土壤学第三章

（二）来源于各种动植物残体及其它们的代谢物
树木、灌丛、草类、和其它植物残体。植物生长量成为土壤有 机质含量的主要依据。 土壤动物：蚯蚓、蚂蚁、鼠类、昆虫等的残体及分泌物。
（三）来源于施入的各种有机肥。
土壤生物
1.土壤动物 2.土壤微生物 3.植物根系及其与微生物的联合 4.土壤酶
1 .土壤动物
土壤动物：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。
线虫可分为腐生型线虫和寄生型线虫
腐生型线虫：主要取食对象为细菌、真菌、低等藻类和土壤中的微小原生动 物，其活动对土壤微生物的密度和结构起控制和调节作用，另外通过捕食多种 土壤病原真菌，可防止土壤病害的发生和传播。 寄生型线虫：其寄主主要是活的植物体的不同部位，寄生的结果通常导致植 物发病。
蚯蚓：土壤蚯蚓属环节动物门的寡 毛纲，是被研究最早（自1840年达尔 文起）和最多的土壤动物。 蚯蚓体圆而细长，其长短、粗细 因种类而异；身体由许多环状节构 成，体节数目是分类的特征之一 。 蚯蚓是典型的土壤动物，主要集中生活在表土层或枯落 物层，因为它们主要捕食大量的有机物和矿质土壤，土壤中 枯落物类型是影响蚯蚓活动的重要因素，不具蜡层的叶片是 蚯蚓容易取食的对象 。 作用：蚯蚓通过大量取食与排泄活动富集养分，促进土 壤团粒结构的形成，并通过掘穴、穿行改善土壤的通透性， 提高土壤肥力。因此，土壤中蚯蚓的数量是衡量土壤肥力的 重要指标。
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。
自生固氮细菌
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。
生态环境
土壤动物
生态环境与土壤动物的关系：
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。
2 .土壤微生物
土壤微生物：是指生活在土壤中借用光学显微镜 才能看到的微小生物。 土壤微生物参与土壤物质转化过程，在土壤形成 和发育、土壤肥力演变、养分有效化和有毒物质降 解等方面起着重要作用。
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。 物料C/N比对氨化细菌活动强度和氨化过程的影响
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
植物根系的形态
高等植物的根是生长在地下的营养器官，单株植 物全部根的总称为根系。林木根系有不同形态，概括 起来可将其分成五种类型：
垂直状根系 辐射状根系 扁平状根系 串联状根系 须状根系
根际与根际效应
根际：是指植物根系直接影响的土壤范围。通常 把根际范围分成根际与根面二个区，受根系影响最 为显著的区域是距活性根1~2毫米的土壤和根表面 及共其粘附的土壤（也称根面）。
主要的土壤真菌：分布最广的是青霉属、曲霉属、木霉属、镰刀 菌属、毛霉属和根霉属。
土壤放线菌
土壤放线菌：是指生活在土壤中呈丝状单 细胞、革兰氏阳性的原核微生物，数量仅次 于细菌，为1%－10%。
生态习性：适宜中性偏碱；耐高温、好气性微生物； 化能有机营养型 。 作用：是土壤中木质素、纤维类、单宁和蛋白质等复 杂有质物分解积极参与者。
化能无机营养型
光能有机营养型
光能无机营养型
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 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
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℃。
土壤真菌
土壤真菌：是指生活在土壤中菌体多呈分枝丝状菌丝体， 少数菌丝不发达或缺乏菌丝的具真正细胞核的一类微生物。
生态习性：适宜酸性；好气性微生物；化能有机营养型 。 作用：是土壤中糖类、纤维类、果胶和木质素等含碳物质分解积极 参与者。
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。 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。
作用
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。
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
亚硝酸细菌
亚硝酸 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 过程称反硝化过程。
第三章
土壤有机质
土壤有机质
概述: 土壤有机质是土壤固相的组成部分，一
般占到土壤总重量的5%左右.土壤学中把耕层 土壤有机质含量在20%（200g/kg）以上土壤 叫有机质土，20%以下土壤叫矿质土壤。我国 土壤耕层有机质大多数在5%以下，东北土壤较 多，华北、西北大多在1%左右。各别漠境土壤 不足0.5%。华中、华南水田土壤在1.5~3.5%, 旱地土壤也较少。尽管如此，土壤有机质对土 壤性质影响却很大。是土壤肥力主要指标. 目前土壤有机质含量标准计量单位为g/kg.
