土壤微生物的分解作用之土壤微生物对落叶的分解作用

“土壤微生物的分解作用”探究活动解读摘要本文通过教学参考的形式，结合探究过程，将人民教育出版社2004年版高中生物新教材中“土壤微生物的分解作用”这一实验预做情况展示出来，以便于有关师生在实际教学、学习中有所帮助。

文中重点叙述了土壤微生物对落叶、淀粉的分解作用等几方面内容。

关键词土壤微生物微生物的分解作用生态系统的物质循环一、活动目标1.分析生态系统中的物质循环。

2.尝试探究土壤微生物的分解作用。

3.认同生物与环境是一个统一的整体。

制定以上教学目标是基于这样的认识：学生通过该实验可以探究土壤中落叶等物质的消失源于土壤微生物的分解作用，更好地理解生态系统的物质循环中从有机物到无机物的过程。

从而巩固生态系统物质循环和生物与环境整体性等相关生态学知识，为今后开展土壤生态学的研究工作打下基础。

二、背景资料“土壤微生物的分解作用”探究实验是土壤生态学中的一个重要实验，该实验的原理是：土壤中的微生物主要有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物，它们在生态系统成分中主要充当分解者，通过自身产生酶的作用，将落叶、淀粉等较复杂有机物分解成简单有机物或无机物分子，在自然界物质循环中起重要作用。

土壤是微生物的良好生境，土壤中有多种类群的微生物，它们对自然界物质的转化和循环起着极为重要的作用，对农业生产和环境保护有着不可忽视的影响。

根际微生物与植物的关系特别密切，不同的土壤和植物对根际微生物产生显著影响，而不同的根际微生物由于其生理活性和代谢产物的不同，也将对土壤肥力和植物营养产生积极或消极的作用。

土壤微生物不仅对土壤的肥力和土壤营养元素的转化起着重要作用，而且对于进入土壤中的农药及其他有机污染物的自净、有毒金属及其化合物在土壤环境中的迁移转化等都起着极为重要的作用。

这其中对土壤微生物的分解作用的研究是最基础、最深入的，这次通过本探究实验，可以为今后研究土壤理化性质及土壤微生物的其它作用，更多涉足土壤生态学打下坚实基础。

三、操作指南材料用具：1.土壤微生物对落叶的分解作用：土壤、落叶、玻璃容器、标签、塑料袋、恒温箱、纱布2.土壤微生物对淀粉的分解作用：土壤、纱布、烧杯、玻璃棒、淀粉糊、蒸馏水、碘液、斐林试剂、酒精灯操作要点：1.设计实验方案时要注意：自然界存在着许多不可控制的因素，它们可能影响实验者的判断。

土壤微生物的分解作用实验研究一、实验背景土壤是由无机和有机物质组成的，其中有机物质主要是由植物和动物遗骸的死亡和腐烂所形成。

然而，这些有机物质不会一直存在于土壤中，因为有许多微生物，如细菌和真菌等，能够通过分解有机物质来获取能量和营养素。

这个过程称为土壤微生物的分解作用。

通过研究土壤微生物的分解作用，可以更好地了解土壤中的有机物质循环、生态系统的稳定性和生态环境的保护等问题。

因此，本实验旨在探究土壤中微生物分解有机物质的过程。

二、实验材料和方法2.1 实验材料•双歧杆菌菌粉•番茄叶片•磨砂纸•滴定管•烧杯•氢氧化钠（NaOH）•盐酸（HCl）•色谱管2.2 实验方法1.采集土壤样本，并将土壤放入培养皿内。

