土壤的生态功能

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土壤的生态功能范文第1篇

关键词：土壤微生物；环境胁迫；响应机制；农业发展；土壤肥力；农作物；种植产量 文献标识码：A

中图分类号：S154 文章编号：1009-2374（2017）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.074

1 概述

地球表面最表层覆盖的是土壤，土壤不仅是自然资源中最与人接近的资源，还是分布量最大的资源，几乎在地表上到处都有土壤，可以说土壤与人类的生产生活紧密相连。同时，土壤作为大自然赋予的保护层，对维护自然生态系统的稳定性有重要意义，对此必须重视对土壤生态系统功能的养护，加强对破坏土壤营养成分的因素进行分析，以便提高土壤在环境中的抵抗力。众所周知，土壤生态系统自成一个完整的循环体，在土壤中生存了大量具有多样性特点的生物群落，正因为这些生物具备多样性特点，且含有对土壤起到积极影响的营养元素，才能维持土壤生态循环系统的平衡，并且部分微生物是参与地球化学循环必要物质，对植物生长、气候调节等陆地生态系统的生态功能起到不可替代作用。因此，探索微生物群落对环境的胁迫所引起的环境变化做出的响应，根据微生物响应机制做出调整，提高土壤自身生态功能的稳定性是十分必要的。

2 土壤微生物与环境胁迫之间的联系

环境胁迫是指在自然界中，环境对其范围内存在的生物产生了一定程度的威胁和制约，破坏了生物的自然生长和存在，这种胁迫主要是受到外来因素的干扰，例如受到天灾冰冻、洪涝、盐碱等或者受到人为的干扰如倾倒垃圾、碾压等。土壤作为自然环境中四处存在的物质，其受到环境的影响作用十分V泛，并且长期以来，由于人类工业化发展和城市化的变革，给土壤生态环境造成了难以想象的破坏。

在环境给土壤造成的破坏之中，突出的土壤污染表现为土壤重金属沉积，大量重金属经过日积月累，会导致土壤的生态系统失去平衡，造成土壤中微生物群落活性降低，使微生物生长逐渐朝向单一化演变，最终导致土壤的机能下降。已知关于土壤微生物对环境胁迫的响应机制研究中，人们多数是将重金属污染作为研究生物和环境胁迫的切入点。目前，科研人员已经发现了重金属在土壤中的沉积，会对土壤内部微生物群落多样性以及土壤生态稳定性等多方面造成影响，从这个角度切入进行实验，可以获得多项研究结果，有利于科研对比实验的展开。

3 土壤微生物多样性及土壤生态稳定性研究方法分析

3.1 土壤微生物多样性研究

土壤微生物群落因为自身的物质特点具备多样性的性质，正是由于微生物群落的多样性，为土壤提供了充分的营养，能够维持土壤生态系统平衡。而要想探究土壤微生物对环境胁迫的影响机制，首先就要了解土壤微生物多样性，对土壤微生物多样性的掌握有利于提高人们认识微生物的生态功能。测量土壤微生物群落多样性主要利用培养方式进行实验，传统的测量方法有底物利用分析法、分离培养分析法，也有依靠新技术产生的新兴研究方法，比如说高通量同高分辨率结合的宏基因组学分析法。在研究过程中，根据所具备的实验条件选择恰当的实验方法，对土壤微生物群落多样性进行分析和记录，在反复比对实验数据后得出土壤微生物群落多样性特征。目前，实验研究人员会根据微生物群落多样性的差异做出区分，多以微生物群落α多样性、β多样性和γ多样性为研究内容。

