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一 土壤因子的生态作用
1 土壤的生态意义
土壤是重要的生态因子。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,彼此有着强烈的影响,因此通过控制土壤因素可影响植物的生长和产量。 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。生态系统中的许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。土壤对于植物具有重要的意义,体现在以下几方面:
① 固定作用 生长在石质山地上的树木,根系可扎到岩隙或风化岩石的20m深以下,十分抗风倒。密林中的树木,根系、树冠相互交织在一起,在根系不足支撑地上部分的情况下,可增加树木的稳定性。一旦森林遭受破坏,在强风中就往往发生成片风倒的现象。
② 水分的供应 土壤能吸水和储水,无土壤的地方也无植被,其中主要一个原因是没有水分储存。保水能力极差的土壤(如粗糙的砾质土)无植被生长或只生有稀疏耐旱植物。土壤水分过多对大多数植物生长也不利,因为缺少根呼吸所需的氧气。排水良好且生长季内保持湿润的土壤,一般有茂盛植被且生产力很高。只有在土壤水气比例适当时,植物才能获得最佳生长状况。有机质含量多的土壤也会产生过湿的问题,如泥炭藓类形成的土壤总是常年处于水分过饱和状态,绝大多数对水敏感的植物难以生存。
③ 养分的供应 植物生长可通过多种途径获取养分,如从土壤溶液、大气、矿物风化物、有机质分解以及体内养分内部再分配等,其中从土壤中是最主要的。此外,菌根共生营养也十分重要。
2 土壤质地和结构
土壤质地和结构是土壤最重要的物理性质。土壤质地是指组成土壤的矿质颗粒,即石砾、沙、粉沙、粘粒的相对含量。也是影响水分、通气、肥力和生产力的重要因素。土壤中粘粒含量对肥力影响最大,粘粒具有胶体性质,表面的负电荷有吸收阳离子的作用,可保护养分(Ca、Mg、K、Na等)不受淋溶,从而维持土壤肥力。
土壤结构是指土壤颗粒排列状况,如团粒状、片状、柱状、块状、核状等。团粒结构是林木生长最好的土壤结构形态,它使土壤水分、空气和养分关系协调,改善土壤理化性质,是土壤肥力的基础。林地死被物所形成的腐殖质可与矿物颗粒互相粘结成团聚颗粒,能促进良好结构的形成。
3 土壤中的水分和空气
土壤中的水分和空气主要取决于降水、土壤的质地和土壤结构。
降水使土壤中的水分饱和后,大孔隙中的水受重力作用下排,经过2~5天重力水排完。因重力水容易排掉,且仅在下降过程中,与根系接触才被利用,故对植物的水分供应是有限的。重力水下渗后,土壤所持有的水,称为田间持水量。这时土壤持有的可移动水分主要是毛管水。毛管水移动缓慢,溶解有植物所需的养分,是对植物生长发育最重要的有效水。水分不足影响植物幼苗的存活、树高、胸径的生长。温带地区,生长季缺乏水分,不仅影响树木的新梢生长,也会影响直径的生长。土壤空气也是植物生长发育的重要因素。它影响根系呼吸及生理活动,也影响土壤微生物的种类、数量及分解活动。不同树种,对土壤空气中氧气含量的适应性有很大的差别。松树和云杉,在土壤含氧量10%时生长显著受到抑制。少数树种在土壤含氧量2%时仍能生长。
4土壤温度
土壤温度直接影响根系生长、吸水力,从而影响全株生长。土温还制约着土壤中多种理化和生物作用的速率,而间接影响植物生长。土壤温度影响植物的吸水力和水分在土壤中的粘滞性。植物从温暖土壤中吸水要比冷凉土中吸水更容易。温度低时,植物原生质对水的透性降低而减少吸水,低温使根生长速度变慢,减少了吸收表面和利用水的能力。许多草本和木本植物,零上几度的温度就会大大降低水分的吸收,如温暖地区的菜豆、黄瓜等当温度低于5℃即停止吸水。
5土壤的化学性质