2.在土壤中添加5g的双歧杆菌菌粉，并与土壤充分混合。

3.取番茄叶片，用磨砂纸磨碎成小颗粒。

4.将磨碎的番茄叶片加入培养皿内，并充分混合。

5.在烧杯中添加10ml的NaOH溶液，并将滴定管插入NaOH溶液中。

6.在培养皿中加入适量的水，使土壤湿润。

7.将培养皿密封好，并放置在恒温培养箱中，温度设置为25℃，保存30天。

8.每天观察培养皿内的情况，记录并拍照。

9.将培养皿中的样品取出，挥发水分，然后进行质量分析。

10.对样品进行分析时，可以使用气相色谱（GC）和质谱（MS）等设备进行分析，以确定分解产物的类型和含量。

三、实验结果经过30天的培养，观察发现土壤中的番茄叶片明显减少，形态也发生了变化。

在实验的早期阶段，番茄叶片被微生物附着和固定在土壤表面，但在后期，叶片被完全分解并转变为土壤中的有机物质。

根据样品检测结果，可以发现产生了大量的有机酸（如苹果酸和柠檬酸）和糖类物质。

这些物质不仅可以为微生物提供能量和营养，还可以为土壤提供养分和改善土壤质量。

四、实验结论通过本实验的研究，可以得出以下结论：1.土壤中微生物参与了有机物质的分解过程，将有机物质分解成简单的有机酸和糖类物质。

2.分解产物可以为微生物和土壤提供能量和养分，有助于保持生态系统的稳定性和提高土壤的质量。

2020届高中生物人教版必修3实验专练：（11）探究土壤微生物的分解作用1、某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5cm左右)为实验材料,研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用,对土壤处理情况如表所示。

下列有关叙述不正确的是( )A.该实验能探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用B.该实验的自变量为土壤是否灭菌,因变量是土壤的湿度C.为了控制实验中的无关变量,作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理D.预期结论是1、3组的落叶不被分解,2、4组中的落叶被不同程度分解2、为修复长期使用农药导致有机物污染的农田,向土壤中投放由多种微生物组成的复合菌剂。

下列相关叙述错误的是( )A.加入菌剂可增加土壤中的物种多样性,提高土壤生态系统的稳定性B.该菌剂减少了残留农药进入农作物,一定程度上阻碍了土壤中的物质循环C.土壤有毒物质的减少有利于增加农田动物的种类,降低害虫的优势度D.农药降解菌具有分解农药的特殊代谢途径,体现了基因多样性的应用价值3、某同学完成了“土壤微生物的分解作用”的对照实验,对照组( )A.土壤不做处理,自然状态B.土壤进行处理C.排除土壤微生物的作用D.尽可能避免土壤理化性质的改变4、关于土壤取样的叙述错误的是( )A.土壤取样,应选取肥沃、湿润的土壤B.先铲去表层土3cm左右,再取样C.取样用的小铁铲和信封在使用前不用灭菌D.应在火焰旁称取土壤5、将某地当年收获的小麦秸秆剪成小段,于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理,3次重复,每隔15天检测一次秸秆腐解残留量,结果如图。

下列分析合理的是( )①秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法②如果将处理开始时间提早30天,则3条曲线的位置将呈现上移趋势③土壤中的空气和水分条件有利于多种微生物对秸秆的分解④从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧性微生物分解能力高于厌氧性微生物A.①②B.③④C.①③D.②④6、使用催腐剂(含腐生细菌、真菌)有助于解决由焚烧秸秆、稻草等带来的环境污染、士地肥力下降等问题。

森林枯枝落叶分解及其影响因素杨曾奖1，曾杰1，徐大平1，李尚均2，卢建2 1. 中国林业科学研究院热带林业研究所，广东广州510520；2. 雷州林业局林科所，广东遂溪524348摘要：枯枝落叶在森林生态系统中占有极其重要的地位，枯枝落叶的分解是一个以生物为主要参与者的过程，土壤动物使粗枯落叶实现物理性分解，土壤微生物则使枯落物碎片进一步分解为简单无机分子或转化为腐殖物质。

土壤微生物的分解受枯落物自身成份的影响，粗脂肪与可溶性糖等在前期分解，木质素与纤维素等在后期分解，低wC/wN比枯落物易于分解，枯落物内的有机氮最终将降解为NH4 和NO-3，用于描述枯落物分解的最常用模型是指数方程x/x0ｅ－kt。

自然因素与人为因素引起的火烧也是引起地面枯落物消失的重要因素，它有很强的负面效应，造成有机氮的损失。

影响枯落物分解的因素很多，它们主要是通过影响分解生物而起作用，这些因素有树种、温度、湿度、酸碱度、污染等。

阔叶树枯落物通常比针叶的分解快，温度与有机氮的矿化有线性关系，硝化作用可在大幅度的温度范围内发生，但最适温度通常在25 ℃。

碳矿化的最适含水量约60，在过于淹水条件下易于出现反硝化作用而造成氮损失。

森林枯落物分解以真菌为主，适于在较高pH 条件下进行，但与枯落物种类有关，云杉最适分解酸度为pH 57，多种阔叶树最适分解酸度在pH 3.5，土壤变酸时通常造成细菌数量显著下降，而以真菌占主导。

