第4讲 土壤养分物质的生物转化
初中科学精品课件：第4讲 绿色植物的物质和能量转换
叶片的见光部分遇碘 变蓝 。
叶片的遮光部分遇碘 没有变蓝。
【实验分析】 叶片部分用铝箔纸盖严，其余部分未盖铝箔纸， 此处的变量是 _光__照__。__盖__严__遮__光__，__未__盖__见__光。
叶片的见光部分遇到碘液变成了蓝色，而覆盖 铝箔纸处未变蓝色，这说明叶片的见光部分产 生了 _淀__粉__（__有__机__物__）。
气孔张开的条件：
叶内水 分充足
保卫细胞 吸水膨胀
3、把叶片放在酒精的小烧杯中，水浴 加热，这样做的目的是什么？ 使叶片中的叶绿素褪去，防止绿色对 实验的干扰（影响观察淀粉变蓝）。
4、为什么用酒精而不是水煮叶片来脱色呢？ 叶绿素有机物只溶于酒精而不溶于水。
5、为什么隔水加热酒精而不用火直接加热酒精？ 酒精是易燃、易挥发的物质，燃点低，隔水 加热可预防烧杯中酒精燃烧，以免出现危险。
光照与遮光进行对比
（2）产物：有机物；氧气； 在叶绿体内合成（葡萄糖）淀粉等 有机物。
用什么试剂可以检验淀粉的存在？
碘能使淀粉 变成蓝色。 碘液试验可 以用来鉴定 淀粉的存在。
植物制造淀粉的实验 【实验步骤】
1
1、暗处放置24 小时的天竺葵
2
2、选叶用两张黑纸 上下面夹住遮光
3
3、放在强光下 照射4~5小时
4、怎样的实验现象可证明植物的光合作用需要 二氧化碳？
进行淀粉试验，装清水的塑料袋内的叶片能变 蓝色，而装氢氧化钠溶液的塑料袋的叶片不变 蓝色。说明植物的光合作用需要二氧化碳。
【进行实验】 1、选择一株生长健康的天竺葵，放在黑暗的地
方一昼夜。 2、在植物上选定两片叶子，按确定的方案控制
变量，然后放到阳光下照射4小时。
5第四章 土壤质能交换(4h)
由土壤含氮有机质通过微生物的铵化作用而生成的。水田和 旱地土壤中都可能生成。在土壤中也易被转化为硝态氮。
在好气条件下很易于被硝化成硝态氮，在水田里才比较稳 定，而有可能累积。
旱地土壤中，只要土壤通气良好，温度、湿度和反应适宜， 其施入的铵态氮也会在数天之内很快转化成硝态氮。
一般把土壤含氮量 >0.2%者为“高”；0.2%~0.1%之间 者为“中”；0.1%~0.05%者为“低”，<0.05%者为“极低”。 一般把作物在不施氮区的全年生长期所吸收的氮量为土 壤供氮能力的良好指标。
（二）来源 土壤中的氮素并非来源于土壤矿物质，是生物固氮作用产
生的。
固氮作用主要是靠微生物。固氮微生物分共生和自生 两类。 （1）与豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很强。
第四章 土壤质能交换
§1 土壤与外界的物质交换
大量营养元素（Macronutrients）：H、O、C、N、P、 K、 Ca、Mg、S；
微量元素（micronutrients）：Fe、Cu、Zn、B、Mo、 S、Cl
大量元素 Macronutrients
Nitrogen ( N )：所有生命细胞的组成，为蛋白质、酶的组成，叶绿 素、色素组成部分，促进植物生长，提高产量和品质。来源：肥料、 固氮、土壤有机质。
主要为交换态离子及部分为溶液中游离态离子外，还有一部分在进入 粘粒矿物晶架结构中后，被闭蓄于晶层间的孔穴内，既不能溶解于土壤 溶液中，也不易被其它阳离子所代出，而成为所谓“固定铵”。这种固定 态铵不仅不易为植物吸收和利用，而且也很难为硝化细菌硝化。
（2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。
土壤生物化学过程与养分循环课件PPT
影响土壤有机质分解和周转的因素 腐殖物质占10-30%。
占土壤有机质的20～30%
土壤生物化学过程和养分循环
土壤有机质组成---非腐殖质
糖类物质 saccharides
➢在一般有机体代谢过程中，糖类物质中所 含的结合能是最好的能量来源，在土壤代 谢过程中，糖类同样可作为能量物质,是土 壤微生物的主要能源物质。
酶氧化 ---提供植物需要的其他养分
多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖物质占3-8%，
2
2
2
一般土壤微生物活动的最适宜温度大约为25-35 ℃，超出这个范围，微生物的活动就会受到明显的抑制。
土络壤合有 多腐机糖质可殖转将化土化和壤碳颗过素粒循结程环合为：稳定h的团u聚m体i。fication
各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转 进入土壤的有机残体经过一年降解后，三分之二以上的有机物质以二氧化碳的形式损失掉，残留在土壤中的有机质不到三分之一，其
2.5g/ml)溶液中的沉降速度将其分作轻组和 重组土壤，它们中的有机质被分别称作轻 组有机质(Light Fraction Organic Matter, LFOM) 和重组有机质(High Fraction Organic Matter, HFOM)。
土壤生物化学过程和养分循环
SOM分组方法---密度分组法
土壤有碳机素质储土量壤(G，t 含C)有：机陆质地在2生0%物以圈下1的5土50壤G，t C称土为壤矿质圈土12壤0。0Gt C
土➢壤但碳耕密作度土壤中(kg，/表m层2)：有单机质位的面含积量土通壤常在碳5素%以含下量。
有机质含量（%）
肥力水平
<0.5
《土壤养分》课件
contents
目录
土壤养分基本概念土壤养分的来源土壤养分的转化与循环土壤养分的有效性土壤养分的测定与评价土壤养分与植物生长的关系
土壤养分基本概念
CATALOGUE
01
土壤中植物生长所需的营养元素，如氮、磷、钾等。
养分
养分来源
养分形态
土壤矿物质、有机质和大气沉降等。
包括水溶性、交换态和难溶性等。
土壤水分是植物吸收水分和养分的主要来源之一，它对植物的生长和发育具有重要影响。
土壤水分的含量和分布对土壤养分的溶解、扩散和植物吸收等过程具有重要影响，因此合理的水分管理对于提高土壤养分的有效性具有重要意义。
大气沉降是指大气中的气体和颗粒物通过自然沉降和风力作用等途径进入土壤的过程。
大气沉降为土壤提供了氮、磷、硫等元素以及其他有益的营养物质，对土壤养分的补充和平衡具有重要作用。
