园林生态学课件7第六章土壤与园林植物.pptx

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,第六章土壤与园林植物,第一节土壤理化性质与园林植物第二节土壤生物与园林植物第三节城市土壤的特点第四节盐碱土与园林植物,第一节土壤理化性质与园林植物的关系,一、土壤的物理性状土壤位于陆地生态系统的底部，具有营养物传递系统，再循环系统和废物处理系统，是陆地生态系统的基底或基础。

在土壤中进行的两个最重要的生态过程是分解和固氮过程。

土壤为陆生植物提供了基质，为陆生动物提供了栖息地。

土壤是植物萌芽、支撑和腐烂的地方，又是水和营养物储存场所；是动物和微生物藏身处，排污处；是污染物质转化的重要基地。

因此土壤无论对植物或动物都是重要的生态因子，是人类重要的自然资源。

土壤是由固体、水份和空气组成的三相复合系统。

固体包括无机颗粒与有机物。

土壤固相颗粒是土壤的物质基础，占土壤总重量的85%以上。

土壤颗粒的组成、性质及排列形式，决定了土壤的理化性质与生物特性。

1.土壤质地与结构组成土壤的各种大小颗粒按直径可分为粗砂（2.00.2mm），细砂（0.20.02mm），粉砂（0.02-0.002mm）和粘粒（0.002mm以下）。

这些不同大小颗粒组合的百分比，称为土壤质地（texture）。

根据土壤质地，土壤可分为砂土、壤土和粘土三大类。

砂土:

土壤颗粒较粗、土壤疏松、粘结性小，通气性能强，但蓄水性能差，易干旱，因而养料易流失，保肥性能差。

壤土:

质地较均匀，土壤不太松，也不太粘，通气透水，是较好适宜农业种植的土壤。

粘土:

土壤的颗粒组成细，质地粘重结构致密，湿时粘，干时硬，保水保肥能力强，但透水透气性能差。

土壤质地影响生物的分布与活动。

如细胸金针虫多出现在粘土中，蝼蛄喜欢在湿润的含沙质较多的土壤中，沟金针虫发生在粉砂壤土和粉砂粘土中。

2.土壤水分土壤水分（soilmoisture）能直接被植物根吸收利用。

土壤水分有利于矿物质养分的分解、溶解和转化，有利于土壤中有机物的分解与合成，增加了土壤养分，有利于植物吸收。

此外，土壤水分能调节土壤温度，灌溉防霜就是此道理。

土壤水分的过多或过少，对植物、土壤动物与微生物均不利。

土壤水分过少时，植物受干旱威胁，并由于好气性细菌氧化过于强烈，使土壤有机质贫瘠。

土壤水分过多，引起有机质的嫌气分解，产生H2S及各种有机酸，对植物有毒害作用，并因根的呼吸作用和吸收作用受阻，使根系腐烂。

土壤水分影响了土壤动物的生存与分布。

各种土壤动物对湿度有一定的要求，如等翅目白蚁，需要相对湿度不低于50%，叩头虫的幼虫要求土壤空气湿度不低于92%，当湿度不能满足时，它们在地下进行垂直移动。

当土壤湿度高时，叩头虫跑到土表活动；干旱时，将到1m深的土层中。

因而它在春季对庄稼危害大，夏季小，雨季危害最大。

土壤中水分过多时，可使土壤动物因缺氧而闷死。

3.土壤空气土壤空气主要来自大气。

但土壤空气中的O2含量和CO2含量与大气有很大的差异，土壤中O2浓度一般为1012%，CO2一般在0.1%左右，这些浓度随季节、昼夜和深度而变化。

在积水和透气不良的情况下，土壤空气含量可降到10%以下，抑制植物根系呼吸。

动物可向土壤表层移动选择适宜的场所。

土壤中的高CO2，一部分以气体扩散和交换的方式不断进入地面空气层，供植物叶利用，另一部分直接为根系吸收。

如果土壤中CO2积累过多，达到1015%时，将会阻碍根系生长和种子发芽；若CO2浓度进一步增长会阻碍根系的呼吸和吸收，甚至因呼吸窒息而死亡。

壤兽类如鼢鼠、鼹形鼠对土壤中的低氧和高CO2浓度产生了很好的适应性，地下兽对低氧的适应表现在血红蛋白的浓度增加，血红蛋白的氧结合能力增加，同时降低能量代谢，降低体温。

