第八章微生物在自然界碳氮素循环中的作用(演示200304)
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一、氨化作用
(2)尿素的氨化 尿素细菌的生理特点： ① 喜碱性条件 ②以尿素、铵盐为N源，以有机C为C源、能源
农业实践对策 （损失率：10-70%） 第一、施尿素注意深施 第二、尿素不要与碱性物质同时施入
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
有机氮
氨化作用
无机氮
微生物生长的氮源 植物生长的氮源
土壤氮素损失的途径:收获、NH3、NO3-、N2O、N2 投入的途径:施肥、降雨或灌溉、生物固氮等
*生物固氮量：1.22~1.75万吨/年
第二节 氮素循环中微生物的作用 四、生物固氮
生物固氮：
分子态氮在微生物体内由固氮酶催化下还原为氨的 过程。
固氮微生物
细菌 放线菌 100余属 兰细菌
共生固氮作用 非豆科植物 21个属 豆科植物 700个属
作用的酶（食纤维菌）。 胞外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶
（真菌形成的纤维素酶）。
第一节 碳素循环中微生物的作用
二、半纤维素的分解
五碳糖、六碳糖、糖醛酸的组成的多糖
分解半纤维素的微生物：
真菌（双孢蘑菇） 放线菌（青铜色小单孢菌） 细菌（枯草杆菌） 藻类
第一节 碳素循环中微生物的作用
三、果胶物质的分解
第二节 氮素循环中微生物的作用
四、生物固氮
（一）生物固氮作用的机理
1、固N酶的结构：钼铁蛋白和铁蛋白（钒固氮酶）
2、固N酶固氮的基本反应
N2+8e+8H++28ATP
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
C：N=25：1 有机物
C：N=5：1 微生物
微生物生长发育过程中，从外界吸收利用的营养
物质的 C/N 是 25：1
? 有机质的碳氮比C/N=12.5:1 有机质的碳氮比C/N=50:1 ?
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
第二节 氮素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用 纤维素分解复合菌系PC1
第一节 碳素循环中微生物的作用 PC1对稻秆的分解
第一节 碳素循环中微生物的作用
MC1处理8d后的稻秆
第一节 碳素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
MC1-1 MC1-4
MC1-2
MC1-3
MC1-5
MC1-6
第一节 碳素循环中微生物的作用
(3)高温条件：在60—70℃条件下生长，并分解纤维素。 细 菌：热纤维菌 放线菌：链霉菌属、小单孢菌属 真 菌：
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解
2、微生物分解纤维素的生化机制
纤维素
单糖
纤维素复合酶
内切葡萄糖酶 外切葡萄糖酶 β-葡萄糖苷酶
按作用场所分： 表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起
3、硝化作用的农业意义
淋溶、反硝化
硝化作用的化学抑制
一般利用率：<40%
第二节 氮素循环中微生物的作用
三、反硝化作用
微生物将硝酸还原为氨、N2O及N2的过程 1、反硝化作用的过程
HNO3
NH3
硝酸盐的同化还原作用
N2O 或 N2 硝酸盐的异化还原作用 （脱氮）
第二节 氮素循环中微生物的作用
三、反硝化作用
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
(2)尿素的氨化
尿酶
CO(NH2)2+2H2O
(NH4)2CO3
2NH3+CO2+H2O
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
(2)尿素的氨化 尿素细菌： 1、球菌：尿素生孢八叠球菌（芽孢） 2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌（唯一N源）
第二节 氮素循环中微生物的作用
二、硝化作用
将铵氧化形成硝酸的微生物学过程
硝化作用
化能自养型（好氧） 异 养 型（厌氧、耐酸）
1、硝化细菌和硝化作用的过程
NH4+
NO2-
NO3-
亚硝酸细菌
硝酸细菌
第二节 氮素循环中微生物的作用
二、硝化作用
2、影响硝化作用的环境因素 (1)pH值：喜欢微碱性环境； (2)温度：4-40℃，最适：25-35℃； (3)通气：需要氧、CO2； (4)湿度：过量-影响通气，不足-引起细胞缺水。
第二节 氮素循环中微生物的作用