土壤矿物质是土壤养分的主要来源之一，包括硅酸盐、氧化物、硫化物等，它们为植物提供必需的矿质元素，如氮、磷、钾等。
有机质是土壤中重要的养分来源之一，它包括动植物残体和微生物等有机物质，这些有机物质在分解过程中释放出大量的养分。
有机质对土壤的物理性质、保水能力和土壤微生物活性等方面也有重要影响，是维持土壤健康的重要因素之一。
合理施肥可以提高作物的产量，过少或过多施肥都可能导致产量下降。
养分对产量的影响
不同养分对植物品质的影响不同，如氮肥过多可能导致蔬菜硝酸盐含量超标，影响品质。
养分对品质的影响
THANKS制定合理的施肥计划。
施肥计划
通过合理施肥和有机物料投入，保持土壤养分的平衡。
养分平衡管理
定期监测土壤养分状况，及时调整施肥计划，确保土壤养分的持续供应。
土壤有机质分解和转化
土壤有机质如何分解和转化土壤有机质是土壤的重要组成部分,对土壤肥力、生态环境有重要的作用;土壤有机质是指存在于土壤中所有含碳的有机物质,包括土壤中各种动物、植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质,即由生命体和非生命体两部分有机物质组成;原始土壤中微生物是土壤有机质的最早来源;随着生物的进化和成土过程的发展,动物、植物残体称为土壤有机质的基本来源;自然土壤经人为影响后,还包括有机肥料、工农业和生活废水、废渣、微生物制品、有机农药等有机物质; 土壤有机质分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质三种;新鲜有机质和半分解有机质,约占有机质总量的10％～15％,易机械分开,是土壤有机质的基本组成部分和养分来源,也是形成腐殖质的原料;腐殖质约占85%～90％,常形成有机无机复合体,难以用机械方法分开,是改良土壤、供给养分的重要物质,也是土壤肥力水平的重要标志之一;耕作土壤表层的有机质含量通常<5%,一般在1%～3%之间,一般把耕作层有机质含量>20%——有机质土壤,耕作层有机质含量<20%——矿质土壤; 一、土壤有机质组成土壤有机质由元素和化合物组成; 1、元素组成主要元素组成是c、h、o、n,分别占52％～58％、34％～39％、3.3％～4.8％和3.7％～4.1％,其次是p、s; 2、化合物组成１糖、有机酸、醛、醇、酮类及其相近的化合物,可溶于水,完全分解产生ｃｏ２和ｈ２ｏ,嫌气分解产生ｃｈ４等还原性气体; 2纤维、半纤维素,都可被微生物分解,半纤维素在稀酸碱作用下易水解,纤维素在较强酸碱作用下易水解; 3木质素,比较稳定,不易被细菌和化学物质分解,但可被真菌和放线菌分解; 4肪、蜡质、树脂和单宁等,不溶于水而溶于醇、醚及苯中,抵抗化学分解和细菌的分解能力较强,在土壤中除脂肪分解较快外,一般很难彻底分解; 5含氮化合物,易被微生物分解; 6灰分物质植物残体燃烧后所留下的灰,占植物体重的５％;主要成分有ca、mg、k、na、si、p、s、fe、al、mn等; 二、土壤有机质的分解和转化进入土壤的有机质在微生物作用下,进行着复杂的转化过程,包括矿质化过程与腐殖化过程一矿质化微生物分解有机质,释放co2和无机物的过程称矿化作用;这一过程也是有机质中养分的释放过程;土壤有机质的矿质化过程主要有以下几种; 1、碳水化合物的分解土壤有机质中的碳水化合物如纤维素、半纤维素、淀粉等糖类,在微生物分泌的糖类水解酶的作用下,首先水解为单糖：c6h10o5n＋nh2o--→nc6h12o6;生成的单糖由于环境条件和微生物种类不同,又可通过不同的途径分解,其最终产物也不同;如果在好气条件下,有好气性微生物分解,最终产物为水和二氧化碳,放出的热量多,称氧化作用;其反应如下：nc6h12o6＋6o2—→6co2＋6h20＋热量如果在通气不良的条件下,则在嫌气性微生物作用下缓慢分解,并形成一些还原性气体、有机酸,产生的热量少,称发酵作用;其反应为c6h12o6--→ch3ch2ch2cooh＋2h2＋2co2＋热量4h2＋co2－→ch4＋2h2o 碳水化合物的分解,不仅为微生物的活动提供了碳源和能源,扩散到近地表大气层中的co2,还可供绿色植物光合作用所需要的碳素营养;co2溶于水形成碳酸,有利于土壤矿质养分的溶解和转化,丰富土壤中速效态养分; 2、含氮有机质的分解含氮有机物是土壤中氮素的主要贮藏状态,包括蛋白质、氨基酸、腐殖质等;不经分解多数不能为植物直接利用; 1水解作用蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶作用下,分解成氨基酸的作用称水解作用蛋白质蛋白质-------→氨基酸水解酶氨基酸大多数溶于水,可被植物、微生物吸收利用,也可进一步分解转化; 2氨化作用分解含氮有机物产生氨的生物学过程称氨化作用氧化ch2nh2cooh＋o2-----→hcooh＋co2＋nh3 好气分解还原ch2nh2cooh＋h2-----→ch3cooh＋nh3嫌气分解水解ch2nh2cooh＋h2o-----→ch2ohcooh＋nh3 不论土壤通气状况如何,只要微生物生命活动旺盛,氨化作用就可以在多种条件下进行;氨化作用生成的氨,在土壤溶液中与酸作用生成铰盐,植物也可以直接吸收利用,也可以nh4＋吸附在土壤胶粒上,免遭淋失,也会以nh3逸入大气造成氮素的损失,或进行硝化作用,转化成硝酸; 3硝化作用氨态氮被微生物氧化成亚硝酸,并进一步氧化成硝酸的过程,称硝化作用;这一作用可分为两个阶段：第一阶段,氨被亚硝酸细菌氧化成亚硝酸；第二阶段,亚硝酸被硝化细菌氧化成硝酸;其反应如下：2nh2＋3o2--→2hno2＋2h2o＋热量2hno2＋o2—→2hno3＋热量硝化作用是一种氧化作用,只能在土壤通气良好的条件下进行,因此适当地中耕、松土、排水、经常保持土壤疏松透气,是硝化作用顺利进行的必要条件; 硝化作用产生的硝酸与土壤中的盐基作用生成硝酸盐,no3－也可直接被植物吸收,但no3－不易被土壤胶粒吸附,易随水淋失; 4反硝化作用同细菌在无氧或微氧条件下以no3－或no2－作为呼吸作用的最终电子受体生成n2o和n2的硝酸盐还原过程,称反硝化作用;其反应如下：反硝化细菌c6h12o6＋24kno3------→24khco3＋6co2＋12n2↑＋18h2o 