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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 自然界中微生物群落的结构及其变化规律,第一节 土壤,微生物生活的良好环境,第二节 土壤微生物,第三节 水体环境和水体中的微生物,第四节 空气中的微生物,基本概念,-P8,生境（,Habitat,）,：,发现有生物的物理区域。,土著微生物（,Autochthonous microorganism,）,：,指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物，并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。,外来微生物（,Allochthonous,microorganism,）,：,指来自于其他生态系统的微生物，所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。,群落（,Community,）,：,指一定区域里，各种群体,(Population),相互松散结合的一种结构单位。,土壤是固体无机物,(,岩石和矿物质,),、有机物、水、空气和生物组成的复合物，是微生物的合适生境。,土壤是微生物的大本营！,第一节,土壤,微生物生活的良好环境,营养,水分,pH,氧化还原电位（,Eh,）,土壤中含有有机物和矿质元素,有机物：提供微生物生长所需的,N,、,C,源,矿质元素：,P,、,S,、,Ca,、,K,、,Mg,、,Fe,等,土壤的,pH,值范围一般在,3.5,10.5,水是土壤的组成部分，土壤可保证植物及微生物生长发育所需的水分。,渗透压,土壤中的空气,土壤温度,一般土壤溶液浓度在,0.1,1,，渗透压,0.5,5,个,atm,，,浓度越高，渗透压越高。,土壤温度决定于地区、季节因素，一般在,0,30,，其中大部分时间为,10,25,。,一般土壤中,CO,2,多、,O,2,少，靠近植物根系,CO,2,多，,土层浅,O,2,多，土层深,CO,2,少。,土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本营。,石英,第二节 土壤微生物,P9,一、土壤微生物的数量和生物量,微生物,数目,/,每克土干重,生物量（,g/m,3,）,细菌,10,8,160,真菌,10,5,200,放线菌,10,5,10,6,160,藻类,10,4,10,5,32,原生动物,10,4,38,农田上表层（,15cm,）,处微生物数目和生物量,各类微生物都可在土壤中生存发展，但随着,土壤类型、肥力水平、环境条件和季节变化,等因素的不同，土壤微生物的数量和分布存在很大差异。,1,、数量,不同类型土壤中微生物的总数和各类微生物的比列关系,地带,土壤,微生物总数（,10,8,/g,）,细菌（）,细菌中的孢子（）,放线菌（）,真菌（）,冻土原始森林,冰沼潜育土,2140,95.6,0.7,1.4,2.0,森林草地,灰壤,1080,89.3,12.0,8.1,2.6,草地草原,黑钙土,3630,63.8,21.4,35.4,0.8,干旱草原,栗钙土,3480,64.8,19.3,34.7,0.5,沙漠草原,褐色土,4490,63.4,17.7,36.1,0.5,生物量：生物细胞的重量（以单个细胞为标准）,2,、生物量,生物量的计算：,（,1,）一个细菌细胞的湿重,1.510,12,g,1g,土壤含细菌,10,9,个，一亩田表土约,30,万斤（耕作土重）,（,310,5,500,）,g,（,10,9,个,/g,）,（,1.510,12,）,g,=22.5X10,4,g,=225kg,生物量可作为土壤肥力的指标,细菌、放线菌：,160 g/m,3,真菌：,200,g/m,3,（,一个真菌菌丝湿重,9.410,-5,g,）,影响土壤中微生物生物量的因素：,土壤肥力状况：肥力越好，生物量越多,耕作管理：耕作越频繁，生物量越少,二、土壤微生物的分布,土壤微生物的垂直分布,A,B,C,一般以表土层,A,微生物最多，因为,O,2,、,水分、有机物含量高；,随着层次加深，微生物数量减少。