土壤生态学总结

第一章绪论土壤生态学的概念:土壤生态学是以土壤生物为中心，研究土壤生物间以及土壤生物和土壤非生命环境间相互作用，揭示土壤生物群落的结构和功能的科学。土壤生态学是土壤学、生态学、地理学以及环境科学相互交叉渗透的一门具有广泛研究领域的新兴学科，它是以土壤为中心，研究土壤生物间、土壤生物与土壤非生命环境间的相互作用，土壤生物群落与土壤内部环境及外部环境间的能流、物流和信息流，以揭示土壤生物群落结构、功能，认识复杂的土壤形成过程，并应用整体与局部相结合的方法，重视与社会环境相结合，为土壤生产力永续利用服务。土壤生态学研究体系：土壤生态学根据研究目的可划分为理论土壤生态学和应用土壤生态学。.土壤生态学根据其研究对象的组织水平可划分为：土壤生物个体生态学、土壤生物群体和群落生态学、土壤生态系统生态学。.土壤生态学根据研究对象性质可划分为森林土壤生态学、草原土壤生态学、农田土壤生态学、湿地土壤生态学、污染土壤生态学等。土壤生态学的研究内容：1、土壤生态学把土壤、生物、环境作为一个整体或系统来看待，它的研究对象是土壤生态系统。2、主要研究土壤生态系统组成、结构、功能及其演变规律和最佳调控途径，以保护土壤功能持续利用。具体研究内容如下：1、土壤生态系统的特性。包括土壤生态系统的位置、边界、特点与本质。2、土壤生态系统的结构与功能。研究土壤生态系统结构的合理性、组分特征、组分在不同组织水平中相互关系的规律，确定优化的土壤生态系统结构，达到系统的动态平衡。3、土壤生态系统的物质循环。包括营养物质循环和水分循环，它们左右土壤生产力的高低，是维持生命的物质基础，并可以以此指导农业生产。4、土壤生态系统的能量转换。研究能量转换过程、机理、提高能量利用率的途径。5、土壤生态系统的生物学效应。研究土壤生物种类、功能及其影响因素等。6、土壤污染与修复7、土壤生态系统调控、土壤生态系统的评价、土壤生态学的研究方法、土壤生态系统的退化与恢复、土壤生态系统的持续发展、土壤生态系统对全球变化的响应土壤生态学的应用：1、土壤生态系统评价：通过对土壤生态系统的社会效益和经济效益的综合分析与评价，为解决土壤资源存在的问题和区域治理提供科学依据。2、土壤生态分区：根据土宜的特性和立地条件、生物种群与生态环境的适应性，进行土壤生态分区，以便因地制宜，扬长避短，合理利用土地资源。3、土壤生态系统设计：在研究土壤生态系统结构与功能的基础上，分析土壤生态系统内各因素的关联和数量关系，采取系统工程方法，进行结构优化，提高系统功能。4、保护土壤资源，提高土壤肥力，改善生态环境。根据土壤生态学原理制定土壤资源合理利用和开发的策略。5、土壤环境保护，防止土壤污染与退化。根据土壤生态学原理分析土壤环境问题产生的原因，以寻求解决问题的方法。第二章土壤生态系统的概念土壤生态系统的特点：土壤生态系统是由相互作用和相互依赖的若干组分所构成的具有特定功能的网络系统，它是研究土壤生物与环境之间的相互关系的一个开放性系统。土壤生态系统的特点：1、土壤生态系统是受到外界干扰的开放系统。2、土壤生态系统是人类为了进行物质生产而建立起来的人工生态系统。3、土壤生态系统的可塑性。土壤生态系统在生态阈限范围内具有一定的缓冲能力和可塑性，表现为短时间内具有一定的抗御能力。4、土壤生态系统是一个生态－经济复合系统。土壤生态系统与社会经济系统互相馈赠，成为生态－经济复合系统．5、土壤生态系统具有空间分异性。土壤类型复杂，生态环境又各有差异，土壤与环境之间因时间和空间的差异使土壤生态系统具有地带性和非地带性。6、土壤生态系统的综合性。土壤生态系统不仅与系统内的相互作用和影响有关，而且与系统外的社会经济有着密切关系。所以，土壤生态系统的综合性不仅有系统内的联系，也有系统外的横向联系。土壤生态系统的系统生产力是土壤资源和社会资源利用的综合体现。土壤生态系统的结构：1、土壤生态系统中的各个组成要素，分别以不同的空间位置决定着土壤生态系统的不同特征，土壤生态系统的几何学构造即空间分布，就是土壤生态系统的基本结构。