土壤生物的土壤微生物

2025年03月21日 14:56

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土壤生物的一个组成部分。指土壤中肉眼无法分辨的活有机体。只能在实验室中借助显微镜或电子显微镜才能观察。一般以微米或纳米作为测量单位。土壤微生物对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。
土壤中肉眼无法分辨，只能借助显微镜或电子显微镜才能观察的活有机体。多为单细胞生物。包括细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物5大类群。大部分微生物在土壤中营腐生生活，靠现成的有机物取得能量和营养成分。土壤微生物的主要功能表现在：参与土壤有机物的矿化和腐殖化，以及各种物质的氧化-还原反应；参与土壤营养元素的循环，促进植物营养元素的有效性；根际微生以及与植物共生的微生物，能为植物直接提供氮、磷和其他矿质元素及各种有机营养；能为工农业生产和医药卫生提供有效菌种；某些抗生性微生物能防治土传病原菌对作物的危害；降解土壤中残留有机农药、城市污物和工厂废弃物等，降低残毒为害；某些微生物可用于沼气发酵，提供生物能源、发酵液和残渣有机肥料。土壤微生物包括细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物 5大类群。是土壤生物中数量最多的一类。
细菌　单细胞生物。个体直径0.5～2微米,长度1～8微米。按体形分球菌、杆菌和螺旋菌;按营养类型分自养细菌和异养细菌。按呼吸类型分好气性细菌、嫌气性细菌和兼性细菌。细菌参与新鲜有机质的分解，对蛋白质的分解能力尤强（氨化细菌）；并参与硫、铁、锰的转化和固氮作用。每克表层土壤中约含细菌几百万至几千万个，是土壤菌类中数量最多的一个类群。
放线菌　单细胞生物，呈纤细的菌丝状。菌丝直径0.5～2微米。土壤中常见的有链霉菌属(Streptomyces)放线菌属(Actinomyces)、诺卡菌属 (Nocardia)和小单孢菌属(Micromonospora)等。放线菌具有分解植物残体和转化碳、氮、磷化合物的能力。某些放线菌还能产生抗生素，是许多医用和农用抗生素的产生菌。每克表层土壤约含放线菌几十万至几千万个，是数量上仅次于细菌的一个类群。
真菌　大多为多细胞生物，部分为单细胞生物。个体较大，呈分枝状丝菌体,细胞直径3～50微米。土壤中常见的真菌有青霉(Penicillium)、曲霉(Aspergillus)、镰刀菌 (Fusarium)和毛霉(Mucor)等属。真菌参与土壤中淀粉、纤维素、单宁的分解以及腐殖质的形成和分解。每克表层土壤只含真菌几千至几十万个，是土壤菌类中数量最少的一个类群，但其生物量〔指每平方米面积中菌体的重量（克）〕高于细菌和放线菌。
藻类　土壤中的藻类大都是单细胞生物，也有多细胞丝状体。直径3～50微米,喜湿，多栖居于土壤表面或表土层中，数量较菌类少。土壤中常见的有绿藻、蓝藻和硅藻。蓝藻中有的种类能固定空气中的氮素。
原生动物　单细胞生物。以植物残体、菌类为食料。土壤中常见的有根足虫、纤毛虫和鞭毛虫等。
