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1、第 十 章微微 生生 物物 生生 态态（二）微生物在物质循环中的作用（二）微生物在物质循环中的作用1.1.碳素循环碳素循环2.2.氮素循环氮素循环3.3.硫素循环硫素循环4.4.磷素及其它循环磷素及其它循环（三）微生物之间的关系（三）微生物之间的关系中性、偏利、协同、共生、中性、偏利、协同、共生、竞争、拮抗、寄生、捕食竞争、拮抗、寄生、捕食（四）土壤中的微生物（四）土壤中的微生物1.土壤是微生物良好的生活场所土壤是微生物良好的生活场所2.土壤中的微生物的种类土壤中的微生物的种类3.微生物在土壤中的分布的影响因素微生物在土壤中的分布的影响因素 4.根圈微生物根圈微生物5.微生物生态学的研究技术微
2、生物生态学的研究技术一一生态学基础生态学基础1.生态学生态学2.微生物生态学微生物生态学3.微生物生态系统的特点微生物生态系统的特点二二微生物在自然界中的分布微生物在自然界中的分布1.大气中的微生物大气中的微生物2.水体中的微生物水体中的微生物3.岩石中的微生物岩石中的微生物4.极端环境微生物极端环境微生物三三 生物圈中的微生物生物圈中的微生物（一）微生物在生态系统中的地位和角色（一）微生物在生态系统中的地位和角色；微生物是有机物的主要分解者微生物是有机物的主要分解者微生物是物质循环中的重要成员微生物是物质循环中的重要成员微生物是生态系统中的初级生产者微生物是生态系统中的初级生产者微生物是物质
3、和能量的贮存者微生物是物质和能量的贮存者微生物是地球生物演化中的先行者微生物是地球生物演化中的先行者av地球环境：大气圈、水圈、岩石圈和地球环境：大气圈、水圈、岩石圈和生物圈生物圈v生态系统（生态系统（ecosystem）：）：在一定的空间内在一定的空间内生物的成生物的成分分和和非生物的成分非生物的成分通过通过物质循环物质循环和和能量流动能量流动互相作用、互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位互相依存而构成的一个生态学功能单位一一生态学基础生态学基础1.生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。之间相互关系的一门科学。v生态系
4、统中生物的作用生态系统中生物的作用：va.生产者生产者（productor）植物为主体，植物为主体，从无机物合成有机物从无机物合成有机物vb.消费者消费者（consumer）动物为主体，动物为主体，利用有机物进行生活，利用有机物进行生活，一般不能将有机物直接分解成有机物一般不能将有机物直接分解成有机物vc.分解者分解者（decomposer）微生物为主体，微生物为主体，分解有机物成无分解有机物成无机物机物v能量流和食物链能量流和食物链v生态平衡：生态平衡：v角色的比例协调；角色的比例协调；v物质循环与能量流动通畅；物质循环与能量流动通畅；v输入输入/输出接近相等输出接近相等.2 2 微生物生态
5、学：微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。关系。t 各种环境中的微生物的种类、分布；各种环境中的微生物的种类、分布；t 微生物和其它生物的关系；微生物和其它生物的关系；t 微生物与物质循环；微生物与物质循环；3 3 微生物生态系统的特点：微生物生态系统的特点：t 微环境：微环境：紧密围绕微生物细胞的环境；紧密围绕微生物细胞的环境；t 稳定性：稳定性：主要类群与次要类群；多样性；主要类群与次要类群；多样性；t 适应性：适应性：通过改变群体结构以适应新的环境通过改变群体结构以适应新的环境二二微生物在自然界中的分布微生物在自然界中的分
6、布1)无原生的微生物区系，主要以气溶胶形式存在无原生的微生物区系，主要以气溶胶形式存在2）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；3）种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微）种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关；生物种类有关；4）数量取决于尘埃数量；）数量取决于尘埃数量；5）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；因素有关；6）与人类的关系：）与人类的关系：传播动、植物疾病；造成食品及传播动、植物疾病；造成食品及发酵生产中的污染发酵生产中的污染、（一）空气中的微生物（一）空气中
