土壤生态

更新时间:2022-08-25 15:52

土壤环境中生长着各种生物,包括生产者(植物,藻类细菌)、消费者(土壤中的各种动物)和分解者(大量的微生物),共同构成了一个生态系统,通常称为土壤生态。土壤生态是陆地生态系统的最重要的构成部分,其中土壤是陆地生态系统的中心。

简介

土壤是地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成的、可供植物生长的一种复杂的生物地球化学物质;与形成它的岩石和沉积物相比,具有独特的疏松多孔结构,化学和生物学特性;它是一个动态生态系统,为植物生长提供了机械支撑、水分、养分和空气条件;支持大部分微生物群体的活动,来完成生命物质的循环;维持着所有的陆地生态系统,其中通过供给粮食、纤维、水、建筑材料、建设和废物处理用地,来维持人类的生存发展;通过滤掉有毒的化学物质和病原生物体,来保护地下水的水质,并提供了废弃物的循环场所和途径或使其无害化。

组成土壤的基本物质主要有矿物质、有机质、水分、空气和土壤生物等,土壤的固相主要由土壤矿物和土壤有机质组成,而在它的空隙中存在着水、液、气及微生物等,所以土壤是一个由固相、液相和气相组成的多孔多相分散体系。土壤之所以有许多重要的功能,就是因为它是多孔疏松体系。

土壤生态的功能

土壤生态是陆地生态系统的最重要的构成部分,其中土壤是陆地生态系统的中心,它具有四个方面的功能:

(1)生产者功能:即维持植物生长的能力(土壤肥力),并通过食物链养育着几乎所有陆生生物。

(2)分解者功能:俗话说“万物生于土而还于土”。植物的枯枝落叶、人和动物的排泄物和残骸最终都由土壤中的微生物分解,变成无机物之后再次通过生产者(植物)-消费者-分解者实现营养物质的不断循环。

(3)地球水循环的重要路径:土壤可涵养水分,调节水圈生物生长和物质循环。

(4)通过与大气圈之间进行气体交换(CO2,氮气及氮氧化物,硫化物气体等)有利于维持大气组成的稳定性。

土壤生态的组成

土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松多孔体。固相物质包括岩石风化后的产物,即土壤矿物质;土壤中植物和动物残体的分解产物和再合成的物质;以及生活在土壤中的微生物。前者构成土壤的无机体,后两者构成土壤的有机体。在土壤固相物质之间是形状和大小不同的孔隙。在孔隙中,充满了水分和空气。

土壤矿物质

土壤矿物质是土壤固相的主体物质,构成了土壤的“骨骼”,占土壤固相总质量的90%以上。而土壤矿质胶体是土壤矿物质中最活跃的成分,其主体是黏粒矿物。土壤黏粒矿物胶体表面在大多数情况下带负电荷,比表面大,能与土壤固、液、气相中的离子、质子、电子和分子相互作用,影响着上壤中的物理、化学、生物学过程与性质。分析土壤矿物及其组成对鉴定土壤类型、识别土壤形成过程具有重大的意义。

土壤有机质

土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称。它与矿物质一起构成土壤的固相部分。土壤中有机质含量并不多,一般只占固相总重量的10%以下,耕作土壤多在5%以下。但它却是土壤的重要成分,是土壤发育过程的重要标志,对土壤性质的影响重大。

土壤生物

土壤生物是土壤具有生命力的主要成分,在土壤形成和发育过程中起主导作用。同时,它也是净化土壤有机污染物的主力军。因此,生物群体是评价土壤质量和健康状况的重要指标之一。

土壤生物是栖居在土壤(还包括枯枝落叶层和枯草层)中的生物体的总称,主要包括土壤动物、土壤微生物和高等植物根系。它们有多细胞的后生动物,单细胞的原生动物,真核细胞的真菌(酵母、霉菌)和藻类,原核细胞的细菌:放线菌和蓝细菌及没有细胞结构的分子生物(如病毒)等。

土壤生态对污染物的净化

土壤生态系统的净化能力可分为过滤机制产生的截留;离子交换反应;物理吸附;化学吸附;化学反应产生的难溶性沉淀和生物作用(微生物的分解作用和植物的吸收作用)。土壤粒子对SS等的过滤作用是比较单纯的净化作用。例如SS 为20mg/L的化粪池排放水在土壤中渗透50cm,时间大约在1h后,绝大部分SS均被除去,处理水变成SS<1mg/L的无色透明水质。即使是这种比较单纯的土壤净化作用也能起到很明显的净化功能。当然这是从短期来看的一个结果,从长期来看过滤作用并不能解决一切问题,被土壤粒子所截住的有机性SS还会通过微生物的作用分解成二氧化碳或分解成无机氮、无机磷小分子重新溶解出来。另外在SS截取量太多时还可能产生堵塞并使得污水渗透变得困难。

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