土壤在陆地生态系统中的作用-土壤在人类生态系统中的重要作用

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为什么土壤对陆地生态系统很重要

土壤因其良好的结构、性质及其所含有的丰富物质,在生态系统中显得极其重要。其一,土壤是绝大多数植物的生存基础,供植物体固着并从中获取水、无机盐等生长必需的物质;其二,自然界多数分解者都分布在土壤中;其三,也是许多动物的栖息之所。

土壤学在生态环境保护中有何作用?

土壤学是以地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层为对象,研究其中的物质运动规律及其与环境间关系的科学,是农业科学的基础学科之一。主要研究内容包括土壤组成;土壤的物理、化学和生物学特性;土壤的发生和演变;土壤的分类和分布;土壤的肥力特征以及土壤的开发利用改良和保护等。其目的在于为合理利用土壤资源、消除土壤低产因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理论依据和科学方法。

土壤是有生命的自然体。在每平方米的草原土壤里除了盘根错节的根系外,还有约1210万头土壤小动物,每克肥沃的农田土壤中除了(数以万计)根系及其脱落物外,还有25亿个细菌,40万个真菌,5万个藻类生物,3万个原生动物。因此,土壤是生物的乐园,是自然界最复杂的生态系统之一,也是自然界最丰富的生物资源库。土壤微生物的分布状况见图00-04。土壤中大量的生物的存在,使土壤具有明显的呼吸作用,存在着旺盛的物质与能量的新陈代谢。

土壤是生命活动的产物,没有生物就没有土壤。低等生物的固氮作用使土壤具有了生长植物的肥力,而植物的生长促进了土壤的腐殖化过程和养分的富集过程,从而使土壤肥力进一步发展,在茂盛的植被下,强烈的生物风化推动着母质向土壤的演化。

土壤又是生命的摇蓝。土壤不仅是生物的栖息地,是生物作用的对象,同时也是地球生命诞生与进化的温床。有证据表明,土壤巨大的表面及复杂的多孔多相体系,对于生命的产生与进化至关重要。如细菌与粘粒结合,可使细菌在极端严酷的条件存活,地球上生命也有可能起源于土壤(或母质)。现已发现土壤中普遍存在着DNA质粒或片段在不同生物细胞间的迁移,可导致物种变异或进化。

土壤学就是研究土壤这个地球表面生物、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。

土壤生态系统有哪些特点

土壤、生物与周围环境相互作用,以物质流和能流相贯通的土壤—环境的复合体,它具有一定的结构、功能与演变规律。在任何一个土壤环境复合体中生物种群、数量、环境条件同土壤的相互作用构成土壤生态系统的结构,特定的物质和能量的输入、输出与转化,水分与养分的吸收与循环及转化成该系统的功能。主要分为:生命有机体部分,即植物和土壤微生物等;非生命无机环境部分,即太阳光、能、大气、母岩与母质、地表形态及土壤矿物质、水分和空气等。

土壤生态系统是陆地生态系统的一个亚系统,其结构组成包括:①生产者。高等植物根系、藻类和化能营养细菌。②消费者。土壤中的草食动物和肉食动物。③分解者。细菌、真菌、放线菌和食腐动物等。④参与物质循环的无机物质和有机物质。⑤土壤内部水、气、固体物质等环境因子。土壤生态系统的结构主要取决于构成系统的生物组成分及其数量,生物组成分在系统中的时空分布和相互之间的营养关系,以及非生物组成分的数量及其时空分布。土壤生态系统的功能主要表现系统内物质流和能流的速度、强度及其循环和传递方式。不同土壤生态系统的上述功能各不相同,反映了土壤生产力相异的实质。土壤生态系统的结构和功能可通过人为管理措施加以调节和改善。土壤中物质转化和能量流通的能力和水平、土壤生物的活性,土壤中营养物质和水分的平衡状况及其对环境的影响等,是土壤生态系统研究的主要内涵。

