土壤生态学-第三章土壤生物(精)

Chap.3土壤生物——土壤生态学土壤动物的分类滞留时间栖息层次全期周期交替暂时过度部分微型中型大型巨型食性体型大小根食者枯食者粪史者菌食者捕食者杂食者真土居半土居地表土居上方土居本章内容第一节土壤微生物第二节藻类第三节原生动物第四节线虫第五节土壤螨类第六节弹尾目第七节蚯蚓第八节植物根系第一节土壤微生物在土壤生态系统中，土壤微生物的主要作用：分解土壤有机质和促进腐殖质形成；吸收、固定并释放养分，改善和调节植物营养状况；与植物共生，促进植物生长：固氮菌；土壤有机碳、氮不断分解，促进土壤微量气体产生；在有机质污染和重金属污染中起作用，还可以反映土壤肥力状况等概念土壤微生物的生物量土壤微生物群落结构土壤微生物代谢熵土壤微生物的生物量——有机质中有生命的部分大小：反映参与调控土壤中能量和养分循环以及有机物转化的微生物数量；与土壤有机碳含量有关：正相关；与地表植被类型有关：森林土壤中细菌和真菌生物量明显高于草地；与人类的干扰活动有关：免耕土壤中细菌和真菌的生物量均较高。土壤微生物群落结构指土壤中各主要微生物的类群（包括细菌、真菌、放线菌等）在土壤中的数量以及各类群所占的比率，其结构和功能的变化与土壤的理化性质的变化有关。土壤微生物代谢熵将微生物生物量的大小与微生物的生物活性和功能有机联系起来，可对微生物的能量利用率进行度量。其变化与土壤微生物群落组成的变化有关，并且随着土壤熟化程度的增加而减小。土壤微生物的分析方法传统平板培养计数法微平板法变性梯度凝胶电泳法脂肪酸甲酯分析磷脂脂肪酸分析……土壤微生物一般分为三个类群细菌放线菌真菌一、土壤细菌1.特点(1)土壤环境的不均一性和多端变化，细菌的形状和大小也是各不相同的；(2)按来源不同，分土著性和外来性。（土著比外来的适应性和竞争性都强）(3)具有很高的生长速率：a.竞争力强；b.群体生长速率高，意味着产生遗传重组的机会大，使其获得最高程度的基因型顺应性，对环境的适应性也提高。2.土壤细菌的常见属(1)黏细菌G-、单细胞，杆状、能滑行，形成子实体和黏孢子，DNA中的G+Cmol%为66-72，能降解多种大分子化合物，是已知的最高级的原核生物。其杆状细胞分：a.纤细柔韧两端略尖：胞囊杆菌亚目b.略微僵硬两端钝圆：堆囊菌亚目(2)蓝细菌是光合微生物；营养方式为光能无机营养；喜中性或微碱性的环境；分布很广，热带直至两极均有；一般喜欢生长在叫温暖的地区或者一年中温暖的季节；在土壤表面，进行光合作用；在较深层土壤，或取食有机物，或处于休眠状态。常见：胶球藻属、鱼腥藻属、念珠藻属、管鞘藻属、柱胞藻属二、土壤放线菌是细菌的一类，但在形态上为分枝丝状体，与真菌相近。G+，不能运动，大部分是腐生菌，少数为寄生菌；有的还能与植物共生，固定大气氮。是抗生素的主要产生菌，产抗生素接近2000种，如链霉素、土霉素、金霉素、庆大霉素、卡那霉素等。用于生产各种酶和纤维素；在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等有所应用。1.分布和数量广泛分布在土壤、堆肥、淤泥、淡水水体等各种自然生境中。数量：肥土瘦土；农田土壤森林土壤；南方北方；春秋夏冬。2.分类和优势属一般以形态特征作为分类标准最近趋势：以上基础上，加其他形状，如化学组分、核酸杂交、碱基比例、辐射光线反应等。中科院微生物研究所拟定的分类系统：嗜皮菌科弗兰克氏菌科放线菌科链霉菌科寡孢菌科游动放线菌科优势属稀释平板法分离：链霉菌属放线菌：70-90%；诺卡氏菌属：10-30%；小单胞菌属：1%-15%三、土壤真菌第二节藻类对土壤的形成和熟化都起着重要的作用：矿质土壤最先有机质制造者之一分泌粘液可促进土壤微粒粘结在土壤上形成一薄层，阻止或减轻土壤侵蚀……生活住处：土壤表面表土层中少数在土壤深处：依靠现成的有机养料有些藻类：兼性光能自养生物根据藻类生长情况，判断出土壤的肥力状况和性质：肥沃的中性土壤，藻类一般生长旺盛，土壤表面常出现黄褐色或黄绿色的薄藻层；鼓藻——土壤缺乏CaCO3硅藻——土壤营养丰富贫瘠缺肥土壤——藻类生长亦甚贫乏第三节原生动物一、特点1.土壤原生动物起源于水体一般认为，土壤原生动物群落是淡水原生动物中的迁移者进化形成的；但具体是哪一类淡水原生动物，目前尚无确定。2.土壤原生动物的特征(1)群落特征：与水生原生动物群落相比较，存在着群落组成上的差异。说明，经过长期的适应与进化，土壤原生动物已成为一个独立的群落。(2)形态学适应特征二、分类和土壤中的主要类型原生动物的运动机制是分类的主要依据，再参考其它性状，可分为三个亚门和两个超纲。