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1、青岛农业大学农业生态学课程论文论文题目：对土壤生态学的认识专业班级： 农学 0902 班姓名学号： 杨志学 20093431指导老师： 房全孝完成时间：2011.10.28对土壤生态学的认识摘要：本文主要从土壤生态学的发展简史、主要研究内容、主要研究趋势三个方面进行了综述，重点阐述了后两方面的内容。关键词：土壤生态学 发展简史 研究内容 研究趋势1. 前言土壤生态学作为一门独立的学科分支，尚只有几十年的历史。对于土壤生态学的概念，国内外的学者在不同时期对它的定义有所不同，但不管对该概念如何定义，土壤生态学绝不是“土壤”和“生态”的简单相加1。Coleman 等西方学者认为，土壤生态学是以土壤生
2、物为中心，研究土壤生物间以及土壤生物与非生命环境间的相互作用，揭示土壤生物群落的结构和功能的科学2，其研究重点在于研究土壤条件对土壤生物的区系组成、生长发育和繁殖的影响及土壤生物间和土壤生物与土壤结构之间的相互作用。我国学者普遍认为，土壤生态学是土壤学、生态学、地理学以及环境科学相互交叉渗透的一门具有广泛研究领域的新兴学科，它以土壤为中心，把土壤-植物- 环境作为统一体 (或综合体)为对象，揭示它们之间的能流、物流的内在联系，并应用整体与局部相结合的方法,重视与社会环境结合，为从根本上整治国土以永续利用土壤生产力服务3。以上对土壤生态学的定义，虽侧重点不同，但其本质是相似的。2. 土壤生态学的
3、发展简史土壤生态学虽为一门新兴学科，发展历史也仅仅几十年之久，但有关土壤生态思想的萌芽，可追溯到我国古代文献诗经 、 禹贡等，其中就有关于“土宜”的概念，叙述植物与土壤、气候、地形之间的关系4。18 世纪初到 19 世纪末，Humboldt 的植物地理学、Darwin 的物种起源和 Warming与 Schimper 的植物生态学，这些著作均包含植物与土壤关系的论述。其中，Darwin 最早对土壤中蚯蚓活动及其作用进行了描述。Dokuchaev 的土壤发生学中提出的成土因素学说认为：土壤是气候、生物、母质、地形和时间的产物,，是一种历史自然体,，并强调生物群落与土壤形成的统一性。因此，从某种意
4、义上讲，Dokuchaev 的成土因素学说可以看成是土壤生态学萌芽的重要标志（章家恩等，1996） 。19 世纪末到 20 世纪 70 年代，Kevan 的Soil Ecology （1955）和 Volobuev 的Ecology of Soils(1964) 以及 Brown 的Ecology of Soils Organisms等著作相继出版，对土壤生态学概念的形成起了重大的作用。此外，60 年代后期开始为期 10 年的国际生物学计划(IBP)对推动全球，包括土壤生态学在内的生态系统生态学的发展也起了重要的作用（Coleman 等， 2004） 。20 世纪 70 年代到 90 年代中期
5、，生态学理论进一步发展，以及多学科的交叉渗透和综合的趋势为土壤生态学的发展提供了良好的契机，自七八十年代以来，土壤生态学研究日趋活跃，研究方法也达到了定性与定量相结合的水平（章家恩等，1996） 。80 年代后期，成立了国际土壤生态学会（Soil Ecology Society） ；1961 年， Pedobiologia 创刊，专门发表土壤动物和微生物方面的研究成果。其间，有关土壤生态学的概念也逐渐被介绍到国内, 并得到了长足的发展（熊毅，1978；黄瑞采，1979；徐琪，1982） 。20 世纪 90 年代中期以来，环境学、生物学、物理学、化学、信息科学等学科的发展也为土壤生态学注人了新的
