土壤修复原理与技术绪论

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1、绪论一、土壤生态系统1生态系统由生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统。在生物群落同其生存环境之间，以及生物群落内不同种群生物之间，不断进行着物质交换和能量流动，并处于互相作用和互相影响的动态平衡之中。由此构成的动态平衡系统，就是生态系统。生态系统最显著的特征之一是生产力(productivity)，生产者为地球上一切的异养生物提供营养物质，它们是全球生物资源的营造者。而异养生物对初级生产的物质进行取食加工和再生产而形成次级生产。初级生产和次级生产为人类提供几乎全部的食品，工农业生产的原料。据统计，已知约有8万种植物可食用，人类历史

2、上仅用了7000种植物。最重要的是小麦、玉米和水稻等20种栽培植物。人类蛋白质来源不少是直接取自自然系统的，直接进入人类的社会经济生活。这类服务不仅在过去历史上是至关重要的唯一来源，当今仍然是重要的成分。海洋动物产品亦很重要，根据联合国粮农组织报告(1995)，在世界范围内水产为人类提供约20％的动物蛋白。陆地生态系统中草场是畜牧业的基础，除生产肉、奶、蛋和皮革等产品外，还提供运输劳役等多种服务。生态系统中许多植物是重要的药物来源。人类利用野生动植物治疗疾病有悠久的历史。现代医学依靠野生动植物的程度也必然有越来越大的趋势。像美国这样发达

3、的国家，有40％以上的药物来源于动植物。发展中国家有80％的人靠传统的中草药治疗疾病。我国人参、天麻、三七、杜仲、柴胡、鹿茸、商香、羚羊角和五灵脂等都是重要的中药材，原来不受注意的甚至不知其名的物种被发现作为药用，我国有记载药用植物至少5000种以上，常用的约为1700种。中药天花粉的蛋白质不仅能治疗绒毛膜皮癌，还可能是治疗艾滋病的良药。全世界动植物种作过研究的仅是很小一部分。国外研究机构从29000种植物筛选出约10000种提取物，其中3000种对癌症等有抑制作用。现在已发现有500多种海洋动物可提取抗癌药物。2土壤生态系统土壤是指位

4、于陆地表面、具有一定肥力而能够生长植物的疏松层。它的本质属性是具有肥力。所谓肥力，是指土壤为植物生长供应和协调水、肥、气、热的能力。土壤处在岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互紧密接触的地带，是连接各自然地理要素的枢纽，是结合无机自然界和有机自然界的中心环节，它是一个与周围环境不断进行物质和能量交换的开放系统。土壤又是一个独立的生态系统，这是因为：（1）土壤存在特有的食物链。植物通过光合作用摄取和固定大量能量，并通过根部从土壤中吸取大量养分和水分。植物的枯枝落叶及动物残骸、排泄物，富集在土壤表层。这些有机质残体，成为土壤微生物、动物——消费

5、者和分解者的食物，这些细小动物，又是某些捕食性小动物的食物。这样，便形成了土壤的食物链：动植物有机残体及植物根系→植食性小动物→捕食性小动物。（2）土壤存在独特的物质循环和能量转化。土壤中的营养元素，通过生物的吸收、分解和转化，形成了生物小循环。微生物和土壤动物在共同分解有机质的过程中，不断向环境中释放热能；又使有机质腐殖质化，储存在土壤中，长期供植物生长之用。也就是说，输入土壤的物质和能量，经过转移变化，一方面维持土壤本身的活动，另一方面又以输出的形式作用于外界环境，形成土壤的肥力特性。土壤是农业的基础。土壤层是自然生态系统经过千百年

6、生物和物理、化学过程产生而形成的，并由整个生态系统维持更新。土壤是植物生长的基质和营养库，每块土壤都在不断地进行着物质循环和能量流动。土壤可分为土表和地下两部分，但都形成为一个整体。绝大多数植物以土壤作为生活的基质。土壤提供了植物生活的空间、水分和必需的矿质元素。植物的根系深植于土壤之中，根系与土壤之间有着极大的接触面，二者之间有着频繁的物质交换。高等植物并不能直接吸收大气中的氮，而只能从土壤中吸收游离状态的氮。植物生长发育过程中，至少有16种元素是维持生长所不可缺少的。植物需要的无机元素N、P、K、S、Mg、Ca、Fe、Cl、Mn、Z

7、n、B、Cu、Mo等13种元素和有机质都来自土壤。所以，土壤是植物的营养库。土壤酸碱度对植物有影响。它能影响养分的有效性。在不同的酸碱度下，土壤矿质元素有效性不同。pH约6.5时，所有的矿质营养都可以充分地溶解，养分的有效性是最高的。pH增大或减小时，有些养分变为难溶或不溶，植物的养分供应受到一定的限制。土壤微生物适宜生长的pH值的范围都较窄。细菌最适宜于生活在中性的环境下，当pH值小于6.0或大于7.0时，硝化作用与一些腐生生物的作用都会削减，有机质分解缓慢，常引起分解不完全的中间产物积累。还可以通过寄主和寄生生物对pH的不同反应，对

8、若干植物病害加以控制。例如，棉花的根腐病、甘薯的疮痴病以及烟草的根黑病)病菌常发生在碱性土壤中，十字花科蔬菜的根肿病等病菌则喜酸性土壤。土壤生物是土壤积极的改良者。土壤中最多的生物当推微生物，估计现已知菌种