反硝化作用是土壤氮素损失的过程,多发生在通气不良或富含新鲜有机质的土壤中,改善土壤的通气状况,能抑制反硝化作用的进行;3、含磷、硫有机物的分解1含磷有机物的分解土壤中含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸、核素等,它们在有机磷细菌的作用下进行分解：磷细菌k＋＋na＋＋ca2＋核蛋白质-------→磷酸-----------→磷酸盐水解产生的磷酸盐是植物可吸收的磷素养分,但在酸性或石灰性土壤中易与fe、al、ca、mg等生成难溶性的磷酸盐,降低其有效性;在缺氧条件下磷酸又被还原为磷化氢,其反应如下：h3po4－--→h3po3---→h3po2---→ph3磷化氢有毒,在水淹条件下常会使植物根系发黑甚至死亡; 2含硫有机物的分解植物残体中的硫,主要存在于蛋白质中,能分解含硫有机物的土壤微生物很多,一般能分解含氮有机物的氨化细菌,都能分解有机硫化物,产生硫化氢,其反应如下：蛋白质——硫氨基酸——h2s 还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的过程,称硫化作用;其反应如下：2h2s＋o2---→2h2o＋2s2s＋3o2＋2h2o－→2h2so4硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用,形成硫酸盐,硫酸盐是植物可吸收的养分;硫酸还可增加土壤中矿质养分的溶解度,提高其有效性; 细菌在无氧条件下,以so42－作呼吸作用的最终电子受体产生s或h2s的硫酸盐还原过程,称反硫化作用;硫化氢对根系有毒害作用,能造成根系腐烂;因此,应排除土壤多余水分,改善土壤通气条件,抑制反硫化作用进行; 二腐殖化腐殖化指有机质被分解后再合成新的较稳定的复杂的有机化合物,并使有机质和养分保蓄起来的过程;一般认为腐殖质的形成要经过两个阶段：第一阶段：微生物将动植物残体转化为腐殖质的组分,如芳香族化合物多元酚和含氮的化合物氨基酸和多肽；第二阶段：在微生物的作用下,各组分通过缩合作用合成腐殖质的过程;在第二阶段中,微生物分泌的酚氧化化酶,将多元酚氧化为醌,醌与其它含氮化合物合成腐殖质;即1多元酚氧化为醌；2醌和氨基酸或肽缩合; 腐殖化系数：单位重量的有机物质碳在土壤中分解一年后的残留碳量; 激发作用：土壤中加入新鲜有机物质会促进土壤原有有机质的降解,这种矿化作用称之激发作用;激发效应可正可负; 矿质化和腐殖化两个过程互相联系,随条件改变相互转化,矿化的中间产物是形成腐殖质的原料,腐殖化过程的产物,再经矿化分解释放出养分,通常需调控两者的速度,使其能供应作物生长的养分同时又使有机质保持在一定的水平;。
土壤地理学课件第四讲土壤形成因素与形成过程(2)-110页PPT资料
还原迁移(reduction transport):
地表渍水情况下,土壤处于 嫌 气还原 条件,某些变价态元素被还原而随水迁移 的过程.其特是铁、锰转化与移动.
Eh值氧化还原电位 Eh=-500mv极端还原
=-200mv强还原 =100mv通气不良 =300mv中度氧化 =500mv强氧化
研究案例—生物小循环
题目：北京地区耕地碳酸盐褐土不同农 作物氮及灰分元素生物循环的比较研究
作者：黄德华、陈佐忠、张鸿芳 时间：1982.4 刊物：植物生态学与地植物学丛刊
内容
一。研究方法 二。研究地区自然条件 三。研究结果 1.生物量 2.氮 3.磷 4.钾 5.钙镁铁硫锰等
每年向土壤归还的N素，在草原地上部分每 年每 hm2 为 20－30kg 左右。
4）生物固氮：生态系统中 N 素绝大部分 来源于生物对大气 N2 的固定。
全球每年固N总量在100－175×106t.
输出过程
1）淋失：这是指土壤中的物质在土壤水的作 用下，淋出土体的过程。在降水丰富的地区，这
一过程很强烈。 不同元素被淋失的速度与其移动的活性 很有关系。地下水的富营养化与NO3的淋失很有关。
5. 不同土壤有不同的主导过程。主导过程 决定土壤的特征。
成土过程的多样性决定了众多的土壤 类型。
6. 土壤生态系统与其所处环境间物质循环 与土壤内部的物理、化学作用是土壤形 成过程的共同过程。
土壤形成的实质
母质－－－土壤－－－土壤肥力的形成 过程－－－养分的积累过程－－－生物 小循环与地质大循环
2）生物吸收
不同植物不同元素吸收表现很大差别。
土壤形成过程
简称成土过程，是指在土壤形成过程中 发生 的物理、化学、生物作用，以及物 质循环和由此而形成土壤发生层与剖面 特征的过程。
土壤养分循环和微生物作用
土壤养分循环和微生物作用土壤是地球表面最薄、却又最为重要的生物圈之一。
土壤中有数百种不同的微生物，它们与土壤内的植物根系紧密联系在一起，共同维护着地球生态系统。
其中，土壤养分的循环和微生物作用是不可分割的一部分。
一、土壤养分循环土壤养分的循环指的是氮、磷、钾等元素在土壤中的循环过程。
这些养分无法被生物直接吸收利用，必须经过微生物的作用才能被转化成可供植物吸收利用的形式。
1. 氮的循环氮素是植物体内含量最多的元素之一，但它的存在形式却限制了其利用率。
氮气是一种相对稳定的气体，无法被大多数生物直接利用。
因此，氮通常以氨和硝酸盐的形式出现在土壤中。
土壤中的氮素来源主要来自空气中的氮气，以及矿物质中的氨和硝酸盐。
气态氮被微生物固定后，逐步转化为其他化合物。
例如，氮气经过氮化作用转化为氨，再通过硝化作用转化为硝酸盐。
硝酸盐，则可以被植物吸收利用。
而土壤中的氨则可以被硝化细菌氧化成硝酸盐，形成完整的氮循环。
2. 磷的循环磷是植物生长必需的元素之一，但它在自然界中的分布比较均匀，难以被植物直接吸收利用。
因此，磷主要以矿物质的形式出现在土壤中，例如磷灰石、食盐石等。
土壤中的磷可以通过微生物的作用释放出来，常见的方式有真菌或细菌通过分泌酸类将磷酸根从磷矿物中释放出来；磷酸根离子与肥料中的阳离子形成难溶的盐类沉淀在土壤粒子表面。
这些难溶的盐类会经过微生物的作用逐渐分解，释放出可供植物吸收的磷。
3. 钾的循环钾是植物生长所需的第三大元素，它的主要来源是土壤中的矿物质和有机物。
