土壤的质地和结构及其对生物的影响

　　土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固相颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85％以上。根据土粒直径的大小可把土粒分为粗砂（2.0～0.2 mm），细砂（0.2～0.02mm），粉砂（0.02～0.002 mm）和粘粒（0.002 mm以下）。这些不同大小固体颗粒的组合百分比就称为土壤质地。根据土壤质地可把土壤区分为砂土、壤土和粘土三大类。在砂土类土壤中以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒所占比重不到10％ ，因此土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥能力差。在粘土类土壤中以粉砂和粘粒为主，约占60％以上，甚至可超过85％；粘土类土壤质地粘重，结构紧密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘干时硬。壤土类土壤的质地比较均匀，其中砂粘、粉砂和粘粒所占比重大体相等，土壤既不太松也不太粘，通气透水性能良好且有一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。

　　土壤结构则是指固相颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等。土壤结构可分为微团粒结构（直径小于 0.25 mm）、团粒结构（直径为 0.25～10mm）和比团粒结构更大的各种结构。团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成直径为0.25～10mm的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，因为它能协调土壤中水分、空气和营养物之间的关系，改善土壤的理化性质。团粒结构是土壤肥力的基础，无结构或结构不良的土壤，土体坚实、通气透水性差，植物根系发育不良，土壤微生物和土壤动物的活动亦受到限制。土壤的质地和结构与土壤中的水分、空气和温度状况有密切关系，并直接或间接地影响着植物和土壤动物的生活。

　　（一）土壤中的水分 土壤中的水分可直接被植物的根系吸收。土壤水分的适量增加有利于各种营养物质的溶解和移动，有利于磷酸盐的水解和有机态磷的矿化，这些都能改善植物的营养状况。此外，土壤水分还能调节土壤中的温度，但水分太多或太少都对植物和土壤动物不利。土壤干旱不仅影响植物的生长，也威胁着土壤动物的生存。土壤中的节肢动物一般都适应于生活在水分饱和的土壤孔隙内，例如金针虫在土壤空气湿度下降到92％时就不能存活，所以它们常常进行周期性的垂直迁移，以寻找适宜的湿度环境。土壤水分过多会使土壤中的空气流通不畅并使营养物随水流失，降低土壤的肥力。土壤孔隙内充满了水对土壤动物更为不利，常使动物因缺氧而死亡。降水太多和土壤淹水会引起土壤动物大量死亡。此外，土壤中的水分对土壤昆虫的发育和生殖力有着直接影响，例如东亚飞蝗在土壤含水量为8～22％时产卵量最大，而卵的最适孵化湿度是土壤含水3～16％，含水量超过30％，大部分蝗卵就不能正常发育。

　　（二）土壤中的空气 土壤中空气的成分与大气有所不同。例如土壤空气的含氧量一般只有10～12％，比大气的含氧量低，但土壤空气中二氧化碳的含量却比大气高得多，一般含量为0.1％左右。土壤空气中各种成分的含量不如大气稳定，常依季节、昼夜和深度而变化。在积水和透气不良的情况下，土壤空气的含氧量可降低到10％以下，从而抑制植物根系的呼吸和影响植物正常的生理功能，动物则向土壤表层迁移以便选择适宜的呼吸条件。当土壤表层变得干旱时，土壤动物因不利于其皮肤呼吸而重新转移到土壤深层，空气可沿着虫道和植物根系向土壤深层扩散。

　　土壤空气中高浓度的二氧化碳（可比大气含量高几十至几百倍）一部分可扩散到近地面的大气中被植物叶子在光合作用中吸收，一部分则可直接被植物根系吸收。但是在通气不良的土壤中，二氧化碳的浓度常可达到10～15％，如此高浓度的二氧化碳不利于植物根系的发育和种子萌发。二氧化碳浓度的进一步增加会对植物产生毒害作用，破坏根系的呼吸功能，甚至导致植物窒息死亡。

　　（三）土壤温度 土壤温度除了有周期性的日变化和季节变化外，还有空间上的垂直变化。一般说来，夏季的土壤温度随深度的增加而下降，冬季的土壤温度随深度的增加而升高。白天的土壤温度随深度的增加而下降，夜间的土壤温度随深度的增加而升高。但土壤温度在35～100cm深度以下无昼夜变化，30米以下无季节变化。土壤温度除了能直接影响植物种子的萌发和实生苗的生长外，还对植物根系的生长和呼吸能力有很大影响。大多数作物在10～35℃的温度范围内其生长速度随温度的升高而加快。温带植物的根系在冬季因土壤温度太低而停止生长，但土壤温度太高也不利于根系或地下贮藏器官的生长。土壤温度太高和太低都能减弱根系的呼吸能力，例如向日葵的呼吸作用在土壤温度低于10℃和高于25℃时都会明显减弱。此外，土壤温度对土壤微生物的活动、土壤气体的交换、水分的蒸发、各种盐类的溶解度以及腐殖质的分解都有着明显影响，而土壤的这些理化性质又都与植物的生长有着密切关系。

　　土壤温度的垂直分布从冬到夏和从夏到冬要发生两次逆转，随着一天中昼夜的转变也要发生两次变化，这种现象对土壤动物的行为具有深刻影响。大多数土壤无脊椎动物都随着季节的变化而进行垂直迁移，以适应土壤温度的垂直变化。一般说来，土壤动物于秋冬季节向土壤深层移动，春夏季节向土壤上层移动。移动距离常与土壤质地有密切关系（图2-29）。例如沟金针虫（Pleonomus canaliculatus）每年有两次上升到土壤表层进行活动。很多狭温性的土壤动物不仅表现有季节性的垂直迁移，在较短的时间范围也能随土壤温度的垂直变化而调整其在土壤中的活动地点。