土壤对植物的生态作用(精选4篇)
土壤对植物的生态作用 篇1
0 引言
“万物土中生”。除了极少数水生植物和寄生植物之外,植物生长发育所必须的水分、养料、温度和空气都由土壤供给,土壤是植物生长发育的基地。植物要在土壤里扎根和进行呼吸作用,需要土壤有适宜的温度和通气条件;作物正常生长发育,要从土壤中吸收水分和养料[1]。土壤及时满足植物对水、肥、气、热等要求的能力称为土壤肥力。肥力是土壤最本质的特征,通常说土壤肥瘦、好坏,主要是反映土壤肥力的高低。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求,是植物丰产的基础。土壤之所以重要是因为它是植物生存的重要生态环境。在研究土壤和植物的关系中,要了解土壤性状及其对植物生长发育影响,从而能动地去改良土壤,合理施肥,提高土壤肥力,创造适合于植物生长发育的土、肥条件,为夺取作物的高产稳产创造条件[2]。
1 土壤性状与植物的关系
土壤包括以下各种成分:土壤空气、土壤水分、土壤有机体和土壤无机体、还有各种不同的生物特别是物生物及其活动的产物—腐殖质。土壤中的所有这些成分以及它们之间的相互关系都影响着土壤的性质和土壤肥力,从而影响植物生长[3]。
1.1 土壤空气
土壤空气是植物生长发育不可缺少的因素。它影响植物根系的呼吸作用,进而影响整个植物的生理机能;同时也影响着土壤微生物的活动,归根结底是影响植物营养条件的重要因素。
土壤的空气基本来源于大气,只有很小一部分气体来源于土壤本身的生化反应。土壤空气中N含量占80%;O2和CO2占20%。由于微生物、动物和植物根系的呼吸作用和大量有机质的分解,土壤中O2的含量大大减少(大气中O2为20%;土壤中为10%~12%),同时又使土壤中CO2的含量大大增加,超过空气中CO2含量的几十倍到几百倍(大气中CO2含量为0.03%;土壤则高大2%以上;通气不良的情况下,还会增高到5%以上)。
1.2 土壤水分
植物生长发育所需要的水分必须是土壤环境中的水分。它来自降雨、降雪或地下水上升以及水蒸气的凝结。养分只有溶于水中才能被植物吸收。养分的运输也只有通过水的运行才能输送到植物体的各个部分。矿物养分的溶解和转化,有机物的分解与合成等等,也都只有在水分存在并且直接参与下才能进行[4]。同时,水分还能调节土壤温度。
土壤水分过少,则不能满足植物正常生理活动的需要,并且好气性细菌分解活动过于旺盛,造成土壤有机质含量贫乏。如果土壤水分过多,尤其是地下水位过高时,土壤空气不流通,氧气缺乏,助长嫌气细菌活动,产生硫化氢等有毒物质,阻碍根系的呼吸和养分的吸收,使根系腐烂,种子不能萌发。此外,水分过多还引起养分流失,降低土壤的肥力。因此保持土壤水分的平衡,适时调节土壤水分和空气的关系,对于植物的生长是十分重要的。如何才能建立起合理的土壤水分关系呢?关键是改良土壤。具备团粒结构的土壤才能自动调节土壤水分的均匀,改善土壤水、肥、气的矛盾,为植物的生长发育提供了良好的生活条件。
1.3 土壤温度
土壤温度一方面制约着各种盐类的溶解速度,土壤气体的交换和水分的蒸发,土壤中各种微生物的活动以及土壤有机质分解的速度和养分的转化等,因而影响到土壤的各种性状而间接影响植物生长。另一方面,土壤温度对植物也有直接的影响,如影响植物种子萌发和扎根出苗。各种种子发芽要求一定的土温,如小麦发芽的最低温度为1℃~2℃,最适28℃;玉米和南瓜发芽的最低是10℃~11℃,最适是24℃。土温还影响根系生长和呼吸以及根系的吸收能力,根系的呼吸能力一般是随土温减低而减弱,这是因为低的土温抑制根系的生长和降低其代谢,从而减弱其吸水作用;同时低的土温使根系的呼吸强度降低而影响对矿质的吸收。
