土壤生物学课程复习题答案整理.doc

土壤生物学2012“土壤生物学”课程主要复习题（2019）一、名词解释土壤生物：生活于土壤中的有机体，包括土壤微生物和土壤动物和植物根系，土壤生物微生物：60-80%；土壤动物：15-30%；植物根：5-10% ,是土壤中最活跃的组分。土壤动物：土壤动物的定义是：有一段时间定期在土壤中度过，而对土壤有一定影响的动物。土壤酶：土壤酶(soil enzyme)是由微生物、动植物活体分泌及由动植物残体、遗骸分解释放于土壤中的一类具有催化能力的生物活性物质，包括游离酶、胞内酶和胞外酶. 土壤酶是土壤中具有高度专一性和催化活性的蛋白质。土壤酶是土壤的组成成分之一，参与包括土壤中的生物化学过程在内的自然界物质循环。溶磷微生物： 溶磷微生物是一类能够将土壤中难溶无机磷转化为植物有效磷的微生物，如磷酸钙、磷酸铁、磷酸铝等化合物. 解磷微生物是将有机磷（植酸、卵磷脂）转化为有效磷的微生物根际： 根际(rhizosphere) 也称根圈，是指生活着的植物根表至根能影响到的土壤区域。根圈：内根圈、根表、外根圈。根际是根土互作的界面，其中活跃进行的化学、生物化学、生物学过程对植物营养元素的吸收及病害的抵御具有重要意义。内生菌根：内生菌根 endotrophic mycorrhiza 指菌根中菌丝侵入高等植物根部皮层组织的细胞内，进行共生性或寄生性的生活者。半知菌类的丝核菌类（Rhizoctonia）寄生于各种杂草根的皮层中，另外还有于兰科（Orchidaceae）植物根的皮层细胞内共生，形成内生菌根。（自己查的，可信度。）外生菌根：真菌菌丝伸入根皮层细胞间形成菌丝网(称为哈氏网)，同时在根表蔓延形成菌丝套，替代根毛的作用，吸收养料和水分。真菌的菌丝（真菌的营养体呈丝状）大部分着生在幼根的表面，少量菌丝侵入到皮层细胞间隙中，这样的根根毛不发达，菌丝代替了根毛的作用，如松、苏铁、山毛榉科、桦木科植物。（自己查的，可信度。）二、简述题土壤酶的主要类型：根据作用原理可以分为水解酶类、氧化还原酶类、转移酶类、裂合酶类4大类。氧化还原酶主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应。由于这些酶所催化的反应大多是与获得能量或放出能量的反应有关，因此在生物体内起着重要作用；水解酶包括各种脂类酶、糖苷酶和肽酶，能够解聚多糖、蛋白质等大分子物质，从而形成简单的、易被植物吸收的小分子物质，对于土壤生态系统中的C、N循环具有重要作用；裂解酶在土壤中也具有某些活性，但直到现在对于这类酶的研究还很少；转移酶类催化某些化合物中基团的转移，即一种分子上的某一基团转移到另一分子上去的反应，不仅参与蛋白质、核酸和脂肪的代谢，还参与激素和抗菌素的合成和转化。土壤动物的主要类型：根据在土壤中滞留的时间: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度土壤动物交替土壤动物；根据栖息层次:真土居动物半土居动物地表土居动物上方土居动物；依其栖息处的性质:土中动物凋落层动物树皮死木动物尸动物粪动物石下动物菌类动物苔藓动物；依不同食性在生态系统中的作用与土壤物理环境的关系按体形大小植食性生物（寄生型线虫、昆虫的幼虫、白蚁、蚂蚁、甲虫等。食碎屑生物（生物的初级分类者）(一) 后生动物：土居性的多细胞动物：线虫、蠕虫、蚯蚓、蜗牛、千足虫、蜈蚣、轮虫、蚂蚁、螨、环节动物、蜘蛛、昆虫、线虫(二) 原生动物：变形虫、纤毛虫、鞭毛虫、孢子虫(三) 微生物：分布广、数量大、种类多、最活跃土壤磷酸酶的测定原理：土壤+ 过量底物(微生物生长抑制剂)最适温度（37C)合适缓冲液pH (酸性碱性磷酸酶)合适的培养时间：产物形成抑制测定产物（比色法测定）土壤微生物量磷的测定方法：测定微生物生物量的传统方法是显微镜直接镜检法和平板计数法，由于这类方法过程繁琐且定量精度低，不适于大批样品的分析。