微生物在自然界碳氮素循环中的作用2010秋季

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1、第八章微生物在自然界物质循环中的作用第一节碳素循环中微生物的作用一、纤维素的分解等第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用二、硝化作用三、反硝化作用四、生物固氮第一节碳素循环中微生物的作用CO2有机质生物每年吸收1.2*1011—1.8*1011吨第一节碳素循环中微生物的作用CO2有90%是由微生物的生命活动产生的。一、纤维素的分解第一节碳素循环中微生物的作用(C6H10O5）n1014kg最丰富多糖1、分解纤维素的微生物(1)有氧、中温条件a.真菌(木霉属)木材腐朽：褐腐：只分解木材中的纤维素剩下

2、木质素白腐：只分解木材中的木质素剩下纤维素b.细菌（食纤维菌属)c.放线菌(2)无氧中温条件纤维分解梭菌等一、纤维素的分解第一节碳素循环中微生物的作用(3)高温条件：在60—70℃条件下生长，并分解纤维素细菌：热纤维菌放线菌：链霉菌属、小单孢菌属一、纤维素的分解第一节碳素循环中微生物的作用2、微生物分解纤维素的生化机制纤维素单糖按作用场所分：表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶（食纤维菌）。胞外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶（真菌形成的纤维素酶）。内切葡萄糖酶外切葡萄糖酶

3、β-葡萄糖苷酶纤维素复合酶第一节碳素循环中微生物的作用一、纤维素的分解二、半纤维素的分解第一节碳素循环中微生物的作用五碳糖、六碳糖及糖醛酸的组成的多糖分解半纤维素的微生物：真菌（双孢蘑菇）放线菌（青铜色小单孢菌）细菌（枯草杆菌）原生动物藻类三、果胶物质的分解第一节碳素循环中微生物的作用半乳糖醛酸主要以α-1、4糖苷键连成1、分解果胶的微生物细菌：芽孢杆菌、梭菌、假单孢菌等放线菌：链霉菌、小单孢菌、游动放线菌等真菌：青霉、曲霉、木霉、根霉等水浸法：把麻类物质浸入水中，利用厌气微生物分解其中的果胶。露浸

4、法：把麻类物质堆置并保持一定的湿度，利用好氧微生物分解果胶。2、果胶分解的应用---麻类脱胶四、木质素的分解第一节碳素循环中微生物的作用带支链的芳香族化合物的聚合体降解特点：主要微生物：真菌中的担子菌.芳香族化合物酚类酚酶生物体有机态氮NO3-NH3NO2-NON2O大气N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用异化还原作用第二节氮素循环中微生物的作用第二节氮素循环中微生物的作用有机氮氨态氮亚硝态氮硝态氮氮气植物及微生物的固定微生物微生物微生物微生物微生物第二节氮素循环中微生物的

5、作用一、氨化作用有机态N被微生物降解形成NH3的过程.(1)蛋白质的氨化作用过程蛋白质蛋白酶水解肽肽酶水解氨基酸降解NH3氧化脱氨基作用水解脱氨基作用还原脱氨基作用第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3尿酶2NH3+CO2+H2O第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化尿素细菌：1、球菌：尿素生孢八叠球菌(芽孢)2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌（唯一N源）第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化尿素细菌的生理

6、特点：①喜好碱性条件②以尿素、铵盐为N源，以有机碳为碳源和能源第一、施尿素注意深施第二、尿素不要与碱性物质同时施入农业实践对策第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用氨化作用有机氮无机氮微生物生长的氮源植物生长的氮源第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用微生物生长发育过程中，从外界吸收利用的营养物质的C/N是25：1C：N=25：1C：N=5：1有机物微生物第二节氮素循环中微生物的作用二、硝化作用将铵氧化形成硝酸的微生物学过程硝化作用化能自养型（好氧）异养型（厌氧）1、硝化细菌和硝化作用的过程NH4

7、+NO2-NO3-硝酸细菌亚硝酸细菌第二节氮素循环中微生物的作用二、硝化作用2、影响硝化作用的环境因素(1)pH值：喜欢微碱性环境；(2)温度：4-40℃，最适：25-35℃；(3)通气：需要氧、CO2；(4)湿度：过量-影响通气，不足-引起细胞缺水。第二节氮素循环中微生物的作用三、反硝化作用微生物将硝酸还原为氨、N2O及N2的过程HNO3N2O或N2NH3硝酸盐的同化还原作用硝酸盐的异化还原作用（脱氮）1、反硝化作用的过程第二节氮素循环中微生物的作用三、反硝化作用2、反硝化作用微生物大多数：异养

8、、兼性厌氧极少数：化能自养型（脱氮硫杆菌）第二节氮素循环中微生物的作用三、反硝化作用3、环境对反硝化作用的影响①厌氧环境②微碱性③有机质与NO-3含量——丰富第二节氮素循环中微生物的作用四、生物固氮土壤氮素损失的途径:收获、NH3、NO3-、NO2、N2投入的途径:施肥、降雨或灌溉、生物固氮等*生物固氮量：2.4×108吨/年仅次于光合作用的化学反应——提供还原态氮化合物整个固氮量75%第二节氮素循环中微生物的作用四、生物固氮共生固氮作用100余属细菌放