1.4 土壤酸碱度
土壤酸碱度是指土壤溶液的酸性和碱性,常用PH值来表示。
土壤过酸或过碱都会引起植物蛋白质的变性和酶活性的迟钝而使植物死亡;另一方面,土壤酸碱度影响无机盐分的溶解和土壤微生物的活动,而间接影响植物的营养。此外,土壤酸碱性还影响微生物的活动。通常硝化细菌和好气性固氮细菌都不能在酸性较大的土壤里共存,所以酸性反应不利于硝化作用,许多豆科植物的根瘤菌也会因土壤酸性增加而死亡,自生固氮菌在土壤p H4.5~5时虽可生存,但实际上已失去了固定分子氮的能力。
因此,植物不能在过酸或过碱的土壤里生长,一般植物能生长的范围在土壤酸度3.5~9之间,最适宜的范围是在5~8之间,常见的农作物大都适宜于中性土壤。
1.5 土壤生物
土壤中微生物的数量非常庞大,据计算,在一克土壤里,微生物的数目可达数千万乃至数十亿个;种类也相当复杂,主要有细菌、防线菌、真菌、藻类等。
土壤微生物的作用非常大,除了担当物质循环中的还原者外,固氮菌能把土壤中游离的80%以上氮分子固定成为植物肥料;有的植物没有真菌(菌根)的共生便不能生存。此外,微生物生命活动中产生的有机酸、生长素、氨基酸等,可成为植物的营养物质。有些微生物所合成的胡敏酸及有些微生物所产生的吲哚乙酸和其他的生长刺激物质对植物的生长有明显的刺激作用。有些细菌可使硫化氢、甲烷等有毒气体氧化成无毒的物质。
2 土类与植物的关系
我们常见的生态土类有盐碱土、砂土、酸性土、钙质土。长在不同类型土壤上的植物由于长期适应,产生了相应的植物生态类型。例如盐碱地环境里生长的是盐生植物和碱生植物;酸性环境中生长的是酸性植物;钙质土环境里生长的则是喜钙植物。
2.1 盐碱土植物
盐碱土是盐土和碱土的总称。所谓盐土,是指土壤中可溶性盐含量相当于土重的%以上,有的可打3%以上。对于植物生长来说,土壤含盐量在0.2%以下,对植物无妨碍;在0.2%~0.5%之间仅对幼苗有危害;在0.5%~1%之间,大多数植物不能生长,只有一些耐盐性强的植物,如棉、西瓜、甜菜等可以生长;1%以上,则只有特殊适应于盐土的植物才能生长。在生理上,根据抗盐能力的强弱可分为积盐性植物、排盐性植物、不透盐性植物[5]。
盐土和碱土对植物的害处有以下几反面[6]:a)盐分浓度过大,植物的根或种子均不能在土壤盐溶液中吸取足够的水分,甚至细胞中的水分还向盐溶液中倒渗,引起植物生理干旱而枯萎死亡;b)直接伤害植物组织,尤其是碳酸钠和碳酸钾,常常引起植物死亡;c)盐分浓度过大,原生质受害,蛋白质合成受损,致使含氮中间产物的积累,出现“自身中毒”现象;d)高盐浓度下,气孔不能关闭,使植物枯萎死亡;e)碱土的碱性过大,破坏了土壤结构,植物无法生存。
对于盐碱土植物生态的研究是生物脱盐,改良盐碱土的重要方面。盐碱土的改良有水利和农业措施,如洗盐排水,用有机肥或酸性肥料中和碱性,改良土壤结构等。此外,通过植物改良盐碱土也是重要的一环,如中国北方不少地区有用种水稻结合排水洗盐等来改良盐碱土的,一般说,种水稻2年至3年后,盐分大多洗去,这样,在改土过程中同时可得到收益。
2.2 沙土植物
在荒漠、半荒漠海滨及草原分布的地带性或非地带性的沙丘上,由于具有温度变化剧烈、基质贫瘠、流动性大、表层干旱等特点,因而限制了许多植物在这样的生境生长和分布,只有那些有特殊适应能力的植物才能在这样的生境中生存、发展。这类植物通常称之为沙生植物。