大部分微生物在土壤中营腐生生活，需依靠现成的有机物取得能量和营养成分。它们在土壤中的数量常与土壤有机质的含量有关，因而在表层土壤中的发育量常高于其他层次。中国主要土类中的微生物数量见表1。土壤中无细胞壁的活有机体，一般能为肉眼所见。主要属无脊椎动物，包括环节动物( 蜈蚣、千足虫等)、节肢动物(昆虫主要是昆虫幼虫)、软体动物(蜗牛、蛞蝓等)、线形动物(钩虫、蛔虫和蛲虫)和原生动物(阿米巴、草履虫等)等。根据个体大小、栖居时间和生活方式可分为若干类型，在土壤中分布极不均匀。土壤动物在其生命活动过程中，对土壤有机物质进行强烈的破碎和分解，将其转化为易于植物利用或易矿化的化合物，并能释出许多活性钙、镁、钾、钠和磷酸盐类，对土壤理化性质产生显著影响。土壤动物积极参与物质生物小循环。某些环节动物对土壤腐殖质的形成、养分的富集、土壤结构的形成、土壤发育及通气透水性能等均有较好作用。但某些动物对土壤和农、林、牧业生产有一定危害。
土壤生物的一个组成部分。指栖居于土壤中无细胞壁的活有机体，一般都能为肉眼所见。主要属无脊椎动物，包括环节动物、节肢动物、软体动物、线形动物和原生动物等。土壤动物对土壤的形成、发育、物质循环、肥力演变等有较大影响。根据个体的大小,土壤动物可分3个类群（区系）:微型动物区系,个体长度在0.2毫米以下,主要是原生动物;中型动物区系,个体长度在0.2～10毫米之间,主要有线虫、蜱螨目(Acarina)以及弹尾目(Collemb-ola)、烛?亚纲(Pauropoda)、综合亚纲 (Symphyla)、缨尾目(Thysanura)、原尾目(Protura)等；大型动物区系，个体长度在10毫米以上,主要有蚯蚓、线蚓(Enchytraeus)、蜈蚣(Scolopendra)、蚂蚁、白蚁、双翅目(Diptera)幼虫和以甲虫为主的各种昆虫,以及少数甲壳纲(Crustacea)和腹足纲(Gastropoda)动物。
根据栖居的时间，土壤动物可分为永久栖居和暂时栖居两种类型。前者主要有原生动物、线虫、环节动物、多足类动物、蜱螨、软体动物和某些无翅昆虫；后者主要有双翅类昆虫的幼虫、鞘翅类和鳞翅类等。
土壤动物还可按生活方式分为：以植物残体或与植物残体相缔合的微生物区系为食料的嗜腐动物、以活的植物体为食料的食植动物、以其他动物的排泄物为食料的食粪动物，和以其他土壤动物为食料的食肉动物。土壤中的原生动物则多以捕食细菌为生或营腐生生活。土壤中的生物催化剂，具有加速土壤生化反应速率功能的一类蛋白质。土壤中的一切生化过程，包括各类植物物质的水解与转化、腐殖物质的合成与分解以及某些无机物的氧化与还原，都在土壤酶的参与下进行和完成。土壤酶主要来自土壤微生物和高等植物，也来自土壤动物和进入土壤的有机物质。根据其存在部位，可分为脱离活体的酶和胞内酶两大类。土壤质地和结构等物理因素、土壤微生物和高等植物的营养状况，土壤一系列化学性质以及农业技术措施和工业废渣、废水等，都影响土壤酶的活性强度。
存在于土壤中的生物催化剂，具有加速土壤生化反应速率功能的一类蛋白物质。土壤中的一切生化过程，包括各类植物物质的水解与转化、腐殖物质的合成与分解以及某些无机物质的氧化与还原，都是在土壤酶的参与下进行和完成的。土壤酶在参与生化反应的过程中有很强的专一性，在反应前后自身不发生任何变化。不同的土壤酶类多以酶－有机质复合体存在，故具有共同的作用底物。不同土壤酶类的活性间，有一定的相关性。主要分2个阶段：
氨基化作用阶段　指由复杂的含氮有机物质逐步分解为简单有机态氨基化合物的过程。其反应式可简略地表述为：蛋白质→多肽→氨基酸、酰胺、胺等。参与该作用的微生物有多种类群的细菌和真菌；每一类群参与反应的一个或多个步骤；每一步骤的产物为下一步骤提供作用底物。
氨化作用阶段　即经氨基化作用产生的氨基酸等简单的氨基化合物，在另一些类群的异养型微生物参与下，进一步转化成氨和其他较简单的中间产物如有机酸、醇、醛等。其一般的水解过程为：
RCHNH2COOH+H2O→RCH2OH+CO2+NH3
或
RCHNH2COOH+H2O→ RCHOHCOOH+NH3
在充分通气条件下的过程为：
RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3
在嫌气条件下的过程为：
RCHNH2COOH+2H→RCH2COOH+NH3
或
RCHNH2COOH+2H→RCH3+CO2+NH3
氨化作用中释出的氨，除一小部分挥发和淋溶或被微生物用以合成其躯体的蛋白质以外，在土壤中大部分与有机或无机酸结合成铵盐，或被植物吸收，或在微生物作用下氧化成硝酸盐。
由于土壤中绝大部分的氮以有机物质的形式存在，不能为植物直接利用，氨化作用对于植物的氮营养十分重要。但在某些情况下氨化作用会导致氨以气态挥发或以铵盐淋溶损失，农业上宜采取措施调节其作用强度。动植物残体在微生物的作用下转变为腐殖质的过程。广泛发生于土壤、水体底部的淤泥、堆肥、沤肥等环境。腐殖化作用的进行有助于土壤肥力的保持和提高。由于植物残体的性质和数量不同，形成的腐殖质也各异。影响土壤中腐殖化作用的因素是生物残体的化学组成，环境的水热条件和土壤性质。
动植物残体在微生物的作用下转变为腐殖质的过程。广泛发生于土壤、水体底部的淤泥、堆肥、沤肥等环境。腐殖化作用的进行有助于土壤肥力的保持和提高。关于腐殖化作用的机理,现有4种假说：①木质素蛋白质假说，即植物物质转化假说。认为腐殖质是植物残体中耐分解的木质素与微生物合成的蛋白质相结合的复合物。因而植物残体的化学组成对所形成的腐殖质的性质影响极大。②化学聚合假说。认为植物残体首先在微生物的作用下形成各种酚类和氨基酸化合物，再通过氧化和聚合作用而形成腐殖质。因而腐殖质的性质与植物残体的化学组成无关。③细胞自溶假说。认为腐殖质是植物和微生物细胞的自溶产物（糖、氨基酸、酚和其他芳香族化合物等）通过自由基团的缩合和聚合作用而形成的。④微生物合成假说。认为微生物以植物残体作为碳源和能源，在体内合成高分子化合物。当微生物死亡后，这类高分子化合物就释放到土壤中，并首先降解为胡敏酸,进而降解为富啡酸。这4种假说的内容不一，但都认为微生物在腐殖化作用中始终居于主导地位；并都认为低分子量的腐殖物质是由高分子量的腐殖物质降解而成的。
至于植物残体转化为腐殖质的详尽步骤，目前尚不十分清楚。大致是：植物残体首先被微生物分解成为简单的物质；后者与微生物的再合成的产物及代谢产物都是构成腐殖质分子结构单元的基础物质，包括氨基酸、多肽（蛋白质）、氨基糖以及由木质素、单宁等物质降解而成的各种芳香族化合物。多酚类化合物被微生物分泌的酚氧化酶氧化为醌类化合物后，在酶的参与下（可能还有化学反应），再与氨基酸、多肽等化合物一起合成为腐殖质分子的结构单元。其反应式大致如下：由于腐殖质分子的结构单元具有某些活性基团（如羧基、氨基和羟基等），故能相互键合而形成具有三向立体结构的复杂的腐殖质分子聚合物。
植物残体在土壤中转变为腐殖质的全过程可大致图解如下：　一般认为，腐殖化过程是一个生物化学的或(和)氧化的过程。由于参与这一过程的植物残体的性质和数量不同，因而形成的腐殖质也各异。影响土壤中腐殖化作用的因素有三：一是生物残体的化学组成；二是环境的水热条件；三是土壤性质,特别是pH和石灰反应。这些因素常相互联系,影响整个过程。植物残体的化学组成决定它们分解的难易，从而影响其残留量的多少和新形成的腐殖质的性质。由森林凋落物形成的腐殖质常较简单，而草本植物残体形成的则较复杂。碳水化合物的含量以由稻草形成的腐殖质为最高；紫云英次之；绿萍最少。在不同的水热条件下，进入土壤的植物残体的种类和数量有异，从而也影响到腐殖质的性质。此外，在石灰性土壤条件下形成的腐殖质，其胡敏酸与富啡酸的比值略高，胡敏酸的芳香度也略大；熟化程度高的土壤有利于胡敏酸的积累和芳香度的增大。