第6章植物与土壤的生态关系

1、第七章 植物与土壤的生态关系 土壤的重要性 土壤是岩石圈表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。是陆生植物生活的基质，它提供植物生活所必需的矿质元素和水分，因而，它是生态系统中物质与能量交换的重要场所；同时，它本身又是生态系统中生物部分和无机环境部分相互作用的产物。 由于植物根系和土壤之间具有极大的接触面，在植物和土壤之间有频繁的物质交换，彼此强烈影响，因而土壤是一个重要的生态因子。 土壤的组成： 矿物质 有机质 空隙（土壤水分和土壤空气）第七章 植物与土壤的生态关系第七章 植物与土壤的生态关系 土壤的剖面： 土壤因内部物质的淋溶、沉积等过程，常分化出明显的层次，发育得比较成熟的土壤常可分三

2、个主要层次（如图所示）： A层：为腐殖质层，常呈暗黑色。 B层：又称淋溶层或沉积层，在这一层中堆积着由上层土壤淋溶下来的物质，常呈褐色（或黄色），具有致密的特点。 C层：为母质层或矿质层。它是岩石经过风化作用后所形成的不具有机质的土壤母质。它具有该土壤起源的母岩的特点。第七章 植物与土壤的生态关系三类典型土壤剖面第七章 植物与土壤的生态关系 土壤肥力的概念： 植物的生长发育需要土壤经常不断地供给一定数量的水分、养料、温度和空气。土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力，称为土壤肥力。 肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求，是植物正常生长发育的基础。一、土壤基本物理性质与植物的生态关

3、系 土壤的基本性质是指土壤质地、结构、容量、孔隙度等。本节着重讨论土壤的质地、结构性质，并由此引起的土壤水分、土壤空气和土壤热量的变化规律。了解土壤物理性质与植物的关系，可以为合理耕作、施肥、灌溉、排水等措施提供理论依据。第一节 土壤性质对植物的生态关系第一节 土壤性质对植物的生态关系 （一）土壤质地与结构土壤质地： 组成土壤的各种大小不同的颗粒主要为矿质颗粒，根据土粒直径的大小，可以把土粒分为若干级。根据国际制，土粒大小的分类为：土粒直径为0.2 2.0mm的为粗砂，0.20.02mm的为细砂，0.020.002mm为粉砂，0.002mm以下粘粒。这些大小不等的矿物质固体颗粒，称为土壤的机械

4、成分，机械成分相对含量的组合称为土壤的机械组成，通常也称为土壤质地。第一节 土壤性质对植物的生态关系根据土壤质地，把土壤分为三类九级 （1）砂土类：土壤质地较粗，含砂粒较多，粘粒少，土壤疏松，粘结性小，大孔隙较多，通气透水性较强，但蓄水性能差，易干旱。此外，有机质分解快，养料易流失，保肥性能差。适生树种有油松、樟子松、马尾松。 （2）壤土类：土壤质地较均匀，砂粒、粘粒和粉砂大致等量，物理性质良好，通气透水，有较好的保水保肥能力，大部分植物种在此类土壤中生长良好。 （3）粘土类：土壤质地较细，以粘粒和粉砂居多，结构致密，干时硬。由于含粘粒多，颗粒表面积大，保水保肥能力强，但因土粒细小，孔隙小，通

5、气透水性能差。适生树种有枫杨。土壤结构： 土壤结构是指土壤固相颗粒排列的形式，孔隙度以及团聚体的大小，多少及其稳定度。土壤中水、肥、气、热的协调，主要由土壤的结构决定的。第一节 土壤性质对植物的生态关系第一节 土壤性质对植物的生态关系 土壤结构通常可分为团粒结构(直径为0.25-10mm)、微团粒结构（0.25mm）、块状结构、核状结构、柱状结构、片状结构等，其中以团粒结构为最良好的土壤结构，最适宜植物生长，这是因为团粒结构是由土壤中的腐殖质把矿质颗粒互相粘结成直径为0.2510mm的小团块而形成的，具有泡水不散的水稳性特点，能较好地协调土壤中水分、肥、气、热之间的矛盾，保水保肥能力强。一般土

