第三章第四节土壤的生态效应

1、第四节 土壤的生态效应 Soil factor,土壤水平地带性分布规律(中国),砖红壤,赤红壤,红壤、黄壤,黄棕壤,棕壤,褐土,暗棕壤,灰化土,灰色森林土,黑土,黑钙土,栗钙土,黑垆土,棕钙土,灰钙土,灰漠土,灰棕漠土,棕漠土,紫色土,高山土壤,土壤生态系统Soil Ecosystem 植物与土壤Plants and soil,表层土壤的形成 Topsoil formation,腐殖质的重要性 The importance of humus to topsoil,森林土壤有很厚的枯枝落叶层,土壤soil岩石圈表面能够生长植物的疏松表层。 一、土壤物理性质及其生态作用 （一）母岩和土壤厚度Par

2、ent material and soil depth 土壤厚度：对木本植物影响一般大于草本植物。 影响土壤厚度的因素有土壤下面的石砾，坚实的粘土、永冻层、地下水、盐积层、砂积层等。 土壤厚度影响植物分布 ：我国华北：土层浅薄的阳坡只能生长油松，土层稍厚才有辽东栎。深厚土壤才有椴、白蜡、槭等。平原区生长：椿、榆、楸 、槐等都要求土层深厚。 土壤厚度在土石质山区尤为重要,（二）土壤质地texture与结构 structure 土壤质地： 砂土sand：粗砂coarse sand、细砂fine sand、粉砂silt sand、砂粉sandy silt、粉土silt 壤土loam：粉壤土、粘壤土、

3、砂粘壤土 粘土clay ：粉粘土、壤粘土、粘土 土壤颗粒： 粘粒：粘结性stickiness、团聚力强reunited、含水量大、对养分吸附力大，但通气性差bad ventilation。 砂粒：无粘着性、通气好good ventilation 、保水弱、对养分吸附力差。 华北地区：土粘重地方多以橡树oak为主; 砂粒含量较多的土壤则多生长油松。甘薯sweet potato 喜砂土、砂壤土。花生peanut喜砂质疏松土壤。小麦wheat则适应粘重土壤。 另外：红松在砂质和砂壤地上根系生长良好；但在粘重土壤上主要分布在A层，云杉Spruce在粘重水湿之处根系分布较浅，但在砂土上和砂质土上根系发育

4、良好。,楔型,棱柱状,团聚体,层状,块状,棱柱状,圆柱状,土壤结构soil structure：指土壤颗粒排列的形式 微团粒结构micro-granulated texture（0.25mm）、团粒结构granulated texture （0.5-10mm）、块状结构block shaped、核状结构lump shaped、柱状结构pillar shaped、线状结构slice shaped 其中以团粒结构最好：水稳定性强stand to water，能协调土壤中水分、空气、养料之间的关系。 无结构或结构不良土壤，土体紧密， 气透水性差，微生物活动受阻，土壤肥力差，不利于植物生长。,入渗速率

5、,（三）土壤水分和空气（见水分，天气因子） 土壤水类型types of soil water ： 重力水gravitational water 饱和持水量saturation moisture（只有部分重力水可被植物利用） 毛管水capillary water 最大田间持水量maximum field moisture 膜状水film water 吸湿水absorption moisture萎蔫系数wither moisture 中子仪法： 中子是一种不带电的粒子，其穿透能力很强，快中子与周围介质中的原子核接触而被慢化为热中子，土壤中各种元素对快中子的慢化能力差异很大，水的慢化能力远大于土壤中

6、的其它元素，测定土壤中热中子的计数率是土壤水分含量的函数，并有良好的线性关系，土壤湿度越大，快中子的慢化能力越强。,TDR法（Time-Domain-Reflectometry，时域反射仪，Domain 领域） TDR法是20世纪80年代初发展起来的一种测定方法它首先发现可用于土壤容积含水量的测定，继而又发现其可用于土壤含盐量的测定。,二、土壤化学性质及其生态作用Chemical characteristics of soil and its ecological effects。 （一）土壤反应（土壤酸度）soil reaction 我国土壤通常分为五级： 强酸性strong acid （P

7、H5.0） 酸性（5.0-6.5） 中性（6.5-7.5） 碱性alkaline（7.5-8.5） 强碱性（PH8.5） 土壤酸性影响矿质养分的溶解度solubility，从而影响其有效性availability。 通过影响土壤微生物活性，进而影响有机质的分解过程，从而影响养分有效性。 直接影响植物的生长活动。 （二）土壤养分元素nutrients of soil （不讲）,(R. Landeweert et. al., 2001),有机酸,三、土壤生物及其生态作用 microorganisms of soil and its ecological effects 1土壤微生物是生态系统中的分

8、解者decomposer或还原者restorer。 如：有机蛋白质在蛋白水解酶作用下分解为氨基酸amino acid。 氨基酸在氨化细菌作用下分解为NH3或铵化合物，NH3或铵盐在通气条件下，被亚硝化细 菌和硝化细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐类硝化作用。 硝酸盐类在通气不良时，在反硝化细菌作用下还原为N2或NO2。反硝化作用（引起N损失） 2固氮菌N-immobilization bacteria，据统计，微生物所吸收的空气中的N, 每年可达100-200kg/hm2a 细菌固N主要靠有根瘤菌的植物，如豆科植物，赤杨属、木麻黄、胡颓子、沙棘、杨梅、苏铁、银杏。 另外 游离固N菌梭状芽孢杆菌也可固定

9、N。有些藻类（含珠藻、眉藻等）也有这种作用。 3. 菌根fungus roots：真菌与根系形成共生关系，扩大根系吸收面积。菌根的培育和菌根菌的接种在育苗、造林上有重要意义。菌根菌不耐碱，要求PH 56左右。,根 瘤 Root nodules,外生菌根,丛枝菌根,兰科菌根,欧石楠类菌根,菌根 fungus roots,土壤像一个以碎屑物为基础的生态系统 Soil as a detritus-based ecosystem,四、植物的土壤生态类型Soil ecological adaptation species of plants植物长期在一定土壤上生长，产生对该种土壤的一定适应性，从而形成了

10、以土类为主导因子的生态类型。（一）酸性土植物Acid soil adapted species ：如水蓟、曲芒发草、铁芒萁、石松、狗脊、茶树、油茶、梭木、越桔属、杜鹃属，马尾松、三叶橡胶、咖啡、赤扬等。,茶树,赤杨,（二）钙质土植物Calcium soil adapted species；适应生长在含有高量代换的Ca2+、Mg2+离子而缺乏代换性H+的钙质土或石灰性土壤的植物，在酸性土壤生长不良。其适宜土壤反应为中性或弱酸性。例：蜈蚣草、铁绒蕨、南天竺、甘草、柏木、镰荚苜蓿、西伯利亚落叶松、竹叶椒、圆叶乌桕等。城市土壤条件往往含钙丰富，因此易于引种栽培该类植物。,蜈蚣草,甘草,（三）盐碱土植物salt and alkali soil adapted species： 盐：NaCl , Na2SO4，可溶性盐 含量平均重1%。 碱：Na2CO3,，NaHCO3，K2SO4如盐角草、细枝盐爪爪、海菲菜、鸦葱、獐茅、盐吸、海枣、碱蓬、木榄、角果木、胡杨等。,沙枣,河西苣,盐爪爪,（四）沙生植物sandy soil adapted species抗沙埋resistant to bury of sand：茎上能长出不定芽和不定根adventitious