生态学物质环境——土壤因子及其生态作用

一、土壤的理化性质

(一)土壤的组成：土壤为三相复合系统，即固体（无机物、有机物），液体（土壤水分），气

体（土壤空气）

(二)土壤的类型与特点

二、土壤理化性质的生态作用

1.土壤是植物生长的基地，也是陆生生物生活的基质和栖息地，包括土壤微生物和土壤动

物在内；

2.土壤中的元素对动植物的生长、分布和数量起着关键性的调控作用，特别是土壤微生物

和土壤动物的影响更为明显；

三、土壤的生物学特性

(一)基本概念：是土壤中动物、植物和微生物活动所产生的一种生物化学和生物物理学特性。

(二)土壤生物的组成

(一)土壤微生物的生态作用

1.土壤微生物室重要的分解者或还原者；

2.土壤微生物产生生长激素、维生素和抗菌素促进植物生长，增强植物抗病性；

3.与某些植物的根系共生形成菌根。

(二)土壤动物的生态作用

1.土壤动物是重要的消费者和分解者；

2.土壤动物能改善土壤空隙、通气性及土壤结构；

3.土壤动物能影响土壤肥力和植物的生长。

五、土壤的生态意义

1.土壤位于陆地生态系统的底部，具有营养物传递系统，再循环系统和废物处理系统，

是陆地生态系统的基底或基础。在土壤中进行的两个最重要的生态过程是分解和固氮过程。

2.土壤为陆生植物提供了基质，为陆生动物提供劳务栖息地。土壤是植物萌芽、支撑和

腐烂的地方，又是水和营养物储存场所；是动物和微生物的藏身处和排污处；是污染物质转化的重要基地。因此土壤无论对植物或动物都是重要的生态因子，是人类重要的自然资源。

六、土壤的物理性质及其对生物的影响

(一)土壤的质地和结构

1.组成土壤的各种大小颗粒按直径可分为粗砂、细砂、粉砂和黏粒。这些不同大小颗粒

组合的百分比称为质地。

土壤颗粒排列形式、孔隙度及团聚体的大小和数量称为土壤结构，影响了三相比例。

2.三相：土壤固、液、气三相容积比，反映土壤水、气关系

3.质地：三种质地的肥水气特点

1)砂土：透气强，保水差，保肥差

2)壤土：通气透水保肥，适宜种植

3)黏土：透气差，保水强，保肥强

4.结构：微团粒结构（D<0.25mm）

团粒结构（0.25mm

(二)土壤水分

1.土壤水分能直接被植物根吸收利用；

2.土壤水分有利于矿物质养分的分解、溶解和转化，有利于土壤中有机物的分解与合

成，增加了土壤养分，有利于植物吸收；

3.土壤水分过少时，植物受干旱威胁。土壤水分过多，引起有机质的分解，产生H2S及

各种有机酸，对植物有毒害作用，并因根的呼吸作用和吸收作用受阻，使根系腐烂；

4.土壤水分影响了土壤动物的生存与分布。各种土壤动物因缺氧而闷死。

(三)土壤空气

1.土壤空气来自大气。但土壤空气中的氧气含量和二氧化碳含量与大气有很大的差异，

土壤中氧气浓度一般为10-12%，二氧化碳浓度一般在0.1%左右，这些浓度随季节、昼夜和深度而变化。

2.土壤中的高二氧化碳，一部分以气体扩散和交换的方式不断进入地面空气层，供植物

叶利用，另一部分直接为根部吸收；

3.土壤兽类如鼢鼠、鼹形鼠对土壤中的低氧和高二氧化碳浓度产生了很好的适应性；

4.土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，进而影响植物的营养状况。

(四)土壤温度

1.土壤温度的变化：周期性的季节变化——夏季土壤温度随深度而下降，冬季随深度而

增加；日变化——白天土壤温度随深度下降，夜间随深度增加。

2.土壤温度对动物的生长和活动的影响：随着土壤温度的垂直变化，土壤动物会进行垂

直的迁移。

3.土壤温度对植物生长的影响：土壤温度影响种子萌发、根系的呼吸和生长、影响微生

物的活动、矿质元素的溶解度等。

七、土壤的化学性质及其对生物的影响

(一)土壤酸碱度

用pH值表示。分5级：pH<5为强酸性，pH5.0-6.5为酸性，pH6.5-7.5为中性，pH7.5-

8.5为碱性，pH>8.5为强碱性。

土壤酸碱性对生物的影响：土壤pH影响矿质盐分的溶解度，土壤pH影响微生物活动，土壤pH影响动物区系及其分布。