6、壤中团粒结构越多，肥力越高。第一节 土壤性质对植物的生态关系（二）土壤水分和空气土壤空气 土壤中的孔隙充满着水和空气，空气多水分就少。与土壤质地和结构有关，一般沙质土空气占总体积的3040，壤土1020%，粘土515%。 土壤空气对植物生长发育具有重要生态意义，植物根系进行呼吸作用时要消耗大量氧气，土壤微生物的活动也要消耗氧气，所以土壤中氧气含量大大低于大气中的含量。第一节 土壤性质对植物的生态关系 一般通气良好的土壤，氧气含量在1021%之间，当土壤氧气在10%左右，大多数植物根的正常机能开始衰退，下降到2%时，植物根只能维持生存，而土壤中二氧化碳含量远高于大气的含量，有时可超过2%或更多。

7、当二氧化碳积累过多时，会产生毒害作用，对根系的呼吸作用和吸收机能产生不利影响，使根系不能扩展，缺乏根毛，甚至窒息死亡。 土壤通气性程度还影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，并进而影响植物的营养状况。 在土壤通气不良的条件下，好气性微生物的活动受抑制，这就减慢了有机物质的分解与养分的释放速度，供应植物的养分减少，而嫌气性微生物则活跃起来。 若土壤过分通气，则好气性微生物活跃，有机质迅速分解并完全矿质化，这样供植物一时可吸收利用的养分虽多，但有机质的迅速分解使养分释放过快，植物来不及吸收，就容易造成养分流失。土壤水分 土壤水分主要来自于降雨、降雪和灌水。土壤水分在植物生长中的意义有以下几方面：

8、（1）能直接被根系所吸收利用。 土壤毛管水和部分重力水可被植物利用，重力水容易因渗透而损失，只有在往下渗透移动与根系接触时才能被吸收利用，对土壤的淋溶作用较大，易造成养分流失；毛管水中溶解有植物所需的各种养分，是对植物生长发育最重要的有效水。第一节 土壤性质对植物的生态关系土壤水分 （2）土壤水分和溶性盐类一起构成土壤溶液，作为向植物供给养分的媒介。各种矿质元素只有溶解于水中变成离子态才能被植物吸收并运输到植物体各部分。 （3）土壤水分积极参与土壤中的物质转化过程。如矿物养分的溶解和转化，有机物的分解与合成等，都只是在有水分存在并直接参与下才能进行。因此，在一定的范围内，增加土壤水分有利于养分

9、的溶解和移动，对植物吸收有利。土壤水分 （4）土壤水分还与土壤养分的有效性有关。例如，水分有利于磷酸盐的水解；适宜的水分状况有利于有机态磷的矿化，增加植物的磷素营养。 （5）水分因其热容量大，对土壤温度有调节作用，在冬天可通过灌水保温，以防止霜冻。第一节 土壤性质对植物的生态关系第一节 土壤性质对植物的生态关系土壤水分 （4）土壤水分还与土壤养分的有效性有关。例如，水分有利于磷酸盐的水解；适宜的水分状况有利于有机态磷的矿化，增加植物的磷素营养。 （5）水分因其热容量大，对土壤温度有调节作用，在冬天可通过灌水保温，以防止霜冻。第一节 土壤性质对植物的生态关系（三）土壤温度 土壤的热量主要来源于太

10、阳辐射，由于太阳辐射强度有周期性的日变化和年变化，所以土壤温度也具有周期性的日变化和年变化。这些内容已在第四章作了讨论。 土壤温度除了有周期性的时间变化,而且还有空间上垂直变化。在白天，土壤温度随土层深度增加而降低。在夜间，土壤温度则随土层深度增加而增高。 土壤温度与大气温度存着差异，一般来说土表温度高于气温。第一节 土壤性质对植物的生态关系土壤温度对植物的生长有密切的关系。1、直接影响植物种子的萌发和扎根出苗。2、影响根系的生长、呼吸及吸收能力。3、制约各种盐类的溶解速度、土壤气体交换和水分的蒸发，各种微生物的活动，以及土壤有机质的分解速度和养分的转化，等等。二、土壤的化学性状 1、土壤酸度

11、 指土壤溶液中H离子浓度，用pH值表示。土壤pH值多在49之间。 土壤酸度影响土壤微生物活动，进而影响土壤养分的有效性扣植物生长。营养元素在不同酸度的土壤溶液中的溶解度不一样，可供给植物吸收的养分也不同。土壤pH仅在67时，微生物活性最强，养分的有效性高，对植物生长有利。如图所示：第一节 土壤性质对植物的生态关系第一节 土壤性质对植物的生态关系土壤pH对土壤形成、矿质活化和矿物养分有效性的影响 不同植物对土壤酸度要求不同，当pH值低于3或大于9时，多数树种根细胞原生质严重受害，难以存活。第一节 土壤性质对植物的生态关系 2、土壤有机质 土壤有机质是土壤的重要组成部分，土壤的许多属性都直接或间接