沙的流动性是沙生植物适应于当被沙淹没时能在被沙埋没的基干上长出不定根;在暴露的根系上也能长出不定芽。沙生植物的根系特别发达,水平根和根状茎有的可以长达几米,十几米或二十几米以上,紧附着沙土,这就是沙生植物的固沙作用。利用沙生植物固沙和改造沙生生阱特点,是根治沙地的最有效办法。例如用沙竹、沙米、沙拐枣、籽蒿、绵蓬等来固定流动沙丘,这些植物借其强大的根系固着沙丘,减少沙的流动性,使流动沙丘逐渐固定为半固定或固定沙丘。再在其上种油蒿、沙荠、花棒等,以进一步固定沙丘,其枯枝落叶并增加了沙丘有机质和蓄水保水的能力。当这些植物形成郁闭时,这种植物小环境更起了改变沙地气候的作用。以后就可以逐步在上面造林治沙,种植庄稼。
2.3 钙土植物
这类植物是与酸土植物相对而言的,两者对土壤钙盐的要求是两个极端。钙土植物只有在石灰性含钙丰富的土壤中才能生长,所以又称喜钙植物。
石灰性土壤的特点,主要是富含碳酸钙,土壤呈碱性反应,钙对植物的生态作用,在于钙直接影响植物的代谢,同时钙对土壤的物理结构、化学反应、营养状况以及土壤微生物发生影响。南天竹、柏、西伯利亚落叶松等都是著名的钙土植物,蜈蚣草、铁钱蕨、野花椒、黄连木等亦属此类。
2.4 酸性植物
这一类植物能生长在酸性土壤上,也就是说它们生长在土壤却钙、多铁铝的环境里,所以又称为非钙植物。在土壤缺钙的情况下,土壤坚实、通气不良、容易缺水、水温较低、呈酸性或强酸性。越橘、杜鹃、酸模、茶、马尾松、芒萁以及许多兰科及酸沼中的植物是典型的酸性植物。它们在钙土上是不能生长的。
3 土壤污染与植物的净化作用
工业“三废”不仅污染大气、水域、也同样污染土壤,影响植物的生长,甚至严重影响农、林、牧业的发展,并进而影响人体健康。
土壤被污染后,土质变坏,结构被破坏,土壤变板结,并使土壤贫瘠化和盐碱化,甚至不能生长植物,成为不毛之地。就是生长在上面的植物也因为吸收了土壤中的有毒元素而受到污染,人、畜食后发生病害,严重的会致死。日本神岗山开采铅锌矿排放含镉废水是第二次世界大战的事,到50年代已采取废水治理措施,此后河水中含镉很少。但事隔十几年的今天该地区骨疼病人反而日渐增多,原因就是土壤受镉污染20年后仍然含镉并转移到稻米中,而人吃了给地区稻米受到严重毒害之故。重金属元素如镉、砷、铅等对土壤的污染特别严重。
如何净化被污染的土壤?除了消除污染源、调换已被污染的土壤;调整土壤的酸碱度,如对被污染而反碱的土壤可施磷酸等,也可以通过控制土壤酸度来降低土壤中镉的活性,并抑制土壤对镉的吸收等办法外,利用植物对重金属元素或有毒元素的选择吸收作用来消除土壤中的有害元素也是重要的一方面。因为植物对元素具有选择吸收的能力,有的植物吸收和积蓄这种元素,有的则选择吸收另一种元素。有的植物甚至能把某些稀有元素或者在土壤中含量极少的元素积累在身体中,如蕨类植物中的横须贺蹄盖蕨(Athyrium yokoscense)能吸收镉,如干种紫云英积累硒,许多毛莨属及菊科植物体内积有锂,在松体内积蓄铝,浮萍能积累金、镭等等,植物的这种能力一方面可以作为找矿时的参考,用作为指示植物;另一方面也可以作为植物吸收和净化土壤污染之用。
4 结语
做为万物生长的根基,生命的摇篮。土壤对植物有重要的生态作用,它不仅提供了植物生长发育所必须的水分、养料、温度和空气,同时植物生命活动所需要的各种不同矿质元素的吸收和运输也与土壤环境密不可分。土壤是植物生存的重要的生态环境。
长在不同类型的土壤上的植物,由于长期适应,可以产生出相应的植物生态类型,这说明植物对土壤因子的变化可以作出不同的反应和适应,同时植物对受污染的土壤还有改造和恢复的能力。
土壤仅作为影响植物的一个方面的因素,还有阳光、空气、水分、温度等重要生态因子。因此,在研究中,我们要注意把各个因子综合起来,又要全力找出一定条件下的主导因子,从而为我们采取相应的管理措施提供依据,这是研究植物生态的一个重要方面。
