土壤生態
正文
土壤中的生物與土壤環境的相互關係，以及土壤生物之間的相互關係。土壤是地表礦質經風化作用產生的疏鬆層。生物是重要的風化因子，生物體的分解產物又是土壤的重要成分。反之，土壤是生物生活的重要基底（見介質和基底）,直接為植物提供營養物質和水分,間接地供養了動物。土壤中除植物根系外，還棲息著大量微生物和小動物,動植物的死體殘骸特別是落葉枯枝,被它們破碎分解，逐步被還原為無機元素再供植物吸收利用，完成生物界的物質循環；地面上的生活廢物以及許多工業污染物也是由它們降解淨化的。因為土壤生態關係到農業生產以及污染物淨化等重大問題，所以這方面的研究日益受到重視。與生態學的其他分支一樣，土壤生態亞系統的功能（能流和物質流）是當今的研究重點。土壤 土壤的主要成分包括礦物質、有機質、土壤水分和土壤空氣。礦物質占土壤的很大比重，主要是各種矽酸鹽，其具體成分視形成土壤的岩層性質而有所變化。有機質中最重要的是腐殖質，是植物殘體在微生物作用下形成的複雜含氮化合物。
土壤顆粒大小不等，有沙粒、粉粒、泥粒、膠粒等。一般所謂沙土、壤土和粘土就是這些粗細土粒按不同比例組成的土壤類型，質地不同其保水和通氣等性能也有所不同。細微的礦質顆粒可被腐殖質膠結成為團粒，有的團粒是經過蚯蚓等土壤動物的腸道形成的。在團粒內部的各土粒間以及團粒的表面上均吸附著大量水分，而各團粒之間又有足夠的空隙以容納空氣。團粒的良好保水和通氣性能，再加上有機物的分解不斷釋出營養物質，為生物滋生提供了適宜條件。
土壤由地表向下可分出幾個層次。最上面的是表土層（A層），有機質與營養元素豐富，根系密,生物的種類和數量最多。森林土壤中還有枯枝落葉層，包括上面的未分解的枯枝落葉層 (A00層)和下面的經過部分分解的粗腐殖質層（A0層）。表土層之下是心土層，又稱澱積層(B層),由表土中淋溶下來的各種物質在此澱積。澱積層中存在著植物根系，但生物種類和數量以及生物活動都隨深度而明顯減少。澱積層以下是底土層，其中主要是土壤母質（C層）。
水和空氣都為生命活動所必需，土壤的保水與通氣功能處於良好狀態才有利於生物生存，故地下潛水對土壤生態影響極大。如在雨季潛水升高時，土壤通氣受阻，生物活動則受到抑制，在潛水層內只有某些厭氧生物在活動。至旱季，潛水下降，通氣情況改善，有利於生物活動,這時氧化過程占優勢。但如果蒸發蒸騰量過多,生物生長活動又將因缺水而受到威脅。
土壤總是在變化中,除了漫長的土壤進化過程外,還不斷地經歷著季節性的周期變化：季節性氣候變化有降水、蒸發、凍融、乾濕等；季節性生物周期如植物的生長和動物的活動；季節性耕作包括翻耕、 灌溉、 施肥等等。土壤還可按其理化性質分為若干類型。土壤母質、地形以及人為活動都影響土壤的性狀，而各緯度間水熱條件的不同常造成更為明顯的土壤水平地帶性分布：如在歐亞大陸內部由北向南分布著冰沼土、灰化土、生草灰化土、灰色森林土、黑土、栗鈣土、棕鈣土和荒漠土。而在中國東部和東南沿海，因同時還受著季風的強烈影響，由北向南則分布著暗棕壤、 棕壤、 褐土、黃棕壤、黃壤、紅壤和磚紅壤。
