土壤生态位概念
以前有关生态位理论的研究主要集中在动物对资源的竞争和利用及植物 地上部分对光、热、水资源和生态空间的竞争和利用方面。 实际上， 生物(包括土壤生物)之间也在为争夺土壤水、热、气、肥和土壤空间而 存在激烈的竞争排拆斗争，比地上部分的竞争更激烈： 例如， 群落内 相同生活型的植物根系为了争夺土壤生存空间而有策略地在土壤副面上 呈镶嵌分布的特点；为了获取水分，沙漠植物的根系可伸展到地面以下 数米深处；不同的植物，有的对Ca 有特殊需求，有的对K有特殊需求， 有的对Fe、Mo有特殊需求；有些植物的品质(quality时)是建立在对Se， S等的特殊需求基础上。 土壤动物，有的以土壤微生物为食，有的以有机质为食，有的以根系或 根分泌物(root exudates)为食。土壤生物为争夺养分或食物常分泌抗生 素(antibiotic)、毒素(toxins)或化感物质(allelochemicals)抑制其它生物的 生长和繁衍。
A：生产者（森林与草类植物）需要1860×109t有机物质作为呼吸消耗； 5×109t用来补偿火灾的损失； B：动物生活所需为2×109t； C：人类生活所需为0.6×109t； D：腐生链呼吸所需为84.5×109t； Ⅰ ：大气与海洋中的碳量； Ⅱ、Ⅲ：被氧化作用排入大气的CO2数量，其中包括呼吸、火灾、烧炼狱 发酵工业等； Ⅳ：为动植物与人类以及细菌和真菌所需的碳量（干重，t）； Ⅴ：为各类生物所利用的营养物料的重量（t）; Ⅵ：为石质化的碳源。 由此不难看出，在生态系统各组成分中储藏于土壤表层或土壤剖 面中的腐殖质量，一部分氧化进入大气，一部分储藏于土壤中， 成为维系土壤肥力的基质之一。
土壤生态位是指在由多因素构成的土壤生态空间(soil ecospace)中，生物所拥有的生态幅度(ecological range)，其包括 土壤生物在内的各种生物单位或生态元对土壤生态空间、水 分、养分等资源利用的总和。它是土壤生态学的重基础理论 之一。由于土壤既是一种重要的生志因子，又是生物生长繁 衍的基地，也是生物利用的一种重要资源，因此，生物通过 争夺土壤生态位而发生激烈的竞争排斥作用，通过土壤生态 位重叠、分离和扩散等方式实现或促进生物之间及生物与土 壤之间的协同作用。
2）土壤生态系统的特点 （1）土壤生态系统是可解剖的样块或实体； （2）土壤生态系统本身是一个开放体系， （3）土壤生态系统是一个能量转换器，或者说是一个 具有机能的自然体。
3）土壤生态系统的结构 第一层：近地面的大气层的光、热、水（能源因素）； 第二层：生物地被带，由地面上的生物群落与地面下的生 物群落，包括植株占有空间及其根系所及土层， 相应的伴 生的土中动物与微生物群。 第三层：岩石风化带，这一层既是矿质营养元素与水分的 补给基地，也是受下淋物质影响的淋溶淀积地 带，某些由上层下淋的物质在此淀积或经此而进 入地质循环。
2.1 土壤生态系统是可解剖的实体 2.2 土壤是陆地生物所需水分的枢纽 2.3 土壤是能流的转化机 2.4 土壤是生物养分库 2.5 土壤是消毒净化器 2.6 土壤生态位与土壤生态型
2.1 土壤生态系统是可解剖的实体
1）土壤生态系统的定义及生态样块的概念 土壤生态系统：是土壤中生物与非生物环境的 相互作用通过能量转换和物质循环构成的整体。 土壤生态样块（胞体）：土壤覆盖被的最小组 成单元（可以理解为由许多相同的土壤个体组成 的土壤聚合体——土系）。
土壤生态学
资源环境学院
土壤生态（系统）学
1 土壤生态学的发展及研究展望
2 土壤生态在陆地生态系统中的地位
3 土壤生态系统的结构特点和功能类型 4 土壤生态系统中生物及其功效
5 土壤微生物及生态功能
6 土壤与环境 7 湿地生态系统的特点与保护 8 土壤退化生态系统及土壤质量评价
2 土壤生态在陆地生态系统中的地位
综现生态位的报道，研究者们从不同的角度分别提出了气候生态位 (climatic niche) 、温度生态位(temperate niche)、水分生态位(moisture niche)、食物生态位(feeding niche)、营养生态位(nutrient niche)、基础 生态位、实际生态位、潜在生态位、空间生态位(spatial niche)及时间生 态位(temporal niche)等概念，并提出了相应的测试方法 。 在生产实践中．生态位理论被广泛应用，例如，根据植物空问资源利用 的差异而合理搭配乔、灌、草植物；根据作物对空间及光、热、水、肥 等资源的利用在时间上的差异而采用间、轮、套作等种植制度。我国的 生态农业建设更是充分利用了生态位理论的成果。
土壤个体与聚合体
单个土体是指能进行 描述和采样，从而能据 以鉴定所有土层和排列， 以及其他一系列特征变 异的最小土体。 聚合土体是土壤分类 的最小单位。土壤系统 分类中由相连且近似的 单个土体组合而成聚合 土体。 聚合土体的最小面积 大于1m2，最大面积未 特别限定。
