土壤与植物.docx

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土壤与植物

寶覺互動自然教室

植物電腦銀章　－　氣候，土壤與植物

目標

加深學生對生命之源-泥土–的認識。

簡介

一、土壤的功能

土壤最大的功能，是依據其物理性、化學性、與生物性，讓植物的根立足，支稱其地下部並供給植物或作物所需的營養份、水分及氧氣。

土壤的物理性質（如通氣、排水、黏性等）是決定土壤供應水份與養份能力之因素，而其化學性質（如酸鹼度、肥力、有機物含量等）是決定土壤供給植物養分能力之因素，因此，土壤之物理及化學性質，會支配植物根能深入土壤之深度，以及土壤保持水分及供應養分之有效深度。

土壤中亦含有很多種類的微生物，會將土壤中的有機物質（如堆肥）分解轉化為無機養分供作物吸收，而植物殘株及其根部亦會因收穫而部份留在土壤上形成養分再回歸土壤，供下期作物之需要。

土壤在整個生態之功能，主要有五大項，包括:

1.提供作物生產之介質，

2.提供水資源及其淨化之功能，

3.提供工程施工介質之功能，

4.提供土壤中各種生物及微生物生存空間之功能，

5.提供土壤中各種養份及有機廢棄物轉變場所之功能。

二、土壤的性質

如果將地球一剖為二，我們可以發現覆蓋在地殼上只有一層非常薄的土壤，通常只有數公尺至數十公尺。

這層土壤是經過千萬年來岩石的風化所造成的，所以一旦不慎流失了，就得再經過千萬年才能恢復。

土壤由固體、液體及氣體三部份組成。

土壤的無機部份是由岩石的碎屑及再生礦物等組成，乃是岩石經過冷熱之變化，風吹雨淋、乾燥、濕潤、結冰、解凍等氣候變化而崩裂分解；再經氧化還原、水解、中和及與碳酸作用形成高嶺石，伊來石等黏土礦物及碳酸鹽等。

土壤的有機部份則包括了無生命的腐植物質、及動植物之殘骸；有生命的部份則包括很多活的生物體如細菌、真菌、原生動物、小動物及植物的根系等。

三、土壤污染的來源

1.工業廢水及家庭污水

工業廢水及家庭污水直接排放於土地上而污染土地者較少，通常是排入河川及灌溉水渠道中，再被引進農地做為灌溉之用而污染土地者較多。

工業廢水的性質很複雜，其中含有許多對植物或人體有毒害之物質。

由於生產之稻米受到污染而不能食用，目前已有90公頃之農田遭到休耕的命運。

2.農業廢污

以往農業經營規模較小，農產及畜牧之廢棄物數量不大，常以堆肥或施於土壤方式處理，可以增加土壤中之有機物及營養份，對土壤有益。

近年農地經營方式改變，農產廢污卻嚴重污染了土壤。

集中而大規模的養豬廠是目前土壤污染的重要原因之一。

豬糞尿中含有高濃度的氮、有機物及鹽分，又因目前飼主喜歡在飼料中加入銅及鋅、糞尿中也含高量的銅和鋅。

豬糞

尿廢液進入河川及灌渠並引入農地之後，會造成農地含氮量過高，稻子徒長而不結穗。

若灌溉水量不足，鹽分累積過多，會破壞土壤的團粒結構，使土壤緊密，透水不良，以及滲透壓力太大，作物無法生長。

3.廢氣排放

工廠的廢棄及汽車排氣也是土壤污染的來源。

工廠廢氣中的污染成分，尤其是懸浮微粒，極易降落鄰近的地面，而造成土壤污染。

以往水泥廠旁農地受水泥廠落塵的影響而偏鹼性就是很好的例子。

公路兩旁的土地，則受汽車排氣的影響，含有高濃度的鉛。

根據台灣省環保處的調查顯示，高速公路在通車約十年後，路兩旁土壤中的鉛含量較未受污染之背景值約25ppm高出很多，最高可達到778ppm。

4.固體廢棄物

相當於由水及空氣而來的污染，因固體廢棄物或人為之建設活動而造成之土壤污染更為嚴重。

許多土地上因堆積了廢棄物，使植物無法生長。

同時廢棄物滲出的有害物質也會進入土壤造成土壤的污染。

土壤與植物關係

無論闊葉樹林或針葉樹的自然林〔或稱原始林〕，只要留意觀察，不難發現凡是地形較緩和，土壤層較豐富而厚的地方，就有較濃密的森林。

反之，在地形較陡竣的山坡或陵線附近，或風力較強的迎風面，都因表土較薄又乾燥，所生長的樹林就較為稀疏，而所生長的植物種類也不同。

從這些地方，我們可以了解地形與土壤，都會影響植物的

分佈。

土壤空氣對植物的生長和微生物的活動有很大的影響。

任何植物在生長期對土壤空氣都有一定需求。

土壤空氣來自大氣，但由於生物活動的影響，土壤空氣與大氣的組成有差異。

土壤空氣通常濕度較高、二氧化碳成份較高、氧氣成份較少。

那我們可以見到的就是離開酸度強的土壤的地方，一般其植物的生命都比較茂盛的，還可以成為樹林，當然還有水流和空氣還會對植物有其他影響，所以我們必須要對地球上的資源好好保育。

