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土壤生态系统

JoVE 核
生物学
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JoVE 核 生物学
The Soil Ecosystem

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土壤常被称作地球的皮肤 它并不只是泥土 而是一种复杂的生态系统 包含 非生物因子比如无机矿物质、空气 和水 土壤还含有许多生物因子比如细菌、 真菌和其它生物 无机矿物质占土壤体积的 40-45% 为生态系统带来 养分比如硝酸盐、磷酸盐和钾 空气和水合计占土壤体积的50-55% 空气为土壤带来养分因为含氧气、氮气 和二氧化碳 水则帮助养分渗入土壤 占土壤体积5-10%的有机生物 相互作用 也与非生物因子相互作用 以获取养分 土壤由不同的水平线 也叫层 构成 表土 也叫O区 对植物生长最重要 因其富含腐殖质 即由死亡的动植物的 微生物分解产物形成的有机物质 腐殖质为土壤带来了养分 提高了保留空气和水的能力 吸引了蚯蚓等有机生物 形成了渗透性良好的柔软土壤 表土的质地和成分 使其成为种子萌芽和植物生长的 理想基质 健康土壤应该是肥沃的 也是农业的宝贵自然资源 然而生长中的植物会利用土壤养分 降低其肥沃度 土壤生态系统补充土壤养分 是通过分解有机物质等过程 来实现的 这些关键生态功能 叫做生态系统服务 由于人类活动的增加 污染远远 超过了土壤恢复自身生态系统的速度 例如 缘于塑料垃圾 碎片的塑料微粒 对有机生命体有毒 还影响土壤质地 从而破坏生态系统的 养分循环与功能 随着全球气候变化日益影响 土壤生态系统 食物的需求又快速增加 土壤管理与保护对于维持地球上的生命 至关重要

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土壤生态系统

植物从土壤中获取无机矿物和水,土壤是陆地植物的天然介质。土壤的组成和质量不仅取决于化学成分,还取决于生物体的存在。一般来说,土壤包含三个主要组成部分:

  1. 无机矿物物质,约占土壤体积的40%至45%。
  2. 有机物,也称为腐殖质,占土壤体积的5%左右。
  3. 水和空气,覆盖约50%的土壤体积。

健康的土壤有足够的空气、水、矿物质和有机物来促进植物的生长。

基于其物理结构,土壤由四个不同的层组成:

  1. O-水平或表土
  2. A 背景
  3. B-水平或底土
  4. C-水平或基土

O-水平或表土包括新鲜分解的有机物 – 植物、动物或微生物分解的结果。它也被称为表土。这种腐殖质层在提高土壤肥力、水分和空气保持方面非常重要。虽然腐殖质在土壤总体积中所占的比例较小,但它仍然至关重要。

A背景是有机和无机成分的混合物,是岩石风化形成的真正矿物土壤的开始。

B地平线,或底土,是一层细粘土,比表土肥沃。它富含水分,比表土显示的生物活性小。

C 地平线由底层风化岩石组成。C地平线下面通常位于作为土壤形成中父质材料的基石。

土壤形成

土壤形成于物理、化学和生物风化过程对母基岩材料的影响。在物理风化的情况下,地球形成机械动作,如温度变化,风,霜,磨损,或地震,任何或所有可能导致基岩的破裂。在化学风化中,基岩与水、酸或其它化学成分发生反应。相比之下,生物风化则受到洞穴动物和植物根部的影响,这些动物和植物根生长在岩石的裂缝中,使其分裂。

总体而言,将产生的土壤类型受五个主要相互作用因素控制 – 父物质的组成、存在的生物体类型、气候条件、地形和时间。这些因素之间的相互作用在地球上产生无限多的土壤。