土壤学课件：4章 土壤生物

1、生态环境对土壤动物的影响 土壤动物的群落结构随环境因素和时间变化 呈明显的时空变化。 2、土壤动物对环境的指示作用 土壤动物的数量和群落结构的变异能指示生 态系统的变化。
第三节 土壤微生物
一、土壤微生物 的作用
土壤微生物是土壤中最原始的活有机 体。 土壤微生物参与土壤有机质分 解，腐殖质合成，养分转化（转化土 壤中难溶性的矿质养分及固氮）和推 动土壤的发育和形成。
分解者可分为∶
第一消费者∶以植物残体为食，最先对植物残体 分解的动物和微生物；
第二消费者∶包括食肉动物和消耗低等植物的食 微植物者；
第三消费者∶以第二消费者为食物的食肉动物。
土壤生物广义上应包括土壤微生物、土壤动物和 高等植物的根系。
二、土壤生物的种类：
土壤生物
微生物 动物 植物
土 壤 生 物 的 主 要 类 群 示
2、藻类
藻类为单细胞或多细胞的真核原生生物。 土壤藻类主要由硅藻、绿藻和黄藻组成。
肥沃土壤，藻类生长旺盛，土表常出现黄 褐色或黄绿色的薄藻层，硅藻多则是土壤营 养丰富的证明。
3、地衣（Lichens）
地衣是真菌和藻类形成的 不可分离的共生体。
地衣在土壤发生的早期起 重要作用
（三）非细胞型生物即分子生物—病毒
跳虫主要生活于土壤表层，绝大多数跳虫以取食花粉、真 菌、细菌为主，少数可危害甘蔗、烟草和蘑菇。
跳虫
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
甲螨
螨目的主要代表是甲螨（占土壤螨类的62%~94%），主 要分布在表土层中。大多数甲螨取食真菌、藻类和已分解的植 物残体，在控制微生物数量及促进有机质分解过程中起着重要 作用。
生态环境
土壤动物
生态环境与土壤动物的关系：
10g肥沃土壤的细菌总数相当于全球人口的总数
土壤中重要的各种细菌生理群：
• 纤维分解细菌 • 固氮细菌 • 硝化细菌 • 亚硝化细菌 • 硫化细菌 • 氨化细菌
在土壤碳、氮、磷、硫循环中担当重要 的角色。
土壤中存在各种细菌生理群，其中主要的有纤维分解细 菌、固氮细菌、氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等。
按运动形式可把原生动物分为三类 ：
变形虫类（靠假足移动）1
鞭毛虫类（靠鞭毛移动）2
1
2
3
纤毛虫类（靠纤毛移动）3
原生动物以微生物、藻类为食物，在维持土壤微生物 动态平衡上起着重要作用，可使养分在整个植物生长季节 内缓慢释放，有利于植物对矿质养分的吸收。
原生动物的特点是∶
A、单细胞，结构简单，数量大，分布广
蚯蚓喜欢潮湿、肥沃、钙 质丰富的土壤
土壤动物 2、线虫
＊ 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。1000种生活在土壤中， ＊ 数目可达106m-2,一般只有棉线的1/5粗，主要生活在土 粒周围的水膜中和植物的根里。
＊ 习性 表皮失水很快，干燥时变为胞囊，湿润时又重 新活动。
死亡有 机物 87.88%
藻类 放线菌0.2%
5%
真菌 46%
原生动 物 2%
细菌 47%
第一节 土壤生物种类及其多样性
一、土壤生态系统及其特征
在生态系统中，生物按其功能可分为∶生产者和 分解者。
土壤生态系统的特点是∶
1、生产者占的比例很小。 藻类是土壤中唯一能进行光合作用的生物，土壤
生态系统中的有机物主要来自于地上部分的植物残 体。 2、分解者无论在数量和功能上都是十分重要的。
根瘤菌是指与豆科植物共生，形成根瘤，能固定大气 中分子态氮，向植物提供氮营养的一类杆状细菌。
根瘤菌
根瘤
根瘤菌与豆科植物形成根瘤 可分为两个阶段：
侵染土壤阶段
根瘤形成阶段
氨化细菌 微生物分解含氮有机化合物释放氨的过程称为氨化过程。
含氮有机化合物
多肽、氨基酸等简单 含氮化合物
NH3
生态习性：最适土壤含水量为田间持水量的50%~75%；最适温度 为25~35℃；适宜pH为中性环境。
.自养型细菌
自养型细菌能利用氧化无机物产 生的化学能（化能自养细菌）或太阳 能（光能自养细菌）由空气中摄取 CO2合成碳水化合物，作为自身的营 养物质。
.异养型