12、地与有机质的存在有关。 土壤有机质是动植物残体的腐烂分解物质和新的合成物质。粗略地可以分为非腐殖物质与腐殖质二类。 腐殖物质是土壤微生物分解有机质时，重新合成的具有相对稳定性质的多聚体化合物，主要是胡敏酸和富里酸。 土壤有机质对植物的营养有重要的作用。土壤有机质能改善土壤的物理和化学性质，对于土壤团粒结构的形成和保水、供水、通气、稳温，也有重要的作用，并从而影响植物的生长。 3、土壤矿质营养元素 植物生长发育所需的大量元素如钙、钾、镁、氮、磷、硫和铁，微量元素如硼、铜、锰、钼、锌等。氮、磷、钾是土壤缺乏的元素，通过施肥来补充。 土壤养分保持在不溶性的无机化合物、有机碎屑物和腐殖质中，它们通过缓

13、慢的风化和腐殖质化才能成为有效养分，为植物所吸收利用。不同土壤的养分含量有很大差异。第一节 土壤性质对植物的生态关系 有些树种对养分元素要求较高，在土壤肥力较高时生长良好，如白蜡树、榆树、杉木等；有些树种比较耐瘠薄，如马尾松、樟子松等；豆科树种通常需要大量的钾和钙。 根系吸收养分后，通过树木的韧皮部输送到需要的部位，落叶将部分吸收的无机养分归还土壤，落叶对维持土壤养分具有重要的作用。第一节 土壤性质对植物的生态关系三、土壤的生物性质对植物的生态作用（一）固氮微生物 氮元素是构成蛋白质的重要元素。土壤中氮素部分来自动植物残体分解，大部分来自空气。 大气放电能将氮气分解，与氧和氢结合形成NOX和N

14、H3，随降水进入土壤，每年通过大气降水进入土壤的氮约为3.04.5kg/ha。 大部分氮是由土壤微生物固定下来的，每年每公顷100200kg，占地表氮量的90%。能固定空气中氮的主要是根瘤茵，豆科植物有根瘤菌，部分非豆科植物亦有。第一节 土壤性质对植物的生态关系（二）菌根真菌 菌根是指真菌菌丝侵入树木根的表层细胞壁或细胞腔内形成一种特殊结构的共生体。 菌根可分为外生型菌根、内生型菌根和内外兼生型菌根三种类型。 外生型菌根的菌丝一般在根的表面形成一个密厚的根套，菌丝仅侵入根外层细胞之间而不进入细胞胶之内 内生型菌根不形成根套，菌丝深入到细胞腔之内。 第二节 土壤微生物与植物关系第二节 土壤微生物

15、与植物关系 菌根可以促进树木在贫贫瘠土壤中生长。 菌根使根系表面积扩大3001000倍，提高根系的吸收能力，增加水、养分的供应。 菌根可固定空气中氮素，改善植物营养状况。有些苗根还能产生某些促进生长物质，提供抗生素，保护幼根免受侵袭。菌根有利于树木的生长，有些树木的良好生长必须有菌根的存在。 第二节 土壤微生物与植物关系 通常在荒地，特别是一些工业废弃物场或垃圾堆上栽植树木时，应用带有苗根的森林土或死地被植物进行土壤接种。在接种过菌根的草原土中种植的松树同无菌很的松树相比较，前者吸收的磷多234%，氮多86%，钾多75%，后者则表现针叶发黄，生长衰弱。北京北海公园对团城上有300多年历灾的古树

16、，用森林土接种菌根后，在较短时间内，古树就长出了很多新细根，古村长势转好。一、以土壤为主导因子的植物生态类型 在不同的土壤上生长的植物，由于长期生活在那里，因为对该种土壤产生了一定的适应特性，形成为各种以土壤为主导因素的植物生态类型。1、根据植物对土壤酸度的反应和要求不同，可以把植物分为：酸性土植物（PH6.5）：只能生长在酸性或强酸性土壤上的植物，在碱性土或钙质土上不能生长或生长不良。如：水藓、曲芒发草、铁芒萁、石松、狗脊、茶树、油茶、柃木属、越桔属、杜鹃属中很多种、三叶橡胶、马尾松、白栎、山矾等。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型中性土植物：大多植物和农作物适宜在中性土壤里生长。盐碱