土壤生物 植物根系雖然僅是植物的地下部分,但在很大程度上決定了其他生物在土壤中的分布。根系以及地表枯枝落葉層附近生活著大量微生物，包括細菌、放線菌、真菌等等。它們的體型雖小，但數目眾多，若按重量計，每平方米土地可達百克以上，常超過土壤動物重量的總和。微生物是有機物質的主要分解者，在氮和硫的循環中起著關鍵作用;特別是大氣中的氮,可經固氮微生物的作用而進入生物機體。微生物分解代謝產生的碳酸和有機酸還有助於分解土壤礦物。除微生物外，土壤中還存在大大小小各種動物：最小的是纖毛類、肉足類等單細胞動物,以及較小的線蟲、輪蟲,它們主要棲息在土壤內的水膜上，再大一些的動物如較大的線蟲、輪蟲以及彈尾類昆蟲和蟎類等；更大一些的則有線蚓、各種多足類甲殼動物、蠅蛆及甲蟲等；最大的是蚯蚓以及一些穴居的脊椎動物，如鼠、兔、蛇、晰蜴等。土壤動物以死的和活的有機物為食，前者包括植物枯枝落葉和動物死體排遺物等，後者包括微生物、其他較小動物和植物根系。這些有機物在動物體中最終被分解為CO2和含氮化合物而釋入土壤內。此外,土壤動物鬆動土壤,增加其通氣性，土壤經過蚯蚓和多足綱動物的腸道多形成團粒結構，這都改善了土壤的結構。較大的翻動還使微生物和有機物質分布得更均勻，保證兩者間良好的接觸。在森林土壤中，大量的枯枝落葉更是靠土壤動物和微生物的協作才得以轉變為腐殖質的。落葉經過某些微生物的初步作用而吸引一部分無脊椎動物來取食。食草動物取食植物再經腸道排出體外其化學成分變化不大，但更利於一些微生物繁殖。經這些微生物的作用後，殘餘物又可吸引了另一批土壤動物來吞食。就在動物和微生物的輪番作用下，落葉才逐步分解而形成腐殖質。
土壤生態 土壤生物間存在著複雜的相互作用。除前面提到的植物和各種動物組成的食物鏈外，還有著各種共生或拮抗的關係。豆科植物根系與根瘤菌之間的共生關係是大家熟知的。根瘤菌固定空氣中的氮，保證了宿主植物的氮素營養，而宿主植物則為根瘤菌提供了良好的生存環境（見微生物生態）。土壤生物間的拮抗作用更為普遍。微生物間存在抗生關係，一種微生物借分泌一種化學物質(抗生素)來抑制其他微生物的生長。20世紀60年代以來，人們發現了越來越多的高等植物借化學物質影響其他生物的事例。在上述根瘤的例子中，根同土壤內的根瘤菌便是在豆科植根分泌的物質刺激下生長和繁殖的。此外,高等植物的代謝與動物很不相同,除了蛋白質、核酸、糖、脂肪等普遍存在並具有重要生理功能的化學物質外，還製造出上萬種所謂次生代謝產物，如生物鹼、萜類和黃酮類化合物。這些化合物大多沒有明顯的生理功能，但卻能抑制某些鄰近植物和微生物的生長，或驅避吃食它們的動物。從而造成它們之間的一定的均勢狀態（見生物種間化學互動作用）。
嚴格說來，土壤及其中的生物並不構成一個完備的生態系統。有機物的初級生產主要由植物的地上部分完成，捕食食物鏈也大部在地上進行，土壤中存在的主要是腐生食物鏈，以分解過程為主（見生態系統）。因此在談到森林生態系統、草原生態系統和農田生態系統時，各該地區的土壤只是相應系統的一部分,一個亞系統。在上述3類生態系統中,地上和地下部分之間物質和能量流動的情況很不相同。一般說,森林的生物生產量最大,而以凋落物形式歸還土壤的物質常達1／4。草原的生產量較低，但在無放牧的情況下，凋落物卻最多，可達1／2。農作物的凋落物量最少且因生產量不同而異，故需用化肥與糞肥等予以補充。
人類活動對土壤生態產生極大影響。過度採伐森林，可使其轉化為草甸或草原。無論森林或草原，如果被開墾為農田，則土壤容易因失去植被保護而受水蝕或風蝕，如果只種植而不養護，不注意補充營養物質，土壤肥力會迅速下降。自20世紀下半葉以來，工礦與農藥污染對土壤又造成了新的威脅。幾千年來生活廢棄物含有很多有機質與營養物質，施入土壤後可培育土壤肥力，但工礦廢物卻含有大量毒物，很多還是土壤微生物難以或根本不能降解的，由此可以造成土壤污染使生物死亡，被污染的生物產品與水經食用後可影響人畜健康。人類活動亦可不斷改善土壤肥力使作物產量不斷提高，例如亞洲人民長期培育的水稻田在良好的管理下可以保持長期穩產高產。