参考文献
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土壤对植物的生态作用 篇2
环境中各生态因子对植物的影响是综合的,也就是说植物是生活在综合的环境因子中,缺乏某一园子,或光、或水、或温度、或土壤,植物均不可能正常生长。 环境中各生态因子又是相互联系及制约的,并非孤立的。温度的高低和地面相对湿度的高低受光照强度的影响,而光照强度又受大气湿度、云雾所左右。
尽管组成环境的所有生态园子都是植物生长发育所必需的,缺一不可的,但对某一种植物,甚至植物的某一生长发育阶段的影响,常常有1-2个因子起决定性作用,这种起决定性作用的因子就叫“主导因子”。而其他因子则是从属于主导因子起综合作用的。如橡哎是热带雨林的植物,其主导因子是高温高湿;仙人掌是热带稀树草原植物,其主导因于是高温于燥。这两种植物离开了高温都要死亡。又如高山植物长年生活在云雾撩饶的环境中,在引种到低海拔平地时,空气湿度是存活的主导因子,因此将其种在树荫下,一般较易成活。
一、不同生境中生长着不同的植物种类
棕搁科中绝大部分种类都要求生长在温度较高的热带和亚热带南部地区的气候条件下,
如椰子、伊拉克蜜枣、油棕、皇后葵、槟榔、鱼尾葵、散尾葵、糖棕、假槟榔等;落叶松、云杉、冷杉、烨木类等则要求生长在寒冷的北方或高海拔处;桃、梅、马尾松、木棉等要求生长在阳光充足之处;铁杉、金粟兰,阴绣球、虎刺、紫金牛、六月雪等喜欢蔽荫的生长环境;杜鹃、山茶、桅子花、白兰、芒箕等喜欢酸性士;在盐碱土上则生长 碱蓬等;砂枣、砂棘、柠条、梭梭树、光棍树、龙血树、胡杨等在于旱的荒漠上顽强地生长着;而莲、睡莲、菱,蓬草、姜菜等则生长在湖泊、池塘中。
二、不同的环境影响植物体内
有机物质的形成和积累 不同的环境除了能影响植物的外部形态及内部结构,还影响植物体内有机物质的变化。很多药用植物认野生变栽培后变化很大。如欧乌头(Aconitumnapellus)的根在寒冷的气候下变得无毒;金鸡纳(Cinchoraledgeriana)在高温干旱条件下,奎宁含量较高,而在 土壤湿度过大(饱和湿度的90%)环境种校缒烤拖灾档停踔敛荒苄纬桑欢胖傧蜓舻囊镀 胖俳?0%左右,而阴面的叶片含胶量仅为3%-4%等。一般认为在气候温和、湿润地区野生植物和栽培植物各部分的物质形成是以淀粉、碳水化合物的总量较多。相反地,在大陆性气候地区, 即空气和土壤都比较干燥,光线充足,有利于蛋白质和与蛋白质柏近似的物质形成,不利于碳水化 合物和油脂的形成。
植物对土壤石油污染的修复作用 篇3
1 油气田开发对土壤造成的污染
油田开发过程中产生的废水、固体废弃物或者泄漏的原油等会进入土壤,使土壤中的重金属以及有机物超标,对土壤生态系统会产生直接或间接影响。这些污染主要集中在土壤内部50 cm以上范围内,破坏土壤结构和土壤通透性,从而影响植物的正常生长,严重时甚至导致植物死亡。在国外,土壤污染的整治早已引起了高度重视。而我国石油污染相当严重,每年约有600 万t污染物进入环境,造成约480 hm2的土地石油含量可能超过安全值[1],而我国污染治理较为落后,与发达国家相比晚10 年左右。
2 植物对土壤污染的修复
土壤中的污染物主要有重金属和有机物,修复的方法主要分为植物修复、物理修复、化学修复、生物修复4 类。在这些方法中,植物修复方式的优势最为明显。主要体现为以下5 个方面:一是实施成本低,简单有效,不会造成二次污染;二是对环境扰动少,并且可以同时具备降噪、空气净化等作用;三是可同时对环境进行美化;四是生态环境会由于植物的定向栽培而有所改善;五是不仅可治理污染,而且可收获植物,获得经济效益。植物通过对土壤中污染物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等来实现净化[2]。