3.2 土壤生态稳定性研究

实际上，土壤生态稳定性决定了土壤在遇到环境胁迫时的响应机制反应度，土壤生态稳定性是指生态系统在面临外部环境发生变化，对土壤的各个方面的性能和生态性造成影响时，可以利用自身功能与性能抵抗外部侵袭的影响，使得土壤生态系统能够保持原有的状态。土壤生态稳定性包括了许多方面，但是起到绝大部分作用的有两个，即土壤抵抗力稳定性和恢复力稳定性。这两个功能是土壤本身含有的，不同的是不同的土壤因为具有的微生物群落不同，会体现出不同程度的差异。根据相关数据显示，土壤中的微生物群落如果功能性显示出多样化，并且微生物群落的数量越多，土壤自身的抵抗力稳定性和恢复力稳定性就越大，所以在研究土壤生态稳定性的实验中，研究人员主要讨论的就是这两个功能指标。

4 土壤微生物对环境胁迫响应机制的分析

4.1 土壤微生物群落功能冗余情况

功能冗余一般指具备多项功能的事物会存在生态功能重叠情况，对于土壤微生物群落而言，微生物具有多样性的特征，不同的微生物群落都会存在一些生态功能，这些功能本质上所起到的作用都是一致的。有实验证明，土壤微生物群落中的某些生态功能被剔除后，这些微生物群落的生态系统功能并没有发生太大改变，仍然可以维持原有的生态体系。也就是说，一旦土壤面对环境胁迫，微生物群落会选择脱离出一些个体，来应对环境变化造成的恶果，剩余微生物群落可能会减少微生物种类，使功能结构发生改变，但是这些改变还不足以支持整体土壤微生物群落的正常功能。众多数据显示出，土壤具备功能的稳定性，很大程度上与土壤微生物群落的功能冗余存在联系，正是因为这些功能冗余的原因，会始终保持土壤在自然环境的变化中呈现出平衡性，所以研究功能冗余的物种发挥重要作用可以很好的解释生态系统稳定性的潜在机理，对研究土壤生态系统平衡起到了重要的影响作用。自然微生物群落多样性与功能之间的联系始终都没有得到详细的认知，科学家们对微生物群落的研究体现在多方面，其中非常明确地表示出微生物群落的功能冗余对各种研究都有影响。

4.2 土壤微生物对重金属污染的抵抗性能

当前，社会环境问题严重，给土壤的生态系统造成了严重威胁，除了人为的治理以外，土壤微生物群落在应对土壤环境恶劣情况中发挥了巨大作用。在研究土壤微生物群落对环境胁迫的响应机制过程中，人们着重关注了微生物群落对土壤中因重金属带来的环境变化进行抵抗并自我恢复的研究，经过多项实验观察，确定了微生物群落在面对重金属物质的胁迫时能够及时激发响应机制，助力土壤保持生态系统稳定平衡。当土壤微生物群落感受到重金属的威胁时，一般会采取自动应对机制，形成相应的能力。其一，当重金属物质入侵土壤后，土壤中的微生物群落会改变性质，由耐受型微生物群落逐渐取代敏感型；其二，当遇到重金属量过大时，土壤中的微生物群落会发生对这些重金属的水平转移，会逐渐在群落内部生成抗性基因，对抗重金属；其三，有可能在遇到重金属入侵时，土壤微生物群落发生物种遗传变异，从初始微生物群落开始逐渐产生的新的群落会具备这些抗金属性能。在对抗重金属入侵过程中，土壤中用以对抗重金属的微生物群落还是会受到影响，时间越长，这些对抗重金属的微生物群落对抗性能和恢复性能降低越快，在面对环境胁迫时，土壤生态系统的稳定性更多还是依靠耐受型微生物群落和抗性基因转移（水平转移）。

4.3 环境胁迫下土壤微生物的其他机制

环境胁迫一旦发生，会引起原核生物与真核生物细胞产生蛋白质错误折叠与聚合。当环境胁迫为热胁迫，此时土壤微生物群落中的细菌会发生蛋白质变性与聚合，温度超过一定的限定值后会在原有细菌内部的蛋白质基础上诱变为热激蛋白，其内部含有分子伴侣，作用于细胞蛋白质，能够防止出现聚合或者降低蛋白质错误折叠，并且在热激蛋白中存在一种非蛋白酶，这种酶的作用是降解不可逆损坏的多肽。

