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一、土壤微生物
土壤中微生物分布广、数量大、种类多,是土壤生物中最活跃的部分。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。
1、微生物种群
a病毒。土壤中最细小、数量最多的生物;一种活细胞内的寄生物,超显微的非细胞生物,只是一种核酸;靠其宿主代谢系统的协助复制核酸,合成蛋白质等组分,然后再装配而得以繁殖;离体条件下,以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性;病毒常用来控制杂草及有害昆虫的生物防治。
b细菌。包括节细菌(节杆菌)、链霉菌、假单胞菌、芽孢杆菌、蓝细菌等;个体微小,1微米左右;形状多为棒状或杆状;数量很大(占土壤微生物总数的70-90%),但生物量不大;代谢强、繁殖快,土壤中最活跃的因素。参与碳、氮循环,改善土壤结构,是生物杀虫剂,可净化土壤。
c真菌。包括黏菌、具鞭毛的真菌、糖真菌、高等真菌、半知菌等;真菌的数量小,但生物量大,在森林土壤和酸性的环境中,真菌是分解土壤有机质的主要微生物类群。
d藻类。是含叶绿素的低等植物,有些能进行光合作用,自身合成有机质,它们主要生活在土壤表层;地表藻类能够和土壤颗粒粘结在一起,增加土壤表面的强度,可使土壤侵蚀明显减轻。另外蓝绿藻可固定N素。土壤有机质的最先制造者。
e地衣。真菌和藻类的共生体,通常是裸露岩石和土壤母质的最早定居者,在土壤发生的早期起重要作用。
2、微生物营养类型
a异养型Heterotrophs。C 源为Organic material,数量多
Chemoheterotrophs (化能有机营养型 / 化能异养型)
种类:腐生、寄生
Photoheterotrophs (光能有机营养型 / 光能异养型)
种类:红螺菌
b自养型Autotrophs 、C源为Inorganic sources,数量少
Chemoautotrophs (化能无机营养型 / 化能自养型)
种类:亚硝酸/硝酸/硫氧化/铁/氢细菌
Photoautotrophs (光能无机营养型 / 光能自养型)
种类:藻类、光合细菌
3、土壤微生物呼吸类型
a好氧性微生物Aerobes,有氧呼吸
实例:细菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物
作用: 彻底氧化, 释放能量
b厌氧性微生物Obligate anaerobes,无氧呼吸
实例: 梭菌、产甲烷细菌、脱硫弧菌
作用: 部分氧化
c兼厌氧性微生物Facultative anaerobes,兼性呼吸
实例: 酵母菌、大肠杆菌
作用: 氧化、还原
4、土壤微生物的主要作用
a改变土壤物理性状,调节水、肥、气、热
b参与养分循环,促进植物生长
c产生生长调节物质,调节植物生长
d分泌抗生素,增强植物抗病能力
e分解有机废物,有利于环境保护
f产消温室气体,影响全球气候变化
g产生毒素,引发动、植物病害
5、影响土壤微生物的环境因素
a温度。温度是影响微生物生长和代谢最重要的环境因素。微生物生长需要一定的温度,温度超出最低和最高限度时,即停止生长或死亡。
b水分及其有效性。水是微生物细胞生命活动的基本条件之一。水分对微生物的影响不仅决定它的含量,更重要决定水的有效性。水分的微生物有效性,用水的活度表示。
c土壤pH。一般土壤pH范围为4~9,能维持各类微生物生长发育。不同的微生物所需最适土壤pH不同,放线菌 最适土壤pH为7.5-8.0,大多数细菌、藻类和原生动物最适土壤pH为6.5-7.5,酵母菌和霉菌最适土壤pH为 5.0-6.0,真菌喜酸性土壤,嗜酸菌Acidophiles/嗜碱菌Alkalinophiles生长于极低/高土壤pH环境。