土壤中的钾通常以不稳定的离子形式出现，需要通过吸附作用绑定在土壤粒子表面。
当植物根系吸收土壤水分时，会与土壤中的钾离子发生交换反应，将钾离子吸附到植物根系表面。
而土壤中的钾亦可经由微生物、淋洗、植物残体、动物粪便等途径释放，完成循环。
二、微生物作用微生物的作用对于土壤中养分的循环非常重要。
微生物在土壤中参与了一系列的生化反应，对土壤中有机物的分解、营养元素的固定、转化等过程发挥着重要作用。
土壤养分的形态
土壤养分的形态一、土壤养分的概念土壤养分是指土壤中所含的供植物生长所需的各种元素和有机物质。
它们是植物体内各种物质的来源，对植物生长发育起着重要的作用。
土壤养分通常分为无机养分和有机养分两大类。
二、无机养分的形态1. 水溶态养分水溶态养分指的是土壤中以水溶液的形式存在的养分，主要包括氮、磷、钾等元素。
这些养分在土壤中以离子的形式存在，可以直接被植物根系吸收利用。
水溶态养分是植物生长发育所必需的关键元素，对植物体内各种代谢过程起着重要的调控作用。
2. 吸附态养分吸附态养分是指土壤中以吸附形式存在的养分，主要包括镁、锌、铁等微量元素。
这些养分在土壤中以吸附在土壤颗粒表面的形式存在，需要通过植物的根系吸附解吸过程才能被植物有效利用。
吸附态养分在土壤中的含量相对较少，但对植物生长发育仍然起着重要的作用。
3. 矿物态养分矿物态养分是指土壤中以矿物形式存在的养分，主要包括钙、镁、铁、锰等元素。
这些养分以矿物结晶的形式存在于土壤中，需要通过土壤微生物的活动和植物的根系吸收解吸过程才能被植物有效利用。
矿物态养分在土壤中的含量较高，对植物的生长发育有着重要的影响。
三、有机养分的形态1. 有机质有机质是土壤中最重要的有机养分，主要由植物残体、动物残体和微生物等有机物质组成。
有机质通过分解作用逐渐转化为水溶态养分和吸附态养分，为植物提供养分，并且能够提高土壤的保水保肥能力。
2. 有机酸有机酸是有机养分中的重要组成部分，主要由植物根系分泌的有机物质形成。
有机酸能够溶解土壤中的矿物质，使其转化为水溶态养分，提高植物对养分的吸收利用效率。
3. 腐殖质腐殖质是土壤中的一种黑色物质，主要由有机质经过微生物分解形成。
腐殖质具有良好的保水保肥能力，能够吸附和固持养分，提高土壤的肥力和保水性能。
四、土壤养分的形态转化土壤养分的形态转化是指不同形态的养分之间的相互转化过程。
这些转化过程受到土壤环境条件、土壤微生物活动和植物根系的影响。
第4章1土壤物质的迁移转化
第二节 机械运移过程
一、土壤中水分的运动特征 二、溶质的运移
1.对流 2.扩散 3.机械弥散 4.水动力弥散
一、土壤中水分的运动
包括：渗吸过程→土壤内部运动 土壤水的渗吸过程
渗吸过程：水分从土壤表面进入土壤的过程。 渗吸速率：是变化的，从快倒慢，最后趋于稳定。 影响因素:供水的速度和数量、土壤对水分的吸收能力
对流作用：土壤水分运动总是从水势高的地方向低的地方运移。 扩散作用： 机械弥散作用： 水动力弥散：
1、对流作用
2
、 扩 散 作 用
3
、 机 械 弥 散
4
、 水 动 力 弥 散
第三节 土壤物质运移与成土过程
因此，根据土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的特点， 划分出以下类型
1、与有机质有关的成土过程 2、与物质迁移转化有关的成土过程 3、与土壤熟化有关的成土过程 4、与土壤退化有关的成土过程
结果：在土体中、下层形成一个碳酸钙和碳酸镁相对富集的钙积层 (Bk)。星散状、结核、钙版
发生条件：在干旱或者极端干旱地区，因缺乏淋溶过程难以使土壤剖面中 的碳酸钙向下层淋移富集，故钙化过程较弱；而在湿润气候条件下， 则因强烈的淋溶过程使得碳酸钙难以在土壤剖面中、下层淀积，故也 无钙化过程。
脱钙过程：指碳酸钙从土层中被溶解淋失的过程。
碱化过程
富铁铝化过程
盐化过程
矿物质
钙化过程
黏化过程
灰化过程
（1）灰化过程：
过程：土壤形成中的灰化过程，是指在土体表层Si02的残留、R2O3及 腐殖质淋溶与淀积的过程。主要发生在寒冷湿润、郁闭的针叶林 植被下，由于土壤有机酸(主要是富里酸)溶液的下渗过程，使上 部土体的碱金属和碱土金属淋失，土壤矿物中的硅铝铁发生分离， 铁铝胶体遭到淋失，并淀积于土体下部，而二氧化硅则残留在土 体上部，从而在表土层形成了一个灰白色淋溶层次，称为灰化层 (A2或E层)。
土壤生态学课件 第四章 农田土壤生态系统养分循环通则
缓冲容量，改善土壤结构和透气性，养分作用周期长、损失少；但有 机肥养分释放慢，难以很快见效。
2、调节输入输出平衡，维持养分循环持续性
– 短期养分亏损可利用库容的缓冲性维持生产力，但长期亏损则不然。 – 过多的养分赢余不仅会影响经济效益，也会影响环境污染。
3、调节养分比例平衡
– 根据最小限制因子定理是指当土壤生态系统中土壤有效态养分含量不
第四章 农田土壤生态系统养分循环通则
第一节 土壤生态系统养分循环 第二节 稻田土壤生态系统中养分循环特点 第三节 土壤生态系统养分循环与土壤生产力
第一节 土壤生态系统养分循环
一、相关概念
1、土壤生态系统物质循环：土壤生态系统中，以能量传递为驱动力，沿 着土壤-生物-大气进行物质循环传递的过程。 物质循环包括营养元素的循环、水循环和与之相关的部分元素的生物地球 化学过程。 2、营养元素在土壤-植物间的循环过程称为生物小循环 3、整个生物圈内，化学元素沿着土壤圈-水圈-大气圈之间的循环过程称 为生物地球化学循环，是一定区域或整个生物圈内大范围、长时间的循环 过程，被认为是土壤生态系统与生物圈其他部分的有机叠加。 4、土壤生态系统的养分循环过程，界于生物小循环与生物地球化学循环 之间，具有循环周期短，涉及范围较小的特点，是生物地球化学循环的基 础。
二、养分循环的库与流
1、养分库：土壤生态系统中养分储存或固定的场所。主要有土壤库、植 物库与大气库 2、养分流或养分通道：养分库之间的营养元素的迁移途径。土壤养分在 库间进行循环流动，并通过物理、化学及生物过程与环境进行营养元素交 换。
3、土壤生态系统养分流的概况： （1）植物-土壤 土壤 植物 大气 植物 大气 土壤 植物：植物养分吸收； 土壤 ：凋落物、残体、根系分泌物、种子、秧苗。 植物：植物固氮及植物对其他及对来自大气营养物质的吸收 大气：气体物质挥发，水分蒸腾、植物呼吸 土壤：微生物固氮、大气干湿沉降 大气：土壤中物质挥发及气化
