微生物與自然界氮循環的關系。

微生物在自然物質循環中的作用:微生物種類多，繁殖快，環境適應性強，分布廣，因此在自然物質循環中起著重要的作用。自然界中的物質循環是合成和分解兩個對立過程的統壹，主要包括C、N、S、p四種元素的循環，微生物是生物圈的重要生產者和有機物的主要分解者，它們的活動是自然物質正常循環的基礎。微生物在碳循環中的作用主要體現在同化和生產CO2。自養微生物可以利用CO2合成有機物，異養微生物可以分解有機物產生CO2。自然界中的氮大部分以N2的形式存在，不能被大多數生物直接利用。微生物在氮的轉化和合成中起著重要的作用。自然界中的NH3大多是由微生物合成的。不同氮素之間的相互轉化也需要微生物的參與；只有微生物才能分解有機物中的氮。微生物在自然氮循環中的主要形式有固氮、氨化、硝化、反硝化和同化。自然界中的大部分硫不能被大多數生物直接利用，只有經過微生物的轉化才能被其他生物吸收利用；有機物中硫的分解也離不開微生物。微生物利用和轉化硫的途徑主要有脫硫、同化、硫化和反硫化。自然界中有許多難溶的無機磷化物，壹般植物不能利用。微生物的活動可以促進生物圈中磷的有效利用。許多微生物具有很強的分解核酸、卵磷脂、植酸等有機磷化合物的能力，它們轉化釋放的磷酸可被其他生物吸收利用。微生物天然物質循環0簡介天然物質循環主要包括兩個方面:壹是無機物的有機化，即生物合成；另壹個是有機質的無機質，即礦化或分解。這兩個過程相輔相成，形成自然界的物質循環。微生物是生物圈的三大成員之壹。它們種類多，代謝途徑多樣，酶活性高，繁殖快，適應環境能力強。它們廣泛分布於自然界，無論是土地、水、空氣、動植物，還是人體外部和內部的壹些器官，甚至是壹些極端環境中。總之，微生物是生物圈的重要成員，在自然界的物質循環中起著重要的作用。總結起來有以下兩個作用:第壹，微生物是生物食物鏈中的生產者之壹；其次，它是有機物的主要分解者(黃秀麗，1998)。微生物，如光自養藻類、藍藻、光合細菌等，可以直接利用空氣中的CO2，通過光合作用合成有機物，在無機物的有機化過程中起著重要的作用。分解者，主要是異養微生物，在有機質礦化中起主要作用。具體來說，微生物在自然物質循環中的作用體現在以下四個方面(徐小華，1991)。1微生物在碳循環中的作用碳是各種生物最基本的元素，是有機物和生物細胞的結構骨架。沒有碳，就沒有生命。碳循環包括CO2固定和CO2再生。1.1微生物在CO2固定中的作用壹些光自養微生物，如藻類、光合細菌、藍藻等，可以直接利用自然界中的CO2，通過光合作用合成有機碳化物，然後轉化為各種有機物；趨化性自養細菌可以通過化學能同化CO2。微生物合成的有機物雖然在數量和規模上遠不如綠色植物，但在壹些特殊環境(如植物難以生存的水域)中發揮著重要作用(王家嶺等，1988)。1.2微生物在CO2再生中的作用異養微生物可以利用動物、植物和微生物屍體中的有機質，可以分泌高活性的酶來分解在其他生物中難以分解的木質纖維素和幾丁質(梁小冰等，2001；黃福珍，1996)，細菌能將顆粒有機物分解為可生物降解的可溶性有機物(宋，，2000)。細菌是DOM的主要用戶。它們在利用這些有機物的同時，不斷分解它們以獲得生長所需的能量，同時產生大量的CO2(Munster，1993)。自然界有機物的分解以微生物為主，水生細菌利用DOM的二次生產可消耗初級生產的30 ~ 60%(可樂，1998)。2微生物在氮循環中的作用氮是核酸和蛋白質的主要成分，是生物體必需的元素。雖然占大氣體積78%的氣體是N2，但所有動植物和大多數微生物都不能直接利用N2。植物作為自然界最重要的初級生產者，對銨鹽、硝酸鹽等無機氮化物的需求很少。只有通過轉化和回收大氣中的N2，它們才能滿足植物對氮的需求。氮循環包括固氮、氨化、硝化、反硝化和同化，每壹個過程都離不開微生物的參與。2.1固氮分子氮被還原成氨或其他氮化物的過程稱為固氮。自然界有兩種固定氮的方法。壹種是非生物固氮，即通過閃電、火山爆發和電離輻射以及人工氨合成來固氮。非生物固氮形成的氮量遠遠不能滿足自然界生物生長的需要。第二種是生物固氮，即通過微生物的作用來固定氮，自然界中生物生長所需的大部分氮都是通過這種作用來提供的。