,二、土壤微生物的分布,土壤微生物分布的不均匀性,无论是大面积的土壤或小的土团，微生物都不可能均匀分布。,一般微生物都分布在土粒表面，如芽孢杆菌、细菌、真菌；,土粒内部有球菌、无芽孢杆菌,采样：五点样品混合后再分离，,振荡的目的是将土粒内部的微生物释放出来。,三、土壤微生物的生理群和优势种,1,、生理群：指按生理特性将微生物划分为不同的类群。,同一生理群的微生物，其生理特性相同，但形态特征可以不同。,划分生理群微生物的原则：主要以营养类型来划分。,生理特性,所,需要的特定生长条件,在物质转化中具有特定功能,氨化微生物生理群：细菌、放线菌、真菌,反硝化细菌生理群：芽孢杆菌、假单胞菌,光能自养,光能异养,化能自养,化能异养,能源 氢的供体 基本碳源 微生物举例,光 无机物 二氧化碳 蓝细菌,光 有机物 二氧化碳 紫色非硫细菌,及简单有机物 无机物 无机物 二氧化碳 硝化细菌,有机物 有机物 有机物 大多数已知细菌,和全部真核微生物,2,、优势种,在,一定条件下或在一个生理群中常只有少数种类占优势，即在最高稀释度平皿中出现较多菌落数的菌种，该菌种称优势种。,通过优势种的多少，可以反映土壤中某一物质转化的强弱。,四、土壤细菌,P10,1,、土壤细菌的数量,一般土壤细菌的数量占土壤微生物总量的,7090%,；,1g,肥沃土壤中约有土壤细菌几十万,几十亿；,土壤细菌是土壤中重要的物质转化的生物因子。,2,、土壤细菌的特点,个体形状和大小往往与人工培养条件下不同；,土壤细菌数量多、代谢强、繁殖快、代时短，对其延续带来很大好处；,土壤细菌按其来源可分为土著性和外来性，一般土著是优势种。,增强菌体本身的竞争能力（以多取胜）,细菌个体有很强的应变能力（顺应反应，,genotypic flexibility,）,四、土壤细菌,3,、优势种属,节杆菌（,Arthrobacter,），,球状与杆状相互转化（不同营养条件）；,产芽胞杆菌，目前有,16,个属，,Bacillus,常见；,假单胞菌（,Pseudomonas,），,农药降解、重金属抗性的重要菌属，大多含有质粒；,土壤杆菌（,Agrobacterium,）,产碱杆菌（,Alcaligenes,），,生物塑料,PHA(,聚羟基脂肪酸,),、,PHB(,聚羟基丁酸酯,),，细菌多糖；,黄杆菌（,Flavobacterium,），,耐饥饿，有毒物质的降解，环保型微生物；,微球菌（,Micrococcus,）；,黄单胞菌（,Xanthomonas,）,等；,4,、粘细菌,（,1,）在土壤中的数量不是很多，但亦常见，在施用有肥料的土壤中更为普遍。,能降解多种大分子化合物，如纤维素、半纤维素等。,分布非常广泛，自热带到两极都有，以热带和温带较多，淡水、海水和土壤是它们生活的主要场所。在潮湿的土壤上常常大量繁殖。,有些种类能耐高温、干旱等极端环境条件。,多数种类能固氮,(,异形胞,),，是土壤一个重要的生物,N,的来源。,念珠藻在某些土壤生境中既能固定氮气，又能通过光合作用合成有机物。,蓝细菌能在没有植物生长的土壤表面形成表面壳，对土壤具有稳定作用。,5,、蓝细菌（,光合自养细菌群体,）,五、,土壤放线菌,1,、数量和分布,多数好气、腐生，以孢子或菌丝片段存在于土壤，细胞数,10,4,10,6,个,/g,土，土壤肥沃时可达,10,8,个,/g,土。,主要分布于土表，是土壤重要的土著性微生物，也是土壤微生物的第二大类群，占,530%,。,对干燥条件抗性比较大,(,在沙漠土壤中生存,),；,比较适合在碱性或中性条件下生长，并对酸性条件敏感（高氏,1,号培养基）。,主要参与复杂有机物的分解，如木质素、几丁质、烃类。,2,、优势菌属,链霉菌属和诺卡氏菌属在土壤放线菌中所占的比例最大。