地下兽的脑中枢对CO2的敏感性降低，通过肾脏调整盐离子排泄速度，以及提高血液的缓冲能力。

土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，进而影响植物的营养状况。

通气不良，抑制土壤中好气微生物活动，减慢了有机物的分解与营养物的释放；通气过分，使有机物分解速度过快，养分释放太快，而腐殖质形成减少，不利于养分的长期供应。

4.土壤温度（）土壤温度影响植物的发育生长。

如小麦和玉米发芽的最低温度分别为12和1011，最适为18和24。

（）土温影响根系的生长、呼吸和吸收性能。

大多数作物在土温1035范围内，随土温增高，生长加快。

土温过低会影响根系的呼吸能力和吸收作用，如向日葵在土温低于10时，呼吸减弱；棉花在土温17-20并具丰富水的土壤中，会因根吸水减弱而萎蔫；温带植物冬季因为土温太低阻断根的代谢活动，而使根系停止生长。

土温过高，也会使根系或地下储藏器官生长减弱。

辐射通量,（）土温影响了矿物质盐类的溶解速度、土壤气体交换、水分蒸发、土壤微生物活动以及有机质的分解，而间接影响植物的生长。

土温的变化，导致土壤动物产生行为的适应变化。

大多数土壤无脊椎动物随季节变化进行垂直迁移：

秋季常向土壤深层移动，春季常向土壤上层移动。

而狭湿性的土壤动物，在较短时间范围内也能随土温的垂直变化调整自身在土壤中的位置。

二.土壤化学性质与生物,1.土壤pH及对生物的影响（）土壤pH影响矿质盐分的溶解度，从而影响植物养分的有效性。

土壤酸度一般在pH67时，养分的有效性最高。

（）土壤pH通过影响微生物活动而影响养分的有效性和植物的生长。

如细菌在酸性土壤中的分解作用减弱；固氮菌、根瘤菌等不能在酸性土壤中生存，使许多豆科植物的根瘤在土壤酸性增加时死亡，它们只能生长在中性土壤中。

（）土壤酸度影响土壤动物区系及其分布。

例如，在酸性的森林灰化土和苔原沼泽中，土栖动物区系很贫乏，只有一些喜酸性的金针虫，某些蚯蚓。

小麦吸浆虫的幼虫生活在pH711的碱性土壤中，而不能生存在pH36的土壤中。

2.土壤有机质土壤有机质是土壤肥力的一个重要标志。

土壤有机质可分成腐殖质（humus）和非腐殖质。

非腐殖质是死亡动植物组织和部分分解的组织。

腐殖物质是土壤微生物分解有机质时，重新合成的具有相对稳定性的多聚体化合物。

腐殖质是植物营养的重要碳源和氮源。

还是异养微生物的重要养料和能源，能活化土壤微生物。

土壤微生物活动旺盛，给植物提供丰富的养料。

土壤有机质的多少，又影响到土壤动物的分布与数量。

在富含腐殖质的草原地带黑钙土中，土壤动物的种类和数量特别丰富，而荒漠与半荒漠地带，土壤动物种类趋于贫乏。

土壤有机质对土壤团粒结构的形成、保水、供水、通气、稳温也有重要作用，从而影响植物生长。

3.土壤矿质元素植物生命活动需要9种大量元素（钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氧、氢、）和7种微量元素（铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯）。

除碳、氢、氧以外，植物所需的全部元素均来自土壤矿物质和有机质的矿物分解。

不同植物需要各种矿质元素的量不同，若浓度比例不合适将限制植物生长发育。

土壤的无机元素对动物的生长和动物的数量也有影响。

例如，石灰岩区的蜗牛数量明显高于花岗岩区；生活在石灰岩区的大蜗牛（Helix）其壳重占体重的35%，而生活在低钙土壤中时，其壳重仅占体重20%。

土壤钴含量低于23ppm时，许多反刍动物，会患“虚弱症”，严重时导致死亡。

含氯化钠丰富的土壤和地区，往往能吸引大量草食有蹄动物，这是因为他们的生理需要必须补充大量盐。

第二节土壤生物与植物的关系,一、土壤微生物土壤中存在中各种细菌生理群，其中主要的有纤维分解细菌，固氮细菌、氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等。

它们在土壤元素循环中起着主要作用。

1、纤维分解细菌土壤中能分解纤维的细菌主要是好气纤维分解细菌和嫌气纤维分解细菌。

好气纤维分解细菌活动最适温度为2230，通气不良和太高、太低温度对这类细菌的活性均有较大影响。

土壤纤维分解细菌活动强度受土壤养分、水分、温度、酸度和通气等因素的影响。

通常纤维分解细菌适宜中性至微碱性环境，所以在酸性土壤中纤维素分解菌活性明显减弱。

纤维分解细菌的活动也受到分解物料C/N比率的影响，一般情况下，细菌细胞增长所需的C/N比率为4/15/1，同时，在呼吸过程中还要消耗几倍的碳因而，当分解物料C/N比率在20/125/1时，纤维分解细菌能很好地进行分解活动。