土壤剖面、单个土体 与聚合土体示意图
3）陆地生物量与腐殖质生成量 陆地生物量与腐殖质生成量 项目
大陆生物量
质量/t
3×1012~5×1012
能量/kcal
1.5×109
腐殖质量
森林生物量/腐殖质 腐殖质量/草本生物量
2.4×1012
2~10 10~30
1.3×1019
2~4 20~30
在植物生长的同时，也有不少凋落物归还土壤，随凋落物归还土壤 的灰分与氮素数量大约为11×108~1×109 t ，而随水进入江湖的固体 物质总量为1.6×1010 t ，反映了土壤生态系统在陆地生态系统中的地位。
1）氮素循环
2）磷素循环
3）硫循环特点
2.5 土壤是消毒净化器
1）生命物质的化学元素组成
2）地方病与土壤污染
在工业不发达的过去，由于地质原因某些地区缺乏或富 集某些元素，往往引起地方病，如氟牙、大骨节与克山病 等。随着工业的发展，某些重金属元素（如汞、铅）或者 危害人类健康的有机化合物，如六六六与DDT等等，通过 饮用水或食物链进入人体、畜或鱼、禽、兽体内，从而造 成危害动植物个体，进而又影响人类。
从宏观来看，整个陆地表面，除却裸露而坚硬的岩体、水体 以及某些极端干旱与寒冷地区无生物着生的地表外，都属于土 壤生态系统。也就是说，陆地生态系统的范围就是土壤生态系统的研
究范围。
2.2 土壤是陆地生物所需水分的枢纽
1）全球水循环
全球水循环（%）
水的小循环
降雨=植被水+土壤水+地下水+地表水+蒸散
G E．Hutchinson(1957)利用数学上的点集理论，把生态位看成是 一个生物单位(个体、种群或物种)生存条件的总集合体，并把生 态位分为基础生态位(fundamental niche)和现实生态位(realized niche)，并认为，一个动物的潜在生态位(potential niche)在某一 特定时刻时很难被完全占有的。 这一思想无论是在确定生物的生 态位还是在阐明其与其它生物之间的关系时都是很有用的。 E.R. Piankd(1983)则认为，一个生物单位的生态位就是该生物单 位适应性的总和 。生物生境(habitat)与生态位的差异仅在于：生 态位概念中包括生物开拓利用其环境的能力，也包括生物与环境 相互作用的方式。
3）土壤的净化功能 大量的植物残渣与动物的死亡肢体一般都
是通过土壤中的生物腐解而净化的；
污染物进入土壤可以通过生物与物理化学 过程逐步降解； 所以土壤库是净化器和消毒机。
总之，土壤生态系统位居陆地生态系统的核心，如土壤生 态功能降低或因严重退化而使功能丧失，米然导致生态系 统的衰亡，所以保护土壤生态系统是保护陆地生态系统与 生物圈的关键。
Nij lg r
)( Nij lg Nij）
生态位宽度以香农—威纳多样性指数为基础生态位指数计算。
为减少计算，可把资源分为若干等级，并调查记录各个物种利用资 源等级的数值。
式中Bi为i种的生态位宽度；Nij为i种利用j资源等级的数值；r
为生态位资源的等级数。生态位宽度的变动范围从0到1，0表示没 有利用，1表示对所有的等级同样地利用了。
4）陆地土壤生态系统的产生与分化
样块1 样块2 单元土壤 生态系统 单元土壤 生态系统 … 单元土壤 生态系统 区域土壤 生态系统 地域土壤 生态系统
… 样块n
区域土壤 生态系统 地域土壤 生态系统 区域土壤 生态系统
陆 地 土 壤 分化 生 态 系 统
森林生态亚系统 草原生态亚系统 农田生态亚系统 … （土壤生态系统 也相应分化）
植物生长发育不断从土壤中吸收矿质养分，主要有C、H、O 、 N、S、P、K、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Ba、Mn、B等等。 通过植物的生生死死，动物与人类的利用以及微动物和细菌的 分解：一方面维系着生物圈的生命循环；另一方面通过选择吸收 不断改变着土壤环境，使之更有利于生物的繁育与进化。 通过物质循环过程是主要的植物营养元素在土壤库中富集，而 一些职务不需要或需要量甚少的矿质元素以及某些易溶性元素则 通过淋溶而丢失，导致贫化，从而引起植物缺素，使地壳表层的 土壤圈变得十分复杂。
2）大型生态系统的净第一生产力和植物量
据R.H.Whitlakek与E.Likenms(1972)研究，绿色植物的光和 产物全球总和为1885×106t,其中陆地生态系统为1852×106t，海 洋第一性生产力甚低，仅3.3×106t。在森林生态系统中以热带森 林最高为900×106t，此为温带森林，再次为北方森林；热带稀树 干草原为60×106t，耕地与温带草原植物量干重相等，亦为 14×106t，沼泽植物产量较高为24×106t（如下表）。
4）三种不同生态系统的碳通量
B.A.柯夫达研究了三种土壤生态类型的物质 循环与能量转换特点，从生产者、消费者与腐 解者食物链的转化对比了森林土壤生态系统、 草甸草原土壤生态系统与农田土壤生态系统土 壤中物质生成、转化与消耗状况，同时也对比 了相应的能量传递状况（如下表）：