7、的微生物（二）水体中的微生物（二）水体中的微生物1 1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；数量和种类与接触的土壤有密切关系；2 2）静水中）静水中垂直分带分布垂直分带分布3 3）多是多是吸附吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；在悬浮在水中的有机物上及水底；4 4）多能）多能运动，有些具有很异常的形态（例如运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌柄细菌）；）；5 5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌；对健康不利的细菌；6 6）水体自身存在）水体自身存在自我净化作用自我净化作用：1 1、淡水生境、淡水生境水的自净作用水的自净作用
8、q污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把污水中的微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。数量随之减少，污水也就逐步净化变清。q在自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有在自然水体尤其是快速流动的水中，存在着对有机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，机或无机污染物的自净作用。其原因是多方面的，有稀释、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各有稀释、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各种生物学和生物化学作用，这种作用称为种生物学和生物化学作用，这种作用称为水的自水的自净作用净作用。q
9、水源的饮用价值：良好的饮用水细菌含量应在水源的饮用价值：良好的饮用水细菌含量应在100100个个/ml/ml以下，当超过以下，当超过500500个个/ml/ml时，即不适合作为饮时，即不适合作为饮用水。更重要的是水中的微生物种类，一般用大用水。更重要的是水中的微生物种类，一般用大肠菌群数肠菌群数(3/L)(3/L)作为是否含有病原菌的指标。作为是否含有病原菌的指标。2 2 海水中的微生物海水中的微生物平均含盐量：平均含盐量：3.5%3.5%，密度大、渗透压高、冰点低。，密度大、渗透压高、冰点低。微生物组成：多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处微生物组成：多数为革兰氏阴性菌、多嗜盐、河口处有耐盐菌
10、；有耐盐菌；形态：多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、形态：多有鞭毛，常见多形性、可变为球形、弧形、丝状及螺旋状，个体小；丝状及螺旋状，个体小；生理：兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产生理：兼性厌氧，生长慢，能在低营养下生活，常产色素，分解蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对色素，分解蛋白质能力强，解糖能力低，多嗜冷，对热敏感；热敏感；分布：不均匀，与水深成反比，分布：不均匀，与水深成反比，010010米米少；少；10501050米米呈上升变化；呈上升变化；5050米以下数量减少；海底沉积物米以下数量减少；海底沉积物上上多；多；常见菌种常见菌种:藻类，藻类，G-G-需氧性或兼性厌氧菌
11、居多，如假单需氧性或兼性厌氧菌居多，如假单孢菌、弧菌，还有一些发光细菌、真菌和原生动物。孢菌、弧菌，还有一些发光细菌、真菌和原生动物。(三三三三)岩石圈中的微生物岩石圈中的微生物岩石圈中的微生物岩石圈中的微生物地壳的岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩。火成地壳的岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩。火成岩没有微生物生活。岩没有微生物生活。在岩石的裂隙中和岩石同水份与空气相接触的表在岩石的裂隙中和岩石同水份与空气相接触的表面有少数微生物的生境，常有细菌、藻类、真面有少数微生物的生境，常有细菌、藻类、真菌、地衣生长，称为菌、地衣生长，称为岩生微生物岩生微生物。它们中有些种类产生有机酸和螯合物，可以溶解它们中