2.1 植物对重金属的修复原理
2.1.1植物富集。植物可通过积累作用将重金属进行富集并运输到植物根部可收割部分或地上枝条部分,通过移去植物或收获植物而达到除去污染物的目的。
2.1.2 根系过滤。利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属。
2.1.3 植物固化。利用超积累植物或耐重金属植物降低重金属活性,从而减少重金属进入食物链或进入地下水。
2.1.4 植物蒸发。植物根系吸收土壤中的易挥发性金属元素如汞、硒等,利用蒸腾作用通过叶片将其蒸发,从而清除土壤中的金属污染。
2.2 植物对有机物的修复原理
一是吸收积累有机污染物;二是分解作用,植物体吸收有机污染物后将其分解成碎片贮藏在植物组织中或通过新陈代谢或矿质化成为水和二氧化碳;三是通过土壤中的微生物进行降解,植物根系为微生物提供生存场所,同时根系分泌物也可为微生物提供大量营养,从而刺激根际各种菌群的生长繁殖,增强降解作用。
除此之外,栽培措施对提高植物修复率也具有积极的作用,包括育苗、翻耕、种植密度、除草、轮作、间作、套作及收割等。研究表明,原油在无自然植被的土壤中短期内很难被降解,在长达2 个月的时间内,仅降解5%,而在有植被条件下,经过120 d以后,净化率达53.8%,随着时间的增加,原油会得到进一步的净化[3]。
植物种类的选取对植物修复效率具有关键性作用。一般来说,能用于石油烃污染土壤修复的植物应具有耐受高污染浓度以及发达根系的特点。目前世界范围内已经发现可用于土壤修复的植物有400 余种。该文以几种典型的、适合四川地区生长的植物为例,研究它们对土壤中石油污染的去除能力,结果如图1 所示。可以看出,经过120 d的修复,狗牙根对石油污染的去除率最高,可以达到58.67%,是土壤石油污染自然去除率的2.3 倍[4]。其他植物对石油烃去除率略低,芦苇为42.5%[5], 大豆为38.1% , 高羊茅为29.2%[6]。 由此表明,不同植物对石油污染的去除率效率不一致。此外,不同植物适合的生存环境以及产生的经济意义不同,限制了它们在油田去污中的应用范围。譬如狗牙根和高羊茅比较适合温暖潮湿的区域,芦苇比较适合有水的沟渠、江河湖泽、沼泽地带;大豆除了去油污之外还能产生一定的经济效益,更加适合油污低的地方或者经过其他处理过的土壤的第2 次处理。
3 结语
虽然该文对植物对土壤石油污染物的修复作用进行了介绍,同时研究表明狗牙根、大豆等对石油污染的去除率比较高,但筛选出更多适合修复四川地区各个井场被污染的土壤的高效植物,以达到更好的去污效果和经济效益,仍然是当前应首要解决的问题。
参考文献
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土壤对植物的生态作用 篇4
在现代园林建设中,设计是首要步骤。近几年的园林建设中,存在着一些问题。如有的设计作品仅投其某个领导或业主的喜好,不考虑当地的地形、人文、气候等客观因素,不能做到因地制宜;在植物选择上不能充分考虑其生态习性,使园林建设在耗费了人力、物力、财力后,得不到理想的效果;有的设计不考虑实地位置及周围环境,采用“拿来主义”,照抄照搬;有的设计植物品种没有特色,缺乏创新意识,造成植物景色千篇一律,不能适应现代社会审美观念的需要;有的设计人员未经过专业培训,仅凭实践经验,对设计作品的思路、布局未进行认真、清晰的分析,对植物配置的原则、比例及生态作用未仔细的思考和研究,导致设计不符实际,布局不合理;有些绿化施工队伍无施工资质和施工经验,带来了如绿地积水、苗木死亡等诸多问题,严重破坏了绿地的观赏效果;当前绿化施工打破了传统的施工季节,为了完成任务,反季节栽植处处可见,尤其是炎热的夏季,树木蒸腾量高,成活率低,往往事倍功半,大大浪费了资源。
