第九章水稻田土壤微生物学.ppt

第九章水稻田土壤微生物学 长江流域在四月间将豆科绿肥和其它青肥翻耕入土壤，于泡水条件下腐解作用进行得很快，氮化作用在几天内就表现出来，含磷有机物的矿化作用也伴随着旺盛进行，从而改善了水稻田的氮、磷营养条件。 在翻耕绿肥和插秧期间不必间隔很长时间，长江流域一般为5~7天。 第九章水稻田土壤微生物学 第九章水稻田土壤微生物学 第九章水稻田土壤微生物学 第九章水稻田土壤微生物学 泡水条件下的水稻田土壤是微生物的一种特异生态环境，在某些方面，它的生物活性比旱地表现得更为旺盛，各种生物的和生物化学的变化非常复杂而频繁。 泡水以后土壤的物理化学条件起了变化，土壤微生物群社的特征也随之而变化。 好气性微生物减少，兼厌气性和厌气性微生物发展，土壤中氧化还原电位(Eh)同时降低，pH也有一定的改变。 这些变化反映在土壤剖面特征上，并使水稻土耕作层分为明显的两层，即氧化层和还原层。 这种剖面特征与作物的生长发育有密切关系，也使水稻田土壤微生物活性具有特异性。 第九章水稻田土壤微生物学 第九章水稻田土壤微生物学 第一节 水稻田土壤耕作层的还原化过程和微生物类群 耕作层的还原化过程 水稻田土壤大部分时间是在泡水状况下，水层隔断了氧气和土壤的接触。特别是在绿肥等大量有机物质翻耕进入土壤以后，微生物进行旺盛的呼吸作用，使耕作层中氧的消耗量超过了供应量，为厌气性和兼厌气性微生物的发展创造了条件，逐渐进入发酵作用为主的有机质分解过程。 由于缺乏氧气，微生物以土壤中的各种氧化物(如硝酸盐和硫酸盐等)中的氧和有机质分解的中间产物作为受氢体，这就是水田土壤中进行的“还原化过程”。在这一过程中，物质转化和微生物类群的更替是一致的。 第九章水稻田土壤微生物学 高井等将水稻田土壤的还原层形成过程分为两个主要时期，以铁的还原作为标志，在铁还原以前称为前期，铁完全还原后称为后期。 在前期，氧气消耗很快，大量释放CO2，细菌数量达到高峰。同时硝酸盐消失，锰和铁离子被还原，土壤Eh值迅速下降。 在第二阶段中，形成有机酸、CH4、H2和H2S，厌气性细菌的数量增长。 在这两个时期中，从O2的消失到CH4的形成可以分为7个阶段。 第九章水稻田土壤微生物学 稻田泡水以后l天或几天内O2就消失了，还原过程开始时Eh值为伏左右，到了最后沼气生成阶段就下降到负伏左右。 在前期Eh都是正值，到了后期硫酸盐还原阶段后，降到了负值。这时专性厌气菌活跃起来，梭菌属在Eh未降到伏时，不能生长繁殖。 这样，泡水以后，首先由于O2量供应的变化，引起了微生物种类和代谢类型的改变，表现出水稻田土壤生物活性的特点。 第九章水稻田土壤微生物学 微生物类群的特点和优势种类 稻田泡水以后，由于氧化还原电位等条件的变化，使土壤中微生物类群的特点与旱地土壤很不相同。 从三类厌气性细菌来看，水田中都比旱地里多，这反映了水田的氧化还原状况。 表中数据是秋季落干后的调查结果，尽管由于落干使厌气性细菌受到抑制，但厌气性细菌仍占优势，如果在泡水情况下调查，则厌气性细菌数量可能会更多。 第九章水稻田土壤微生物学 从表中还可以看出水田中好气性细菌也比旱地多，一方面是因为大量的细菌是兼性的，另一方面由于水田中放线菌和真菌减少，细菌能够得到更多的养科。 在水田中，细菌是物质转化的主要推动者。 水田的细菌类群中，常常是兼厌气性细菌数量多于厌气性细菌。 水田中的严格厌气性细菌多为芽孢梭菌。 水田中兼厌气性细菌多为芽孢杆菌。 第九章水稻田土壤微生物学 水稻田微生物的复杂性及丰富性 从前面表中已看到，水田中各类细菌的数量一般都比旱地多，特别是兼厌气性细菌占有很大的比重，因此水田微生物是非常丰富的，而且它们的组成也是很复杂的。 水稻田的硝化微生物 水稻田的硝化微生物是属于兼厌气型类群。 在蓄水条件下，由于反硝化作用的强烈进行，造成氮素的损失 。 第九章水稻田土壤微生物学 水稻田的固氮微生物 水稻田土壤中固氮微生物非常丰富，除了存在许多固氮蓝细菌 (即蓝藻)外，还有其它光合固氮细菌和有机营养型的固氮细菌。 即使是在泡水条件下，好气性固氮菌还是相当多。 国内外研究工作都证明水稻田具有旺盛的生物固氮作用，固氮微生物数量多，而且具备着各种固氮体系。除自生的固氮细菌和蓝细菌外，还有蓝藻和红萍共生固氮体系，在水旱轮作中，根瘤和豆科作物共生固氮体系也占有重要的地位。 第九章水稻田土壤微生物学 第二节 水稻田土壤中微生物所引起的物质转化的特点 1．微生物好气性呼吸所引起的物质转化 在好气性微生物的氧化作用中，分子氧是最终的电子受体；当有分子态氧时，有机质主要氧化为CO2。 泡水以后，好气性异养微生物旺盛地分解有机物质时，微生物的需氧量可能超过水层所扩散到土壤中的氧量。 当大部分易