12、有些种类产生有机酸和螯合物，可以溶解硅酸盐和其它矿质而获得养料。硅酸盐和其它矿质而获得养料。生活在某些岩石碎片层之下的为生活在某些岩石碎片层之下的为内岩生微生物内岩生微生物（四）极端环境下的微生物（四）极端环境下的微生物1、嗜热微生物、嗜热微生物嗜热微生物是一类生活在高温环境嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物，如火山口及其周围区中的微生物，如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。域、温泉、工厂高温废水排放区等。布氏热网菌布氏热网菌（Pyrodictium occultumPyrodictium occultum）深海热泉口，深海热泉口，105105110110嗜酸热硫化叶菌嗜酸
13、热硫化叶菌（Sulfolobus acidocaldariusSulfolobus acidocaldarius）含硫热泉，含硫热泉，70-90,pH1-470-90,pH1-4水生嗜热杆菌水生嗜热杆菌(Thermus aquaticusThermus aquaticus)2、嗜冷微生物、嗜冷微生物嗜冷菌：最适生长温度低于嗜冷菌：最适生长温度低于15主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库3、嗜酸微生物、嗜酸微生物只能上生活在低只能上生活在低pH（4）的条件下）的条件下主要分布在含硫热泉等地；主要分布在含硫热泉等地；4、嗜碱微生物、嗜碱微生物专性生活在专
14、性生活在pH10-11的碱性条件下，多见于盐碱湖、的碱性条件下，多见于盐碱湖、盐碱地盐碱地5、嗜盐微生物、嗜盐微生物在高盐浓度下才能生长，如见于晒盐场在高盐浓度下才能生长，如见于晒盐场6、嗜压微生物、嗜压微生物在高静水压环境中生长在高静水压环境中生长7、抗辐射微生物、抗辐射微生物研究意义：研究意义：(1)(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；资源；(2)(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的
15、课题和材料；器材等的研究提供新的课题和材料；(3)(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。三三 生物圈中的微生物生物圈中的微生物（一）微生物在生态系统中的地位和角色；（一）微生物在生态系统中的地位和角色；（二）微生物在物质循环中的作用；（二）微生物在物质循环中的作用；（三）微生物之间（或与其它生物）的关系；（三）微生物之间（或与其它生物）的关系；（四）土壤中的微生物（四）土壤中的微生物自然界的物质处于由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无自然界的物质处于由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无机物的往复循环之中。机物的往复循环之中。无机物无机物有
16、机物有机物光合作用光合作用分解作用分解作用生产者：生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物从无机物合成有机物，如植物、微生物消费者：消费者：利用有机物进行生活，如动物利用有机物进行生活，如动物分解者：分解者：分解有机物成无机物，如微生物分解有机物成无机物，如微生物（一）微生物在生态系统中的地位和角色（一）微生物在生态系统中的地位和角色1、微生物是有机物的主要分解者；、微生物是有机物的主要分解者；微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后
17、将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。的无机物，再供初级生产者使用。2 2、微生物是物质循环中的重要成员；、微生物是物质循环中的重要成员；微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。有的是循环中的关键过程，起关键作用。3、微生物是生态系统中的初级生产者；、微生物是生态系统中的
18、初级生产者；光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。可以在食物链、食物网中流动。4 4、微生物是物质和能量的贮存者；、微生物是物质和能量的贮存者；微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生
19、物生物量，贮存着大量有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。的物质和能量。5 5、微生物在地球生物演化中的作用；、微生物在地球生物演化中的作用；微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物出现打下基础。打下基础。微生物在生态系统中的角色微生物在生态系统中的角色微生物在生态系统中的角色微生物在生态系统中的角色 1.1.微生物是有机物的主要分解者微生物是有机物的主要分解者2.2.微生物是物质循环中的重要成