农田生态系统的养分循环原理
农田生态系统的养分循环原理农田生态系统是一个复杂而又有序的整体，其中养分循环起着至关重要的作用。
一、农田生态系统养分的来源（一）土壤本身的养分储备土壤是农田生态系统养分的重要来源之一。
土壤中包含了各种矿物质，如氮、磷、钾等大量元素以及铁、锰、锌等微量元素。
这些矿物质经过长期的地质作用和土壤形成过程而积累在土壤之中。
例如，土壤中的钾元素，一部分以长石、云母等矿物的形式存在，在自然的风化作用下，这些矿物会逐渐分解，释放出钾离子，从而为植物生长提供可利用的养分。
土壤中的有机质也是养分的重要来源。
动植物残体在土壤中经过微生物的分解转化，形成腐殖质。
腐殖质含有丰富的氮元素，还能改善土壤的物理性质，增加土壤的保肥能力。
（二）施肥的补充为了满足农作物高产的需求，施肥是补充农田养分的重要手段。
肥料分为有机肥和无机肥。
有机肥如农家肥（包括动物粪便、堆肥等），它含有大量的有机物质。
这些有机物质在土壤中分解时，不仅能释放出氮、磷、钾等养分，还能为土壤微生物提供能源物质，促进土壤微生物的活动。
无机肥则具有养分含量高、肥效快的特点。
例如尿素，它是一种常用的氮肥，含氮量高，施入土壤后能迅速被植物根系吸收。
合理施肥能够有效地补充土壤中缺失的养分，维持农田生态系统的养分平衡。
二、植物对养分的吸收（一）根系的吸收作用植物的根系是吸收养分的主要器官。
根系具有众多细小的根毛，根毛极大地增加了根系与土壤的接触面积。
例如，小麦的根系非常发达，根毛密集，能够有效地从土壤中吸收各种养分。
植物根系吸收养分主要通过主动运输和被动运输两种方式。
对于一些离子态的养分，如钾离子、铵根离子等，根系可以通过主动运输逆浓度梯度吸收。
这一过程需要消耗能量，由植物细胞中的线粒体提供。
而对于一些小分子的养分，如二氧化碳、水等，则可以通过被动运输顺着浓度梯度进入根系细胞。
（二）植物对不同养分的需求特点不同的植物对养分的需求种类和数量存在差异。
例如，豆科植物由于其根部与根瘤菌共生，能够固定空气中的氮元素，所以相对来说对氮肥的需求没有非豆科植物那么强烈。
《土壤肥料》课件——1.1.6土壤有机质的组成及转化
1 土壤有机质的概念及来源 2 土壤有机质的含量及组成 3 土壤有机质的矿质化过程 4 分解与转化
1 土壤有机质的概念及来源
土壤有机质的概念
是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质。它包括土壤中各种动物、植物残体、微生 物及其分解合成的各种有机物质。
土壤有机质是由生命体和非生命体两大部分有机物质组成。
土壤有机质含量
对于一般的农业土壤而言，土壤有机质的干重只占土壤干重的1%～5%之间，但它对 土壤理化性质和肥力的作用要远大于它在重量上所占的比例。
土壤有机质的组成
土壤有机质组成主要有糖、有机酸、醛、醇、酮及其相近的化合物；纤维素、半纤维 素；木质素；脂肪、蜡质、树脂等以及含氮化合物和灰分物质等。
3 土壤有机质的矿质化过程
由于微生物生命活动需要的碳氮比约为25，若有机物的C/N<25,则分解时有多余的氮 素释放出来，可供作物吸收利用，且分解速率不受影响；
若C/N>25,则微生物自身所需的氮素不足，使有机质的分解速率减慢，并发生微生物 与作物争氮现象而不利于作物的生长。所以，在施用碳氮比较大的有机肥时，为避免出现 这种争氮现象，一般应补充无机氨肥。
4 分解与转化
土壤有机质分解转化的影响因素
///// 土 壤 通 气 状 况 在通气良好，有利于矿质化作用，有机质分解迅速，腐殖质难于积累；而在通气不良
的土壤中，矿质化慢而有利于腐殖质积累。
///// 土
壤
水
分
土壤含水量越高，则土壤的通气性越差，则有利于腐殖化作用；反之，有利于矿质化 作用。最适宜的土壤水分含量为土壤田间持水量的60%～80%有利于微生物的活动。
葡萄糖在土壤通气良好的条件下，直接分解成 二 氧 化 碳 和 水 。在通气较差，或氧气含 量较低的土壤中，葡萄糖则被微生物分解成小分子的有机酸，如果土壤继续通气不良，则 这些小分子酸可进一步转化成还原性极强的甲烷等，这也是稻田容易产生甲烷的原因之一 。
土壤有机物的转化原理
土壤有机物的转化原理
土壤有机物的转化是指在土壤中有机物质经过一系列的化学、生物、物理等过程，发生分解、转化、合成的过程。
其主要原理包括以下几个方面：
1. 微生物分解：土壤中存在着丰富的微生物群落，包括细菌、真菌和原生动物等。
这些微生物通过分泌酶类，将有机物质降解为简单的有机化合物，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。
2. 矿化作用：有机物质在土壤中经过微生物分解后，进一步发生矿化作用。
矿化是指有机物质中的碳、氮、磷等元素被微生物利用，释放为无机形态，如二氧化碳、水、氨、硝酸盐、磷酸盐等。
这些无机物质可被植物吸收利用。
3. 合成作用：土壤中的有机质也可以发生合成反应，生成新的有机物质。
例如，微生物可以通过固氮作用将空气中的氮气转化为氨或氮酸盐，形成符合植物生长需要的有机氮物质。
4. 骨架重排：有机物质在土壤中可能发生骨架重排反应，使某些有机分子结构发生变化，从而改变其性质和功能。
这种骨架重排反应可以是生物或非生物因素引起的。
总的来说，土壤有机物的转化是一个复杂的过程，涉及多种生物、物理、化学因素的相互作用。
微生物分解和矿化作用是其中最为重要的机制，通过这些过程，
土壤中的有机物质能够被分解为可供植物吸收利用的无机养分。
土壤学与植物营养-第四讲-植物的磷素营养与磷肥
(三)土壤和作物体内磷的丰缺指标
1、作物体内的磷素丰缺指标
一般用全磷和无机态磷的含量进行判断 受作物种类、品种、栽培条件、取样部位和时间等影响
2、土壤磷素丰缺指标
我国土壤有效磷素含量分布图
二、土壤中磷的形态
1. 有机态磷
含量：占土壤全磷量的10%~50% 来源：动物、植物、微生物和有机肥料 包括：核酸、植素类、磷脂类 影响因素：母质的全磷量、全氮量、地理气候条件、
土壤理化性状、耕作管理措施等