6、血液，尤其是分子生物学的飞速发展为土壤生态学的研究提供了强有力的工具。期间， Applied Soil Ecology创刊， Coleman 等的Fundamentals of Soil Ecology等著名的土壤生态学教材相继问世。3. 土壤生态学的主要研究内容土壤生态系统被认为是研究土壤生态系统的结构、功能及其调控规律的学科。土壤生态系统的结构是指土壤生物和非生物环境的组成、分布、相互作用以及演变；土壤生态系统的功能是指土壤生物主导的生态过程；土壤生态系统的调控规律是指包括土壤生态系统自调节和自稳定机制，以及人为干扰或者管理下土壤生态系统的退化和恢复重建机理5。其研究内容可进一步分为以下几
7、个方面：3.1 土壤生态系统土壤与生物关系的研究主要包括：土壤生物生存环境；土壤生物种类；土壤生物之间的相互关系；土壤生物与土壤物理过程、分解过程的关系；土地利用方式、农作措施、污染物及转基因作物对土壤生物的影响；土壤质量与土壤生物的关系等。土壤生态学中发展较早的分支是从经典生态学观点出发，研究土壤生物与生态条件的关系，进而揭示土壤生物活动对土壤发生与土壤肥力的影响。早期的研究仅限于土壤中微生物形态、数量、分类及其分布，近年来逐渐深入到微区内（如根际） 、孔隙甚团聚体内微生物、动物的数量、类别、形态、分布及其对土壤性质的影响，同时对较大动物（如蚯蚓、蚂蚁等）亦有过研究。土壤生物对土壤中物质转化
8、和迁移有着重要的作用，如C、N、 P、S 的转化以及有机污染物的降解等 6。此外，从宏观或历史角度研究植物地理群落的演替同土壤发生或历史演变的关系也是土壤生态学研究的主要内容之一。植物与土壤间物质交换频繁，同时二者相互影响。随着植被的演替，土壤中水分与养分循坏也发生明显改变，从而导致土壤的演变。在土壤演变的研究中，人类活动的影响越来越受到关注。近年，全球性变化研究中土壤退化的研究亦蓬勃兴起。3.2 土壤生态系统的物质循环研究以土壤为核心的农田生态系统、森林生态系统和草原生态系统等陆地生态系统中物质循环的研究一直是土壤生态学最主要的研究内容之一6。物质循环的研究包括物质的输入与输出及养分平衡，研
9、究物质在土壤-植被系统各分室的迁移、转化的途径及速率，并寻求控制物质的输入与输出，提高土壤生态系统生产力的途径，研究的元素包括 C、N、S、P 及其他矿质元素与一些微量元素。Radin 等人在研究了森林生态系统中碳的循环后认为，森林生产为陆地第一性生产的49%，现存生物量的绝大部分也聚集于该生态系统，并随凋落物而转移到土壤，从而进入新的循环；Bolow-Olsen，张小川等人对草原生态系统中营养物质的循环进行研究后也认为，草原生态系统中营养物质的循环主要在土壤和动植物之间进行，后者还运用生态系统分室模型研究了羊草-小乐草草原及大针茅草原中 Si、Al、Fe、Mn 的循环，提出营养物质的亏缺是草
10、场退化的重要原因之一；农田生态系统中物质循环的研究，是土壤生态系统研究的核心部分，也是研究最多的领域。它主要包括不同耕作制度下物质输入输出的特征及与土壤肥力、作物产量的关系；不同施肥条件下物质循环特征与系统生产力的关系。3.3 土壤生态系统的能量流研究土壤生态系统中能量流的研究主要有以下几个方面：(1) 土壤发生过程中能量转化；(2) 土壤中生物食物链能量的传递；(3) 农业生态系统能量的转化与效率6。后两个方面通过生物量与能量折算系数来进行研究。此外，近来有些学者将耗散结构理论引入土壤生态学，进行土壤系统熵的计算，是土壤能量或热力学研究上的新尝试。总之，由于技术条件的限制，土壤生态系统能量流