20、员微生物是物质循环中的重要成员3.3.微生物是生态系统中的初级生产者微生物是生态系统中的初级生产者4.4.微生物是物质和能量的贮存者微生物是物质和能量的贮存者5.5.微生物是地球生物演化中的先行者微生物是地球生物演化中的先行者1碳循环碳循环碳在生物圈中的总体循环碳在生物圈中的总体循环微生物在碳循环中的作用微生物在碳循环中的作用降解作用 呼吸作用 发酵作用 甲烷形成 光合作用（二）（二）微生物与自然界物质循环微生物与自然界物质循环CO2+H2OCO2+CH2O醇、有机酸 CO2+H2 CH4光合作用发酵作用呼吸作用燃料、化石碳在生物圈中的总体循环 A.自然界中的碳素循环自然界中的碳素循环包括包括
21、COCO的固定的固定:绿色植物和微生物绿色植物和微生物通过光合作用固定自然通过光合作用固定自然界中的界中的COCO ，合成有机，合成有机物碳化物物碳化物COCO的再生的再生:动物、植物和微生物进行呼吸作用获得能量，同时放了动物、植物和微生物进行呼吸作用获得能量，同时放了COCO 动、植物和微生物尸体等有机碳化物被微生物分解动、植物和微生物尸体等有机碳化物被微生物分解时，产生大量时，产生大量COCO B.B.微生物在碳素循环中的作用微生物在碳素循环中的作用微生物在碳素循环中具有非常重要的作用，它们既参与固定微生物在碳素循环中具有非常重要的作用，它们既参与固定COCO光光合作用，又参与再生合作用，
22、又参与再生COCO的分解作用。的分解作用。a.a.光合作用光合作用：参与光合作用的微生物主要是藻类，蓝细菌和光合：参与光合作用的微生物主要是藻类，蓝细菌和光合细菌，它们通过光合作用，将大气中和水体中的细菌，它们通过光合作用，将大气中和水体中的合成为有机合成为有机碳化物。特别是在大多数水生环境中，主要的光合生物是微生物，碳化物。特别是在大多数水生环境中，主要的光合生物是微生物，在有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占在有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占优势。优势。b.b.分解作用分解作用：自然界有机碳化物的分解，主要是微生物的作用。：自然界有机碳化物的分解
23、，主要是微生物的作用。陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化氧化为为COCO ；在无氧条件中，通过厌氧微生物；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵发酵被不完全氧化成有要酸、甲被不完全氧化成有要酸、甲烷、氢和烷、氢和COCO 。能分解有机碳化物的微生物很多，主要有细菌、真菌和放线菌。能分解有机碳化物的微生物很多，主要有细菌、真菌和放线菌。氮素是生物体合成及蛋白质的主要成份，是构成氮素是生物体合成及蛋白质的主要成份，是构成生物体的必需元素。生物体的必需元素。大气体积中约有是分子态氮，但所有植物、大气体积中约有是分子态氮，但所有植物、动物和大
24、多数微生物都不能直接利用。初级生产者植动物和大多数微生物都不能直接利用。初级生产者植物体需要的氨盐、硝酸盐等无机氮化物、在自然界为物体需要的氨盐、硝酸盐等无机氮化物、在自然界为数不多，常常限制了植物体发展，只有将分子氮进行数不多，常常限制了植物体发展，只有将分子氮进行转化和循环，才能满足植物体对氮素营养的需要。因转化和循环，才能满足植物体对氮素营养的需要。因此氮素物质的相互转化和不断地循环，在自然界十分此氮素物质的相互转化和不断地循环，在自然界十分重要。重要。2 2 氮循环氮循环生物体有机酸生物体有机酸NO3-NH4+NO2-NON2O大气大气N2同化作用同化作用氨化作用氨化作用硝化作用硝化作
25、用硝化作用硝化作用反反硝硝化化作作用用生物固氮生物固氮同化作用同化作用还原作用还原作用自然界中的自然界中的氮素循环氮素循环生物固氮生物固氮生物固氮生物固氮：大气中的分子态氮在生物体内由固氮酶大气中的分子态氮在生物体内由固氮酶催化还原为催化还原为NH3NH3的过程。的过程。据据7070年代中期的统计全球生年代中期的统计全球生物圈每年生物固氮达物圈每年生物固氮达1.71.7 10108 8吨；根瘤菌属每年可为吨；根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达每公顷土地固氮达250Kg250Kg。硝化作用硝化作用硝化作用硝化作用（nitrificationnitrificationnitrificationnit