d氧气和Eh值。结构良好、通气的旱作土壤中有较丰富的好氧性微生物生长发育。淹水下层土壤,覆盖秸秆土壤,或施用新鲜有机肥土壤,厌氧性微生物占优势。好氧性微生物需要O2,最适Eh为300-400mV,表层土壤;厌氧性微生物必须缺O2,最适Eh为<100mV,底层土壤;兼厌氧性微生物有无O2均可,适应范围广。
e生物因素。存在互生、共生、拮抗现象。
f土地管理措施。常规耕作、少耕和免耕(Zero tillage)等耕作措施对土壤微生物的影响程度是不同的,作物轮作、垦伐及烧荒、化学制剂使用均影响土壤微生物类型、数量、活性与分布。
6、土壤中微生物的分布
a地理分布。由于气候、土壤等的差异及人类活动的影响,会造成生物分布存在地理性差异。中国土壤微生物总数,呈如下变化趋势:暗棕壤 > 棕壤 > 黄棕壤 > 红壤 > 砖红壤,黑土 > 黑钙土> 暗栗钙土 > 棕钙土。土壤有机质含量与微生物数量关系密切。
b剖面分布。在土壤的不同层次中,由于质地、有机质、水分、养分、通气、温度、pH等因素的差异及不同微生物的特异性,致使微生物在土壤剖面中的分布不均。一般来说,表土层微生物数量最多,随层次加深,数量减少。
c团聚体内外的分布。各种团聚体是微生物在土壤中生活的微环境。团聚体内外的条件不同,微生物的分布也不一样。0.2-0.25um孔径范围的孔隙多为细菌侵占,生活平静和稳定;25-100um孔径范围的孔隙可被动物占据,微生物数量和组成易发生变化。
d根际分布。根际效应主动营造的土壤根际微生物种群及活性的变化,成为土壤重金属及有机农药等污染物根际快速消解的可能机制。根际微生物的有益作用,包括改善N、P、Fe等植物营养,产生吲哚乙酸等生长调节物质,分泌抗生素,产生毒素;其不利之处在于与植物竞争养分,造成作物连作病害,产生毒性物质。
菌根(Mycorrhizae),真菌和植物根的共生联合体,分为内生菌根Endomycorrhizae和外生菌根Ectomycorrhizae。松柏科、桦木科、壳斗科、杨柳科、胡桃科等许多森林乔木的根上都生有外生菌根;大豆、玉米、棉花、马铃薯、胡萝卜等生有内生菌根。菌根可改善植物营养,调节植物代谢,增强植物抗逆性。
e土壤动物体内外分布。蚯蚓体内可携带各种微生物
土壤微生物区系分布特征表现为在地域上具有地带性分布的特点,在土壤剖面中具有垂直分布特点 表层比底层多,绝大多数分布在土壤矿物质和有机质颗粒表面,无机-有机-生物复合体(团聚体),高等植物根系周围含有种类多,数量多,活性强的微生物群,根际微生物,种类和数量随土壤熟化而增加,多种共存,相互促进,相互制约。
二、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层中的动物。它们通过取食、排泄、挖掘等生命活动使土壤的物理性质、化学性质和生物学性质发生变化,对土壤形成及土壤肥力发展起重要作用。
a按体形大小,可分为小型、中型、大型、巨型土壤动物;
b按系统分类,可分为:原生动物 (Protozoa,单细胞真核生物。结构简单,数量多、分布广。表土多,底土少)和后生动物(小的土居性的多细胞动物),如 扇形动物、线形动物、软体动物、环节动物、节肢动物、脊椎动物。
2、影响土壤动物的环境因素
a成土条件:气候、植被(枯落物数数量和质量)、地形、人类活动
b土壤性质:温度、湿度、容重、pH、有机质、矿质元素及污染物含量等
3、土壤动物的指示作用
a土壤肥力
b生态稳定性
c污染程度
4、土壤动物与污染土壤修复
a有机污染土壤的修复
b重金属污染土壤的修复
5、土壤动物与土壤发育
6、土壤动物的其他作用
a挖掘洞穴,利于空气流通和水分渗入;
b粉碎动植物遗体,为微生物分解创造条件;
c增加土壤有机质;
d使有机质与矿质土壤混合;
e全球变化。

