微生物在其它物質循環中的原理和應用主要內容自然界中的硫、磷素循環的原理微生物在硫、磷素循環中的作用硫素循環硫是生命物質所必需的元素之一，是一些必需氨基酸和某些維生素、輔酶等的成分。自然界中的硫和H2S經微生物氧化生成硫酸根離子，再經植物和微生物同化還原成細胞成分之一的有機硫化物。生命體死亡后，尸體中的有機硫化物，通過微生物的分解，以H2S和S的形式返回自然界。另外硫酸根離子在缺氧環境中可被微生物還原成H2S。自然界中的硫素循環的過程自然界中硫素循環的形式主要有脫硫作用、硫化作用、同化作用和反硫化作用。

1脫硫作用動植物和微生物尸體中的含硫有機物被降解成H2S的過程稱為脫硫作用。含硫有機物大都含有氮素，在微生物分解中，既產生H2S，也產生NH3，因此生成H2S的脫巰基過程和生成NH3的脫氨基過程常同時進行。一般的氨化微生物都有此作用。

2硫化作用即H2S、S或FeS等在微生物的作用下被氧化生成H2SO4的過程。在農業生產上，微生物硫化作用形成的H2SO4，不僅可作為植物的硫素營養源，而且有助于土壤中礦質元素的溶解，對農業生產有促進作用。自然界能氧化無機硫化物的微生物主要有硫磺細菌和硫化細菌。

植物和微生物可將硫酸鹽轉變成硫化物，然后再以巰基等形式固定到蛋白質等成分中。

3同化作用反硫化作用是指在厭氧條件下微生物將硫酸鹽還原為H2S的過程。該過程是在通氣不良條件下主要由硫酸鹽還原菌（或名反硫化菌）所引起。反硫化作用具有高度特異性，主要是由脫硫弧菌屬、脫硫彎桿菌等厭氧型異養菌的作用。如圖所示，脫硫腸狀菌是一類厭氧的產芽孢菌，能在厭氧環境中，能還原硫酸鹽和亞硫酸鹽為H2S。4反硫化作用在無氧條件下生活，利用硫酸鹽為電子受體，許多碳水化合物、有機酸和醇作為電子供體和能源，將硫酸還原成硫化氫。2CH3CHOHCOOH+H2SO4→2CH3COOH+2CO2+H2SC6H12O6＋3H2SO4→6CO2＋6H2O＋3H2S+能量如脫硫弧菌是一典型反硫化作用的代表菌，產生的H2S與Fe發生化學氧化反應，產生的Fe2+反應形成FeS和Fe(OH)2，這是造成鐵銹蝕的主要原因。4反硫化作用硫元素在自然界的循環SSO42-H2S生物體有機硫④異化性硫酸鹽還原①同化性硫酸鹽還原②脫硫作用③硫氧化作用⑤異化性硫還原③硫氧化作用貝氏硫細菌辮硫菌屬發硫菌屬硫桿菌等極端嗜熱古細菌乙酸氧化脫硫單胞菌硫弧菌、脫硫腸桿菌、脫硫單胞菌、脫硫桿菌等專性厭氧菌植物和某些微生物氧化硫硫桿菌等廢礦硫化鐵礦沉積物中發現的氧化鐵的鐵原體，該微生物只有一層質膜保護，沒有細胞壁的原核生物。小結在微生物的硫化和反硫化及同化作用下，實現自然界硫素的良性循環。磷素循環元素磷是所有生物細胞都必不可少的。磷存在于一切核苷酸結構中，三磷酸腺苷（ATP）與生物體內能量轉化密切相關。在生物圈內，磷主要以如下三種狀態存在：（1）以可溶解狀態存在于水溶液中；（2）在生物體內與大分子結合；（3）不溶解的磷酸鹽大部分存在于沉積物內。

1磷循環原理磷循環包括可溶性無機磷的同化、有機磷的礦化及難溶性磷的溶解等。同化作用：生物吸收異化作用：有機磷被微生物轉化成無機磷微生物對磷的轉化起著重要作用。含磷廢水排放到水中，天然水體中可溶性磷酸鹽濃度過大會造成藻類和藍細菌大量繁殖，即水體富營養化。

（1）可溶磷的同化可溶性的無機磷化物被微生物同化為有機磷，成為活細胞的組分。在水體中，磷的同化作用主要是由藻類進行的，并在食物鏈中傳遞。植物不能利用有機磷，在土壤有機磷含量高的地方，植物會表現缺磷，需施磷肥。

（2）有機磷的礦化有機磷的礦化作用是伴隨著有機硫和有機氮的礦化作用同時進行的。有機磷礦化而生成的磷酸，與土壤中鹽基結合，成為不溶解的磷酸鹽。許多普通的土壤微生物都有植酸酶和磷酸酶，可利用有機磷。降解有機物的異養微生物，包括異養的細菌、放線菌和真菌等都能分解有機磷，如蠟狀芽孢桿菌。

（3）難溶磷的溶解具有產酸能力的微生物促進磷的溶化，形成可溶性磷酸鹽。在天然水體中，大部分磷存在于沉積物中。土壤和水體中的某些生理類群微生物在代謝過程中產生硝酸、硫酸和一些有機酸（見氮、硫和碳素循環），使鹽基中的磷釋出；微生物和植物在生命活動中釋出的CO2，溶于水生成H2CO3，也有同樣的作用。2磷循環的影響因素（1）碳、氮供應生物同化過程需適量的碳、氮和磷。異養微生物的同化作用需要適量有機碳。若C∶P＜100∶1，則微生物對磷的轉化作用會受到限制。氮和碳一樣，若N∶P＜10∶1，也會限制微生物對磷的轉化。2磷循環的影響因素（2）溫度和pH合適的溫度和pH有利于微生物代謝活動，也有利于對磷的轉化。反之則限制磷的轉化。例如秋季池塘中水溫逐漸下降，藻類死亡，被異養微生物分解，釋放出無機磷。釋出的無機磷須待來年氣溫轉暖，水溫合適后才能被細菌和藻類同化。不溶性磷酸鹽磷酸或可溶性磷酸鹽與土壤中的鹽基結合產酸微生物的作用或磷肥的生產植物與微生物的吸收同化微生物的分解作用微生物在自然界中磷元素的循環作用生物有機磷微生物代謝產生的有機酸、NO3-、SO42-等與某些金屬離子結合磷酸酶磷的循環鐵的循環Fe2+Fe3+Fe3O4Fe3O4厭氧的湖沼高鐵桿菌、還原金屬地桿菌、還原鐵地弧菌、乙酸氧化脫硫單胞菌、甲醇暗桿菌厭氧紫色光養細菌趨磁水螺菌未知的化學因素鐵元素在自然界中的循環好氧的氧化亞鐵硫桿菌、嗜熱的流化葉菌屬等Fe氧化錳循環

自然界錳主要以Mn2+、

Mn4+存在厭氧或有氧，pH5.5以下，以Mn2+存在，有氧pH大于8

，以Mn4+存在。Mn2+Mn4+球衣細菌各種產酸微生物鈣循環可溶性的Ca(HCO3)2不可溶性的CaCO3CO2+Ca藻類和珊瑚蟲微生物產生的有機、無機酸Ca3(PO4)2自然界各種元素循環之間的相互關系C、H、O一起協同循環CO2光合、化能自養有機物高價的N、S、Fe、Mn等氧化還原低價的N、S、