26、rification）定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。而成为硝酸态氮的过程。过程：两阶段过程：两阶段（1 1）由亚硝化细菌参与，铵）由亚硝化细菌参与，铵亚硝酸；（亚硝酸；（2 2）由硝化细菌参与，亚硝酸）由硝化细菌参与，亚硝酸硝酸。硝酸。意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。业无益。微生物在氮素循环中的作用微生物在氮素循环中的作用定义定义：由硝酸盐还原成：由硝酸盐还原成NO2并进一步还原成并进一步还原成N2的的过程。过程。条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）。条
27、件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）。菌种：少数异养和化能自养菌。如：菌种：少数异养和化能自养菌。如：Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌）、（铜绿假单胞菌）、Ps.stutzeri（施氏假单胞菌）、（施氏假单胞菌）、Thiobacillus denitrificans（脱氮硫杆菌）以及（脱氮硫杆菌）以及Spirillum（螺菌（螺菌属）和属）和Moraxella（莫拉氏菌属）等。（莫拉氏菌属）等。意义意义：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中施用化学氮肥，有效利用率只有田中施用化学氮肥，有效利用率只有25%左右。左右。另外可以利用水
28、生性反硝化细菌去除污水中的硝另外可以利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝酸盐。酸盐。反硝化作用反硝化作用氨化作用氨化作用（ammonnification）定义：含氮有机物经微生物的分解产生氨的作用。定义：含氮有机物经微生物的分解产生氨的作用。含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等。等。分解蛋白质的微生物种类：分解蛋白质的微生物种类：Proteus vulgaris（普通变（普通变形杆菌），形杆菌），Bacillus megaterium（巨大芽孢杆菌），（巨大芽孢杆菌），Clostridium putrificum（腐败梭菌）。（腐败梭菌）。分
29、解尿素的细菌：分解尿素的细菌：Sporosarcina ureae（脲芽孢八叠（脲芽孢八叠球菌）和球菌）和Bacillus pasteurii（巴氏芽孢杆菌）。（巴氏芽孢杆菌）。分解几丁质的细菌：分解几丁质的细菌：Bacterium chitinophilum（嗜几（嗜几丁杆菌）等。丁杆菌）等。意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。利用。3 3 硫素循环硫素循环硫是生物的重要的营养元素，它是一些必需氨基酸、某硫是生物的重要的营养元素，它是一些必需氨基酸、某些维生素、辅酶等的成份。些维生素、辅酶等的成份。在自然界，硫素以元素，在自然界，硫素
30、以元素，硫酸盐和有机态硫，硫酸盐和有机态硫的形式存在，而植物一般只能以无机盐类作为养料。因的形式存在，而植物一般只能以无机盐类作为养料。因此，此，S S素各种形式的循环转化，对植物营养非常重要。素各种形式的循环转化，对植物营养非常重要。（一）自然界中的硫素循环（一）自然界中的硫素循环硫素循环可划分为硫素循环可划分为分解作用分解作用，同化作用同化作用，无机硫的氧无机硫的氧化作用化作用和和无机硫的还原作用无机硫的还原作用微生物参与素循环的全过程，并起很重要作用。微生物参与素循环的全过程，并起很重要作用。有机硫化物有机硫化物硫酸盐硫酸盐元素元素分解作用分解作用分解作用分解作用同化作用同化作用同化作用
31、同化作用无机硫的氧化作用无机硫的氧化作用无机硫的氧无机硫的氧化作用化作用无机硫的还原作用无机硫的还原作用1 1、分解作用：、分解作用：动、植物和微生物尸体中的动、植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物降解有机硫化物，被微生物降解成无机物（硫酸盐、成无机物（硫酸盐、等）的过程称为分解作用。等）的过程称为分解作用。2 2、同化作用、同化作用微生物利用硫酸盐和微生物利用硫酸盐和，组成本身细胞物质的过程称组成本身细胞物质的过程称为同化作用，细菌、放线菌、为同化作用，细菌、放线菌、真菌中都有能利用硫酸盐作真菌中都有能利用硫酸盐作为硫源的种类。仅少数微生为硫源的种类。仅少数微生物同化物同化。3 3、无机