2 现代园林植物生态设计的对策
2.1 确定生态的设计计划
现代园林植物设计首先要创造意境,达到情景交融。园林设计作为艺术特征具有创造性,反映生活,鲜明、生动、准确完美地表达思想感情,将建设对象的“形”和想表达的“意”结合起来,达到情景交融、画中有诗的境界。其次要将所有设计的内容定位准确。融合各种先进文化、学科,突出特色,展现自身风格魅力,甚至一种政治、文化态度。第三是现代园林设计与城市绿化总体规划相结合,从形式和布局上满足整体规划的要求。从规划角度出发,城市绿地系统的点、线、面相结合,各生态绿地之间既有联系,又有各自独特的艺术特征。第四是在设计前必须要进行实地准确的勘查测量,充分掌握实地的气候条件,并根据不同的绿地功能需要,突出设计特色,本着适地适树、经济合理的原则进行;在植物材料的配置上不能过分追求自我、新鲜、奇特,应做到乔木、灌木、植被的比例搭配,充分考虑植物的生态效益,创造舒适自然的生活环境。
2.2 现代园林中植物的生态设计配置
2.2.1 植物的选择。
植物选择是整个园林景观的重要组成部分,植物选择有助于风格和特色的形成。在配置植物时,应满足功能上的要求。除了植物的基本功能(如吸收CO2、释放O2、吸尘、降低噪音、杀菌等)外,植物在不同的场所具有不同的功能。
2.2.2 植物的层次结构。
植物的层次结构应采用乔、灌、草相结合,以乔木为主。乔木的栽植密度不宜过大,株距一般为5~7m,为林下的灌木、花草留出生长空间,同时要注意植物喜阴阳的特性,在光照不足的地方,尽量选用耐阴的树种。耐阴的灌木品种有珍珠梅、金根木及接骨木等植物。另外,植于西侧的植物要选择一些不怕风吹的品种,因在冬季常刮西北风,会导致新栽的植物发生倒伏和抽条,从而使植物受到伤害,影响成活。植物的配置要坚持“适地适树”原则。同时还要体现植物品种的多样性和明显的季节性,避免单调和雷同,要达到春季繁花似锦,夏季绿树成荫,秋季红叶满目,冬季苍翠迷人,做到四季景观各异,使游人与业主充分感受到大自然的无限生机和气象万千。
2.2.3 植物的栽植。
首先是地形的选择。要通过检测,分析土质是否符合种植条件,确定是否需要更换种植土。勘察地表以下1 m左右的土层结构情况,如有建筑残基,需确定可行的清除方案,进行彻底清除。建造地形是为了解决园林绿化中的平面呆板、单调、缺乏艺术性的问题,使园林景观更富于变化。其次是植物的栽植。根据树种的特性,栽植时埋土不能过深或过浅,否则会影响植株的呼吸,导致其死亡。树穴底部应填入20~30 cm的松土层,并与底肥搅拌均匀,植株入穴后应尽量保持根系舒展,然后填入肥沃的种植土。
2.2.4 植物的养护。
植物配置后的养护工作是植物景观效果、生态功能及文化内涵得以延续和完善体现的根本途径。首先应制定详细的植物养护技术标准和等级标准,建立完善的检查监督制度,由行政主管部门定期组织有关专家进行养护检查。其次,切实转变重建设轻养护的观念,使植物养护任务所需的人力、物力、财力得到重视和保障。第三,对植物的养护任务实行招投标制度,以引入竞争机制,打破植物的养护任务由各级绿化主管部门自己养护、自己验收的局面,也有利于提高养护水平和降低养护费用。
3 结语
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