测定土壤微生物量的方法还有基质诱导法(外加葡萄糖底物诱导呼吸法)、ATP 法和以熏蒸反应为基础的一系列方法。Jenkinson等建立了熏蒸-培养法，研究指出CHCl3主要对土壤微生物具有熏杀分解作用，对非微生物部分的分解极少，熏蒸法测定的土壤微生物量主要来自土壤微生物细胞的原生质熏蒸-提取法测定土壤MB-P质量分数的基本过程为：新鲜土样经CHCl3熏蒸后，土壤微生物细胞膜被溶解，微生物体内的磷释放出并为特定的提取剂所提取，然后根据熏蒸和未熏蒸土样测得的可提取磷的增量(Ep)及转换系数(K)，计算出土壤MB-P质量分数WMB-P，即：WMB-P= Ep/K土壤经CHCl3熏蒸后，选用合适的提取剂、提取时间及水土比等对土壤MB-P进行有效的提取，是熏蒸提取法的关键环节.土壤生物学和土壤生态学的区别与联系（自己查的，可信度。）土壤生态学是土壤学、生态学、地理学以及环境科学相互交叉的一门具有广泛研究领域的新兴学科,以土壤生物为中心,研究土壤生物间、土壤生物与土壤非生命环境间的相互作用,土壤生物群落与土壤内部环境以及外界环境之间的能量流、物质流和信息流,以揭示土壤生物群落的结构,认识复杂的土壤生成过程,并应用整体与局部结合的方法,重视与社会环境相结合,以达到改造土壤生态系统的结构和功能,实现土壤资源持续利用的目标。土壤生物学主要研究土壤中各类生物的生命现象、相互关系、以及它们和土壤之间的相互关系的科学，是土壤学和生物学之间的一门交叉学科。具体异同根据个人理解！三、论述题1、分析土壤微生物的主要类型特征及其在土壤生态系统中的作用1) 原核微生物a) 古细菌：包括甲烷产生菌、极端嗜酸热菌和极端嗜盐菌b) 细菌：土壤细菌占土壤微生物总数的70%-90%，特性：单细胞，土著、外来；分裂生殖快，很强的竞争力；个体小（4-5um），接近于土壤粘粒的大小；以杆菌占优势，球菌、螺旋；数量大，每克有几亿到三十亿个c) 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104106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。d) 蓝细菌：光合微生物，行光能无机营养，过去称为蓝(绿)藻；由于原核特征现改称为蓝细菌，与真核藻类区分开来e) 粘细菌：在施有机肥料的土壤中常见；粘细菌是已知的的最高级的原核生物，具备形成子实体和粘孢子的形态发生过程；具有很强的抗逆性2) 真核微生物a) 土壤真菌：有170个属，690多个种，分三个类群酵母菌土壤中很少霉菌土壤中最多伞菌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b) 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。c) 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3) 非细胞型生物即分子生物病毒：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。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。2、阐明土壤动物在土壤生态系统中的作用及应用（1）土壤动物是生态系统的主要分解者：参与土壤中大量的氮（N）的快速循环；利用枯落物层中的部分物质并进行分配（能量？）；提高有机质的分解速率和养分的周转量（2）土壤健康的生物指示作用：土地熟化程度的指示动物；土壤污染的敏感指示生物，能敏感反映土壤污染程度、实践变化和最终生态学效应；土壤质量土壤健康的指标 。一种相对稳定的、综合的指示因子已经受到广泛的重视。Linden等建立有机体和种群、群落、生物过程等级系统。