32、硫的氧化作用、无机硫的氧化作用 无机硫的氧化作用是微生物无机硫的氧化作用是微生物氧化硫化氢、元素或氧化硫化氢、元素或e e等生等生成硫酸盐的过程。主要是硫细菌。成硫酸盐的过程。主要是硫细菌。4 4、无机硫的还原作用、无机硫的还原作用无机硫化物的还原作用是在厌氧无机硫化物的还原作用是在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原成条件下微生物将硫酸盐还原成的过程。参与此过程的微生的过程。参与此过程的微生物是硫酸盐还原细菌。（脱硫弧物是硫酸盐还原细菌。（脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属）菌属、脱硫肠状菌属）有机硫化物有机硫化物硫酸盐硫酸盐元素元素分解作用分解作用分解作用分解作用同化作用同化作用同化作用同化作用无机硫的氧化
33、作用无机硫的氧化作用无机硫的氧无机硫的氧化作用化作用无机硫的还原作用无机硫的还原作用4磷素循环磷素循环磷素循环主要包括无机磷的溶解、无机磷的同化、有磷素循环主要包括无机磷的溶解、无机磷的同化、有机磷的矿化机磷的矿化5其他元素的微生物转化其他元素的微生物转化有机质的分解作用有机质的分解作用无机离子的固定或同化作用无机离子的固定或同化作用无机离子和化合物的氧化作用无机离子和化合物的氧化作用氧化态还原态的还原作用氧化态还原态的还原作用l种群相互作用的基本类型种群相互作用的基本类型中立生活中立生活 两种群之间在一起彼此没有影两种群之间在一起彼此没有影响或仅存无关紧要的影响。响或仅存无关紧要的影响。偏利
34、作用偏利作用 一种种群因另一种种群的存在一种种群因另一种种群的存在或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或受害。或受害。协同作用协同作用 相互作用的两种种群相互有利，相互作用的两种种群相互有利，二者之间是一种非专性的松散联合。二者之间是一种非专性的松散联合。（三）微生物之间（或与其它生物）（三）微生物之间（或与其它生物）的关系；的关系；互惠共生互惠共生 相互作用的两个种群相互有利，相互作用的两个种群相互有利，两者之间是一种专性的和紧密的结合，是两者之间是一种专性的和紧密的结合，是协同作用的进一步延伸。联合的种群发展协同作用的进一步延伸。联合的种群发展成一个
35、共生体，有利于它们去占据限制单成一个共生体，有利于它们去占据限制单个种群存在的生境。地衣是互惠共生的典个种群存在的生境。地衣是互惠共生的典型例子。型例子。寄生寄生 一种种群对另一种群的直接侵人，一种种群对另一种群的直接侵人，寄生者从寄主生活细胞或生活组织获得营寄生者从寄主生活细胞或生活组织获得营养，而对寄主产生不利影响。养，而对寄主产生不利影响。捕食捕食 一种种群被另一种种群完全吞食，捕一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。者种群产生不利影响。拮抗（偏害）作用拮抗（偏害）作用 一种种群阻碍另一种种一种种群
36、阻碍另一种种群的生长，而对第一种种群无影响。群的生长，而对第一种种群无影响。竞争竞争 两个种群因需要相同的生长基质或其两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，致使增长率和种群密度受到限它环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的。是不利的。1 1 土壤是微生物良好的生活场所土壤是微生物良好的生活场所 2 2 土壤中的微生物土壤中的微生物细菌细菌 放线菌放线菌 真菌真菌 藻类和原生动物藻类和原生动物 3微生物在土壤中的分布的影响因素微生物在土壤中的分布的影响因素（四）土壤中的微生物（四）土壤中的微生物4根际微生物根
37、际微生物5土壤微生物的研究方法土壤微生物的研究方法1 1 土壤是微生物良好的生活场所土壤是微生物良好的生活场所 1 1）为微生物提供了良好的源、源、能源。）为微生物提供了良好的源、源、能源。2 2）为微生物提供有机物、无机盐、微量元素。）为微生物提供有机物、无机盐、微量元素。4 4）土壤值范围土壤值范围5.55.58.58.5之间。之间。5 5）温度、季节与昼夜温差不大。温度、季节与昼夜温差不大。6 6）土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。7 7）适宜的渗透压。适宜的渗透压。3 3）满足了微生物对水分的要求。满足了微生物对水分的要求。v由矿石和化合物组成由矿石和化合
38、物组成的土壤的土壤成熟土壤的剖面图成熟土壤的剖面图矿质土壤矿质土壤:岩石风化形成岩石风化形成,有机土壤有机土壤:泥炭地或沼泽地的沉积作用。泥炭地或沼泽地的沉积作用。土壤是微生物的大本营土壤是微生物的大本营,水分是影水分是影响微生物的主要因素之一。响微生物的主要因素之一。O层：植物未分解层A层：表层土壤（高含量的有机物，黑色，农作物耕作层；植物和微生物生长，微生物活跃。B层：底土(矿质、腐殖质等，淋溶土壤表层积累物，有机物少，微生物活动比A层低。C层：土壤基质（从下面基岩直接形成的，微生物活动较少。基岩土壤生境的结构特点：土壤生境的结构特点：土壤生境的结构特点：土壤生境的结构特点：扫描电子显微镜