枯落物的处理方式影响森林土地的生产力，移除地面枯落物或采伐剩余的枝叶可造成土地肥力的显著下降，相反，则有利于维持土地肥力。

关键词：森林；枯落物；分解；动态变化中图分类号：S714.8 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）02-0649-06 森林枯枝落叶在森林生态系统中占有极其重有机体，经过初步分解形成粗腐屑，成为某些动物要的地位，枯枝落叶的分解是森林生态系统养分循和其他微生物的食料，动物将枯枝落叶腐屑分解成环的一个重要环节，林木每年产生大量的枯枝落碎片，增加微生物有效利用面积，其排出物为微生叶，成为死地被物，覆盖于林地表面，通过分解变物的活动增加了蛋白质、生长物质，从而刺激微生成可吸收的矿物离子归还土壤，才能被植物体吸收物的生长，加速了枯枝落叶的分解。

第一节生态系统的结构生态系统：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。

生态系统的结构包括:生态系统的组成成分、食物链和食物网。

一、生态系统的组成成分项目非生物的物质和能量生产者消费者分解者——自养异养异养实例阳光、热能、水、空气、无机盐等光合自养：绿色植物和蓝细菌等；化能合成：硝化细菌大多数动物、寄生植物、寄生细菌、病毒营腐生生活的细菌和真菌、腐食动物作用生物群落中物质和能量的根本来源将无机物转化为有机物，并将能量储存在有机物中加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播通过分解作用将生物遗体、排泄物中的有机物分解为无机物地位必要成分基石、主要成分。

最活跃的成分、非必要成分。

关键成分、必要成分。

(2)相互关系生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。

二、食物链和食物网(1)食物链(2)食物网（5）不参与食物链组成的成分:分解者和非生物的物质和能量。

（7）食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类第二节能量流动一、生态系统能量流动的概念及过程注意流入自然生态系统的总能量指生产者通过光合作用固定的太阳能，流入人工生态系统（如人工鱼塘）的总能量指生产者固定的太阳能+人工输入的有机物中的化学能。

2.第一营养级能量流动3.第二营养级及其后营养级能量流动（1）由图分析可知①输入该营养级的总能量是指图中的 b (填字母)。

②粪便中的能量(c)不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。

③初级消费者同化的能量(b)＝呼吸作用消耗量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e) 。

（同化量的“2个”去路）④生长、发育和繁殖的能量(e)＝分解者利用的能量(f) ＋下一营养级同化的能量(i)⑤摄入量＝同化量＋粪便量。

⑥同化量的“3个”去路（定量不定时，足够长的时间内能量去路）:其中最高营养级无b（填字母序号）⑦同化量的“4个”去路（定量定时，在一定时间内的去路）比“3个”去路多的是未利用的能量。