① 土壤酸度 pH值影响土壤的理化性质和微生物的活动,进而影响土壤肥力和植物生长。化学风化作用,在酸性条件下最强。腐殖化作用和生物活性在微酸和中性条件下最旺盛。很酸的土壤里,许多养分元素被淋失,而使有效性降低。pH值小于6,固氮菌活性降低,pH大于8,硝化作用受抑制,使有效氮减少。
② 土壤养分元素 土壤养分元素源于矿物风化所释放的养分,如Ca、K、Mg、P、Fe、B、Cu、Mn、Mo、Zn等。以有机态形式积累和贮藏在土壤中的N、P、S等,它们在土壤中的含量与有机质含量及微生物活性密切相关。由于土壤有机质的分解比岩石风化速度快,所以土壤有机质提供养分元素所占的比例也较大。依据植物对于养分元素的适应性不同,可分为耐瘠薄树种和不耐瘠薄树种,如马尾松、蒙古栎等耐贫瘠;而槭树、杉木、乌桕等为不耐贫瘠树种,一般根据树木对养分元素的吸收状况来说明其对养分的需要量。
③ 土壤有机质 土壤有机质是由植物、动物、微生物遗体、分泌物、排泄物及它们的分解产物组成的。死地被物层覆盖在土壤矿质层的最上面,它的数量直接影响到土壤中有机质的数量和土壤的结构。死地被物层可分为凋落物层、半腐质层和腐殖质层。
6土壤肥力
土壤肥力是土壤为植物生长提供养分、水分和空气的能力。从物质和能量转化观点来认识,土壤肥力是其内在的,可被植物利用、转化的物质和能量。凡地表物质具有能被植物利用转化的物质和能量,就能生长植物,就具有肥力。
不同土壤类型对植物的供养能力不同。植物长期适应于特定的土壤养分状况形成其特定的适应。按照植物对土壤养分的适应状况将其分为两种类型:耐瘠薄植物和不耐瘠薄植物。
不耐瘠薄植物对养分的要求较严格,营养稍缺乏就能影响它的生长发育。
耐瘠薄植物是对土壤中的养分要求不严格,或者能在土壤养分含量低的情况下正常生长。对园林植物的选择,必须考虑园林绿地的土壤特点、园林植物与土壤的适应性,才能合理进行配置。
二 植物对土壤酸碱性的适应
按照植物对土壤酸碱性的适应程度将植物分为酸性土植物、中性土植物和碱性土植物。
1 酸性土植物:在酸性或微酸性土壤的环境下生长良好或正常的植物,如红松、马尾松、杜鹃、山茶、广玉兰等。
2 中性土植物:在中性土壤环境条件下生长良好或生长正常的植物,如丁香、银杏、雪松、龙柏、悬铃木、樱花。
3 碱性植物:在碱性或微碱性土壤条件下生长良好或正常的植物,如柽柳、紫穗槐、沙枣、柳、杨、槐树、榆叶梅、牡丹等。
三 土壤中的含盐量及植物的适应
1 土壤盐渍化
土壤盐渍化是指易溶性盐分在土壤表层积聚的现象或过程,土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区。按照植物对土壤盐渍化的适应程度可将其分为耐盐植物和不耐盐植物。一般认为盐分对植物的危害程度为: MgCl2> Na2CO3> NaCl > CaCl2> MgSO4>Na2SO4
2 植物的耐盐能力
根据植物对于盐分的耐受力可将植物分为喜盐植物、抗盐植物、耐盐植物和碱土植物四大类。
① 喜盐植物 喜盐植物分为旱生喜盐植物(干旱的盐土地区) 和湿生喜盐植物(沿海)。喜盐植物可吸收大量的盐并积聚在体内,细胞的渗透压可达40~100个大气压。
② 抗盐植物 抗盐植物也有分布于干旱或湿地的种类。植物根细胞膜对盐类的透性小,很少吸收土壤中的盐类。其高渗透压不是由于体内积盐而是由于体内含有较多的有机酸、氨基酸或糖类所形成。
③ 耐盐植物 亦有分布于干旱或湿地的种类。有泌盐作用,也就是能将根糸吸收的盐再分泌出去。
④ 碱土植物 能适应pH8.5以上和物理性质极差的土壤,如藜科的一些植物。
3 耐盐植物的应用
在不同盐碱土地区,常用耐盐植物来造景、绿化或改良土壤。常用的耐盐碱树种有:柽柳、白榆、加杨、小叶杨、桑、杞柳、旱柳、枸杞、楝树、臭椿、刺槐、紫穗槐、白刺花、黑松、皂荚、国槐、美国白蜡、白蜡、杜梨、桂香柳、乌桕、杜梨、合欢、枣、复叶槭、杏、钻天杨、胡杨、君迁子、侧柏、黑松等。