2. 无机态磷
含量：占土壤全磷量的50%~90% 包括：土壤液相中的磷 (以H2PO4－和HPO42－为主)、
通常在pH5.5～7.0 范围内，有利于多 数作物对磷的吸收。
溶液pH值对解离的磷酸盐离子形态的影响
3. 伴随离子 具有促进作用的：NH4+、K+、Mg2+等 具有抑制作用的：NO3-、OH-、Cl-等 降低磷有效性的：Ca2+、Fe3+、Al3+等
4. 其它环境因素：温度、光照、土壤水分、通气状 况等
种子 > 叶片 > 根系 > 茎秆 生长环境：高磷土壤 > 低磷土壤
2. 分布：与代谢过程和生长中心的转移有密切关系
营养生长期：集中在幼芽和根尖（具有明显的顶端优势）
生殖生长期：大量转移到种子或果实中。再利用能力达 80％以上
缺磷时，体内的磷转运至生长中心以优先满足其需要， 故缺磷症状先在最老的器官出现。
死，而上部叶片则似蘑菇状。
茄番
左图 未施钾的磷素过 剩情况。
右图 由于磷的施用过量 而引起的缺铁症状。
甘蓝的磷过剩与缺钾
前排为缺钾栽培，而后排钾正常。 由左向右磷的施用量逐次增加，在缺钾状态下容易看到 磷施用过多时的外观症状。
微生物对土壤中农业养分的转化研究
微生物对土壤中农业养分的转化研究农业养分的转化是农田生态系统中一项重要的过程，其中微生物起着至关重要的作用。
本文旨在探讨微生物对土壤中农业养分的转化过程，并讨论其对农业生产的影响。
一、氮素转化氮素是农作物生长必需的重要养分元素，土壤中的氮素主要以有机氮形式存在。
微生物参与了氮素的转化过程，包括氮的固定、硝化和反硝化。
1. 氮的固定氮的固定是指将大气中的氮转化为植物可利用的形式，这个过程主要由一些特定的微生物完成，如根瘤菌和自由生活固氮菌。
它们通过与植物共生或独立生长的方式，将氮转化成氨或有机氮，提供给植物吸收利用。
2. 硝化作用硝化是指将氨氮转化为硝酸盐的过程，硝化作用主要由硝化细菌完成。
硝化细菌会将氨氮先转化为亚硝酸盐，再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
硝酸盐是植物吸收氮素的主要形式，这个过程对于土壤中氮素的有效利用十分重要。
3. 反硝化作用反硝化是指将土壤中硝酸盐还原为气体态氮气的过程，由反硝化细菌完成。
这个过程会导致氮素从土壤中流失，造成肥料的损失，但也有助于维持土壤中的氮素循环平衡。
二、磷素转化磷素是植物生长所必需的关键元素，但土壤中的磷素通常以无机磷形式存在，不易被植物吸收。
微生物在磷素的转化过程中发挥重要作用。
1. 磷的溶解土壤中的无机磷主要以磷酸盐形式存在，但这种形式的磷不容易被植物吸收。
一些微生物，如溶磷细菌和真菌，能够分解有机磷，将其转化为无机磷酸盐，使磷素更容易被植物吸收利用。
2. 磷的转化微生物还参与了磷的转化过程，包括磷的转化和转运。
比如，磷酸盐溶解细菌能够将有机磷转化为无机磷酸盐，提供给植物吸收。
同时，一些微生物还能够将磷转化为有机磷形式，有助于磷素在土壤中的长期储存。
三、钾素转化钾素是植物生长过程中必需的微量元素，微生物在土壤中的钾素转化中起到了重要作用。
1. 钾的溶解与磷素类似，土壤中的钾素通常以无机形式存在，不易被植物吸收。
一些微生物具有钾素溶解的能力，能够将土壤中的有机钾和矿物钾转化为可溶性钾，提供给植物吸收利用。
土壤养分氮有哪些转化特征
土壤养分氮有哪些转化特征土壤养分氮有哪些转化特征作者：单位：来源：土壤中氮素的转化和土壤有机质的转化密切相关。
土壤有机质的矿质化过程伴随着土壤有机态氮的无机化过程，此外，土壤氮素还存在不同无机态氮之间的相互转化过程和土壤氮与大气中氮的交换过程。
土壤中不同形态氮素之间转化有：(1)氨化作用。
含在土壤有机物中的氮素，主要以氨基或亚氨基的形式存在，要使这些氮素释放出来，首先要使氮有机物解体，然后再以氨基形态从有机物分子上，以氨或铵形态脱出氮素。
这一转化过程由一类叫氨化细菌的微生物进行，而这种由含氮有机物经微生物分解产生氨的作用，称氨化作用。
(2)硝化作用。
这是把氨态氮氧化为硝态氮的过程。
一般认为，进行这一作用的主要有两种微生物，即亚硝化杆菌和硝化细菌，前者能把土壤中的铵氧化为亚硝酸，后者能把亚硝酸氧化为硝酸。
硝化作用要求的主要条件是土壤通气，中性到弱碱性反应和有充分的钙等矿质营养。
土壤一经淹水，硝化作用即停止。
土壤pH 值如超过8.5，则亚硝化作用可继续进行而硝化作用很弱，故这类土壤中会有一定量的亚硝酸盐积累。
(3)固氮作用。
由各种生物把大气中的分子态氮固定成无机氮化物的作用叫固氮作用。
耕地土壤中进行的固氮作用，主要有豆科作物根瘤的共生固氮，自生固氮细菌的非共生固氮及水面生物绿萍、蓝藻的共生固氮作用。
在固氮条件较有利的情况下，每亩豆科作物每年约可固氮6～21公斤。
(4)淋失作用。
土壤中存在的和不断产生的无机氮都属水溶性，因而能随水流失。
在热带多雨地区，水田，沙性土壤及水土易流失地区，氮的淋失量不可忽视。
常常因此而影响土壤速效氮的供应，影响作物的生长。
如某些滨海盐砂土地区，当对水稻田大量施用土壤难以吸附的硝态氮肥或尿素时，淋失现象即较严重，可达施入量的20％～30％。
淋失作用造成河水中无机氮的增加，被认为是水体富营养化和环境污染的一个因素。
(5)挥发作用。
土壤中存在的铵态氮，在一定条件下能以气态氨形式逐步挥发至空气中，而由脱氮作用形成的氮气、氧化氮的损失途径也是挥发。
植物生产中的土壤微生物对养分的转化
植物生产中的土壤微生物对养分的转化土壤微生物是土壤中广泛存在的微小生物，包括细菌、真菌、放线菌等，它们在植物生产中起着重要的作用。
土壤微生物通过生物活动参与养分的转化和供应，对植物的生长和发育起到重要的促进作用。
本文将探讨土壤微生物在植物生产中对养分的转化的作用。
一、氮素的转化氮素是植物生长中不可或缺的营养元素，土壤微生物在氮素的转化过程中发挥着重要的作用。
首先，氮固定细菌能够将大气中的氮气转化为植物可吸收的铵态氮或硝态氮。
这些氮固定细菌与植物共生，一方面为植物提供氮源，另一方面植物通过根瘤菌根瘤中的细菌，释放有机物质来供给共生细菌。
其次，硝化细菌将铵态氮转化为硝态氮，这是植物所能直接吸收利用的形式。
