1.3.4土壤生物学性质在线视频

各位同学大家好

现在我们一起来学习土壤污染控制课程的

土壤生物学性质

主要分土壤酶特性

微生物、动物和植物特性

我们先来看土壤酶特性

土壤酶会驱动土壤环境中物质的代谢过程

对土壤养分循环和土壤污染控制均

具有非常重要的作用

土壤中的酶主要来源于土壤微生物

土壤动物和高等植物的根系

而土壤中的酶种类大约有50~60种

如氧化还原酶

转化酶

水解酶等

土壤中酶的存在形态是多种多样的

少量的酶会游离在土壤溶液中，即胞外酶

主要的酶会吸附在土壤有机质和矿质

胶体颗粒上

以复合物的形式存在

有机质吸附酶的能力大于矿物质

土壤微团聚体中酶活性

比大团聚体中会高

土壤细粒部分会比粗粒

部分吸附酶更多一些

我们来看土壤酶特性的影响因素

主要包括这么几种

首先土壤的理化性质如土壤质地

结构

水分

温度

土壤pH值

腐殖质含量

阳离子交换量

黏粒矿物及土壤中氮、磷

钾等营养元素的含量

都会影响土壤酶特性

另外根际区土壤环境

根际土壤中酶活性一般大于非根际土壤

不同植物根际土壤的酶活性也有差异

酶活性还与植物生长的过程和季节

变化等有一定的关系

另外我们要注意外源土壤污染物

如重金属

有机化合物

包括杀虫剂

杀菌剂等

外源污染物都会对土壤酶活性

有一定的抑制作用

下面我们结合一个油田区土壤石油烃含量

与土壤FDA活性的关系来看

横坐标是土壤含油率

也就是土壤总石油烃含量

纵坐标是FDA活性

它是一种土壤的总酶活性

叫做土壤荧光素双醋酸酯酶活性

我们来看

当土壤含油量比较低的时候

也就是低于12%的时候

土壤酶活性也就是FDA活性

从高到低都有分布

可能受到土壤的地理气候区、pH值

还有土壤营养水平等的总体影响

而当石油烃含量超过12%的时候

无论是哪个地区的土壤

pH值高低等等

其FDA活性都是比较低的

下面我们来看土壤微生物特性

首先土壤微生物的营养类型主要分成两大类

一类是化能有机营养型

或者叫化能异养型

这些微生物所需的能量和碳源

直接来自土壤有机物质

包括土壤大多数细菌

和几乎全部真菌以及原生动物

主要分腐生细菌和寄生细菌

腐生细菌主要分解死亡动植物残体

获得营养、能量而生长发育

而寄生细菌则寄生在活的动植物体内

以活的蛋白质为营养

离开寄主便不能生长繁殖

另外一种是化能无机营养型

或者叫化能自养型

这些微生物无需现成的有机物质

能够直接利用空气中的二氧化碳

或无机盐生存的细菌

如亚硝酸盐细菌

硝酸盐细菌

硫氧化细菌

铁细菌和氢细菌等等

下面我们来看土壤微生物特性的三个

重要的指标即土壤微生物数量

土壤微生物活性

以及土壤微生物种群和多样性

我们说土壤微生物多样性与土壤生态

稳定性密切相关

研究土壤微生物群落结构及其功能的多样性

特别是应用现代分子生物学技术

在基因水平上研究土壤微生物多样性

已经成为当今世界土壤科学以及环境科学等

研究前沿领域之一

包括土壤环境在内的

环境中的微生物主要分

个体、种群、群落和生态系统4个层次

其中对于土壤环境中微生物分析来说

群落和种群这两个层次非常重要

不同种群的微生物组合在一起

形成生物群落

具有群落结构和多样性

从而具备一定的群落功能

我们就可以结合古典微生物学

方法和分子生物学方法

综合对其进行分析

下面我们来看

几种环境介质中微生物的可培养比例

土壤微生物数量可以

分布在10的10次方到10的12次方个

每千克土之间

那么它的可培养比例只有0.1%-1%

底泥中的可培养比例只有0.01%-0.1%

而大家比较熟悉的活性污泥中

微生物数量分布在10的9次方到

10的11次方个每千克之间

它的可培养比例是最高的

但依然小于10%

这是我们大家要注意的

对于这么低的微生物可培养比例而言

我们结合传统、经典的

基于培养微生物的手段

再结合不经培养的分子生物学手段

才能够对土壤环境中的微生物进行

全面分析

包括对其功能，在土壤污染控制中的作用等等

下面我们简单来看一下土壤动物特性

土壤动物特性

包括土壤动物组成

个体数量和生物量

其种类的丰富度

群落的均匀度

多样性指数等

是反映环境变化的敏感生物学指标

土壤动物是生态系统中物质循环的

重要分解者

如蚯蚓在土壤重金属污染及毒理学

研究方面的应用较多

下面我们再来看土壤植物特性

这一部分我们主要介绍土壤植物的

根际区效应

首先我们来看根际的概念

植物根系活动的影响

在物理

化学和生物学性质上不同于土体的

动态微域称为植物根际

是植物、土壤

微生物与环境交互作用的

综合场所

植物根系细胞组织脱落物

和根系分泌物

为根际微生物提供丰富的营养和能量

就会使植物根际区的微生物

数量和活性显著

高于根际区外土壤的现象

我们称其为根际区效应

主要表现在根际区微生物数量的增加

活性的提高

以及根际区对土壤结构的改良作用

下面我们来看植物根产物中

有机物质的种类及其作用

首先是低分子有机化合物

包括糖类

有机酸

氨基酸以及酚类化合物等

它们在养分活化与固定微生物的

养分和能源方面会起到重要的作用

另外多糖、酚类化合物、多聚半乳糖醛酸

等高分子黏胶类物质

可以抵御铁、铝

锰等可能对于植物或者微生物的毒害

另外像根冠细胞

根毛细胞内含物等细胞或组织脱落物

及其溶解产物

会直接或者间接影响

微生物的能源或

对于植物的营养状况产生影响

这些都会起到非常重要的作用

下面我们来看土壤植物根际区效应的

环境生态意义

根际中根分泌物提供的特定碳源及能源

使根际微生物数量和活性明显增加

一般可为非根际土壤的5-20倍

最高可达100倍

植物根的类型

如是直根、从根，还是须根

根的年龄

不同植物的根

根毛的多少等都可影响

根际微生物对特定有机污染物的降解速率

另外植物根向根际区中分泌的

低分子有机酸可与汞、铬、铅

铜

锌等元素进行配位反应

由此导致土壤中此类重金属

生物毒性的增加或减少

下面我们结合长期施肥处理下

水稻根际土和非根际土中微生物生物碳量

和氨基糖的含量来对比

与单施化肥相比

添加有机质物料会提高碳源

从而导致微生物的生长速率提高

进而促进微生物残留碳量的增高

我们看绿色的是根际区土壤

而棕红色的是非根际区土壤

那么它的生物碳量

生物碳的碳量比非根际区的土壤要高

这是一个很典型的根际区土壤

生物碳量或者

微生物活性等

会更高的一个例子

那么这一部分就到这里

谢谢大家