第四章 微生物的分布与作用 第一节 正常畜禽体中的微生物 第二节 正常饲料植物体中的微生物 第三节 土壤空气水中的微生物 第四节 微生物在自然界物质循环转化中的作用

生态学(ecology) 是一门研究生物系统与环境系统之间的相互作用规律及其机理的科学，也就是说是研究生物与生物、生物与环境的相互依赖和相互制约的科学。 微生物生态学(microbialecology)就是研究微生物群—微生物区系(microflora)或正常菌群(normalbacterialflora)对其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。

研究微生物生态学的意义 自然界中具有极广的分布 大部分对动植物生长和工农业生产是无害的或有益的，但也有一小部分是危害人类和动植物的病原微生物 研究微生物在自然界的分布规律、研究微生物间及其与他种生物间的相互关系以及它们在自然界物质循环中的作用，有助于利用其有益方面而控制其有害方面，在理论和实践上均具有重要的意义。

微生物的分布与作用 微生物种类多，繁殖快，适应环境的能力强，是自然界中分布最广泛的一群微小生物。 微生物在自然界中的分布可概括为： “无孔不入， 无处不有”

第一节 正常动物体的微生物 概述 1、常住菌 2、过路菌 3、微生物区系(正常菌群)

一、体表微生物 1、来源 多数是污染的 2、种类 球菌为主，部分是杆菌 3、病原菌 葡萄球菌、化脓链球菌——外伤化脓 患传染病的家畜皮毛——传播疾病

二、消化道微生物 （一）分布概述 初生畜——无菌，采食后有，大肠杆菌伴随终生 消化道部位不同，微生物分布不同 口腔多，葡萄球菌、乳酸杆菌等 食道少，禽类嗉囊多，有乳酸杆菌 胃肠道：单胃动物胃中耐酸菌；小肠微生物少；大肠显著增加，多为常住菌。 肠道内200种，1-10亿个/g内容物，90-99%厌氧菌。

（二）禽类嗉囊和肠道微生物 嗉囊—乳杆菌为主 小肠—兼性厌氧细菌，前段数量少后段多 盲肠大肠—主要是厌氧菌，次大肠杆菌 影响因素 肠道菌群作用 嗉囊产生乳酸和短链挥发性脂肪酸，是嗉囊PH达到4.5 增强肠粘膜分裂代谢、免疫、屏障、颉颃 分解、合成氮化物 合成VB

（三）瘤胃微生物 1、种类 瘤胃细菌：分解纤维素、发酵淀粉和糖类、分解蛋白质、合成蛋白质 瘤胃产甲烷菌：利用氢气、甲酸产生甲烷 瘤胃厌氧真菌：5属15种，降解纤维和半纤维、有的能降解淀粉蛋白质 原虫：多属于纤毛虫纲

2、瘤胃微生物间的关系 协同：相互协助完成某种作用 竞争：为获得能源、空间、生长因子而发生的争取现象。 共栖：一方或互相受益，为对方提供营养或生存条件。 吞噬：一种大型微生物吞入并消化小型微生物。

3、瘤胃微生物的主要作用 （1）粗纤维的消化 粗纤维—微生物—各种单糖—微生物吸收利用—挥发性脂肪酸—动物利用 牛瘤胃每天产生的脂肪酸约提供25000-50000KJ热能，占牛体需要能量的60—70% 合成糖原 产生淀粉酶及其他糖化酶 （2）蛋白质的消化 （3）脂肪代谢 （3）维生素的合成

（四）单胃动物大肠微生物 1、粗纤维的发酵 2、其他有机物的发酵 3、大肠内的腐败作用 4、有机物的合成

（五）正常菌群及其意义 正常菌群对机体的意义表现在三个方面： 正常菌群对机体的有利作用 正常菌群转化为条件致病菌 菌群失调及菌群失调症 正常情况下，寄居于动物体对机体无害且有益和必需的微生物类群，称为正常菌群或正常微生物群。 正常菌群对机体的意义表现在三个方面： 正常菌群对机体的有利作用 正常菌群转化为条件致病菌 菌群失调及菌群失调症

1、正常菌群对机体的有利作用 ①促消化作用： 将不溶必蛋白和糖类转化为可溶性状态， 促进机体吸收。 ②营养作用： 大肠杆菌及乳链球菌能合成VitB1、B12 泛酸、叶酸及VitC、K等，供机体利用；双岐 杆菌产酸造成酸性环境可促进对VitD、Ca、Fe的吸收。

