌多數(shù)分布在有機質(zhì)豐富，通氣好的表層土壤中，較常見的有青霉、毛霉、鏈霉、和曲霉四個屬的許種。霉菌的數(shù)量在正常情況下，每克土壤中有0.1-1百萬個，相當(dāng)于每平方米100-1000億個，其生物量可達每英畝500-5000磅。霉菌是土壤中異養(yǎng)型微生物的重要部分。土壤生物霉菌土壤生物真菌在土壤中的作用是土壤有機質(zhì)的主要降解者某些真菌和植物的根系產(chǎn)生菌根促進土壤結(jié)構(gòu)的形成，菌絲的穿插對于促進土壤的凝聚有重要的作用真菌菌落真菌孢子

2、藻類藻類為單細胞或多細胞的真核原生生物。土壤藻類主要由硅藻、綠藻和黃藻組成。肥沃土壤，藻類生長旺盛，土表常出現(xiàn)黃褐色或黃綠色的薄藻層，硅藻多則是土壤營養(yǎng)豐富的證明。土壤生物地衣是真菌和藻類形成的不可分離的共生體。地衣在土壤發(fā)生的早期起重要作用

3、地衣（Lichens）土壤生物（三）非細胞型生物即分子生物—病毒病毒是一類超顯微的非細胞生物，每一種病毒只有一種核酸病毒是一種活細胞內(nèi)的寄生物，凡有生物生存之處，都有其相應(yīng)的病毒存在。病毒在控制雜草及有害昆蟲的生物防治方面已顯示出良好的應(yīng)用前景。土壤生物第二節(jié)影響土壤微生物活性的環(huán)境因素一、溫度土壤生物二、水分及其有效性只有少數(shù)微生物能在較高滲透壓溶液中生長發(fā)育，這些微生物稱為嗜滲菌（Osmophiles）或嗜鹽菌(halophiles)，極端嗜鹽菌(extremehalophiles)甚至能在15%～30%鹽濃度時生活。一般在土壤含水量為田間持水量的50-80%之間較好。土壤生物三、pH大多數(shù)細菌、藻類和原生動物的最適宜的pH值為6.5～7.5，在pH4.0～10.0也可以生長。放線菌一般在微堿性即pH7.5～8.0最適宜，酵母菌和霉菌則適宜于pH5.0～6.0的酸性環(huán)境,而生存范圍可在pH5.0～9.0之間。土壤生物四、氧氣和Eh值好氧性微生物需要在有氧氣或氧化還原電位高，Eh值為100mv以上的條件下生長,最適Eh值為300～400mv。

厭氧性微生物必須在缺氧或氧化還原電位Eh值100mv以下的條件下生長。土壤生物五、生物因素土壤中微生物按照來源不同，可分為兩種類型

土居性(土生土長的)

客居性(外來的)土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗現(xiàn)象，它們間的互為生存、互相制約使土壤微生物多樣性，如后生動物破碎枯枝落葉，為原生動物提供食料，為微生物進行分解創(chuàng)造了條件土壤生物土壤生物（一）土壤耕作個案：Doran(1980)在美國內(nèi)布拉斯加州研究了免耕土壤和常規(guī)耕土壤中兩種土壤層中的微生物數(shù)量的比值發(fā)現(xiàn)免耕土壤的好氧菌和硝化細菌數(shù)量明顯減少。六、土壤管理措施（二）殺生劑和其他化學(xué)制劑殺菌劑、熏蒸劑及其殺傷力強的化學(xué)劑可造成土壤微生物區(qū)系的破壞，應(yīng)禁用或慎用。

黑鈣土>棕壤>灰壤>水稻土>磚紅壤第三節(jié)土壤微生物區(qū)系的發(fā)生和分類一、不同類型土壤中微生物的數(shù)量和分布圖3－2土壤團聚體中的細菌微菌落（a）示微菌落和礦物質(zhì)顆粒等（b）示團聚體的微孔與結(jié)構(gòu)(引自Atlas,1987)土壤生物各種團聚體是微生物在土壤中生活的微環(huán)境。

團聚體內(nèi)外的條件不同，微生物的分布也不一樣。二、微生物與植物的關(guān)系（一）根圈（際）微生物

根圈（rhizosphere）或根際，泛指植物根系及其影響所及的范圍。根圈微生物與植物的關(guān)系更加密切。

根/土比值（R/S）：即根圈土壤微生物與鄰近的非根圈土壤微生物數(shù)量之比。根土比一般在50～20之間。

實行作物輪作，改變根圈微生物種群，有減輕或消除病害的作用,消除土壤疾病。

土壤生物（二）菌根

真菌的菌絲侵入植物根部后，和植物根組織生活在一起，稱為菌根。其真菌稱為菌根真菌菌根又分為兩類∶外生菌根---菌絲侵入根部后，只在表皮細胞間隙擴展，并不侵入根細胞內(nèi)部，這種菌根稱為外生菌根。

外生菌根對寄主植物的作用有：①擴大寄主植物根的吸收面。菌根真菌能產(chǎn)生生長刺激素，促進植物生長。②防御林木根部病害，起機械屏障，防御病菌侵襲。產(chǎn)生抑制病菌的抑菌物質(zhì)和抗生素類物質(zhì)。土壤生物菌絲侵入根細胞內(nèi)部，主要發(fā)生在許多未受外生菌根感染的種子植物以及熱帶林樹種的根上，如玉米、洋蔥、紅三葉草、草莓及一些灌木和喬木包括楓樹、黃白楊蘇百合、紅木和蘋果樹。

內(nèi)生菌根----VA菌根是內(nèi)生菌根的主要類型，主要由真菌中的內(nèi)囊霉科侵染，形成泡囊—從枝菌根(Vesicul