生物固氮不僅經濟，而且不破壞環境，在N2的改造中發揮著重要作用。湖泊沈積物中含有大量的固氮菌(Peptea，1993)，能夠固氮的微生物都是原核生物，主要是細菌、放線菌和藍藻(徐小華，1991)。2.2氨化作用微生物分解含氮有機物產生氨的過程稱為氨化作用。氨化在農業生產中非常重要。各種動植物殘體和有機肥，包括綠肥、堆肥和糞肥，都含有豐富的含氮有機質。這些有機物必須經過各種微生物的氨化作用，才能被植物吸收利用。水中的氨化細菌有助於水中氮的循環和水體的清潔，湖泊沈積物中的氨化細菌相當活躍(Genovese，1994)。2.3硝化作用微生物將氨氧化成硝酸鹽的過程稱為硝化作用。硝化作用是自然界氮循環中不可或缺的壹部分。硝化分兩個階段進行，每個階段都離不開微生物的作用。在第壹階段，氨被亞硝化細菌氧化成亞硝酸鹽。第二階段，亞硝酸鹽在硝化細菌的作用下被氧化成硝酸鹽。土壤中固氮菌的數量多於硝化細菌(金，1991)。2.4同化作用銨鹽和硝酸鹽是植物和微生物良好的無機氮營養物質，可被植物和微生物吸收利用，合成氨基酸、蛋白質、核酸等含氮有機物。湖中同化細菌有助於淡水魚對蛋白質的利用(Shivokene，1996)。2.5反硝化作用微生物還原硝酸鹽並釋放分子氮和/或N2O的過程稱為反硝化作用或反硝化作用。反硝化作用是土壤氮素流失的重要原因之壹。反硝化作用壹般只在厭氧條件下進行，農業生產中常采用中耕松土的方法抑制反硝化作用。反硝化作用有利於整個氮循環。水中反硝化細菌對碳循環的貢獻(宋，，2000)。湖泊沈積物中含有大量的反硝化細菌。沒有反硝化作用，自然氮循環就會被打斷，硝酸鹽就會在水中積累，對人體健康和水生生物的生存造成極大的威脅(Peptea，1998)。3微生物在硫循環中的作用硫是生命物質的必需元素之壹，也是某些必需氨基酸、某些維生素和輔酶的成分。自然界中的硫和H2S被微生物氧化生成硫酸根離子，被植物和微生物同化，還原為細胞成分之壹的有機硫化物。生命死亡後，屍體中的有機硫化物通過微生物的分解，以H2S和S的形式回歸自然。此外，在缺氧環境中，硫酸根離子可以被微生物還原成H2S。總之，硫在自然界循環的形式主要有脫硫、同化、硫化和反硫化(徐小華，1991)。3.1脫硫將動物、植物和微生物屍體中的含硫有機物降解成H2S的過程稱為脫硫。含硫有機化合物大多含有氮。在微生物分解過程中，H2S和NH3都會產生，因此H2S的脫巰基過程和NH3的脫氨過程往往同時進行。壹般氨化微生物都有這種作用。3.2硫化是H2S、硫或FeS在微生物作用下被氧化成H2SO4的過程。在農業生產中，微生物硫化形成的H2SO4不僅可以作為植物硫營養的來源，而且有助於土壤中礦質元素的溶解，可以促進農業生產。自然界中能氧化無機硫化物的微生物主要有硫細菌和硫化細菌(黃秀麗，1998)。3.2.1硫細菌能將H2S氧化成S並儲存在細菌中。當環境中缺乏H2S時，儲存在細胞中的硫顆粒可繼續被氧化成H2SO4，其主要類型有:1)無色硫細菌，不含光合色素；2)光自養硫細菌，含有細菌素等類胡蘿蔔素，在厭氧條件下進行光合作用(周德清，1993)。3.2.2硫化細菌能將S或還原性硫化物氧化成H2SO4，細胞內無硫顆粒，為專性或兼性自養細菌，主要為硫桿菌的某些種(夏淑芬，張家耀，1988)。3.3同化植物和微生物可以將硫酸鹽轉化為還原態的硫化物，然後以巰基的形式固定在蛋白質和其他成分中。3.4脫硫在厭氧條件下，硫酸鹽被微生物還原成H2S的過程稱為反脫硫。在通風不良的土壤中脫硫會增加土壤中H2S的含量，對植物的根系有害。海底沈積物中生長著大量的抗硫化物細菌(宋，，2000)。參與這壹過程的微生物是硫酸鹽還原菌。微生物在磷循環中的作用磷也是生物體的重要元素之壹。自然界中有許多難溶的無機磷化物，壹般植物不能利用。微生物活動可以促進生物圈中磷的有效利用。磷循環主要表現在磷酸鹽的有效轉化和無效轉化過程中。巖石和土壤中所含的不溶性磷酸鹽礦物，在許多微生物產生的有機酸和無機酸的作用下，可以轉化為可溶性磷酸鹽。微生物在降解有機物的過程中，也會降解其中所含的有機磷化合物。許多微生物具有很強的分解核酸、卵磷脂、植酸等有機磷化合物的能力，它們轉化釋放的磷酸可被其他生物吸收利用(