即对病原菌的拮抗作用，如大肠 菌素可抑制痢疾杆菌生长；唾液链球 菌产生的H2O2抑制脑膜炎球菌生长。 ④免疫作用： ③生物屏障作用： 即对病原菌的拮抗作用，如大肠 菌素可抑制痢疾杆菌生长；唾液链球 菌产生的H2O2抑制脑膜炎球菌生长。 ④免疫作用： 微生物具有免疫原性、促分裂和佐 剂的作用。可剌激机体免疫系统发育 和成熟。

2、正常菌群转化为条件病原菌 ①机体免疫机能低下：如大面积烧伤，过度疲劳， 受凉，长期患消耗性疾病。 ②正常菌群寄居部位发生变迁：如外伤，手术，留置导尿管等使大肠杆菌进入腹腔、泌尿道或血液等。 ③不适当的抗菌素药物治疗： 如长期或滥用抗菌素治疗。

33、菌群失调及菌群失调症 菌群失调：指机体、菌群、环境三者之间的动态平衡发生改变，导至体内正常菌群中各种细菌的数量和比例发生大幅度的变化，生态体系表现出的不平衡状态。

菌群失调症：指严重的菌群失调使某些潜在的致病菌得以迅速繁殖而引起的疾病。菌群失调症又叫菌群交替症（二次感染）。 常见菌群失调症： 早期仔猪断奶综合征 突然改换饲料 连续长期大量口服广谱抗生素

（六）畜禽粪中的微生物及其作用 通常一个饲养规模为10万羽的集约化养鸡场，每年可产粪尿3600t多，一个千头养猪场年排粪尿达2500t。畜禽粪便年产21.5亿吨。 1、微生物群的数量及其作用 数量10亿/g以上 种类 腐败菌、嗜热菌、霉菌、酵母菌、放线菌等，还可能存在病原菌。

2.粪便的生物学处理 （1）厌氧池法：厌氧池法又称为沼气池法，是利用自然微生物或接种微生物在厌氧条件下将有机物转化为甲烷气和二氧化碳。 优点： 最终产物臭味少．产生的甲烷气可以作为能源利用 缺点： 氨气挥发损失较多，处理池体积大，而且只能就地利用．有一定的安全隐患。 根据山东的实际情况．此法的缺点还存在气候的影响．冬季产气量小、夏季大． 远离居民区受到管道送气的制约。

（2）好氧池法 好氧池法是指在有氧条件下利用自然微生物或接种微生物将有机物转化为二氧化碳和水。 优点： 发酵池面积相对于厌氧池而言较小，投资也相对减少，同时可以减少臭气， 缺点： 需要通气和增氧设备，处理过程中会产生大量的氨气挥发，对臭气的处理不理想，养分损失严重．大大降低了肥效．由于这种处理方法的温度不高，因此无法有效的杀灭粪便中的虫卵．产生较多污水，发酵物不易运输。

（3）堆肥法   堆肥法处理粪便是目前研究较多、应用较为广泛、且具有前景的方法．是畜禽粪便无害化、安全化处理的有效手段。该法可以有效的杀灭粪便中的虫卵．由于堆肥是密闭的厌氧发酵，所以氨气、硫化氢等有害气体的产生较少．对于肥效的保持也具有良好的效果。但是传统的堆肥常需要2~6个月．历时长、处理效率低，仍然具有一定的有害气体产生。

以畜禽粪便为原料，接种固氮、解磷、解钾、除臭等多功能微生物，好气性发酵生产生物有机肥料 。 3.利用畜禽粪便生产生物有机复合肥 以畜禽粪便为原料，接种固氮、解磷、解钾、除臭等多功能微生物，好气性发酵生产生物有机肥料 。

4.用粪便发酵做动物饲料 鸡粪是质优价廉的蛋白质补充料。据测定，干鸡粪中含粗蛋白质15％-30％、粗脂肪2.4％、粗纤维10％-16％、无氮浸出物30％、钙5.6％、亚油酸1％、各种氨基酸8％-10％。1公斤鸡粪的粗蛋白质含量可相当于600克精料 （1）发酵：在鸡粪中加入米糠、麸皮和草粉、EM菌液等，加入适量水，放入缸、窖或塑料袋内，并压紧封严，经发酵3-5天后即可饲用。 (2)青贮：鸡粪60％，秸秆粉30％，麸皮10％，EM菌液0.02%然后将其混匀，保持湿度60％，装窖青贮30-50天后即可开窖饲用 。　