鞭毛虫：1-4根鞭毛，长度5-20μm；含叶绿素：植物性鞭毛虫——眼虫；不含叶绿素：动物性鞭毛虫——滴虫；常见类型：气球星滴虫、跳侧滴虫、波豆虫属、尾波虫属、鞭变形虫属、尾滴虫属等。第四节线虫一、形态学线虫为两侧对称、三胚层、不分节、无附肢、假体腔的蠕虫状动物，多数为雌雄同体；体型很小，一般体长为0.5-4mm；体壁：角质层、下皮层、纵肌层口：虫体前端，由6枚唇片围绕消化系统：完全，为一条直管道排泄系统：腺型和管型神经系统：一个神经环和六个神经索生殖系统：较发达无循环和呼吸系统生活史：虫卵、1-4期幼虫、成虫；蜕皮：4次二、生物学第一次蜕皮一般在卵中进行，经过4次蜕皮后，线虫发育成熟，交配、产卵完成1代生活史；通常1年可以繁殖数代；但大型的如索科，1年繁殖1代。三、生态学分布：最丰富——温带阔叶林耕作土、草地、热带雨林、温带针叶林、极地植被。丰富度：30°-40°纬度内最高，70°以上最低土壤线虫和其它土壤动物区系对土壤碳、氮至关重要。当食细菌线虫和食真菌线虫捕食细菌和真菌时，它们会释放出CO2、NH4+和其它含氮化合物，直接影响土壤中C、N的矿化。四、分类和土壤中的主要类型到20世纪90年代为止，文献报道过的线虫大约有20000种，其中，约有2000种为植物寄生性线虫，5000种是动物寄生性线虫，13000种是非寄生性的线虫，它们生活在海洋、淡水和土壤中。常见类型第五节土壤螨类一、形态学螨体：多为卵圆或卵形，少数为蠕虫状；体长约0.1mm-1cm；体色：无色、褐至黑褐色、红、黄、绿等鲜艳色等。二、生物学三、生态学螨广泛分布于地球各处，栖息于地表、土壤、海水和淡水中以及动物和植物体内等地方。就食性而言，多数是自由生活的，也有许多是动植物的寄生者。自由生活的多数，生活于地表、土壤和腐败的动植物遗体上，他们构成了独特的土壤动物类群。其中隐气门亚目的甲螨是土壤中最常见的螨类。甲螨的数量和种类是土壤节肢动物中最多的。含有机质土壤最适宜其生长，一般在土壤表面5cm的范围内最多。四、分类和土壤中的主要类型第六节弹尾目一、形态学成虫体长：0.5-8.0mm，大多数：1-3mm表皮细胞分布色素，几乎各种颜色均有；常见：蓝色和棕色。二、生物学分布：广泛，赤道—两极附近，平原—海拔6400m以上；栖息地：大部分—土壤(有机质丰富区)少部分：水体表面、冰川、雪地胚后发育：为表变态，终生蜕皮不止。新孵出的个体：大小、身体各部分比例与成虫不同，通常无色素，无生殖孔；性别分化：只在后面龄期中才出现。三、生态学四、分类和土壤中的主要种类第七节蚯蚓一、形态学1.外部形态寡毛类：细长、有体节和体腔，前段有口，后端有肛门；低等→水栖；高等→陆栖；分节：同律分节；头部：未完全分化，包含口前叶和围口节；陆栖种类口前叶和围口节关系对蚯蚓种类的鉴定具有一定意义围口节从第二节开始有刚毛，刚毛的形态与数目与分类有关，故特别重要。背孔：沿背中线，位于节与节之间，通常为1个，其从哪一节开始，因种而异；环带(生殖带)：其分泌物可形成蚓茧；具有环带的个体，是性成熟的标志。2.内部特点体腔：体壁层与肠壁层间的空腔，有体腔液；其内，在节与节之间，内面都有一肌质隔膜；从口到肛门，是一条直的管子，分为口腔、咽头、食道、嗉囊、砂囊、胃、肠、直肠等部分循环系统：闭管式，心脏的对数、位置和大小等都是分类的重要依据；排泄器官：除前1-2节外，每一节都有1对肾管繁殖：雌雄同体、异体受精，少数种也有自体交配现象；一般在温暖的季节都能繁殖；二、生态学蚯蚓活动对生态系统的影响有利：加速凋落物质的分解和氮转化；促进植物对养分的吸收；在土壤中形成更多的微团聚体和孔隙，改善土壤结构；提高土壤渗透性和溶质的运移等有害影响：将地表凋零物移走或埋入土中，蚯蚓粪便在地表的覆盖等都可能增加水土流失；可能传播杂草种子或动物病原菌；其活动在提高氮矿化的同时，容易造成氮的流失等三、中国蚯蚓区系概述第八节植物根系一、植物根系的形态二、根际与根际效应三、根际微生物是指植物根系直接影响范围内的土壤微生物。数量：水平方向：离根系越远→微生物越少；垂直方向：土壤越深→微生物越少；类群：以G-无芽孢细菌占优势，如假单胞菌属、农杆菌属、黄杆菌属、产碱菌属、节细菌属等；四、菌根某些真菌侵染植物根系形成的共生体。分类：外生菌根；内生菌根；内外生菌根外生菌根内生菌根内外生菌根菌根对寄主植物的作用五、菌瘤指原核固氮微生物侵入某些裸子植物根部，刺激根部细胞增生而形成的瘤状物。是微生物与植物根联合的一种形式。分类：豆科植物根瘤：约有40多种，均为G-；非豆科植物根瘤：内生菌，主要是放线菌，少数是细菌或藻类。