主要指示物：线虫、蚯蚓、蚂蚁以及小型土壤节肢动物（3）土壤的修复作用：改善土壤结构、增加土壤稳定性，提高土壤入渗率；增加土壤颗粒有机质的数量，增加土壤有机质的含量和土壤有机质的稳定性；通过改善微生境、提高有机质的表面积、直接取食、携带传播微生物等方式影响土壤微生物群落的数量、活性、组成各功能 此外，土壤动物产生一些此生代谢物，对土壤生态系统和植物生长产生一定的影响。土壤动物的利用：药资源、土壤退化处理、污染指示物、分解功能3、 阐述土壤生物之间的相互关系的主要类型（自己查的，可信度。）（老师上课讲的）一方有利互利竞争（老师给的课件中没找到，个人查的是竞争、捕食、寄生、共生）4、分析土壤生物在你研究生论文研究中的作用5、阐述土壤生物（土壤动物和土壤微生物）的主要影响因素（参考zhang4）1) 土壤生物的营养物质：矿物质、有机质、土壤动物（几段英文文字，有兴趣自己翻）2) 温度：温度是影响微生物生长和代谢最重要的环境因素。微生物生长需要一定的温度，温度超过最低和最高限度时，即停止生长或死亡。根据微生物的最适生长温度，将微生物划分为高温型、中温型和低温型三种类型，每一类型还可以有不同的情况。3) 水分：水是微生物细胞生命活动的基本条件之一。水分微生物的影响不仅决定它的含量，更决定水的有效性。水分有效性用水的活度（aw）表示。各种环境中aw 值在0至1间。纯水的活度为1.00，土壤中水活度在0.9至1.00之间。不同环境水活度不同，微生物对其适宜性也差别很大4) 酸碱度：酸碱度（pH）对微生物生命活动有很大影响。每种微生物都有其最适宜的pH和一定的pH适应范围：大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜的pH为6.57.5，在pH4.010.0也可以生长；放线菌一般在微碱性即Ph7.58.0最适宜；酵母菌和霉菌则适宜于pH5.06.0的酸性环境，而生存范围可在pH5.09.0之间，大多数土壤pH为49，能维持各类微生物生长发育。只有少数微生物要求极低pH和极高pH，这类微生物分别称之为嗜酸菌（Acidophiles）和嗜碱菌（Alkalinophiles）5) 氧化还原电位：通气状况或氧气还原电位（Eh值）的高低对微生物生长有一定影响。好氧性微生物需要在有氧气或氧化还原电位高，Eh值为100mV以上的条件下生长，最适Eh值为300400mV。厌氧性微生物必须在却氧或氧化还原电位Eh值100mV以下的条件生长。兼厌氧性微生物适应范围广，在有氧或无氧，氧化还原电位较高或较低的环境中都能生长。6) 生物因素：土壤中微生物按照来源不同，可分为土居性（土生土长的）和客居性（外来的）两种类型。土居性微生物由于长期生活在土壤中，对土壤环境有较强的适应性，当土壤环境变劣时，也能存活下来，环境好转时又重新繁殖。随污水、淤泥、动、植物残体和人、畜粪便等进入土壤的客居性微生物在土壤中只能短时间生长、繁殖，由于适应性、竞争性差而不能在土壤中持久存在。土居性微生物本身也存在互生、共生、拮抗现象，它们之间互为生存、互相制约使土壤微生物多样性。7) 土壤管理措施（土壤耕作、化学物质）：任何能改变土壤的管理措施就可能影响到微生物的生长发育。土壤耕作：常规耕作，覆盖减耕和免耕等耕作措施对土壤微生物的影响程度是不同的，如，减耕和免耕增加土壤表层与表层附近的微生物活性、增加土壤微生物总量。覆膜栽培、免耕秸秆覆盖等明显增加了表层土壤(015cm)土壤微生物数量，对底层土壤(1530cm)的微生物数量影响不大。杀生剂和其他化学制剂：大田施用的除草剂和叶面杀虫剂的剂量很少会达到足以直接伤害土壤微生物。硝化细菌对杀生物剂敏感。正常用量除草剂，对根瘤菌没有直接伤害，但对豆科植物有伤害或矮化，对结瘤数和固氮作用产生不良影响。杀菌剂、熏蒸剂及其杀伤力强的化学剂可造成土壤微生物区系的破坏，应禁用或慎用。化学肥料对土壤生物的研究将具有非常重要的意义。作物品种、化肥等农艺措施。 6、阐述土壤酶的主要类型特征及其测定基本原理与注意事项（参考PPT：zhang5）1) 土壤酶的主要类型：根据作用原理可以分为水解酶类、氧化还原酶类、转移酶类、裂合酶类4大类。