(二)土壤有机质

1.土壤有机质是土壤肥力的一个重要标志。土壤有机质可分成腐殖质和非腐殖质。

2.非腐殖质是死亡动植物组织和部分分解的组织。

3.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的多聚体化合物。

腐殖质是植物营养的重要碳源和氮源。还是异氧微生物的重要养料和能源，能活化土壤微生物。

4.土壤有机质对土壤团粒结构的形成、保水、供水、通气、稳温也有重要作用，从而影

响植物生长。

(三)土壤矿质元素

1.植物生命活动需要9种大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫

2.7种微量元素：铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯

3.除碳、氢、氧以外，植物所需的全部元素均来自土壤矿物质和有机质的矿物分解。

4.不同植物需要各种矿质元素的量不同，若浓度比例不合适将限制植物生长发育。

5.土壤的无机元素对动物的生长和动物的数量也有影响。

八、土壤的生物特性

1.土壤中的生物种类繁多；

2.土壤动物的总重量比地球上人的重量大得多；

3.土壤动物、微生物的影响：种子、果实传播，有机物分解，固氮、病害等。

九、生物对土壤因子的适应

植物对于长期生活的土壤会产生一定的适应特征，形成了各种以土壤为主导因素的植物生态类型。

(一)土壤微生物也具有类似的适应对策。

1.依对土壤酸度的反应分为酸性土植物（微生物）、碱性土植物（微生物）、中性土

植物（微生物）；

2.依对土壤（钙）盐反应来可分为钙土植物、嫌钙植物、盐土植物

(二)盐碱土对植物的危害：

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.在高浓度盐类作用下气孔不能关闭。

(三)盐碱土植物对环境的适应

盐碱土对植物生长的危害表现在伤害了植物组织，特别是根系；由于过多盐积累引起植物代谢混乱；能引起植物生理干旱。

1.形态适应：矮小、干硬、叶子不发达、孔下陷，表皮具厚外皮，常具灰白色

绒毛。细胞间隙小，栅栏组织发达。有的具有肉质性叶，有特殊储水细胞。

2.生理适应：根据盐土植物对过量盐类的适应特点，可分为聚盐性植物、泌盐

性植物和不透盐性植物。

3.聚盐性植物的原生质抗盐性特别强，能忍受高浓度的NaCl溶液。其细胞液浓

度特别高，根部细胞的渗透压一般为40个大气压，甚至可高达70—100个大

气压，所以能够吸收高浓度土壤溶液中的水分，例如盐角草、海莲子等。

4.泌盐植物能把根吸入的多余盐，通过茎、叶表面密布的盐腺排出来，再经风

吹和雨露淋洗掉，属于这类植物的有柽柳、红砂、滨海的各种红树植物等。

5.不透盐性植物的根细胞对盐类的透过性非常小，它们几乎不吸收或很少吸收

土壤中的盐类。这类植物细胞的渗透压也很高，是由体内大量的可溶性有机

物，如有机酸、糖类、氨基酸等产生的。高渗透压也提高了根从盐碱土中吸

水能力，所以它们被看成是抗盐植物，蒿属、盐地紫苑、盐地风毛菊、碱地

风毛菊等都属这一类。

(四)抗盐植物

1.这类植物的根细胞对盐类的透过性非常小，所以他们虽然生长在盐碱土上，但在

一定盐分浓度的土壤溶液中，几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类。如盐地紫

菀、盐地凤毛菊等。

2.某些植物细胞的渗透压也很高，但不是由于体内高浓度的盐类，而是高浓度的可

溶性的有机物。

(五)沙生植物对环境的适应

1.沙生环境：高温、干旱、强风、土壤贫瘠

2.植物的适应：

1)地面植株小、根系发达；

2)页边极端缩小或退化；

3)贮水细胞或脂类物质；

4)细胞具有高渗透压；

5)休眠。

生物对土壤中有机物质能进行分解和转化，加速营养元素的循环，影响着土壤的性质和肥力等，有利于动植物的生长繁衍。

与气候因素协作，岩石在生物的风化作用下形成土壤，并形成不同的土壤结构，而生物则形成不同的群落演替类型来适应土壤的变化。