土壤因子与大气因子

本节导读

这一节讲完第二章里最后两类生态因子：土壤和大气。土壤是陆生生物的「家底」，既供给水分和养分，又是土壤动物、微生物的栖息地；大气包括各种气体成分，还有风和火这两个特殊的因子。

试卷里，选择题和填空题常考土壤质地的特点、团粒结构、各类指示植物和盐生植物的类型；简答题常考「简述土壤的生态作用」「简述风对植物的影响」。学完这一节，你应该能说出三类土壤质地的区别，背出几类土壤上的代表植物，并知道氮、氧、二氧化碳、风、火的生态意义。

土壤的生态作用和组成

土壤是岩石圈表面疏松的表层，是生物与非生物环境相互作用最活跃的地方。它的生态作用有三条：一是植物生长的基质和营养库，提供水分、矿质养分，并固定支撑根系；二是土壤动物和微生物的栖息场所；三是有机物分解、转化的场所，是物质循环的重要环节。

理想的土壤由固体、水和空气三部分组成，大致比例如下（体积，参考值）：

成分	大致比例	作用
矿物质	约 45%	提供矿质养分，构成土壤骨架
有机质	约 5%	改良结构，保水保肥，缓慢释放养分
水分	约 25%	溶解养分，供植物吸收
空气	约 25%	供根系和土壤生物呼吸

土壤的物理性质

土壤质地

土壤质地是指土壤中砂粒、粉粒、黏粒的组合比例，分成砂土、壤土和黏土三大类：

质地	通气透水	保水保肥	升温	特点
砂土	好	差	快（热性土）	易干旱，养分易流失
壤土	较好	较好	适中	水、肥、气、热协调，适合多数作物
黏土	差	好	慢（冷性土）	易板结，易积水

土壤结构

土壤结构指土粒的排列和团聚方式。最理想的是团粒结构：土粒被腐殖质胶结成疏松的小团粒，团粒之间的大孔隙通气透水，团粒内部的小孔隙保水保肥，水、肥、气、热能够协调，是土壤肥沃的标志。长期只施化肥、不施有机肥，团粒结构会被破坏，土壤变得板结。

土壤的化学性质和土壤生物

土壤酸碱度（pH）影响养分的有效性和微生物的活动。大多数作物适合在接近中性的土壤里生长。土壤过酸时，钙、镁等养分容易流失，铝等有害元素溶出，固氮菌的活动受抑制；土壤过碱时，铁、磷等养分的有效性下降。

土壤有机质特别是腐殖质，是肥力的重要标志，它能改良土壤结构、保水保肥并缓慢供给养分。

土壤里生活着大量生物：

• 土壤微生物（细菌、真菌、放线菌）：分解有机质，有的能固氮。

• 根瘤：根瘤菌与豆科植物共生，固定空气中的氮，是互利共生。

• 菌根：真菌与植物的根共生，扩大根的吸收面积，促进养分吸收。

• 土壤动物：蚯蚓、线虫、蚂蚁等，分解有机物，蚯蚓还能松土、改善通气透水。

植物对土壤的适应

植物长期生活在不同的土壤上，形成了不同的类型，其中一些可以指示土壤的性质：

土壤类型	植物类型	代表
酸性土	酸性土植物（嫌钙植物）	铁芒萁、杜鹃、茶树、马尾松
钙质土（石灰性土）	钙质土植物（喜钙植物）	蜈蚣草、南天竹、柏木
盐碱土	盐生植物	碱蓬、盐角草、柽柳
流动沙地	沙生植物	沙拐枣、梭梭、沙棘

盐生植物处理盐分的方式有三种：聚盐，把吸收的盐分贮存在体内，如盐角草、碱蓬；泌盐，通过叶片上的盐腺把盐分排出体外，如柽柳、红树；拒盐，根细胞不吸收或很少吸收盐分。

沙生植物要面对风蚀、沙埋、日灼和干旱，所以多具有发达的根系、能抗沙埋的茎和耐旱的叶。

大气因子

大气成分的生态作用

成分	含量（参考）	生态作用
氮气	约 78%	多数生物不能直接利用，要靠固氮生物转化
氧气	约 21%	需氧生物呼吸所必需；水中和土壤中的氧常成为限制因子
二氧化碳	约 0.04%	光合作用的原料；浓度升高会加剧温室效应；大棚可增施二氧化碳

