第三章土壤生物

26第三章土壤生物土壤是生物居住的空间，土壤生物在土壤中的作用是非常重要的，象土壤有机质的形成、转化和分解是在生物的作用下完成的，森林腐殖质的形成也是在生物的作用下进行的。另外，土壤本身的形成也必须要有生物的作用，这点我们在前面已经讲过了。现在土壤生物已经越来越受到人们的重视。你象如何防治土壤污染一直是让人们头痛的问题，想了很多办法，但是效果似乎都不明显。在2002年日本农林省的研究报告中，他们提出，希望通过改善土壤生物状况，来解决土壤污染问题。这可以说是他们目前最新的一个土壤生物的研究方向之一。所谓的土壤生物是指林木的根系、土壤动物和土壤微生物。第一节林木根系对于根系的研究人们很早以前就开始了，但是由于根系深埋地下，所以，对他的研究要比地上部分的研究困难得多。因此，现在在这一领域中还有很多空白，还有很多问题没有搞清楚。1．林木根系的种类有的学者将根系分成了5种类型：垂直根、水平根、斜生根、串联根和变态根。垂直根：垂直向下生长的根系；水平根：水平方向生长的根系；斜生根：生长在根基或水平根上的向斜侧方向生长的根系。串联根：比如说竹子，就是属于串联根；变态根：由于外界的影响，不能正常生长而发生变态的根系。比如，作盆栽试验的时候，由于盆子的限制，根系不能正常生长，全都团成一团，这样的根系就称为变态根；另外，在西山，有一颗油松，他是长在花岗岩上的，为了吸收养分和水分，他的根系在花岗岩的岩缝中拼命地下扎，结果他的根系不是一般的圆形，而变成了扁的。这也是变态根。2．林木的根型人们把林木的根型也分成了5种类型。垂直根型、水平根型、斜生根型、串联根型和变态根型。垂直根型：垂直根生长占优势，其它根系生长较弱。像油松就是。水平根型：水平根生长占优势，其它根系生长较弱。像东北的云杉。斜生根型：斜生根生长占优势，其它根系生长较弱。比如刺槐。复合根型：某两种或三种根系生长发育程度差不多，没有明显的生长优势。油松有的时候就是这样。变态根型：由变态根所构成的根型。3．根系对土壤性状的影响根系对土壤性状的影响主要表现在以下几个方面273．1．改善了土壤的物理性质因为林木根系大多是多年生的、粗大的木质根，他们在土壤中生长，必然会对土壤进行切割和挤压，改变了土壤的孔隙状况。而且根系死亡后，遗留下来的根道，也形成了土壤孔隙，而且这种孔隙往往是一些大的孔隙，这种孔隙对粘质土壤有着特别重要的作用。因为，粘质土壤一个主要的特点就是小孔隙多，大孔隙少，这种孔隙特点造成粘质土壤的透气和透水性不良，影响植物的生长。而死亡根系留下的往往是一些大的孔隙，所以，可以改善粘质土壤的通气和透水性。3．2．改善了土壤的化学性状1）增加了土壤的有机质：虽然每年死亡根系所形成的有机物质的数量和地上部分的枯枝落叶相比要少得多，但是它们却是深层土壤中有机物质的重要来源。因此，它们对深层土壤的影响是不能忽视的。2）改变了土壤的营养状况首先，影响了营养物质的循环：因为林木根系深埋地下，所以，它可以从较深的土壤层中吸收养分，然后再以凋落物的形式将养分归还给上层土壤。其次，根系生长过程中不断分泌有机酸，并且呼吸产生大量的二氧化碳，形成碳酸，这些酸可以不断地分解矿物质，促进养分的释放，提高养分的有效性。第二节土壤动物这一节不是我们要讲得重点，对于土壤动物，我不想讲太多，简单的讲一下就行了。土壤动物有人根据他们的大小将他们分成了大动物：大于1厘米的动物。小动物：大小在1厘米至0.2毫米之间还有微动物：大小小于0.2毫米。