三、其他器官系统的微生物 （一）呼吸道 （二）泌尿生殖道 （三）其他组织器官的微生物

四、无菌动物和无特定病原菌动物 1、无菌动物（GFA）体内不携带任何微生物和寄生虫的动物 2、无特定病原菌动物（SPFA）指不携带某些特定病原微生物或寄生虫的动物 3、灭绝原虫反刍动物进行研究反刍动物瘤胃发酵及其功能过程中，通常将反刍动物进行灭原虫处理。

按对微生物的控制的程度，可以将实验动物分为四类： （１）无菌动物（Germ Free,GF）； （２）悉生动物或已知菌动物（Gnotobiotics,GN）； （３）无特定病原体动物（Specific Pathogen Free,SPF）； （４）通常动物（Conventional,CV）。 无菌动物和悉生动物饲养于隔离器中（隔离系统），通常动物饲养于开放系统。

悉生动物 对无菌动物人工投予某些已知微生物(一般为埃希大肠杆菌、葡萄球菌及乳酸杆菌等)而获得。 根据投入已知菌的种类，分别称为 单菌动物 双菌动物 三菌或多菌动物

第二节 正常饲料植物体中的微生物 一、植物体表的微生物 附生微生物及其来源 附生微生物种类、数量 附生微生物的作用 植物刈割后微生物的活动

二、植物体内的微生物 （一）与植物共生的真菌 1.外生菌根 2.内生菌根 （二）与植物共生的细菌 （三）植物内生菌

三、植物根际的微生物 1.根际：是植物根系直接影响的土壤范围 2.根际微生物： 3.微生物种类与数量： 细菌10 9/g，G-无芽孢杆菌占绝对优势，G+和芽孢杆菌比根际外少。 真菌早期少，后期渐多 4.作用：共生 （1）改善植物营养状况 （2）分泌植物生长调节物质 （3）分泌抗生素类物质 （4）不利影响

第三节土壤中、空气、水中的微生物 一、土壤中的微生物 土壤是细菌生存的“天然培养基”，因为土壤中有水分、营养物质、空气、一定的PH环境和温度 自然界中，以土壤的含菌量（种类）最多，土壤素有“天然培养基”之称。土壤也是一切自然环境中细菌的总发源地，也是人类利用细菌的主要来源 。

（一）分布概况： 随着土壤深度不同，微生物的数量也不同。 ⒈土壤表面：故微生物较少。 ⒉距土壤表面10-20cm深处：微生物最多。 ⒊随着土壤深度的增加细菌数量逐渐减少，离地面4-5米深处的土层中几乎是无菌的，。

（二）群类数量和作用 在肥沃的土壤中，每克土壤含菌量达几十亿-几仟亿（沙漠含菌量仅10万/g）。 土壤中的细菌多数为非病原菌，它们在自然界的物质循环中起着重要的作用，是动植物与人类生存的必要条件之一。

（三）土壤中的病原菌 1、来源：土壤中仅有少数病原菌，它们来自人和动物体（粪、尿、痰、尸体等）。多数病菌在土壤中很能容易死亡。主要为球菌和芽胞杆菌，如炭疽杆菌、破伤风杆菌、气性坏疽可长期存活。所以，当人体创伤处污染泥土时，要严防破伤风和气性坏疽感染。

2、致病菌的种类： 大肠杆菌、肠球菌、芽胞杆菌、放线菌、真菌、螺旋体、噬菌体等。 3、致病菌危害：“土壤感染性疾病” 4、防止“土壤感染性疾病”的措施 （1）粪便垫草发酵处理 （2）污染物品严格消毒 （3）尸体焚烧或深埋2m以上。

二、空气中的微生物 （一）空气细菌来源 空气中的细菌来自土壤、尘埃和高声说话、喷啑及咳嗽飞沫。在人口密集的公共场所或医院，空气中细菌种类和数量显著增多。

（二）群类和数量 1、影响因素： （1）空气尘埃 （2）地面土壤、水、动植物体微生物状况 （3）畜舍环境与饲养管理状况 2、群类：放线菌、霉菌孢子、酵母菌、需氧芽孢杆菌的芽孢、某些产色素的球菌