39、观察到的扫描电子显微镜观察到的土壤颗粒表面上的微生物土壤颗粒表面上的微生物Left:杆状细菌（杆状细菌（Rod-shape bacteria）Center:放线菌孢子（放线菌孢子（Actinomycete spores）Right:真菌菌丝（真菌菌丝（Fungus hyphae）细菌细菌 生物量：单位体积内活细胞的重量。生物量：单位体积内活细胞的重量。每克肥土可含每克肥土可含亿个亿个细菌。细菌。以每亩半尺深耕作层土壤重以每亩半尺深耕作层土壤重3030万计，细菌活重万计，细菌活重约约100100450450斤。斤。放线菌放线菌 多分布在有机物较丰富的碱性土壤中。多分布在有机物较丰富的碱性土壤中。
40、(几万几万-几百万几百万)/)/克土壤克土壤 土壤中放线菌数量仅次于细菌土壤中放线菌数量仅次于细菌由于菌体大，其生物量与细菌接近。由于菌体大，其生物量与细菌接近。2 2 土壤中的微生物的种类土壤中的微生物的种类真菌真菌 真菌主要分布在接近地面的土层中，以丝状体和孢子真菌主要分布在接近地面的土层中，以丝状体和孢子体形式存在于土壤中，体形式存在于土壤中，(几千几十万个几千几十万个)/)/每克土壤。每克土壤。由于菌体粗大，其生物量不低于细菌，放线菌，为由于菌体粗大，其生物量不低于细菌，放线菌，为0.6mg0.6mgg g土壤，菌丝最长可达土壤，菌丝最长可达4040米。如酵母在果园土米。如酵母在果园土
41、壤里含量几十万个壤里含量几十万个g g土壤。土壤。藻类和原生动物藻类和原生动物 藻藻 类类 （万个克土）（万个克土）原生动物原生动物 （万个克土）（万个克土）纤毛虫，鞭毛虫、肉足虫等为主，它们以其它微生物纤毛虫，鞭毛虫、肉足虫等为主，它们以其它微生物和有机物碎片为食，对其它几类微生物的数量起调节和有机物碎片为食，对其它几类微生物的数量起调节作用。作用。3 3 微生物在土壤中的分布的影响因素微生物在土壤中的分布的影响因素 土壤深度对微生物分布的影响土壤深度对微生物分布的影响有机物含量对微生物分布的影响有机物含量对微生物分布的影响碳源对微生物分布的影响碳源对微生物分布的影响酸碱度影响微生物分布酸碱
42、度影响微生物分布土壤中微生物的数量：按种类递减土壤中微生物的数量：按种类递减 细菌细菌放线菌放线菌霉菌霉菌酵母菌酵母菌藻类藻类原生动物原生动物 若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。重要因素。4 根圈微生物根圈微生物-根圈和根圈效应根圈和根圈效应根圈和根圈效应根圈和根圈效应 根根圈圈：也也称称根根际际，指指生生长长中中的的根根系系直直接接影影响响的的土土壤壤
43、范范围围，包包括括根根系系表表面面至至几几毫毫米米的的土土壤壤区区域域，为为植植物物根根系系有有效效吸吸收收养养分分的的范范围围，也也是是根根系系分分泌泌作作用用旺旺盛盛的的部部位位，因因而而是是微微生生物物和和植植物物相相互互作作用用的界面。的界面。根根圈圈效效应应：根根部部分分泌泌物物使使根根圈圈成成为为微微生生物物特特殊殊的的生生态态环环境境，其其中中的的微微生生物物群群与与根根圈圈外外土土壤壤中中微微生生物物群群落落相相比比较较，在在数数量量、种种类类和和活活性性上上都都有有明明显显的不同，表现出一定的特异性。的不同，表现出一定的特异性。根圈微生物类群及其根圈微生物类群及其对对植物的影
44、响植物的影响 v根圈微生物有哪些主要类群？根圈微生物有哪些主要类群？v根圈微生物对植物的有益影响：根圈微生物对植物的有益影响：v改善植物营养、调节土壤改善植物营养、调节土壤C/N比、促进土壤结构形成、增比、促进土壤结构形成、增强土壤酶活强土壤酶活v根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长调节物质能促进植物的生长调节物质能促进植物的生长v分泌的抗菌素类物质有利于避免土著性病原菌的侵染。分泌的抗菌素类物质有利于避免土著性病原菌的侵染。v产生铁载体产生铁载体根圈微生物对植物的不利影响根圈微生物对植物的不利影响v引起作物病害引起作物病害v某些菌产生有毒物质抑制种子发芽、幼某些菌产生有毒物质抑制种子发芽、幼苗的生长和根系的发育。苗的生长和根系的发育。v竞争有限养分竞争有限养分v常规方法：抗药性标记、免疫荧光技术；常规方法：抗药性标记、免疫荧光技术；v核酸探针和标记基因方法：核酸探针和标记基因方法：5 微生物生态学的研究技术微生物生态学的研究技术微生物的原位研究微生物的原位研究v模拟生态系统的应用模拟生态系统的应用补充补充vv食品中的微生物食品中的微生物vv生物膜中的微生物生物膜中的微生物vv活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物