硝化细菌通过氧化铵为亚硝酸，再通过氧化亚硝酸为硝酸的过程将铵态氮转化为硝态氮，为植物提供充足的氮源。
最后，反硝化细菌可以将土壤中的硝态氮还原成气态的氮气，从而释放到大气中。
这种过程在水稻田中尤为重要，通过反硝化过程，能够有效减少土壤中的硝酸盐，降低氮素淋失的风险，提高氮素的利用效率。
二、磷素的转化磷素是植物生长中的重要元素，但由于其在土壤中的吸附性较强，使得其对植物的有效利用率较低。
土壤微生物通过磷酸溶解酶的分泌，能够将有机磷转化为无机磷。
此外，一些细菌和真菌也能够分泌有机磷酸酶，将有机磷转化为无机磷，提供给植物吸收利用。
另外，土壤微生物中的一些菌株还能够与植物形成共生关系，通过根际菌根的形成，增加植物对磷的吸收能力。
菌根真菌能够通过菌丝网络探测更广阔的土壤体积，寻找更多的磷源，并将其传输至植物根系，从而提高植物对磷的吸收效率。
三、钾素的转化钾素是植物生长中的重要宏量营养元素，对植物的生长和发育具有重要影响。
土壤微生物在钾素的转化中也扮演着重要角色。
钾素的释放和转化主要通过土壤中大肠杆菌等一些细菌的作用来实现。
这些细菌能够产生有机酸和酶，通过分泌这些物质来促进土壤中钾素的溶解和释放，提高钾素的有效性。
养分转化的生物学
生物固氮
生物固氮是分子态氮转化为有机化合态氮的生 物化学过程，能进行生物固氮的微生物有90多 种，包括几种细菌，少数放线菌和蓝细菌。
N2在固氮酶的作用下形成NH3； N2 ＋ 6 e- + 6H + ————> 2 NH3 NH3再与有机酸结合形成氨基酸，进而合成蛋白 质。
磷 循 环
土壤磷素的特点
O N
微生物肥和微生物制剂
• 添加在肥料中的微生物，商家称能“固 氮，溶磷解钾提高作物的抗病性”
• 自生固氮微生物 • 溶磷和解钾微生物
自生固氮菌与农田土壤氮供应
• 必须和土壤中的其它微生物竞争土壤中通 常非常有限的有机物质；
• 固氮效率低，对碳水化合物的利用不经济， 消耗1 g 的碳水化合物仅能固定1-10 mg N； 固氮菌固定1g N要消耗190g C，其中8090%用于固氮酶的防氧保护
冯固
提高植物耐干旱能力
D Sylvia et al 1993, Agronomy J. 85:193-198
恢复侵蚀土壤的植被
治理水土流失 3 weeks
3 years
Ca 2.96 1.37 P 0.093 0.080 B 0.003 0.001
Na 2.50 1.36 S 0.090 0.085 Mo 0.003 0.0003
K 2.5 1.36 C 0.023 2.0
磷污染对水体富营养化的影响
进入水体磷
来自大气 N2 和CO2
太阳能
水中磷
固氮蓝细菌 P
O 水底沉积物中磷
土壤各种形态硫的量
有机硫 93% 可被Hl还原为硫化物及可被酸碱水解为 SO42-的有机硫，可能是硫酸酯。(52%) C键硫，不能被水解为SO42-，如蛋、胱氨酸 (41%)
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2、真核微生物
(i） 真菌
(ii）藻类
( iii) 原生动物
3、病毒和噬菌体
1.2 土壤微生物的数量和个体特征
1.2.1 土壤微生物数量
微生物在土壤中数量大，分布广。 细菌数量最大，每g干土中细菌数量为106 ～ 109>放线菌(105 ～107g-1 干土)>真菌(104 ～106g-1 干 土)>藻类(101～106g-1干土)。
微生物在碳循环中的作用
微生物在氮循环中的作用
微生物在磷循环中的作用
微生物在硫循环中的作用
微生物在其它元素循环中的作用
有机物的分解作用 无机离子的固定作用或同化作用 无机离子和化合物的氧化作用 氧化态元素的还原作用
6.1.2 微生物与根际微生态环境中营养元素的 植物有效性
微生物可直接或间接地对根响其植物有效性。 微生物的活动可释放或活化某些营养元素，直接 地增加根际营养物质的有效性、加快循环过程，同时 也可通过影响根系的生长和发育间接地影响养分的循 环过程及其有效性。
根际效应定义为受根系影响，根际微生物数量 增 加 的 现 象 ， 常 用 根 土 比 （ R/S ） 来 表 示 ， 一 般 R/S>1，有的甚至高达100。
随着对根际研究的深入，根际效应概念的应用 范围和根际的范围也有所增加。例如：现在的根际 有时也包括根表以内有微生物侵染的部位（又称内 根际）以及根表。
d. 盐碱土有害于微生物，非盐渍土中的微生物量较盐渍土中 高，后者又高于碱土。
e. 受重金属污染的土壤中微生物量较相应的未受污染的低。
长期定位施肥（18年）微生物生物量碳
《土壤学报》，2010，47（1）
21
微生物生物量氮
OM利于保持土壤的生物化学环境及促进土壤的生物学活性;与OM处理相 比,化学肥料的长期施用有降低土壤微生物生物量和微生物活度的趋势, 尤其是缺素处理的表现更为明显,其中以缺磷处理的表现最为严重。 22
5.2 根际微生物能量物质的来源
在根际这个微生态环境中，植物根系起着主导作用。根 系为根际中微生物的生长提供能量物质，并通过各种直 接和间接的作用对其区系类型和分布产生影响。 原因为：根系的分泌物、溢泌物和脱落物等是根际有机 物质的主要来源。
由于有机物质的投入，根际微生物的数量远高于非 根际。其中受根际影响最大的是细菌，其次是真菌和放 线菌。这些微生物构成了根际微生态系统物质循环的主 要动力。
土壤动物主要参与了土壤中的物质转化，特别是 通过捕食微生物和利用有机物质促进土壤有机物质的 分解来间接影响养分的有效性和植物对营养元素的吸 收或影响植物生长。
1.4 土壤生物对养分有效性的作用机理
①、生长于根系－土壤界面由动物传送的细菌释放 出另外的氮或磷供植物吸收。 ②、细菌合成刺激植物生长的物质。 ③、微生物降解土壤中的毒素，使植物免受抑制从 而促进植物生长。 ④ 、在土壤动物中，蚯蚓的作用最大。它能够释放 许多酶，包括蛋白酶、脂酶、淀粉酶和纤维素酶等参 与有机物质的转化。其次是白蚁，在白蚁消化道中含 有许多分解纤维素的细菌，因此在纤维素分解过程中 具有重要意义。
1.2.2 土壤微生物的个体特征
微生物的个体比较小，特别是细菌和病毒。 从病毒到原核生物和真核生物，生物个 体的大小增加很快。细菌的变化不大，一般 在1～3μm×0.15～1.5μm之间。