2、同样的系统组成处于不同的结构状态时，其性质则完全不同。3、一般系统的结构是由５个要素构成的，即组成的种类、性质、数量、空间分布及其相互关系，并形成了纵横交错的立体网络模式特征。4、土壤生态系统所占的空间可分为地下和地上两层（土体表面为界）。地上层和地下层不断的发生着物质交换和能量转化，并支配着各层的物质代谢。5、土壤有机－无机复合体具有特殊的生态意义。它是自然界生物和非生物质的复合体。由于活体－有机－无机复合体的此种形式，使得有人将土壤视为一个有真正生命的类生物体。也因此，有人将土壤看成是自然界生物与非生物质过渡的桥梁，是整个地球陆地生态系统的中心枢纽。7、土壤生态系统的结构无论在整体结构水平上，还是在低级结构水平上，其本质都是一个耗散结构。土壤生态系统结构的类型：１、土壤生态系统的水平结构：土壤生态系统的水平结构是指在一定生态区域内，各要素之间的面积比例及分布状态的组合。它是一个二维结构，仅表现了土壤生态系统地上部分的生物种群的结构，它是土壤生态系统结构的初级阶段。土壤生态环境组分因地理原因可形成纬向和经向的水平渐变结构，或因社会经济原因形成同心圆式的平面结构。由于生物种群的分布和组分可使之形成相应的条带状或同心圆式的水平分布。其它非地带性因子的作用还会使生物形成各种镶嵌分布。生物个体间会形成规则的、随机的和成丛的各种平面结构格局。２、土壤生态系统的垂直结构：土壤生态系统的垂直结构是指系统内立体上的组合与分布，是三维结构，包括地上和地下，具有垂直层理，即三层性。土壤生态系统的垂直结构完整地构划出了系统的整体性，真实地反映了各组分之间的关联度，以及层次内部各种要素变动的梯度。土壤生态系统的水平结构和垂直结构共同构成了土壤生态系统的空间结构。３、土壤生态系统的时间结构：环境因子具有季节性和年际间的周期性变化。生物种群及其对资源的利用等都表现出随时间变化而变化。４、土壤生态系统的营养结构（食物链）：在生物群落的范围里，营养交换过程是维持生命的重要过程，营养结构首先取决于生物群落不同物种之间存在的营养关系，也就是食物链，由食物链构成了营养网络。在系统的发展过程中，使食物链由简单到复杂，形成了多网络结构，增加了系统的稳定性，提高了转化率。土壤生态系统的食物链以腐生食物链为主。土壤生态系统的功能：1、生态系统的功能取决于各构成成分、物质积累的年循环和流通量的变化，这些变化将导致一定的综合效果。2、土壤生态系统的功能最基础的是能量流动和物质循环。在不同的结构中，流动和循环的途径不同，因而产生不同的转化效率。3、土壤生态系统功能表现为４种不同水平，即平衡的、振荡的、降低的和增加的，这也是能量不同转化效率的表现。4、在一定范围内转化效率高，产量也高。5、转化效率是功能的具体体现，只有提高转化效率，系统的功能才能是最佳的。综合而言，土壤生态系统的功能包括：1、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，成为它们的纽带，构成了结合无机界和有机界即生命和非生命相联系的中心环境。2、土壤是陆地生态系统的基础。土壤在陆地生态系统中的作用包括：保护生物活性、多样性和生产性。对水体和溶质起调节作用。对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用。具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能。3、土壤是人类农业生产的基地。土壤在植物生长繁育中有不可取代的特殊作用：生物的支撑作用，为土壤生物提供栖息生境。营养库的作用。养分转化和循环作用。雨水涵养作用。稳定和缓冲环境变化的作用。人类活动对土壤生态系统的影响：1、农业耕作、森林砍伐、环境污染和全球变化，产生了许多不良后果：农业和林业生产潜力减小；废物清洁能力下降；削弱和改变了全球物质循环；温室气体增加；土地退化等。2、土壤耕作对生物过程产生最深远的影响。