17、性土植物：能在含盐量高的盐土或碱土里生长,具有一系列适应盐、碱生境的形态和生理特性，包括盐土植物和碱土植物二类。如有：柽柳、红海榄、木榄、白骨壤、海榄雌、角果木等 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型2、根据植物对土壤中矿质盐类（钙盐）的关系，可把植物划分为：钙质土植物：适应于生长在含有高量代换性Ca2+、Mg2+离子而缺乏代换性H+离子的钙质土或石灰性土壤上，在酸性土壤上不能生长。如：蜈蚣草、铁线蕨、南天竺、甘草、柏木、镰荚苜蓿、西伯利亚落叶松、蚬木、金丝李、竹叶椒、圆叶乌桕、棕竹、岩凤尾蕨等等。嫌钙植物：基本为酸土植物。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型 第二节 以土壤为主导因子的

18、植物生态类型3、根据植物对土壤中含量的关系，可把植物划分为盐碱土植物。4、根据植物对风沙基质的关系，可划分为沙生植物。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型二、盐碱植物 盐碱土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土的统称。主要来源及分布： （1） 在我国内陆干旱和半干旱地区，由于气候干旱，地面蒸发强烈，在地势低平、排水不畅或地表径流滞缓、汇集的地区，或地下水位过高的地区，广泛分布着盐碱化土壤。 （2）在滨海地区，由于受海水浸渍，也有盐土的分布。 （3）用含盐较多的水灌溉农田，使盐分上升而形成次生盐碱化。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型 盐碱土的主要成分： 土壤的碱化过程是指土壤胶体中吸附有

19、相当数量的交换性钠，一般以交换性钠占交换性阳离子总量20%以上为碱土。 盐碱土所含的盐类，通常最多的是NaCl、Na2SO4、Na2CO3以及可溶性的钙盐和镁盐。其pH是强碱性，一般在8.5以上。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型二、盐碱植物 盐土对植物生长发育的不利影响，主要表现在以下几个方面：1、引起植物的生理干旱2、伤害植物组织3、引起细胞中毒4、影响植物的正常营养5、在高浓度盐类的作用下，气孔保卫细胞内的淀粉形成过程受到妨碍，气孔不能关闭。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型二、盐碱植物 盐土植物包括生长在内陆和海滨的二类： 长在内陆的为旱生盐土植物。如：盐角草、细枝盐爪爪、

20、有叶盐爪爪、海韭菜、盐吸、海枣等，主要分布于我国温和、寒温气候区的内陆盐土上。 长在海滨的盐土植物为湿生盐土植物。如：盐逢、后藤等；目前正在我国漫长的海岸线上引种栽培的，具有良好固滩护堤性能的大米草，此外，有防风浪、护堤岸作用的红树林。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型二、盐碱植物 盐土植物在形态上常表现为植物体干而硬；叶子不发达，蒸腾表面强烈缩小，气孔下陷；三、沙草植物 沙区生境最显著的特征上风大沙多、干燥少雨，光照强烈，冷热剧变。只有一些能适应于这种沙区生境的植物，才能在其上生长，称为沙生植物。 沙生植物在长期自然适应过程中，形成了抗风蚀沙割、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫脊等一系列生态适

21、应特性。 第二节 以土壤为主导因子的植物生态类型 例如：沙生植物具有在被沙埋没的茎干上长出不定芽和不定根的能力，如沙竹、沙引草籽蒿、油蒿等。 另外，很多沙生植物根系的生长速度极为迅速，尤其在幼苗期，地下部分的生长比地上部分快得多。等等。第三节 城市土壤与植物关系一、城市土壤坚实度 由于受城市废弃物、建筑物、城市气候条件以及车辆、入流的踏压，城市土壤的物理、化学和生物性状与自然状态下的土壤有很大差异。城市土壤的特殊性会对植物产生影响。 土壤坚实度是指单位立方厘米土壤所能承受的重量。 在城市，土壤坚实度明显大于郊区土壤。愈靠近地表，坚实度愈大，人为因素对坚实度的影响可深到土壤2030cm处，某些地