土壤生物在土壤研究中的意义1、形成土壤结构微生物的区系组成、生物量和它们的生命活动对土壤的形成与发育关系密切。

在土壤中，微生物会通过代谢活动的氧气与二氧化碳的交换，以及分泌有机酸等有助于土壤粒子形成大的团粒结构，并形成真正意义上的土壤。

2、分解有机质这一点是微生物对于土壤作用更显着的一点。

微生物有着分解作用，对于作物的残根、烂根、落叶等微生物都可以使其腐烂并分解，然后转化为营养元素供给于作物。

并在这些过程中形成腐殖质，从而改善土壤的结构。

同时微生物的代谢产物还可以分解矿物质，通过分解作用从而产生磷、钾等元素提供给作物吸收利用。

3、固氮作用有些微生物可以通过转化空气中的氮元素，为作物提供“氮肥”。

这就像是当人处于高原环境出现缺氧反应时，我们用氧气瓶来提供氧气。

如果没有氧气瓶我们很难呼吸到足够的氧气从而缓解缺氧症状；同样的，如果没有微生物，这些空气中的氮元素就会白白浪费掉。

4、整治病害有些病害是由病原菌微生物所导致，这时我们就可以用与它们会产生克制作用的微生物来进行防治。

不光绿色环保，效果也更为出众。

问题出在哪里，就用相对应的办法解决无疑是更好的解决方案。

换句话理解就是：杀鸡焉用宰牛刀？当然用杀鸡刀是更顺手的。

5、防治虫害在自然界，存在着许多对害虫有致病作用的微生物，利用这种致病性来防治害虫是一种有效的生物防治方法。

利用微生物防治害虫的研究始自19世纪，到20世纪上半期逐渐进入开发实用阶段。

发展较快的是真菌和细菌杀虫剂，目前，应用较多的细菌有苏云金杆菌，真菌主要有绿僵菌、白僵菌等。

6、降解有害物质的残留常年耕种的土壤，难免会积累残留农药，甚至是各种垃圾，这对作物的生长百害而无一利。

微生物群可以对这些有害物质进行分解，使它们变的低害、甚至无害。

实验02研究土壤微生物的分解作用1、提出问题：落叶、落花和淀粉在土壤中为什么会消失？2.作出假设：①落叶、落花是在土壤微生物的分解作用下腐烂的。

②淀粉是在土壤微生物的作用下分解了。

3.实验原理微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶分别将纤维素、淀粉分解成葡萄糖，然后被微生物吸收到细胞中利用，这样就导致落叶腐烂。

4.实验器具（1）实验器材：玻璃容器、标签、塑料袋、恒温箱、纱布。

（2）实验材料：土壤、落叶。

5.实验设计步骤：①取两个圆柱形的玻璃容器,分别标记为甲、乙。

②将准备好的土壤分别放入两个塑料袋中,将其中乙组放入恒温箱内,60℃灭菌1h。

③取大小、形态相同的落叶20片,平均分成2份,分别用纱布包好,埋入2个容器中,深度约5cm。

④将2个容器放于实验室相同的环境中，一段时间后,取纱布包。

⑤观察比较甲组与乙组落叶的腐烂程度。

6.注意事项及解决措施①取土壤是在落叶多的地方还是落叶少的地方取，为什么？落叶多的地方，这个地方微生物密集。

②取表层土还是深层土？为什么？ 取表层土，大部分微生物进行有氧呼吸。

③该实验的自变量，因变量是什么？自变量是微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。

④甲、乙两组哪个是对照组，哪个是实验组？ 甲组是对照组，乙组是实验组。

⑤试验中无关变量有哪些? 温度，水分，空气。

7.实验结果记录表 组别 腐烂程度 天数 0d4d8d12d16d甲组 乙组8.用坐标曲线表示实验结果（以天数为横坐标，腐烂程度为纵坐标）9.实验报告示例 班级 姓名实验日期 实验名称指导教师一、实验目的：二、实验原理：三、实验用品四、实验结果及步骤腐烂 程 度时间（天） 0 48 12 16①实验结果：16d后从土壤中取出纱布包观察落叶，预期结果是：甲组：落叶腐烂；乙组：落叶不腐烂（或略有腐烂）②实验结论：落叶是在土壤微生物的分解作用下腐烂的。

11.问题探讨：①相同时间内甲组落叶的腐烂程度大于乙组，说明了什么？微生物对落叶有分解作用。

第7课时生态系统的物质循环、信息传递课标要求 1.分析生态系统中的物质在生物群落与非生物环境之间不断循环的规律。

2.举例说明利用物质循环，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。

3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。

4.举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。

考点一生态系统的物质循环1．物质循环(1)概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。

(2)特点：全球性、反复利用、循环流动。

(3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。

(4)意义：使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。

2．碳循环(1)循环形式：在生物群落与非生物环境之间主要以CO2的形式循环。

(2)过程图解归纳总结(1)碳的存在形式与循环形式①在生物群落和非生物环境间：主要以二氧化碳形式循环。

②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。

③在非生物环境中：主要以二氧化碳和碳酸盐形式存在。

(2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。

(3)碳返回非生物环境的途径：生产者、消费者的呼吸作用；分解者的分解作用(实质是呼吸作用)和化石燃料的燃烧。

3．生物富集(1)概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。

(2)特点①食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。

②生物富集也具有全球性。

4．能量流动、物质循环和生物富集的关系项目能量流动物质循环生物富集范围生态系统各营养级生物圈生态系统各营养级特点单向流动，逐级递减全球性、反复利用单向流动、逐级积累、全球性形式光能→化学能→热能无机物↔有机物不易分解或排出的重金属化合物或有机化合物过程沿食物链(网) 在生物群落与非生物环境间往复循环沿食物链(网)联系①在群落中它们的流动渠道都是食物链和食物网，且相互联系，同时进行、相互依存，不可分割；②能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；③物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质在生物群落和非生物环境间循环往返的动力，也是生物富集的动力；④某些物质在沿食物链(网)流动时会发生生物富集源于选择性必修2 P67“练习与应用·拓展应用1”：生物圈是(填“是”或“不是”)一个在“物质”上自给自足的系统，不是(填“是”或“不是”)一个在“能量”上自给自足的系统，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用，它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入，方可维持正常运转。