由于一般植物性材料（如蒿杆、树叶、杂草等）C/N比率常大于25/1，因而，在利用这些材料作堆肥、基肥时，为了加速分解可适当补充一些氮素化肥或人粪尿等。

土壤微生物分离纯化及测数,2、固氮细菌土壤中固氮微生物种类很多，它们每年可从大气中固定氮素达一亿吨。

其中固氮细菌在固氮微生物中占有优势地位，大约有三分之二的分子态氮是由固氮细菌固定的。

固氮细菌可分为自生固氮细菌和共生固氮细菌二类。

（1）自生固氮细菌自生固氮细菌是指独自生活时能将分子态氮还原成氨，并营养自给的细菌类群。

目前已发现和确证具有自生固氮作用的细菌近70属。

自生固氮细菌:

好气性固氮菌和嫌气性固氮菌。

自生固氮细菌属中温性细菌，最适活动温度为2830,适宜中性反应土壤，但好气性固氮细菌与嫌气性固氮细菌对土壤反应的适应性不同。

前者当土壤pH降至6.0，固氮活性就会明显影响，而后者在pH5.08.5范围均有较高活性，所以在酸性的森林土壤中，好气性固氮细菌不占主要地位。

嫌气性固氮细菌广泛分布在森林土壤中，甚至在酸性沼泽化泥炭中也可以长生，它们的固氮能力虽不如好气性固氮细菌,但它们适应性强，在森林土壤中数量可超过好气性固氮细菌十倍甚至百倍，所以嫌气性固氮细菌对森林土壤固氮起着重要的作用。

（2）共生固氮细菌共生固氮作用是指两种生物相互依存生活在一起时，由固氮微生物进行固氮的作用。

共生固氮作用中根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用最为重要。

根瘤菌是指与豆科植物共生，形成根瘤，能固定大气中分子态氮,向植物提供氮营养的一类杆状细菌。

根瘤菌在土壤中可独立生活，但只有在豆科植物根瘤中才能进行旺盛的固氮作用。

根瘤菌与豆科植物形成根瘤可分为两个阶段。

侵染土壤阶段在这个阶段中，根瘤菌菌体生活在土壤中，呈小球菌或小短杆菌。

以后逐渐变成具有鞭毛能运动的小杆菌，这时还没有固氮能力，由于受豆科植物根系分泌物的诱导，它们在根际大量繁殖。

根瘤菌形成阶段侵入根毛细胞中的根瘤菌，在细胞中大量繁殖，根瘤菌在这个时期不能固氮。

当菌体侵入达到皮层深处时，皮层细胞受到菌分泌物的刺激，强烈增生并产生分生组织，其一部分形成根瘤的皮层，另一部分分化为维管束，与根部维管束相联通，这就是根瘤与宿主共生关系的通道，这样就在植物根部形成了根瘤。

在根瘤增长最强烈的时期，也是根瘤菌固氮最旺盛的时期，这时才形成真正的共生关系。

根瘤菌的固氮生物化学过程，不是在菌体细胞中进行的，而是根瘤组织受到根瘤菌分泌物的影响，产生某种固氮酶系统，在根瘤组织中进行固氮作用。

根瘤菌与豆科植物的共生关系是有专化性的，由某种豆科植物的根系中分离出来的根瘤菌，只能在同一个“互接种族”的植物根部形成根菌。

因为它们在土壤中的发育条件，往往与宿主植物要求的条件相同。

3、氨化细菌微生物分解含氮有机化合物释放氨的过程称氨化过程。

氨化过程一般可分为两步。

第一步是含氮有机化合物（蛋白质、核酸等）降解为多肽、氨基酸、氨基糖等简单含氮化合物；第二步则是降解产生的简单含氮化合物在脱氨基过程中转变为NH3。

参与氨化作用的微生物种类较多，其中以细菌为主。

据测定在条件适宜时土壤中氨化细菌每克土可达105107个。

主要是好气性细菌，如蕈状芽孢杆菌（Bacillusmycoides）、枯草杆菌（Bacillussubtilis）和嫌气性细菌的某些种群，如腐败芽孢杆菌（Bacillusputrificus）。

此外还有一些兼性细菌，如变形杆菌等。

氨化细菌所需最适土壤含水量为田间持水量的50%75%，最适温度为2535。

氨化细胞适宜在中性环境中生长，酸性大的土壤添加石灰可增加氨化细菌的活性。

土壤通气状况决定了氨化细菌的优势种群，但通气状况好坏不影响氨化作用的进行。

含氮有机化合物的C/N