1.3 土壤动物
与土壤养分物质转化有关的土壤动物 主要有：线虫、线蚓、蚯蚓、白蚁、跳虫 和螨类等。
它们在土壤中的分布与土壤有机质的含量、土壤 含水量以及其他环境因素有密切关系。
直接影响土壤生物的生长。
此外，土壤生物之间的相互作用也影响生物在土 壤微域环境中的分布和土壤生物群落的组成。
3.2 土壤环境因素与生物分布
土壤的物理和化学因素控制着土壤微 生物的生长和活性。
物理因素－温度、渗透压、粘度、有效 空间大小等 化学因素－水分、土壤pH、无机和有机 养分、盐分、气体的数量和种类、Eh、生 长调节物质等
氮循环中的氨化作用、硝化作用、反硝化作用、 生物固持作用、固N作用均由微生物驱动。 硫循环中，微生物驱动硫的矿化作用、生物固持 作用、有机挥发性含硫化合物的形成，硫酸盐的 还原和低价无机硫的氧化等作用。 磷循环中，微生物仅驱动有机磷的矿化和无机磷 的生物固持作用。
（3）植物养分的源和库
微生物量－N、P、S分别占土壤全N、全P、全S 的0.7%－7.0%、2.7%－19.1%和1.6%－2.3%。 全球土壤微生物量－N等于全球植物每年所需N总 量的3/4，微生物量－P和S则分别等于全球植物所 需磷和硫量的3.7倍和1.3倍。
5 微生态环境的土壤生物
在植物－根际生物微生态系统中，植物根系起着主导 作用。然而，由于空间距离上接近，土壤生物对植物 营养、生长和发育的影响不容忽视。
植物根系与土壤生物的关系密切，表现在：
植物是土壤生物生长所需的能量物质和碳源的主要 供给者；
土壤生物的生长和活动也会对植物根系的生长和发 育产生影响。（1）养分物质的有效性；（2）植物生 长调节物质的合成和释放；（3）对植物根系的侵染和 危害等。
（2）光能自养型，
（3）化能异养型，
（4）光能异养型。
2.3 土壤生物的呼吸类型
微生物的呼吸类型主要有三种：
1、有氧呼吸 2、无氧呼吸 3、发酵
3 土壤生物的生态适应性
作为群体，土壤生物有很强的适应性。但作为 个体，土壤生物对环境条件的变化很敏感。 生态适应性决定了土壤生物在土壤环境中的分 布规律，但土壤因素在时空上的不断变化导致 土壤生物不断进行调整，以适应环境。
4.2 土壤微生物生物量的作用
（1）土壤有机质周转的驱动力
微生物分解进入土壤中的动、植物残体并积极参 与腐殖物质的形成，同时也不断分解已有的腐殖 物质，使土壤有机质不断更新。 微生物对底物有一定的专一性，某些霉菌和痤孢 细菌主要分解蛋白质、淀粉和纤维素，而木质素 将被放线菌和真菌所分解。
（2）驱动土壤中氮、硫、磷等营养元素的循环
元素。此外，微生物还需要生长因子等。
微生物需要
大量元素(≧10-4mol L-1) C、O、H、N、S、P、 K、Ca、Fe、Mg 微量元素(< 10-4mol L-1)： Mn、Cu、Co、B、 Ni、Cl、Se、V、W、Si等
2.2 土壤生物的营养类型
微生物对环境的生理适应性还表现在其对碳源和 能源的不同需要。根据对能源（或电子供体）和碳 源的利用能力不同，微生物可分为四种营养类型： （1）化能自养型，
5.1 根际（Rhizosphere）的概念
根际的概念最早是由德国微生物学家L.Hiltner提 出。根际从希腊文根(rhizo)和圈围（sphere）两字合 并而来。 是指受植物根系生命活动的影响，在物理、化学 和生物学特性上不同于原土体的根周围土壤微区。 一般在近根4mm以内的微区称为根际。 根际早期的概念是由于根系的活动，主要是根系 的有机物淀积作用，使得在根周围土壤中微生物的 数量显著增加，受植物根系影响的这部分土壤称为 根际。
微生物是自然界中的分解者，他们能将有机物分解为无机 物，在此过程中微生物获得能量和营养物质以合成自身细胞， 然后成为其他生物特别是浮游生物的食物。
很多自养微生物可以利用无机化合能或光能和无 机化合物合成自身细胞而进入食物链。 因此，微生物在营养元素的循环及其食物链中起 着非常重要的作用。营养元素的这种循环使用也叫生 物地球化学循环(Biogeochemical cycling)。
菌根的形成也可改变根分泌物的种类和数量，从而 影响根际微生物，进而改变根际微环境。
6.2 微生物与重金属的相互作用
6.2.1 重金属对微生物的营养和毒害作用
许多重金属是微生物的必需微量营养元素，如组 成微生物的金属蛋白、辅酶、维生素等，许多酶的催 化的活性中心的重要成分。 过量的必需微量元素对微生物会产生毒害作用。 某些重金属本身就是对微生物有毒的元素。
４土壤微生物生物量的作用
影响土壤微生物量的主要因子
土壤微生物生物量的作用
4.1 影响土壤微生物量的主要因子
（1）有机质
有机质含量高的土壤中，能为微生物利用的有机质较多， 微生物量也高； 施用有机肥料或将作物根茬翻入土壤后，在最初的2－3 个月内，微生物生物量和生物活性显著增加，以后逐渐回落。
（2）根际效应
毒害作用：
对生物大分子（如核酸、蛋白质等）的直接氧化作用；
在细胞中发生氧化还原反应，产生氧化性离子，进而对细胞 物质起氧化破坏作用； 与蛋白质中的巯基结合而使蛋白质分子失去功能； 与酶分子活性中心巯基结合或臵换酶活性中心的金属离子 而使酶失去催化功能。
根际土壤中有大量根的分泌物和脱落物，其微生物活性特 别是细菌活性显著高于根外土壤，微生物量也高于根外土壤。
（3）耕作
耕作降低土壤有机质含量，免耕地中的微生物量较相应的 耕地高。
（4）土壤条件
a. 土壤水分含量过多或过少将降低微生物生物量。含水量为 持水量的50%－75%时，好气细菌的生长活跃；含水量为持 水量的85%－100%时，放线菌生长很少，真菌生长严重受 阻；放线菌较耐干旱。 b. 低温抑制微生物的生长。高山土壤、半极地土壤中有机质 含量虽较高，但微生物量却较少。 c. 粘粒对微生物和有机质均具有保护作用，粘质土壤中微生 物量较轻质土壤多。
（4）直接改善植物的营养条件
一些固N微生物与植物根系紧密地生活在一起， 两者间存在着联合共生关系，植物可将微生物固 定的大部分运输到地上部。
（5）产生危害或刺激物质 通过产生乙烯、有机酸和硫化氢以及生长素等危 害或刺激植物生长。
（6）改善土壤结构
微生物的多糖以及菌丝体把土粒胶结在一起，形 成土壤团聚体并使之具有稳定性。