结构特征

稳定的土壤生态系统具有一定的结构特征:①垂直结构。一般由三个层次构成:第一层为生物群体层,它是植物进行光合作用的主要场所,所占空间的高度依植物种类而异;第二层是生物地被层,包括地面的生物群体及植物根系所及的土层,其中土壤动物和土壤微生物丰富,生物物质的累积、分解、转化、矿质元素的淋溶、淀积以及水分蒸发蒸腾的活跃场所;第三层是土壤底层和岩石风化层,生物有机体少,是土壤矿质养分元素与水分补给的基地。②水平结构。一般有三种格局:均匀分布,生物种群的分布是均匀的,在二维空间上各占有一定的面积;簇生分布,生物种群在空间上间断地成群分布;随机分布,土壤生态系统中多数生物种的分布都呈随机分布。

系统功能

土壤生态系统的功能是土壤生物与土壤环境相互作用的结果。生态学家从生物地球化学观点出发,认为土壤是地球表层系统中,生物多样性最丰富,生物地球化学的能量交换、物质循环(转化)最活跃的生命层。环境科学家认为土壤是重要的环境因素,是环境污染物的缓冲带和过滤器。农业科学工作者和广大农民认为土壤是植物生长的介质,更关心影响植物生长的土壤条件,土壤肥力供给、培肥及持续性。土壤学家和农学家则更多地关注发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。

综合不同领域科学家的关注层面,土壤生态系统的功能包括如下几个方面:

(1)土壤是地球绿地生态系统的基础

绿地生态系统中,土壤作为最活跃的生命层,事实上是一个相对独立的子系统。土壤在陆地生态系统中的作用包括:①保持生物多活性、多样性和生产性;②对水体和溶质流动起调节作用;③对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用;④具有储存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能;

(2)土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分

土壤圈覆盖于地球陆地的表面,处于其它圈层的交接面上,成为它们连接的纽带,构成了组合无机界和有机界即生命和非生命联系的中心环境。

(3)土壤是人类农业的生产基地

自然界中,植物的生长繁育必须以土壤为基础,土壤在植物生长繁育中有下列不可取代的特殊作用:①营养库的作用;②养分转化和循环作用;③雨水涵养作用;④生物的支撑作用;⑤稳定和缓冲环境变化的作用。

生态功能

(1)有机质的分解

90%的土壤有机质是由微生物所分解的。土壤动物如螨、节足动物、蚯蚓和白蚁破碎有机体,并传播分解微生物的繁殖体,使碳的分解程度大大简化,它们被称为分解者。土壤分解者可以被用来进行垃圾管理和污染土壤的净化。

(2)养分循环

养分循环与有机质的分解有关,主要是依靠微生物完成,但其分解的速率却取决于原生动物、线虫等微小的取食者,同时较大的动物加速处理“热”粪便。土壤生物的养分循环是农业和林业形成的基础,高效的地上养分循环同样是保持良好水质的基础。特殊的土壤细菌参与了自养生物的要素形成,它们并不依靠有机质作为食物源。

(3) 生物扰动

作物的根和蚂蚁、白蚁、蚯蚓以及其它的大型土壤动物所打的通道、细孔,所形成的团聚体和堆积物深深地影响土壤中的水、气状况,因而为其它土壤生物建立和改善微栖居环境,是保持农业和林业土壤结构的基础。引入生物扰动者有时利于分解土壤中的有机污染物。

(4)土壤病虫害控制

在自然的生态系统中,发生病虫害的机会相对较少,但农业上却很常见。这在很大程度上被认为是植物种类单一引发的农业生态系统对有害土壤生物的抵抗力下降。这些病虫害的抗源或拮抗生物在生物种类丰富的系统中很常见。因此,在农业和林业上利用这些生物抗源或拮抗生物的潜力很大。

土壤在地理环境中的作用

土壤是指覆盖于地球陆地表面,具有肥力特征的,能够生长绿色植物的疏松物质层。

土壤即泥土;土地。

土壤由岩石风化而成的矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质)等组成。

固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。

液体物质主要指土壤水分。

气体是存在于土壤孔隙中的空气。

土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。

土壤是岩石圈表面的疏松表层,是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底。土壤不仅为植物提供必需的营养和水分,而且也是土壤动物赖以生存的栖息场所。

土壤无论对植物来说还是对土壤动物来说都是重要的生态因子。

土壤是所有陆地生态系统的基底或基础,土壤中的生物活动不仅影响着土壤本身,而且也影响着土壤上面的生物群落。

土壤在地球生态系统中有何作用?