异养型细菌靠分解有机质获得能量 和养分，土壤中绝大多数细菌为异养型 细菌。根据它们对空气条件的要求，又 可分为好气性和嫌气性细菌两类。好气 性细菌可利用空气中的氧去氧化有机质。 嫌气性细菌不需要游离态氧，分解有机 质缓慢而不彻底，它的作用是分解有机 质，合成腐殖质，有些能固氮。
物料C/N比对氨化细菌活动强度和氨化过程的影响
硝化细菌
微生物氧化氨为硝酸并从中获得能量的过程称为硝化过程。
硝酸细菌
NH3
亚硝酸
亚硝酸细菌
硝酸
参与硝化过程的土壤 微生物为硝化细菌
生态习性：属化能无机营养型，适宜在pH6.6~8.8或更高的范围内 生活；好气性细菌；最适温度为30℃。
反硝化细菌 微生物将硝酸盐还原为还原态含氮化合物或分子态氮的
＊ 食性可分为三类∶ 1、 以腐败的有机质为食的 2、 以其他线虫、细菌、原生动物为食的 3、 寄生在高等植物根系的
土壤动物
线虫
螨（螨（mimtei)te)
土壤动物
屎克郎推粪球
弹尾和螨目：弹尾（又名跳虫）和螨目分属节肢动物门的 昆虫纲和蛛形纲，是土壤中数量最多的节肢动物（分别占土壤 动物总数的54.9%和28%），它们是我国森林土壤中中型动物 的主要优势类群。
根据土壤微生物的形态构造和生理活动特点，一般可分为： 细菌、真菌、放线菌。
土壤微生物
1公斤土壤可含： 5亿个微小动物。 5亿个细菌， 近10亿个真菌 100亿个放线菌
土壤是微生物生活的大本营
单体数量最多 生物多样性最复杂 生物量最大
土壤微生物
主要作用： • 调节植物生长的养分循环； • 产生并消耗各种气体，影响全球气候
2.根系周围的土壤（根际土壤）比 根外土壤更有利于微生物的旺盛生长。
土
B、既可有性生殖，也可无性生殖在一定条
壤
件下可形成孢囊
动
C、与生者相比，个体较小，不同土壤中种
物
类不同，但一般均为表层较多。
原生动物
原生动物在土壤中的作用∶ 土壤动物
1、通过选择性的取食某些微生物(如细菌)， 改变微生物的群落结构，主要是调节细菌的 数量。 2、增进某些微生物的活性(如固N菌、排泄出 的细菌等) 3、 参与土壤植物残体的分解，如鞭毛虫与 白蚁共生，加速对木质素的分解 4、某些原生动物也侵害植物，造成植物病 害，有的可引起严重的人畜传染病。
土壤动物
三、后生动物
土居性的多细胞动物： 线虫、蠕虫、蚯蚓、蛞蝓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、 轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛和昆虫
土壤动物
1、蚯蚓
数量 大约有200余种。在肥沃的草地土壤中每平方米可 达500条。在以般耕地中，每平方米有30-300条。
蚯蚓对土壤肥力的影响： • 增加土壤的通透性。 • 改善土壤结构 • 活化土壤养分 • 形成大量有机质
意 图
第二节、土壤动物
土壤动物（soil zoon）指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。
作用
1、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
2、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
好氧腐生菌。 ☆ 产生抗生素，对其他有害菌能起拮抗作用。 ☆ 高温型的放线菌在堆肥中对其养分转化起着重要 作用。
四、真核微生物
1、土壤真菌
有170个属，690多个种，分三个类群∶
A、酵母菌 土壤中很少
B、霉菌
土壤中最多
C、伞菌
多在土壤表层
真菌在土壤中的作用
• 是土壤有机质的主要降解者 • 某些真菌和植物的根系产生菌根 • 促进土壤结构的形成，菌丝的穿插 对于促进土壤的凝聚有重要的作用
纤维素分解菌活性明显减弱；纤维分解细菌的活动也受到分解物料C/N 的影响。
固氮细菌
自生固氮细菌 共生固氮细菌
自生固氮细菌是指独自生活时能将分子态氮还原成 氨，并营养自给的细菌类群。
主要有好气性、嫌气性和兼性三种。
固氮菌
共生固氮细菌是指两种生物相互依存生活在一起 时，由固氮微生物进行固氮的作用。
根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用最为重要。
的变化； • 分解有机废弃物， • 是新物种和基因材料的源和库。 • 病原微生物。