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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。
土壤线虫：线虫属线形动物门的线虫纲，是一种体形细长 （1毫米左右）的白色或半透明无节动物，是土壤中最多的非 原生动物，已报导种类达1万多种，每平方米土壤的线虫个体 数达105-106条。线虫一般喜湿，主要分布在有机质丰富的潮 湿土层及植物根系周围。
土壤结构
土壤温度
土壤有机质含量
施肥
耕作管理措施
土壤灌溉 农药
一、土壤有机质的来源及组成
土壤有机质是指土壤中形成的和外 部加入的所有动、植物残体不同分解阶 段的各种产物和合成产物的总称。
（一）土壤有机质的来源及类型
土壤有机质主要来源于高等绿色植 物的枯枝、落叶、落果、根系等；其次 是土壤中动物、微生物的遗体；及人为 施用的有机肥料。
根际效应：由于植物根系的细胞组织脱落物和根系 分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此， 在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，这 种现象称为根际效应。
根际微生物：根际微生物是指植物根系直 接影响范围内的土壤微生物。
4 .土壤酶
土壤酶：是指在土壤中能催化土壤生物学反应 的一类蛋白质。
来源 土壤酶来源于土壤微生物和植物根，也来自 土壤动物和进入土壤的动、植物残体。 胞内酶：（存在于土壤中微生物和动、植 物的活细胞及其死亡细胞内的酶。）
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图1：古细菌（产甲烷菌） 图2：细菌（金黄色葡萄球菌） 图3：真菌（青霉菌） 图4 ：病毒（T4噬菌体）
土壤微生物的营养类型
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： 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。 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。
重要的土壤动物介绍
原生动物：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。 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 纤毛虫类（靠纤毛移动）3
（二）土壤有机质的组成及性质 1.糖类、有机酸、醛、醇、铜类以及 相近的化合物。 2.纤维素和半纤维素 3.木质素 4.脂肪、蜡脂、树脂和单宁
5.含氮化合物 动、植物残体中主要的含氮化合物 是蛋白质，少量比较简单的可溶性氨基 酸。植物残体中的叶绿素等。 6.灰分元素 植物经燃烧后，残留在灰分中的元 素称灰分元素。构成灰分的主要元素为 Ca、Mg、K、Na、S、P、S、Fe、AL、Mn， 以及微量元素I、Zn、Mo、B等。其中以 Si、Ca、K、Al为最多。
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
二.土壤有机物质基本组成特点：
（一）土壤有机质的物质 组成 依据有机物质的分解阶段 和存在物理形态分为： 1.未分解的动植物残体 （原材料） 2.半分解的有机质：成为 暗褐色小片 3.腐殖质：特殊性有机物 质。
（二）土壤有机质化学组成 1.碳水化合物：单糖、多糖、 淀粉、纤维素、果胶物质 等 2.木质素：比较稳定。是形 成腐殖质中心核的原始材 料 3.含氮化合物：蛋白质、多 肽、氨基酸 4.脂溶性物质：如树脂、腊 质、单宁等
土壤有机质与土壤肥力关系
肥力水平
OM（%）
低
<0.5%
较低
0.5~1.0
中等
1.0~1.2
较高
1.2~1.5
高
>1.5
第一节 土壤有机质来源及其组成特点
一.土壤有机质来源
（一）来源于数目众多微生物
1.微生物是最早出现在母质中的有机体。成为最早的土壤有机物 质来源。
2.微生物数目繁多，生活代谢周期短。1g肥沃的表土含有细菌可 在10亿以上。最多细菌为杆菌，每英亩细菌活质可超过2000磅， 每公顷2000公斤。 3.微生物的代谢产物是土壤有机质来源之一
存在状态
胞外酶： （以游离态存在于土壤溶液中 或与土壤有机、矿质组分结合的脱离了活 细胞和死亡细胞的酶。）
土壤酶活性及其影响因素
土壤酶活性：是指土壤中胞外酶催化生物化学反应的能 力。常以单位时间内单位土重的底物剩余量或产物生成量表 示，是衡量土壤肥力的重要指标。 土壤质地
土壤水分状况 土壤性质 影响因素
主要的土壤放线菌：分布最广的是链霉菌属、 诺卡氏菌属、小单细胞菌属、游动放线菌属等。
土壤藻类
土壤藻类是指土壤中的一类单细胞或多细胞、 含有各种色素的低等植物。
苏州市河道里的蓝藻
巢湖里的蓝藻
3. 植物根系及其与微生物的联合
植物根系通过根表细胞或组织脱落物、根系分 泌物向土壤输送有机物质，这些有机物质： 一方面对土壤养分循 环、土壤腐殖质的积累和 土壤结构的改良起着重要 作用； 另一方面作为微生物 的营养物质，大大刺激了 根系周围土壤微生物的生 长，使根周围土壤微生物 数量明显增加。
土壤细菌
土壤细菌是一类单细胞、无完整细胞核的生物。 它占土壤微生物总数的70%~90%。 细菌的基本形态有：球状、杆状和螺旋状 土壤细菌常见属 有：节杆菌属、芽孢杆 菌属、假单胞菌属、土 壤杆菌属、产碱杆菌属 和黄杆菌属。
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。