11、的研究目前仍甚少，而且今后相当长的时间内可能仍难有所突破。4. 土壤生态学的主要研究趋势4.1 土壤生物多样性的保护研究土壤生物多样性的保护研究是 20 世纪 80 年代以来研究的主要领域，其对于调节、保蓄、平衡土壤养分，增强系统的抗灾、减灾能力有重大意义。因此，建议加强以下研究：土壤生物相生相克的生物学基础研究；生物多样性对于提高、平衡土壤养分的生物效应研究；土壤生态条件与生物多样性的关系研究；生物多样性与土壤生态系统稳定性的关系研究；生物遗传性改变的土壤生态环境研究；人类活动(大型工程、农药、化肥、耕作制和植被破坏等) 对土壤生物多样性的影响； 不同土壤生态系的生物多样性保护的原则、措施研
12、究。4.2 土壤生态系统的退化和恢复研究自然灾害和人类活动等引起的退化土壤生态系统的面积正在扩大，其抵御自然灾害的能力降低，人类受到自然的威胁越来越大，因此，恢复和重建退化土壤生态系统已势在必行。建议加强以下研究：土壤生态系统退化的表征和危害程度研究；土壤生态系统退化的(物理、化学、生物) 机理研究 ,特别重视农药、化肥、工业“三废”等污染物质及大型工程和不合理的经营模式等对土壤生态退化的作用特点和机制研究；洪、旱、风、虫等自然灾害造成的土壤退化表征及对系统的影响；新垦区、复耕地、移民区土壤生态的环境容纳量、生态阈值及系统的功能评价研究；退化土壤生态系统恢复和重建的生物技术措施；退化土壤生态系
13、统恢复和重建的政府行为研究减少排污、综合治理、政策倾斜和教育等。4.3 土壤生态系统与全球气候变化的研究研究表明，一些土壤生态系统释放的温室气体( CH4、CO2 和 NOx 等) 与全球气候变化有关7。因而建议加强以下研究：土壤生态系统产生温室气体的种类、释放量和释放机制的研究；不同土壤生态系统(如森林、湿地、草原等) 与全球气候变化的关系研究； 人类活动对产生温室气体的影响,尤其是不同耕作制、大型工程和植被破坏造成的影响。4.4 土壤生物技术和生态工程随着可持续农业的发展和对生态农业技术需求的增加，在土壤生态学知识不管积累，特别是对土壤生物的性质、功能、土壤生物与土壤非生物的关系及其调控因
14、素的深入了解下，简历土壤生物技术和生态工程技术成为可能。土壤生物技术是指接种某种显效土壤动物或者微生物，提高土壤生物活性和植物生产力，侧重于单项技术的应用；土壤生态工程是指包括有益土壤生物资源的混合接种、地上-地下生产性食物链的联合配置和相应的土壤环境调控管理，以保证土壤生物活性，提高土壤肥力，发挥土壤生物及其植物的协同作用，提高土壤- 作物系统的养分与能量利用效率和生产力，改善作物品质5 。参考文献1 周礼恺. 土壤生态研究的展望. 应用生态学报J, 1991,2 (2): 178-1802 杨万勤,宋光煜,韩玉萍. 土壤生态学的理论体系及其研究领域 . 生态学杂志J, 2000,19(4)
15、:53-563 国家自然科学基金委员会. 自然科学学科发展战略调研报告-土壤学. 科学出版社,1996, 60-88.4 董元华. 对土壤生态学发展的几点认识. 中国土壤科学的现状与展望 M. 江苏科学技术出版社, 1991,262-265.5 胡锋 , 李辉信. 对加强土壤生态学研究的几点认识 . 第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集. 2002.6 徐琪, 董元华. 土壤生态学. 地球科学进展J. 1991,6(3):83-84. 7 Whalen, S. C. and W. S. Reeburgh. Consumption of atmospheric methane by tun-dra soil. Nature, 1990,346:160-162.