也有人根据他们的生理特点，将他们分为：脊椎动物，比如草兔，田鼠等无脊椎动物，比如，蚂蚁、蚯蚓等。简单介绍，门头沟百花山的蚁山。这节就讲这么多，大家如对这部分有兴趣的话，可以自己看看。第三节土壤微生物微生物就是肉眼看不到的生物。土壤是自然界中微生物聚集最多的地方，他们的个体很小，一般只有1微米左右。土壤微生物主要包括：细菌、放线菌、真菌和土壤藻类4部分，在一般情况下，细菌最多，放线菌其次，然后是真菌，藻类最少。1．土壤细菌细菌的种类有很多，人们根据土壤细菌的生理特点将细菌分为：碳水化合物细菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫细菌、铁细菌和固氮细菌等7种类28型。这些细菌在土壤中都有着不同的作用和意义。1．1．碳水化合物细菌：这类细菌在土壤中的作用就是分解土壤中的各种糖、淀粉、纤维素和半纤维素等碳水化合物。在好气条件下，碳水化合物可以被这类细菌全部分解，产生二氧化碳和氧气，并释放出能量。而在厌气条件下，则产生有机酸，也放出能量，但放出的能量要比好气条件放出的能量要少。因为碳水化合物不含氮素和矿质养分。所以，它们对林木生长没有直接意义。他们的作用就是为各种微生物提供能源。1．2．氨化细菌：土壤中的氮素绝大多数是以有机氮的形式存在，因此，它们不可以被植物直接利用。那么这些有机氮是如何放出植物可以吸收利用的氮素的呢？这就要通过氨化细菌的氨化作用来实现。什么是氨化作用？氨化作用就是土壤中的有机氮化物在氨化细菌的作用下，形成氨的过程。氨化作用的意义就在于将土壤中植物不能利用的有机氮转化为可以吸收利用的氨（NH3）。1．3.硝化细菌：经过氨化作用放出的氨，一部分被植物直接的吸收利用，还有一部分已气体的形式跑出土体，更多的是，在硝化细菌的硝化作用下，形成了植物更容易吸收利用的硝态氮。硝化作用：土壤中的氨在硝化细菌的作用下，形成硝态氮的过程。硝化细菌是一种好气性细菌，所以，它们只有在通气良好的条件下，才能够生存。另外，这类细菌要求的最适的pH为7-9，当pH小于5时，它们的活动停止。而森林土壤，因为，有机酸含量较高，pH经常小于5，象，红壤黄壤的pH一般为4.5左右，所以，在森林土壤中，硝化作用比较微弱。1．4．反硝化细菌：在厌气条件下，土壤中的硝态氮在反硝化细菌的反硝化作用下，形成分子态氮气或还原态氮的过程。我们从它的产物可以看出，它形成了氮气，所以，这个过程是一个氮素损失的过程。它是氮肥利用率不高的一个重要原因。要尽量控制。以上，我们介绍了4种细菌，除此之外，还有硫细菌、铁细菌和固氮细菌等，我们这里由于时间关系就不一一说了，有时间的话，大家自己看。2．放线菌：它是一类单细胞的微生物，而且一般都是好气性的。他们经常出现在森林有机质分解后期，主要分解一些象纤维素、木素、单宁等比较难分解的物质，因为，森林枯落物中，木质部分很多，所以，这类细菌在森林土壤中的作用还是非常显著的。3．真菌：真菌是一类不含叶绿素的微生物，多属于好气性，它们适应酸度的范围比较广，在pH值小于4的条件下，也能有良好的发育。所以，在酸性土壤中，真菌对有机质的转化起到了非常重要的作用。如果大家有机会到林子里去看看的话，你可以看一下土壤的表层，经常会有一些白色的菌丝，那就是真菌。294．土壤藻类：在土壤发育初期，它们对土壤的形成起到很大的作用，因为他们在地表累积了土壤中最早的有机物质，也就是说，它们是地球上最早的生物之一。在土壤形成以后，它们仍然在不断增加土壤的有机质。