微生物
微生物
有机氮
氨态氮
硝态氮
微生物
植物及微生物的固 定
微生物
亚硝态氮 微生物
氮气
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
百度文库
有机态N被微生物降解形成NH3的过程
(1)蛋白质的氨化作用过程
蛋白酶
蛋白质
肽
水解
肽酶 水解
氨基酸 降解 NH3
氧化脱氨基作用 水解脱氨基作用 还原脱氨基作用
2、反硝化作用微生物 大多数：异养、兼性厌氧 极少数：化能自养型（脱氮硫杆菌）
第二节 氮素循环中微生物的作用
三、反硝化作用
3、环境对反硝化作用的影响 ① 通气状况——厌氧环境 *水稻干湿交替的栽培方式非常有利于反硝化形 式脱氮。 ② pH值——微 碱 性 ③ 有机质与NO-3含量——丰富
第二节 氮素循环中微生物的作用 四、生物固氮
1014kg
1、分解纤维素的微生物 (1) a.真菌(木霉属)
木材腐朽： 褐 腐：只分解木材中的纤维素剩下木质素。 白 腐：只分解木材中的木质素剩下纤维素。
b.细菌（食纤维菌属) c.放线菌
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解
(2)无氧中温条件 细 菌：纤维分解梭菌 真 菌：木朽菌、层孔菌 放线菌：
第八章 微生物在自然界碳氮素循环中的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解 等
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用 三、反硝化作用
二、硝化作用 四、生物固氮
第一节 碳素循环中微生物的作用
有机质
CO2
第一节 碳素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解
(C6H10O5）n
半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连成的多糖 1、分解果胶的微生物 细 菌、放线菌、真 菌等
2、果胶分解的应用---麻类脱胶 水浸法：把麻类物质浸入水中，利用厌气微生
物分解其中的果胶。 露浸法：把麻类物质堆置并保持一定的湿度，
第一节 碳素循环中微生物的作用
四、木质素的分解
带支链的芳香族化合物的聚合体。
主要微生物： 真菌中的担子菌 放线菌中的链霉菌
第一节 碳素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
五、几丁质的分解
N-乙酰氨基葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成 的大分子
主要微生物：
细菌：嗜几丁质芽孢杆菌 放线菌：链霉菌
第二节 氮素循环中微生物的作用 生物体有机态氮
NO3-
大气 N2
生物固氮
反 N2O 硝
化 NO 作
用 NO2-
NH4+
(2)尿素的氨化 尿素细菌的生理特点： ① 喜碱性条件 ②以尿素、铵盐为N源，以有机C为C源、能源
农业实践对策 （损失率：10-70%） 第一、施尿素注意深施 第二、尿素不要与碱性物质同时施入
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
有机氮
氨化作用
无机氮
微生物生长的氮源 植物生长的氮源
土壤氮素损失的途径:收获、NH3、NO3-、N2O、N2 投入的途径:施肥、降雨或灌溉、生物固氮等
*生物固氮量：1.22~1.75万吨/年
第二节 氮素循环中微生物的作用 四、生物固氮
生物固氮：
分子态氮在微生物体内由固氮酶催化下还原为氨的 过程。
固氮微生物
细菌 放线菌 100余属 兰细菌
共生固氮作用 非豆科植物 21个属 豆科植物 700个属
作用的酶（食纤维菌）。 胞外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶
（真菌形成的纤维素酶）。
第一节 碳素循环中微生物的作用
二、半纤维素的分解
五碳糖、六碳糖、糖醛酸的组成的多糖
分解半纤维素的微生物：
真菌（双孢蘑菇） 放线菌（青铜色小单孢菌） 细菌（枯草杆菌） 藻类
第一节 碳素循环中微生物的作用
三、果胶物质的分解
第二节 氮素循环中微生物的作用
四、生物固氮
（一）生物固氮作用的机理
1、固N酶的结构：钼铁蛋白和铁蛋白（钒固氮酶）
2、固N酶固氮的基本反应
N2+8e+8H++28ATP
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
C：N=25：1 有机物
C：N=5：1 微生物
微生物生长发育过程中，从外界吸收利用的营养
物质的 C/N 是 25：1
? 有机质的碳氮比C/N=12.5:1 有机质的碳氮比C/N=50:1 ?
