生态学物质环境——土壤因子及其生态作用

⼟壤因⼦及其⽣态作⽤⼟壤的理化性质⼟壤的组成：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）⼟壤的类型与特

点⼟壤理化性质的⽣态作⽤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；⼟壤中的元素对动植物的

⽣长、分布和数量起着关键性的作⽤，特别是⼟壤微⽣物和⼟壤动物的影响更为明显；⼟壤的⽣物学特性基本概念：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。⼟壤⽣物的组成⼟壤⽣物的⽣态作⽤⼟壤微⽣物的⽣态作⽤⼟壤微⽣物室重要的分解者或还原者；

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；与某些植物的根系共⽣形成菌根。⼟壤动物的⽣态作⽤⼟壤动物是重要

的消费者和分解者；⼟壤动物能改善⼟壤空隙、通⽓性及⼟壤结构；⼟壤动物能影响⼟壤肥⼒和植物的⽣长。⼟壤的⽣态意义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。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。⼟壤的物理性质及其对⽣

物的影响⼟壤的质地和结构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。三相：⼟壤固、液、⽓三相容积⽐，反映⼟壤⽔、⽓关系质地：三种质地的

肥⽔⽓特点砂⼟：透⽓强，保⽔差，保肥差壤⼟：通⽓透⽔保肥，适宜种植黏⼟：透⽓差，保⽔强，保肥强结构：微团粒结构（D<0.25mm）

团粒结构（0.25mm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；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；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。⼟壤空⽓⼟壤空⽓来⾃⼤⽓。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。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；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；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。⼟壤温度⼟壤温度的变化：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。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。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

。⼟壤的化学性质及其对⽣物的影响⼟壤酸碱度⽤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。⼟壤有机质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。⾮腐殖质是死亡动植物

组织和部分分解的组织。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。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。⼟壤矿质元素植物⽣命活动需要9种⼤量元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫7种微量元素：铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯除碳、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。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植物⽣长发

育。⼟壤的⽆机元素对动物的⽣长和动物的数量也有影响。⼟壤的⽣物特性⼟壤中的⽣物种类繁多；⼟壤动物的总重量⽐地球上⼈的重量⼤得多；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。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。⼟壤微⽣物也具有类似的适应对策。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）；依对⼟壤（钙）盐反应来可分为钙⼟植物、嫌钙植物、盐⼟植物盐碱⼟对植物的危害：引起植物的⽣理⼲旱；伤害

植物组织；引起细胞中毒；影响植物的正常营养；在⾼浓度盐类作⽤下⽓孔不能关闭。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。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。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。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。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。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。抗盐植物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。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。沙⽣

植物对环境的适应沙⽣环境：⾼温、⼲旱、强风、⼟壤贫瘠植物的适应：地⾯植株⼩、根系发达；页边极端缩⼩或退化；贮⽔细胞或脂类物质；细胞具有⾼渗透压；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。