土壤耕作方法强烈影响作物残余物在土壤中的位置和分配，从而导致微生物和动物的组成和活动产生差异，这种差异影响了残余物的分解速度、碳的分离速度、营养物矿化和抑制病虫害的能力。土壤耕作强度通过机械的方式直接地改变土壤结构。土壤耕作可以直接破坏蚯蚓种群，也会破坏白蚁的地下通道，从而营养土壤的物理与化学过程。3、农业中使用的广谱杀虫剂对土壤生物群落组成和多样性产生影响。4、施肥、灌溉等都会对土壤生物和养分循环产生影响。第三章土壤生态学的基本原理生态环境和生物相互关系的基本原理及土壤肥力的本质，是土壤生态学的基本原理。土壤生态位概念：土壤生态位是指在由多因素构成的土壤生态空间中，生物所拥有的生态幅度。其包括土壤生物在内的各种生物单位或生态元对土壤生态空间、水分、养分等资源利用的总合。土壤生态位的构成：客体：土壤空间、土壤空气、土壤水分、土壤温度、土壤有机质、土壤pH、土壤矿物质主体：生物类型：土壤动物、土壤微生物、高等植物、低等植物生态元：基因、个体、种群、群落、生态系统土壤生态位的应用：1、生态入侵与生态位。生态入侵是指某些生物由于人类有意识或无意识地带入某一适宜其生存和繁殖的地区，它的种群便不断增加，分布区域不断稳步扩展的过程。植物的生态入侵实质上是入侵种与地方种竞争土壤生态位、逐步排斥掉地方种的过程。慎重物种引入及转基因植物的应用。2、土壤肥力与土壤生态位。土壤肥力是土壤稳、匀、足、适地供给植物生长发育所需的水、肥、气、热的能力。土壤肥力是土壤生态位的一种表现形式。系统的土壤肥力愈高，基础土壤生态位愈宽，供给植物水、肥、气、热的能力愈强，适宜其上生长的植物愈多。3、土壤生态位与协同进化。土壤作为一种类生物体，其与生物之间也是协同发展的。从土壤的形成和演化来看，土壤生态位是土壤与生物之间协同发展的基础和产物，而土壤与生物之间的协同关系则是通过土壤生态位的分离、扩散和重叠等方式来实现的。4、土壤生态位与退化生态系统的恢复与重建。土壤生态系统退化实际上是生物占据的土壤生态位的宽度变窄。土壤生态位理论对于指导退化生态系统的恢复与重建及生态农业建设等具有重要意义。第四章土壤生态系统能量流动一切生态系统都是以能量为动力，并通过能量在不同营养层次中的传递和转化来维持生命的过程．能量的转化和物质的循环是生态系统的基本功能．土壤生态系统是一个开放系统，其结构的本质是一个耗散结构。生物成员之间以食物营养关系彼此联系起来的序列，称为食物链。在土壤生态系统中，以腐食食物链为主。食物链相互交错，多条食物链相联，形成了食物网。生态系统越成熟，食物网越复杂，忍受外界干扰的能力越大，系统越稳定。土壤生态系统生产力：是指在一定的生态区域范围（单位面积），在一定时间内（单位时间）所能产生的干物质的数量。单位：用每年每公顷土地上形成干物质的吨数，或每年每平方米土地上形成干物质的克数，也可用能量表示。土壤生产力是土壤生态系统中最基本的数量特征，它标志着土壤生态系统中能量转化和物质循环效率的高低，是生态系统功能的体现。提高土壤生产力途径：１、协调土壤生态系统各个因素之间的关系，发挥最大生产潜力。２、增加人工辅助能的投入，消除环境中限制因子的制约，促进作物对光能的吸收、利用和转化。第五章土壤生态系统的物质循环物质循环的基本类型：１、生物地球化学循环。2、水循环：水圈是其主要的贮藏库。3、气体循环：大气圈是气体循环必经的主要贮藏库。4、沉积物循环：贮藏库是岩石圈和土壤圈。一、碳循环土壤有机碳作用：提供植物需要的养分。改善土壤肥力特性。对土壤重金属离子络合作用有机污染物的固定作用。对全球碳平衡的影响。微生物测定方法很多，有记数、代谢活性等及氯仿熏蒸法。高锰酸钾氧化法－土壤活性有机碳土壤生态系统碳循环的人为调节：目的：增加土壤碳固存。措施：１、提高植被生物量。２、农田系统增加有机物质还田。３、改善栽培管理措施，增加土壤碳固存。土壤呼吸：也称土壤总呼吸，严格意义上讲是指未受扰动土壤中产生CO2的所有代谢作用，包括３个生物学过程（土壤微生物呼吸、活根系呼吸和土壤动物呼吸）和一个非生物学过程，即含碳物质的化学氧化作用。土壤呼吸决定了土壤