二、土壤微生物的类型
根据微生物对营养和能源的要求，一般可将其分为四大 类型：
1、营养类型
异养型 自养型
化能有机营养型 光能有机营养型 光能无机营养型
化能无机营养型
土壤微生物的营养类型
化能有机营养型
又称化能异养型，所需能量和碳源 直接来自土壤有机物质。
土壤微生物呼吸类型的多样性
根据土壤微生物对氧气要求的不同，可分为：
好气性微生物
2、呼吸类型
嫌气性微生物
兼嫌气性微生物
土壤微生物呼吸类型的多样性
好氧微生物
在有氧环境中生长，以氧分子为呼吸 基质氧化时的最终电子受体
兼性微生物
在有氧和无氧环境中均能进行呼吸的 土壤微生物
厌氧微生物
在嫌气条件下进行无氧呼吸，以无机
土壤动物的分类
系统分类 主要的土壤动物门类见表
小型土壤动物，体长在0.2毫米以下
按体型大小分类
中型土壤动物，体长0.2-2毫米 大型土壤动物，体长2-20毫米 巨型土壤动物，体长大于20毫米
按食性分类 分为落叶食性、材食性、腐植食性、植食性、 藓苔类食性、菌食性、藻食性、细菌食性、捕食性、尸食性、 粪食性、杂食性和寄生性土壤动物。
按土壤中生活时期 分为全期土壤动物，周期土壤动物，部 分土壤动物，暂时土壤动物，过渡土壤动物和交替土壤动物。
二、原生动物
土壤动物
单细胞的真核生物，简称原虫。
＊数量有68000多种。一般在每平米15厘米深 的土壤里有10-100亿个(1-10万个/克土)原生动物， 它们的活重在耕层达150-200磅/每英亩。
纤维分解细菌
好气纤维分解细菌 主要有生孢噬纤维菌属、噬纤维菌属、 多囊菌属和镰状纤维菌属（要求最适温度为22~30℃，通气 良好）
嫌气纤维分解细菌 主要是好热性嫌气纤维分解芽孢细菌， 包括热纤梭菌、溶解梭菌及高温溶解梭菌等。好热性纤维分 解菌活动适宜温度达60~65℃，最高活动温度可达80℃。
生态习性：纤维分解细菌适宜中性至微碱性环境，在酸性土壤中
＊原生动物是动物中最低级的。 ＊典型种类有∶
变形虫 纤毛虫 鞭毛虫 孢子虫
土壤中以鞭毛虫数量最多。
重要的土壤动物介绍
原生动物(protozoa)是生活于土壤和苔藓中的真核单细胞动 物，属原生动物门 。
原生动物结构简单、数量巨大，只有几微米至几毫米，而 且一般每克土壤有104~105个原生动物，在土壤剖面上分布为 上层多，下层少。
第三章 土壤生物
土壤是生命的摇篮，生命是土壤的发动机！ 土壤是微生物的大本营—被忽视的生物王国！
第一节 土壤生物种类及其多样性
Soil organism diversity
有机组分 6%
无机组分 94%
非节肢 动物
微生物0.10% 3.59%
植物根 8.32%
节肢动物 0.08%
0.03% 脊椎动 物
过程称反硝化过程。
由微生物推动的氮素循环
生态习性：最适pH值为6~8；最适温度为25℃。
（二）放线菌
☆ 放线菌也是原核微生物，菌丝比真菌细，菌丝断 裂为孢子
每克土壤中的细胞数在104～106变动。 ☆ 链霉菌属，占70%～90%；其次为诺卡氏菌属占 10%～30%；
小单胞菌属占第三位，只有1%～15%。它们的大 部分均属
氧化物（NO3-、SO42-、CO2）作为最终 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
三、原核微生物
（一）细菌
土壤细菌占土壤微生物总数的70%～90% 特性∶
A、单细胞 B、分裂生殖快 C、个体小(4-5um)，接近于土壤粘粒的大小。 D、以杆菌占优势 E、数量大，每克有几亿到30亿个
病毒是一类超显微的非细胞生物，每一种 病毒只有一种核酸
病毒是一种活细胞内的寄生物，凡有生物 生存之处，都有其相应的病毒存在。
病毒在控制杂草及有害昆虫的生物防治方 面已显示出良好的应用前景。
五、土壤微生物的分布特点
1.绝大多数微生物分布在土壤矿物 质和有机质颗粒的表面，附着或缠绕在 土壤颗粒上，形成无机一有机一生物复 合体或无机一有机一生物团聚体。
化能无机营养型 光能有机营养型 光能无机营养型
又称化能自养型，无需现成的有机 物质，能直接利用空气中的二氧化 碳或无机盐类生存的细菌。
又称光能异养型，其能源来自光， 但需要有机化合物作为供氢体以还 原二氧化碳，并合成细胞物质。
又称光能自养型，利用光能进行光 合作用，以无机物作氢供体以还原 二氧化碳合成细胞物质。