氧化还原酶主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应。由于这些酶所催化的反应大多是与获得能量或放出能量的反应有关，因此在生物体内起着重要作用水解酶包括各种脂类酶、糖苷酶和肽酶，能够解聚多糖、蛋白质等大分子物质，从而形成简单的、易被植物吸收的小分子物质，对于土壤生态系统中的C、N循环具有重要作用裂解酶在土壤中也具有某些活性，但直到现在对于这类酶的研究还很少转移酶类催化某些化合物中基团的转移，即一种分子上的某一基团转移到另一分子上去的反应，不仅参与蛋白质、核酸和脂肪的代谢，还参与激素和抗菌素的合成和转化2) 土壤酶测定的基本原理：土壤+过量底物(微生物生长抑制剂)最适温度（37C)合适缓冲液pH (酸性碱性磷酸酶)合适的培养时间：产物形成抑制测定产物（比色法测定）3) 测定的注意事项：影响土壤酶活性测定因素：A土壤与处理：干燥状态、水分含量、贮藏温度（冷藏、冷冻）等；B土壤消毒：a物理方法（高压灭菌、蒸汽加热、干燥加热、辐射）b化学方法（抑菌剂、抗生素、质壁分离）；C测定条件：底物、缓冲液、pH、温度、时间、振动各种酶测定具体注意事项见zhang（5）.7、论述土壤生物在植物营养元素循环中的作用（参考zhang8-12） 土壤生物在物质循环中的作用1) 土壤生物是生物食物链的初级生产者：固氮蓝细菌和地衣，最早寄居于岩石上的生物，转化与积累氮素和有机物。2) 土壤生物是有机物质的降解者包括异样细菌和真菌3) 土壤生物特别是土壤微生物是地球上物质和能量的保存者 土壤生物在C循环中的作用碳的基本循环过程简述:大气CO2（植物与生物(土壤和海洋)）_有机物质（自然或人为）_进入土壤中的不同有机物残体_生物酶的分解作用_土壤有机质（惰性和活性）_释放CO2到大气中（甲烷等）以及各种营养物质为植物和生物提供营养。据估计：地球上90%以上的有机物的矿化作用有细菌与真菌完成。 土壤生物在N循环中的作用（1）含氮有机物的分解1）蛋白质的氨化：蛋白酶微生物细胞蛋白质-氨基酸-体内或体外分解，脱氨基水解、还原、氧化、水解脱氨并脱羧、还原脱氨并脱羧2）尿素和尿酸的氨化尿素细菌：好气性、兼嫌气性；尿酸：细菌3）几丁质的降解和氨化：有些微生物含有几丁质酶，几丁质氨基葡萄糖和乙酸，氨基葡萄糖再经脱氨基作用氨和葡萄糖（2）（3）反硝化作用与微生物（4）生物固氮作用：共生固氮、内生固氮、联合固氮、自生固氮。固氮微生物是一个庞杂的类群: 细菌和放线菌（5）土壤氮素转化与土壤酶1）土壤全氮与土壤酶：土壤全氮与蛋白酶、中性磷酸酶、脲酶呈显著相关，而与蛋白酶关系最为密切；2）土壤氮、钾养分有效性：土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶活性。3）土壤微生物量氮与土壤酶4）土壤微生物量氮含量反映土壤肥力状况及土壤的供氮能力；土壤矿化潜力？5）土壤微生物量氮：土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性及速效养分相关。（6）土壤硝化反硝化过程与N2O排放 土壤生物在P循环中的作用（1）微生物在磷的循环中起的作用微生物在磷的循环中起着十分重要的作用，一方面它可通过生物固定作用，固定一部分有效磷，而这部分被固定的磷随着微生物的死亡可重新释放出来，转变为植物可利用的磷；另一方面由于微生物的活动土壤有机质或动植物残体中的磷转化成有效磷，供植物吸收利用。（2）根际微生物对磷生物有效性的影响根际中分解有机磷的细菌均较非根际土壤中多，它们为改善植物磷素营养起了很重要的作用；微生物产生的植素酶、核酸酶和磷酸脂酶加速了植素、核酸、磷脂等含磷有机化合物的分解，促进了磷素释放。（3）根际磷酸酶对土壤磷生物有效性的影响（4）根系分泌物对土壤磷生物有效性的影响（5）菌根与磷有效性的关系 10 / 10