一、碳素循环二、氮素循环三、硫素循环四、其它元素的微生.ppt

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1、第三节微生物的地球化学作用一、碳素循环二、氮素循环三、硫素循环四、其它元素的微生物转化自然界能量与物质循环生物合成（环境物质转化为生物体）无机—有机生物分解（生物有机体转化为环境物质）有机—无机植物(为主）、无机营养型微生物（海洋）微生物（为主）、燃烧或动植物呼吸作用大气中的CO2（0.032%）周转利用最快。大气中的CO2只够绿色植物约20年使用。微生物在碳素循环中的作用：把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物体处于一种良好的碳平衡循环中。地球上约90%的CO2是由微生物分解作用形成的。微生物的分解作用：光合作用固定的CO2中大部分以聚糖形式积累于木本和草本植物躯干中，木材

2、占60%，其中75%是纤维素、约20%是木质素和木聚糖、蛋白质仅占1%左右。在草本植物中多糖含量更高。分解纤维素的任务就是由土壤中的一些特殊微生物来完成的。一、碳素循环CO2+H2O化石燃料呼吸作用O2+“CH2O”醇，有机酸，H2+CO2CH4光合作用发酵作用有氧环境无氧环境碳、氢、氧元素在自然界中的循环碳循环以CO2为中心，光合作用→植物性碳→动物性碳→微生物分解→CO2水环境中：CO2产甲烷菌甲烷甲烷氧化菌CO2碳素循环光合作用藻类、绿色植物、蓝细菌（CH2O）n有机化合物呼吸作用动植物及微生物需氧厌氧CO2厌氧呼吸、发酵厌氧微生物，包括光合细菌有机化合物（CH2O）n光合细

3、菌沉积作用产甲烷细菌甲基化合物甲烷氧化细菌CH4二、氮素循环大气N2生物体有机氮NH4+NO3-NO2-NON2ONH2OHNH4+②硝化作用③硝酸盐同化作用⑤铵盐同化作用①生物固氮⑥异化性硝酸盐还原作用⑦反硝化作用⑧亚硝酸氨化作用②硝化作用④氨化作用氮素在自然界的循环（红箭头表示微生物与植物的共同作用；黄箭头表示生物固氮循环中的重要环节）自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，而微生物是整个氮素循环的中心。氮元素的自然形态：（1）铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐（2）有机含氮物（3）氮气。（一）生物固氮据70年代中期的统计全球生物圈每年生物固氮达1.7108吨，其中草原3.5107吨，林

4、地4.0108吨，海洋3.6108吨，其它土壤0.6108吨。根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达250Kg。二、氮素循环(二)硝化作用（三）硝酸盐同化作用定义：绿色植物和微生物在利用硝酸盐的过程中，硝酸盐被重新还原成NH4+后再被利用于合成各种含氮有机物，这就是硝酸盐的同化作用。定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。过程：两阶段——（1）由亚硝化细菌参与，铵→亚硝酸；（2）由硝化细菌参与，亚硝酸→硝酸。意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。（四）氨化作用定义：含氮有机物竟微生物的分解产生氨的作用。含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几

5、丁质等分解蛋白质的微生物种类：Pseudomonasfluorescens（荧光假单胞菌），Proteusvulgaris（普通变形杆菌），Bacillusmegaterium（巨大芽孢杆菌），B.subtilis和B.mycoides（蕈状芽孢杆菌），Clostridiumputrificum（腐败梭菌）。分解尿素的细菌如Sporosarcinaureae（脲芽孢八叠球菌）和Bacilluspasteurii（巴氏芽孢杆菌）。分解几丁质的细菌如Bacteriumchitinophilum（嗜几丁杆菌）和Chromobacteriumchitinochroma（几丁色色杆菌）等。意

6、义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。（五）铵盐同化作用（六）异化性硝酸盐还原作用定义：硝酸粒子作为呼吸链的末端电子受体被还原为亚硝酸的反应。有时亚硝酸可进一步通过亚硝酸铵化作用而产生氨或进一步通过反硝化作用（denitrification）产生氮气、NO或N2O。菌种：兼性厌氧菌，行无氧呼吸的菌种。所有绿色植物和微生物进行的以铵盐作为营养，合成氨基酸、蛋白质、核酸和其它含氮有机物的作用。定义：由硝酸盐还原成NO2–并进一步还原成N2的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N2的过程。条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）菌种：少数异养和化能自养菌。如：Bacill

7、uslichenoformis（地衣芽孢杆菌）、Paracoccusdenitrificans（脱氮副球菌）、Pseudomonasaeruginosa（铜绿假单胞菌）、Ps.stutzeri（施氏假单胞菌）、Thiobacillusdenitrificans（脱氮硫杆菌）以及Spirillum（螺菌属）和Moraxella（莫拉氏菌属）等。意义：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中施用化学氮肥，有效利用率只有25%左右。另外可以利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