（三）空气中的病原菌及空气感染 空气中一般没有病原菌，但疫区或患者周围空气中有大量病原菌。如乳牛的唾液沫（结核）随咳嗽或喷啑可喷射5m远，且飘浮很长时间。带有病原菌的尘埃也会飞扬到大气中。

空气中非病原菌常常污染药物制剂、培养基、生物制剂（品），引起食品、饲料变质以及造成手术感染。所以在外科手术、细菌接种、制备生物药剂及生物制品等工作中，应严格无菌操作杜绝污染。

空气细菌卫生检查有时用甲型溶血性链球菌作为指示菌，表明空气受到人上呼吸道分泌物中微生物的污染程度。 在疫区或患者周围空气中有大量病原菌。如乳牛的唾液沫（结核）随咳嗽或喷啑可喷射5m远，且飘浮很长时间。带有病原菌的尘埃也会飞扬到大中。

（四）空气消毒法 1、紫外线照射： 在工作前照射0.5-1h，停照后0.5h方可入内工作。 2、化学喷雾： 用3-5%来苏儿或石碳酸（酚）或2%乳酸叶雾。 3、化学药物熏蒸： ①KMnO4+福尔马林→按1：2混合熏蒸，即1000³，250g（高）+500ml（福）→熏蒸24h。 ②1-2ml乳酸/㎡熏蒸。

三、水中的微生物 （一）水中微生物来源 （二）水中的病原菌 （三）水的自洁作用 （四）污水的生物学处理 （五）水中的病原微生物 （六）水的细菌学检查

水的自洁作用 ①水中泥沙沉降作用； ②水面日光紫外线照射； ③水中营养物耗尽； ④水中生物拮抗作用； ⑤水中噬菌体灭菌作用； ⑥原虫澡类吞噬作用； ⑦清洁支流冲淡作用。

水质细菌学检查三项指标（原） 指标名称 意 义 国家标准 菌总数 检定1ml自来水中所含各种活细菌数 <100个 大肠菌群价 意 义 国家标准 菌总数 检定1ml自来水中所含各种活细菌数 <100个 大肠菌群价 能检出1个大肠杆菌的最小自来水量 >300ml 大肠菌群指数 在1000ml自来水中检出的大肠杆菌数 <3个

生活饮用水卫生标准GB5749-2006 （1）细菌总数：不得超过100cfu/mL Cfu:colony forming units （2）总大肠菌群（MPN/100mL）0 （3）耐热大肠菌群、大肠埃希菌 100mL不得检出 畜禽饮用水：美国国家事务局1973年建议，大肠杆菌数应少于50000个/L。

畜产品中的微生物 1、乳汁中的细菌： 健康动物乳汁中细菌数量和种类少。乳汁 易被污染，其原因(来源）有：皮毛、容器工 具、挤奶员卫生习惯及挤奶前的尘埃等。 传染病和乳房炎病畜带金葡、rts、结核、 布氏杆菌等。

传染病肉含相应病原菌（尤其是蛋中的沙门氏菌）。 2、肉（蛋）中的细菌： 健康肉（蛋）无菌。但污染环节多。 传染病肉含相应病原菌（尤其是蛋中的沙门氏菌）。

第四节 微生物在自然界物质 循环转化中的作用 一、碳素循环转化 （一）发酵作用：酒精发酵、乳酸发酵、 丙酸发酵、丁酸发酵、纤维素的丁酸发酵 （二）氧化作用：乙醇和醋酸的氧化、脂肪和高级脂肪酸的氧化、碳水化合物的氧化、纤维素的氧化

碳素循环转化图

二、氮素的循环转化 （一）氨化作用 （二）硝化作用 （三）反硝化作用 （四）固氮作用 固氮微生物的种类 1、自生固氮微生物 2、共生固氮微生物 3、联合固氮微生物

氮素循环转化图

三、硫的循环转化

四、磷的循环转化 ① 有机磷分解即有机磷转化成可溶性的无机磷； ② 无机磷的有效化即不溶性无机磷转变成可溶性无机磷； ③ 磷的同化即可溶性无机磷变成有机磷的生物固磷等三个基本过程。微生物参与了 可溶性磷和不溶性磷的相互转化