南京农业大学 土壤微生物与生态 习题 重点 答案 刘满强 教授

件下的缩微试验也得到了广泛应用。优点:操作简单,分解过程在自然环境中进行,适用范围广,可以用不同孔径大小的网袋研究不同类型土壤动物对凋落物分解的影响。缺点:凋落物本身被压实,物理结构及通气状况变差;网袋内的水分条件可能较高;网孔大小难免会限制某些土壤动物进入;采样过程中难免会有损失;凋落物可能被土壤等污染,但难以清洁。 第四章土壤微生物 论述题:真菌的基本性质。

真菌的基本性质真菌是真核微生物,主要包括霉菌、酵母菌和担子菌;真菌的分类多样性不断变化,已知真菌超过72000种,真正的土壤真菌大约15000种;真菌以形成菌丝体获取资源而著名,都是异养的,并且能够产生大量的酶类,在降解植物多聚物纤维素和木质素以及其他复杂的有机大分子方面特别重要,真菌的生物修复潜力很大;除了酵母菌外,大部分真菌都是好氧的;真菌对水和酸度的耐受力与细菌不同,注意酵母菌是适应液体环境的单细胞子囊菌真菌的适应能力强,几乎能在所有的生境和基质上生活;通过孢子的传播能力也很强。真菌细胞壁主要成分是多糖,其次是蛋白质、类脂;真菌细胞壁多糖主要有几丁质、纤维素、葡聚糖、甘露聚糖;低等真菌细胞壁以纤维素为主,酵母菌以葡聚糖为主,而高等真菌则以几丁质为主。真菌常见于稳定的共生体中,与绿藻或蓝绿藻共生形成地衣(lichen); 地衣是重要的土壤开拓者,在受到干扰土壤或裸地的恢复和稳定中具有重要作用;真菌的利弊,真菌通过菌丝纠葛和胞外多糖促进团聚体形成。真菌生态类型多样,大小范围很广,生长速率变化很大,但一般不及细菌那样生长迅速;但从土壤生物量看,真菌一般占优势,特别在贫营养土壤中,真菌是营养库的重要组分;土壤真菌的体积有些在显微镜下才能看到,而有些能覆盖15hm ;真菌的数量可由生殖繁殖体(CFUs,每克土壤菌落形成单位)或菌丝长度(每克土壤100-1000 μm)来估算。真菌和细菌(含放线菌) 是土壤生态系统最重要的生物组分和分解者; 在土壤生物中,真菌和细菌不仅在数量及生物量上占绝对优势,而且在有机

物质分解以及相关联的养分再循环和能源流动过程中起关键作用;大量微生物的存在及其活性,是土壤肥力保持和土壤发生演变的活跃因素,也是土壤具有净化机能的主要原因;真菌和细菌还与初级生产者有直接或间接的广泛联系。细菌基本性质原核细胞生物,最简单的微生物细胞基本形态可以球状、杆状和螺旋状;表示细菌大小通常用微米(μm),细菌细胞的直径一般在0.5~1μm,长为1~2μm;细菌细胞的体积小使之具有特殊优势,比表面积大使其能更有效从环境中交换营养;球菌比杆菌或螺旋菌更能在严酷的环境中生存。快速生长、繁殖的能力意味着细菌能迅速适应环境变化,这在生态、环境中具有重要意义;细菌能在大部分土壤中行自由生活,数量巨大种类繁多,代谢类型丰富多样;土壤中细菌经常处于环境和资源制性的休眠或饥饿状态,会变成直径小于0.3 μm发育不全的细菌,但会迅速爆发;在固体培养基上几天内可形成聚集在一起的细胞团块:菌落 (colony),注意肉眼可见的菌落大约由100万个细胞组成!所有细菌都有多层结构保护以免受到外部环境的损害,这一系列多层结构统称细胞被膜(Cell envelope),主要由糖被、细胞壁和细胞膜组成。糖被是包围细胞壁的大分子外衣,外衣可能是:1)黏液层(Slime layer),碳水化合物的疏松的非正式聚合物;2)荚

膜(Capsule),结合在细胞壁上的坚韧的蛋白质层。细胞壁所具有的坚韧的保护性主要依靠

大分子肽聚糖,细菌的两种细胞壁类型分别是革兰氏阳性(GP)和革兰氏阴性 (GN)。 微生物研究方法中土壤样品采集、保存和预处理中需要注意的事项 。(Actinomycete) 放线菌是原核微生物,但是其特殊性使得它经常与细菌分开探讨;从形态上放线菌更像真菌,细长的细胞分之成丝状体或菌丝,但比真菌的菌丝细,前者大约1-2 μm,后者在10- 50 μm之间; 放线菌细胞壁含有N-乙酰胞壁酸与二氨基庚二酸,而不含几丁质和纤维素;放线菌不仅产生抗生素、酶和维生素,而且具有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂和角蛋白的能力,在物质循环和土壤质量中具有重要作用。测定土壤微生物生物量的主要方法。古菌