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
第二节 氮素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用 纤维素分解复合菌系PC1
第一节 碳素循环中微生物的作用 PC1对稻秆的分解
第一节 碳素循环中微生物的作用
MC1处理8d后的稻秆
第一节 碳素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
MC1-1 MC1-4
MC1-2
MC1-3
MC1-5
MC1-6
第一节 碳素循环中微生物的作用
(3)高温条件：在60—70℃条件下生长，并分解纤维素。 细 菌：热纤维菌 放线菌：链霉菌属、小单孢菌属 真 菌：
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解
2、微生物分解纤维素的生化机制
纤维素
单糖
纤维素复合酶
内切葡萄糖酶 外切葡萄糖酶 β-葡萄糖苷酶
按作用场所分： 表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起
3、硝化作用的农业意义
淋溶、反硝化
硝化作用的化学抑制
一般利用率：<40%
第二节 氮素循环中微生物的作用
三、反硝化作用
微生物将硝酸还原为氨、N2O及N2的过程 1、反硝化作用的过程
HNO3
NH3
硝酸盐的同化还原作用
N2O 或 N2 硝酸盐的异化还原作用 （脱氮）
第二节 氮素循环中微生物的作用
三、反硝化作用
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
(2)尿素的氨化
尿酶
CO(NH2)2+2H2O
(NH4)2CO3
2NH3+CO2+H2O
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
(2)尿素的氨化 尿素细菌： 1、球菌：尿素生孢八叠球菌（芽孢） 2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌（唯一N源）
第二节 氮素循环中微生物的作用
二、硝化作用
将铵氧化形成硝酸的微生物学过程
硝化作用
化能自养型（好氧） 异 养 型（厌氧、耐酸）
1、硝化细菌和硝化作用的过程
NH4+
NO2-
NO3-
亚硝酸细菌
硝酸细菌
第二节 氮素循环中微生物的作用
二、硝化作用
2、影响硝化作用的环境因素 (1)pH值：喜欢微碱性环境； (2)温度：4-40℃，最适：25-35℃； (3)通气：需要氧、CO2； (4)湿度：过量-影响通气，不足-引起细胞缺水。
第二节 氮素循环中微生物的作用
微生物
微生物
有机氮
氨态氮
硝态氮
微生物
植物及微生物的固 定
微生物
亚硝态氮 微生物
氮气
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用
百度文库
有机态N被微生物降解形成NH3的过程
(1)蛋白质的氨化作用过程
蛋白酶
蛋白质
肽
水解
肽酶 水解
氨基酸 降解 NH3
氧化脱氨基作用 水解脱氨基作用 还原脱氨基作用
2、反硝化作用微生物 大多数：异养、兼性厌氧 极少数：化能自养型（脱氮硫杆菌）
第二节 氮素循环中微生物的作用
三、反硝化作用
3、环境对反硝化作用的影响 ① 通气状况——厌氧环境 *水稻干湿交替的栽培方式非常有利于反硝化形 式脱氮。 ② pH值——微 碱 性 ③ 有机质与NO-3含量——丰富
第二节 氮素循环中微生物的作用 四、生物固氮
1014kg
1、分解纤维素的微生物 (1) a.真菌(木霉属)
木材腐朽： 褐 腐：只分解木材中的纤维素剩下木质素。 白 腐：只分解木材中的木质素剩下纤维素。
b.细菌（食纤维菌属) c.放线菌
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解
(2)无氧中温条件 细 菌：纤维分解梭菌 真 菌：木朽菌、层孔菌 放线菌：
第八章 微生物在自然界碳氮素循环中的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解 等
第二节 氮素循环中微生物的作用
一、氨化作用 三、反硝化作用
二、硝化作用 四、生物固氮
第一节 碳素循环中微生物的作用
有机质
CO2
第一节 碳素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
一、纤维素的分解
(C6H10O5）n
半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连成的多糖 1、分解果胶的微生物 细 菌、放线菌、真 菌等
2、果胶分解的应用---麻类脱胶 水浸法：把麻类物质浸入水中，利用厌气微生
物分解其中的果胶。 露浸法：把麻类物质堆置并保持一定的湿度，
第一节 碳素循环中微生物的作用
四、木质素的分解
带支链的芳香族化合物的聚合体。
主要微生物： 真菌中的担子菌 放线菌中的链霉菌
第一节 碳素循环中微生物的作用
第一节 碳素循环中微生物的作用
五、几丁质的分解
N-乙酰氨基葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成 的大分子
主要微生物：
细菌：嗜几丁质芽孢杆菌 放线菌：链霉菌
第二节 氮素循环中微生物的作用 生物体有机态氮
NO3-
大气 N2
生物固氮
反 N2O 硝
化 NO 作
用 NO2-
NH4+