高山上气压低、氧气稀薄，动物需要适应缺氧；池塘、鱼缸里溶解氧不足，鱼会浮头；土壤板结缺氧，根系呼吸受阻。

风

风对植物的作用有：帮助风媒花传粉、传播种子和果实（如蒲公英）；造成机械伤害，使植株倒伏、折断，在风力强劲的地方树冠偏向一侧，长成旗形；加快水分蒸腾。风对动物的飞行、迁徙和体热散失也有影响。防护林能降低风速，起到防风固沙的作用；风也会造成土壤的风蚀和沙尘暴。

火

火对生态系统有两面性。一方面，森林火灾烧毁植被，造成水土流失和污染；另一方面，在草原、稀树草原等系统里，适度的火烧能清除枯落物、释放养分、抑制木本植物入侵，促进植被更新，有些植物的球果或种子还需要火烧才能裂开或萌发。现代做法是严格防控森林火灾，同时在合适的地方开展计划性的控制火烧。

易错提醒

• ❌ 黏土保肥能力强，所以最肥沃。✅ 黏土保水保肥好，但通气透水差，容易板结；对多数作物，水、肥、气、热协调的壤土更理想。

• ❌ 团粒结构是由砂粒堆成的。✅ 团粒结构是土粒被腐殖质等胶结成的小团粒，有机质是胶结剂。

• ❌ 所有植物都喜欢中性土壤。✅ 杜鹃、茶树等酸性土植物偏好酸性，碱蓬等盐生植物能适应盐碱。

• ❌ 盐碱地上的植物都靠吸收盐分生存。✅ 盐生植物有聚盐、泌盐、拒盐三种方式。

• ❌ 大气中含量最多的气体是氧气。✅ 含量最多的是氮气，约占 78%，氧气约占 21%。

• ❌ 火对生态系统只有破坏作用。✅ 在草原等系统里，适度火烧有利于更新，所以火有两面性。

例题精讲

例题 1

理想的肥沃土壤，其土壤结构一般是（　）

A. 单粒结构　　B. 团粒结构　　C. 块状结构　　D. 板结

答案：B

解析：团粒结构的土壤大小孔隙并存，既通气透水又保水保肥，水、肥、气、热协调，是肥沃土壤的标志。单粒结构保水保肥差，块状结构和板结都会妨碍根系呼吸和下扎。

例题 2

下列植物中，常见于流动沙地、具有抗风蚀和沙埋特点的是（　）

A. 秋海棠　　B. 沙拐枣　　C. 水稻　　D. 睡莲

答案：B

解析：沙拐枣是典型的沙生植物，根系发达，能耐旱、耐沙埋。秋海棠是湿生植物，水稻需要湿润环境，睡莲是水生植物，都不适合在流动沙地上生长。

例题 3

砂土的特点是（　）

A. 通气透水好，保水保肥差 B. 通气透水差，保水保肥好 C. 水、肥、气、热协调 D. 升温慢

答案：A

解析：砂土颗粒粗，孔隙大，空气和水很容易通过，所以通气透水好，但保水保肥能力差，升温快，属于热性土。B 和 D 是黏土的特点，C 是壤土的特点。

本节小结

• 土壤的生态作用：植物生长的基质和营养库，土壤动物微生物的栖息地，有机物分解转化的场所。
• 质地分砂土、壤土、黏土；团粒结构是肥沃土壤的标志，有机质是胶结剂；壤土适合多数作物。
• 酸性土植物（铁芒萁、杜鹃）、钙质土植物（蜈蚣草、南天竹）、盐生植物（碱蓬、柽柳）、沙生植物（沙拐枣、梭梭）各有代表；盐生植物有聚盐、泌盐、拒盐三种方式。
• 大气中氮气最多（约 78%），氧气约 21%，二氧化碳约 0.04%，各有不同的生态作用。
• 风有传粉、传播种子、机械伤害和加快蒸腾的作用；火有两面性。