主要生態環境

各種環境因素相互影響下，會有豐富多樣的生態環境，主要區分為：

陸生生態系與水域生態系兩大類。

陸地生態系（依海拔高度由高往低再細分）

1.針葉林帶—多在山脈區。

因為冬季常會降霜、下雪，植物為了避免凍傷或喪失太多熱量，都具有特殊本能。

最常見是裸子植物的針狀葉片，例如松樹；還有在葉片上長細毛或者葉片反捲，高山杜鵑就是明顯例子；能伸能屈的玉山圓伯和玉山箭竹，會隨環境改變生長型態；岩石隙縫生長的草本植物為了吸引蜜蜂傳授花粉，花形和外型都非常鮮麗。

針葉樹林中，生產者種類不多，棲息於高山的動物種類也就不多。

●針葉林帶

●近山頂常受風而形成草原。

　　2.針闊葉林混合林—針葉樹隨著海拔高度降低而減少，而闊葉樹則漸增。

這一區域的針葉樹種多半是葉片像鱗片狀的檜木。

使得在檜木林裡常見附生地衣—松蘿，掛滿樹幹，林木的底層長滿茂密的蕨類植物，活動於針葉林帶的動物也會活動於這一帶，尤其是高山的鳥類會下移來過冬，常見的烏鴉喜歡在遊客丟棄的垃圾堆中啄食。

●針葉林之代表松樹

●闊葉林

3.闊葉林帶—溫暖的氣候再加上充足的水分，孕育的生物種類與數量很多。

原始的闊葉林呈現立體而複雜的層次，落葉性的青楓與紅楂槭在秋冬季節葉片變紅，混在常綠的闊葉樹林中，別有一番秋意。

常綠的樹種中，最常見的是樟科家族，有可以生產樟腦油的樟樹，還有殼斗科家庭成員，厚實的果實提供松鼠們啃牙齒。

在樹冠層下各式的植物不僅有小灌木，更有攀爬、寄生、附生著植物，底層更常見到在這一複雜食物網中擔任分解的蕈類，把落葉、枯木的養分，充分的回歸自然的循環中，闊葉林提供足夠且多樣的食物給昆蟲，尤其是形形色色的毛毛蟲在春末夏初，羽化成五彩繽紛的蝴蝶，成群飛舞在溪岸。

　　闊葉林帶的氣候條件在某些特殊地形區域，有截然不同的結果。

假如因為泥岩的透水性差，水分進不到泥岩中，使植物難以生長。

水域生態系（因所在地理位不同而細分）

　　1.溪流生態系—溪流有明顯的水量改變，颱風季節的河水量可以一下增加為冬季枯水期的200倍，再加上流速急速，形成獨特的溪流生態系。

其中生產者以水中的水藻和石頭上的青苔與絲狀的水綿為主，可以稱為急流勇士的高身魚固魚就是以石頭上的水藻、青苔為主食，而石縫下的蜉蝣、石蠶、蜻蜓幼蟲則為鉛色水鶇、河烏等鳥類的食物，偶而河水聚成深潭，則有肉食、迴游性的大鱸鰻生存其中。

現今水庫的建造阻斷了迴游性魚類回家的路，對生態的影響相當巨大。

同樣是人為力量引進的外來種生物布袋蓮更有水生生物殺手的封號，因為繁殖速度太快而不留空間、光線給其他植物。

福壽螺缺少天敵去吃，牠們在水田、河岸到處可見，成為強勢的物種。

土壤的自淨能力

土壤會經由自然作用逐漸將污染物分解、轉變、移除而回復到土壤原來的狀態，這種作用稱為土壤的自淨能力。

污染物自土壤中移出有兩種途徑，一是經由土壤粒子孔隙中的氣相揮發到空氣中，一是經由雨水的瀝洗，逐漸滲入地下水層中。

污染物的移動除了受到水流速度、粒子孔隙等土壤性質之影響外，污染物是否能被土壤粒子吸著，以及其吸附之強度，影響移動速度至鉅。

大致來說，吸附力愈強，則污染值大部份時間均留在粒子上，故移動愈慢。

以高速公路兩旁土壤中的鉛為例，公路通車已十餘年，而大部份的鉛仍停留在土表層5公分的深度以內，顯示鉛的移動非常慢。

由於土壤顆粒多數帶負電荷，因此帶正電荷之重金屬離子，例如鉛、汞、鎘、鐵、鎳、鈷等，被吸附而不易移除。

污染物質除了受到物理作用離開土層而消失之外，也會受到土層中整個生態系統的作用而改變型態並且穩定下來，例如沈澱、吸附、錯合而成為無害的物質；另外也能經由化學或生物的作用，逐漸分解成小分子的物質或氣體而離開土層。