(Archaea) 古菌不仅在细胞化学组成、更是在分子生物学水平和系统发育上不同于细菌和真核生物的一类特殊类群,古菌大多生活在极端恶劣的环境或如生命出现初期的自然环境中;古菌是一大类形态各异、生理功能特殊、截然不同的微生物群落,如产甲烷菌、还原硫酸盐菌、极端嗜盐菌、无细胞菌等。

微生物研究方法中土壤样品采集、保存和预处理中需要注意的事项 。

采样:一般都在小田块(plot)尺度上采集样品进行土壤分析: 1. 通常代表性土样品随机多点样品混合而成,具有统一的质地和生境特性; 2. 农田土壤一般采集耕层,林地土壤一般根据特定层次来采集,如凋落物层、A层等; 3. 采样时间、频率等必需要考虑多方面因素,土壤物理(地形、母质、O 状况、 结构、温度和水分状况等)、化学(有机质、酸度和CO2)和样地的生物学性质(植被、土壤动物及有机物的输入状况等)都是有价值的信息; 4.采样时必需根据研究对象和样地充分考虑土壤生物的时空分布,例如,当地形和土壤理化性质均一时,植物对土壤生物分布的影响最大,最好在正式采样前进行初步的空间分布研究以确定最佳采样方案。样品保存生物分析最好在样品采集后尽快进行,任何保存技术都不能完全避免对土壤微生物群落的影响: 1. 新鲜土壤如若不能立即进行分析,在4 ℃条件下保存一般不应 该超过3周; 2. 对于某些生化性质的测定,如微生物量、酶活性等,样品可以在-20℃下保存更长时间,一般需在测定前2天在4℃升温;在-对于分子生物学分析,则可以在-80℃下保存更长时间; 3. 注意保证样品不被污染、不会失水及不会产生厌氧条件; 4. 在保存期间对土壤样品的任何扰动都能导致生物性质的变化。 样品预处理 进行生物学性质分析前一般要进行土壤样品的预处理,以保证测定结果的代表性和重现性: 1. 剔除肉眼可见的石块、根系、活的或死的有机物; 2. 一般至少过5mm筛,新鲜土可以稍微“干燥”再过2mm筛; 3. 注意样品处理时要小心谨慎,不要污染,不要对其物理性质产生太大的干扰; 4. 样品预处理的步骤应根据特定研究而改变,特别注意不能和实验处理产

生交互影响。

测定土壤微生物生物量的主要方法。

土壤微生物的数量和生物量是土壤生态学研究的基础;通过微生物数量可以估算微生物生物量及活性;微生物的数量和生物量、活性一样,对土壤各种扰动极为敏感,因此在土壤质量/健康/稳定性评价中具有重要地位。稀释平板培养法(Plating method):将从土壤悬液获 得的连续稀释系列接种到合适的培养基上,培养基上培养后出现的菌斑数量可以给出有关微生物数量的估计:the number of colony forming units (CFU); 一般地,培养基种类会显著影响菌斑的数量,另外,很多较小的细菌是不能培养的,因此不能形成菌斑。为了提高该方法的效率,应保障细胞从土壤颗粒或团聚体上的分离效率,如采用一定的外力和分散剂。该方法对真菌计数并不适合,因为真菌的孢子和菌丝片段均可能形成菌斑,虽然相比细菌,真菌可培养的比例更高。当然,辅助技术可以提高测定效率,如对细胞或菌丝染色易于辨认,及最大概率数法(MPN)代替标准的平板法。直接计数法:注意结合荧光显微镜可以提高细菌的数量估测,如相比平板法可提高 100–1000倍(Johnsen et al., 2001). 荧光显微镜计数法通常采用对蛋白质和核酸的专性染色剂,如细菌活性细菌可以采用FDA, INT, CTC, XTT等; 真菌Phenol aniline blue (PAB), 而活性菌丝可以用FDA染色。熏蒸培养方法(CFI):用氯仿熏蒸土壤后再进行培养时,其CO2的释放量大幅度增加,比没有熏蒸的土壤要高得多,并且发现培养期间CO2的释放量与原来土壤中的微生物量存在着非常显著的相关性,因此通过测定一定培养时间内土壤CO2的释放量,就可以计算土壤微生物量;

无醇氯仿熏蒸24h后,土壤微生物大部分被杀死,但在随后10d 的培养中,土壤中存活的孢子和孢囊会利用细胞死亡后的溶解产物和所提供的碳源而快速增殖,释放出CO2 。 通过细胞利用效率(转化系数Kc在0.41-0.45之间)来计算微生物生物量。底物诱导呼吸法(SIR) :通过测定加入有机碳后异养微生物 的初始呼吸(微生物种群没有显著增加)来

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