日,来自英国曼彻斯特大学的Richard Bardgett 教授和荷兰生态研究的 Wim van der Putten教授将研究方向聚焦在了地球上最丰富的生态世界——土壤生态系统。研究发现,土壤生态系统在维持地球生态系统和减缓气候变化中起着十分重要的作用。

这篇发表于 Nature上的文章,对这个容易被忽视的研究领域——土壤生态系统,进行了新的研究和阐述。该研究不仅强调了土壤生物的多样性,而且发现了土壤生物能够快速应对气候变化。该报告还阐述了地下生物世界在土地可持续管理中的应用。

Bardgett 教授说:“我们脚下的土壤可能代表着地球上最丰富的生物世界。土壤中有着数以百万的生物物种;一小片草地或森林地面下方就有着数以十亿的生物个体,小到微小的细菌、真菌,大到蚯蚓、蚂蚁、鼹鼠等。虽然生物类型如此丰富,但是地表土壤是一个容易被忽视的研究领域。虽然过去十年我们已经开始在这块领域有新的发现,但是,通常情况下,土壤生态系统的研究仍在我们的考虑范围之外。”

关于地下生物的研究可以帮助我们理解地下生物是如何互相影响以及地下生物是如何影响地上植物和动物的。

van der Putten 教授说:“例如,越来越多的研究表明地表害虫的控制是受地下生物系统影响的。这也支持了健康的农作物需要健康的土壤的观点。”

Bardgett 教授说他们已经有了一些有趣的发现:“最近的土壤生物多样性研究发现地下生态系统不仅在植物多样性和生态系统功能中扮演着重要的作用,也能对气候变化起到缓冲效果。”

他补充道:“未来研究的一个焦点将是将土壤生物多样性与土地可持续管理结合。土壤生态系统在食物、饲料、生物质生产及抵御人类疾病和应对气候变化中发挥着重要的作用。正如我们在文章中强调的那样,新时代的科学研究需要面临这些挑战,要将现有的科学成果应用到土地管理,减缓气候变化中来。”

对于未来Bardgett 教授持乐观态度:“土壤多样性研究现在已步入新的阶段;科学家和政治家们正在努力学习土壤多样性在生态系统平衡与人类社会稳定中扮演的重要角色。新技术要求我们结合当地的土壤生态系统来研究,而新的技术手段将为这些研究提供更为便捷的方法。”

土壤对地球上的生物有什么作用

1,土壤是岩石圈表面的疏松表层,是陆生植物和陆生动物产生的根源性基质和基底。土壤不仅为植物提供必需的营养和水分,而且也是地球上生物赖以生存的栖息的表层。

2,土壤无论对植物来说还是对土壤动物来说都是重要的生态因子。植物的根系与土壤有着极大的接触面,在植物和土壤之间进行着频繁的物质交换,彼此有着强烈影响,因此通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。对动物来说,土壤是比大气环境更为稳定的生活环境,其温度和湿度的变化幅度要小得多,因此土壤常常成为动物的极好隐蔽所,在土壤中可以躲避高温、干燥、大风和阳光直射。

3,土壤是所有陆地生态系统的基底或基础,土壤中的生物活动不仅影响着土壤本身,而且也影响着土壤上面的生物群落。生态系统中的很多重要过程都是在土壤中进行的,其中特别是分解和固氮过程。生物遗体只有通过分解过程才能转化为腐殖质和矿化为可被植物再利用的营养物质,而固氮过程则是土壤氮肥的主要来源。这两个过程都是整个生物圈物质循环所不可缺少的过程。


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