此種土壤的自淨作用，隨污染物的種類不同而有不同的方式。

重金屬類進入土壤之後，會與土壤中的有機物或生物體形成錯合物而穩定，但也可能被移除的小分子有機物鉗合住而帶著離開土層。

此外，氧化與還原作用會使重金屬的溶解度降低或升高，而影響其在土

層中的停留時間。

通常金屬類污染物在還原狀態下移動較快。

容易被微生物分解的有機物及毒性物質，例如醣類、有機磷農藥、不含鹵素的溶劑等進入土中之後，會刺激腐生性微生物大量增加。

若有機物量太多，微生物生長太快，會使土層缺氧成而成為厭養狀態，阻礙植物的正常生長，而有機物本身的分解也會比較慢。

另一類結構比較特殊，微生物不易分解的小分子人造有機物，例如有機氯農藥，含鹵素的溶劑等，它們多半都有累積於土壤的特性，非常不容易移動，而且本身對微生物也有毒性，土壤對此類物質之自淨能力有限，是令人最感困擾的土壤污染物。

無機性鹽分污染土壤的範圍常常很廣，通常都是因為灌溉方式不對，或使用了含高鹽分的水來灌溉所致。

這類污染物通常溶解度很高，因此若有足夠的雨水瀝洗，鹽分慢慢地會離開表土層，進入地下水層中。

外來的微生物及放射性物質進入土壤之後，其數目或輻射強度通常都會慢慢衰減，其衰減的速率與微生物及放射性物種本身的特性有關。

微生物若不適合土壤的環境，通常兩、三週就完全消失了，但是若有微生物孢子存在，則經過數年、數十年後仍有可能萌發。

放射性物質隨其所含之放射性元素不同，而有不同之衰減速率。

有些放射性元素之半衰期達數千年，則其放射性可以持續很久，污染的危害也就十分深遠了。

總括而言，土壤的自淨能力隨土壤性質及污染的性質而有不同。

自然界的氣候及水文條件也都會影響土壤的自淨能力。

若污染含量不高，土壤逐漸將污染物質排除或消化分解掉；但是若污染物含量太高，使土壤失去良好的性質或超過其分解的溶量，則土壤就會失去自淨能力，無法恢復其生機了。

活動內容

此乃自然獎勵計劃（銀章）的活動項目之一，須完成以下工作紙﹕第一至五項為指定必答題，須個人完成；另第六項為自由題，可自行決定是否完成此項。

評分準則

工作紙指定題有1分，自由題2分；完成活動並獲3分者，可獲銀章資格；交回的自由題中最優秀的三份作品可另加3個活動分。

寶覺互動自然教室

植物電腦銀章　－　氣候，土壤與植物

姓名班別學號日期

第一至五項為指定題，必須完成才可獲得一個活動分

1.請寫出三個土壤功能。

2.污染土壤的成因。

3.被污染的泥土還可以生長植物嗎?

4.一般植物在怎樣的泥土才可以茂盛生長?

5.請寫出三種校園的植物名稱

第六項為自由題，可自由決定是否進行此項，完成者可得兩個活動分。

最優秀的三份作品可另外獲三個活動分。

6.請以校園植物作例子寫出氣候，土壤與植物的關係（內文約100字）

寶覺互動自然教室

植物電腦銀章　－　氣候，土壤與植物答案

姓名班別學號日期

第一至六項為指定題，必須完成才可獲得一個活動分

1.請寫出三個土壤功能。

1.提供作物生產之介質，

2.提供水資源及其淨化之功能，

3.提供工程施工介質之功能，

4.提供土壤中各種生物及微生物生存空間之功能，與

5.提供土壤中各種養份及有機廢棄物轉變場所之功能。

2.污染土壤的成因。

工業廢水及家庭污水,農業廢污,廢氣排放,固體廢棄物

3.被污染的泥土還可以生長植物嗎?

基本是可以的,但一定需要很長期的自然化轉變

4.一般植物在怎樣的泥土才可以茂盛生長?

一般要在可以保存水份及酸鹼度適中的地方而氣候需要合適植物本身

5.請寫出校園的植物名稱。

自由作答

第六項為自由題，可自由決定是否進行此項，完成者可得兩個活動分。

最優秀的三份作品可