22、段，经机械多层压实后，影响深度可达1m以上。第三节 城市土壤与植物关系 土壤坚实度增大，其孔隙相应减小，导致土壤透气性下降，土壤中氧气量严重不足，对树木根系的呼吸作用产生不利影响，严重时可使很组织窒息死亡，对通气性要求较高的树木，如油松、白皮松等树种尤为明显。 土壤坚实度的增大，机械阻抗也加大，会妨碍树木根系的延伸。当土壤坚实度增大时，树木根系会明显减少。第三节 城市土壤与植物关系 土壤坚实度常改变树木根系分布待性，深根树种变为浅根生长，根量明显减少，大大减少树木根系的有效吸收面积，使树木生长不良，稳定性减弱，易受大风及其他城市机械因子的伤害而刮倒或撞倒。 坚实度大的土壤，其保水、透水性能都较

23、差，降雨时，地表径流增大，下渗水减少，在低洼地区易造成积水；在干旱时，毛细管通畅，土壤蒸发旺盛，较快失水，影响根系的水分供应。第三节 城市土壤与植物关系 土壤坚实度大还会使土壤微生物减少，土壤中有机物质分解减慢，土壤中有效养分大大减少，难形成团粒结构；特别是菌根真菌数量的锐减，既减少了可吸收水分和矿物质营养的根表面积，又减少了对空气中氮的固定，而城市土壤中各类渣土比较多，碱性较强，一般氮素比较缺乏，这就使得园林树木的生长普遍较差，一些树木的长势衰弱，甚至枯死。 第三节 城市土壤与植物关系 为了减少土壤坚实度对城市植物生长的不良影响，除选择一些抗逆性强的树种外，还可通过往土壤中加入碎树枝、腐叶土

24、等多孔性有机物，或混入适量的粗砂砾、碎砖瓦等以改善通气状况。对已种树木的过实地段，可在若干年内分期改良，对根系分布范围内的地面可通过设置围栏，种植刺篱，或铺设透气砖等措施以防止践踏，可收到良好效果。二、城市堆垫土 城市发展过程中，有大量建筑、生产和生活废弃物就地填理，改变了原自然土的特性，形成了具有自身待点的城市堆垫土层，特别是一些历史悠久的城市，堆垫土层逐渐加厚。 1、 砖渣类：来源于建筑渣土，粒径多为25cm，容重较大，质地较硬，通气孔隙度仅4.83.17%，但以固体形式侵入十壤，孔隙增加，透气和排水性增强。持水孔隙度29.7832.35%，能在土壤中吸收并保持一定的水分，但比一般土壤中的

25、持水量低得多。 除了其粉末掺入土壤时略有营养效果外，通常大量以固态存在于土壤中，且不易分解，故可视为对土壤不起营养补充作用的砖瓦含量过高时，还会使提供养分的土壤容积减少，从而使城市土壤的贫瘠程度加剧。 2、煤灰类：以煤球灰渣为主，为椭圆形的多孔体，粒径为23cm，质松易碎，持水孔隙度为31.2533.5%，通气孔隙度2.2539.7%，具有道气、吸水性。含量适当时，可改善土壤的通气件，也具有一定的保水作用。且由于容重较小易碎而有利于植物根系的穿透。含放过高，球粒间空隙过多，使土壤持水能力下降。煤球灰类含有部分养分，磷、锰的含虽都较其它夹杂物为高，且由于质随易碎，而多以粉末状态存在于土壤中。故能

26、为土壤提供部分养分，具有一定的保肥作用。 3、煤焦渣类：为大型锅炉燃烧后的残余物，粒径大小不等。容重差异大，不易破碎。大孔隙多，细孔隙少，通气孔隙度为21.140.5%，可使土壤透气及排水性增强。持水孔隙度仅为8.511.5%，保水性极差。焦渣含有微量养分，但不易被植物吸收。焦渣在土壤中含量过多时，减少提供养分的容积的作用同砖渣类相似，但降低土壤持水能力较砖瓦类大。 4、石灰渣类：由石灰石锻烧而成，土壤碱性增加。持水孔隙度为40.346.8%，吸水性强，而且具胶结性，易使土壤固结。一般还原成碳酸钙后，不易破碎，容重为1.141.4g/cm3。以固体存在于土壤时，可增大土壤孔隙，石灰对植物根系有伤害作用。生石灰在土壤上层堆积经淋溶后对根的伤害更大。 5、混凝土块及砾石类：来源于道路、建筑废弃物，总孔隙度仅为14.9319.43%，持水孔隙及通气孔隙均较低。在土壤中含量适当是，增加大孔隙，改善透气和排水状况