,链霉菌属（,Streptomyces,）：,1000,多种，,96%,的抗菌素主要来源于该属；有基质、气生菌丝，后者上有孢子。,链霉菌,诺卡氏菌属（,Nocardia,）：,无气生菌丝，以基质菌丝的断裂繁殖；,有很多种产生抗生素，如利福霉素；,参与复杂的难分解的有机物的降解。,小单胞菌属（,Micromonospora,）：,气生菌丝很短，顶端只生一个孢子；,耐高温（,5565,），是堆肥高温阶段的重要分解菌，,重要的抗生素产生菌，如庆大霉素。,六、土壤真菌,P10-11,1,、数量和分布,真菌是常见的土壤微生物之一，,10,4,10,5,个,/g,，,是土壤微生物的第三大类群；,数量虽小，但生物量很大（第一），,200g/m,3,；,六、土壤真菌,在土壤中常见的真菌主要是子囊菌亚门、接合菌亚门、半知菌亚门：,根霉属、毛霉属、小克银汉霉属,赤霉属,曲霉属（,Aspergillus,）、,青霉属（,Penicillum,）、,木霉属（,Trichoderma,）,2,、优势属种,土壤中的土著酵母菌主要是半知菌：,假丝酵母（,Candida,）、,红酵母（,Rhodotorula,）、,汉孙氏酵母（,Hansenula,）,七、土壤藻类,P11,土壤藻类是单细胞或多细胞的真核原生生物；,优势属种：硅藻、绿藻、黄藻,藻类生长状况可以作为土壤肥力的指标。,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；,藻类缺乏,土壤贫瘠缺肥；,硅藻多,土壤营养丰富；,八、土壤原生动物,P11,原生动物是单细胞动物；,往往只存在于土壤的表层,15cm,处，因为它们需要相对高浓度的氧气，,10,5,10,6,个,/g,肥土，几十几万个,/g,贫瘠土；,原生动物主要靠摄取可溶性有机物和细菌而生长，是土壤细菌和藻类的捕食者。,常见的优势种属：鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等。,细菌病毒在土壤中分布广泛，但数量少,根瘤菌与其噬菌体的关系（有抗性的却不固氮）,植物致病病毒在土壤中转播,（,芸苔油壶菌,可以感染植物根并引起病变，且可以携带烟草坏死病毒和莴苣巨脉病毒进行传播）,九、土壤病毒,P11,十、影响土壤中微生物分布的因素,P12,土壤颗粒性质 腐殖质,砂土,土壤水分 游动微生物,氧气 上层好氧微生物多（穴居动物活动可以给微生物好氧生长提供条件）,pH,pH,对营养物质的利用，微生物吸附，胞外酶的产生和分泌产生影响,温度 蓝细菌能抗变化范围很大的温度；耐寒的藻类（雪藻）,营养状况 有机物对自养细菌有抑制作用（刍溪藻喜欢在营养丰富的鸟粪中）（土壤颗粒中细菌的不均匀分布）,人类生产活动,（一）微生物数量的测定,十一、测定土壤微生物数量和生物量的方法,1,、总数的测定,细菌的显微镜直接计数法,荧光显微镜法,电子显微镜法,2,、活菌数的测定,稀释平板培养法,液体稀释培养法（,MPN,法,-,最大可能数法,）,大肠菌群检数表接种水样总量,111.1mL,（,100mL,、,10mL,、,1mL,、,0.1mL,各,1,份）,接 种 水 样 量,/,mL,100,10,1,0.1,每升水样中大肠菌群数,2380,“”大肠菌群发酵阳性；“”大肠菌群发酵阴性。,（二）微生物生物量的测定,1,、熏蒸法,目前使用最广的一种测定土壤微生物生物量的方法。,用氯仿将土壤中的微生物杀死，然后加入少量未灭菌的土壤（即重新接入活的微生物），新接入的微生物可以分解利用死细胞，产生,CO,2,。,根据,CO,2,的产生量和微生物体矿化率常数,K,计算出该土壤中微生物的生物量。,试验需要,20,天，,10,天预处理，,10,天测定,CO,2,总产量。,生物量,一种生物或一组生物单位体积的重量，多以,g,为单位，如湿重、干重。,2,、,ATP,含量换算法,ATP,与生物量保持一定的比例关系。,用
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