5 结语

总之，当土壤遭遇环境胁迫时，土壤微生物群落会依靠自身的生态功能引发响应机制，应对已经发生的环境胁迫。但是单靠土壤微生物自发性的响应机制仍然不够，随着社会环保观念的加强，要持续加大投入研究土壤微生物对环境发生胁迫时响应机制的内容。就我国当前的实际情况而言，更要注重对土壤中的重金属抗性基因转移（水平转移）做深入研究，找出科学方法提高土壤微生物群落的生态活性，加强土壤微生物群落对重金属的抗性，以便提高土壤肥力，为恢复土壤生产力奠定坚实基础。

参考文献

[1] 马嘉琦.浅谈土壤微生物对环境胁迫的响应机制[J].中国农业信息，2016，（3）.

[2] 黄法.试论土壤微生物对环境胁迫的响应机制[J].中国农业信息，2015，（7）.

[3] 张燕丽.土壤微生物对不同栽培措施响应的研究[D].宁夏大学，2014.

[4] 李晶，刘玉荣，贺纪正，郑袁明.土壤微生物对环境胁迫的响应机制[J].环境科学学报，2013，（4）.

土壤的生态功能范文第2篇

关键词：河道；生态护坡；技术；功能评估

传统的护坡形式虽然可以达到排涝，行洪，保持水土等目的，但却严重影响了生态环境，引起生态退化。目前生态护坡在河道治理中得到了广泛的应用，它不仅具有保护传统护坡的功能，还可实现人与自然的和谐共处。本文以某地生态河道为例进行生态护坡技术研究，主要集中在复合式生物稳定、土壤生物工程护坡及全系列生态护坡三种重点技术，并结合三种技术来评估其护坡生态功能，以供参考。

一、生态护坡相关概述

（一）功能

生态护坡是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，以此形成由植物或工程植物组成的综合护坡系统的护坡技术。应追求以下三种功能：（1）防止水土流失：能降低坡体孔隙水压力，控制土粒流失，截留降雨。（2）护坡功能：植被的浅根有加筋作用，深根有锚固作用。（3）改善环境功能：被破坏的生态环境都通过植被修复，减少光污染，降低噪音，保障行车安全，促进有机污染物的降解，净化空气。

（二）类型

1.客土植生植物护坡：将抗蒸腾剂、团粒剂、保水剂、粘合剂、缓释复合肥、泥炭土、腐殖土等一系列材料制作成客土并经过专用机械搅拌后吹附到坡面上，从而形成一定厚度的客土层。优点：有较好的抗旱性、客土与坡面的结合牢固、机械化程度高、施工简单、植被防护效果好，适用于风化岩及硬质土砂地，道路边坡等。缺点：不适用已经长期受到浸水的地区，要求边坡稳定和坡度大。

2.生态袋护坡：利用人工造土工布料制作成生态袋，植物在装有土的生态袋中生长，这是一种修复环境和边坡的护坡技术。优点：对结构基本不会产生渗水压力，有很好的水环境和潮湿环境的适用性，施工方便快捷。缺点：整体稳定性较差，受控制环境和后期植被生存条件限制。

3.人工种草护坡：是一种传统边坡植物防护措施，指在边坡坡面利用人工简单播撒草种，多用于坡度较缓和边坡高度不高的草类生长的土质路堑边坡防护工程。优点：造价低廉，施工简单。缺点：种草成活率较低，草籽会因播散不均匀导致被雨水冲走，护坡效果不满意，以致坡面表土流失，坡面冲沟，需在后续进行大量的修复工程和整治坡病害。

二、河道生态护坡的重点技术

（一）复合式生物稳定技术

复合式生物护坡技术是一种复合式生态护坡技术，主要用于修复那些出现整体滑塌和侵蚀非常严重的陡坡。它由生物技术与工程技术组成，其技术核心是植生基质材料，强调活性植物与工程措施相结合，依靠复合材料网、锚杆、植生基质、和植被的共同作用来达到对坡面进行防护和绿化的目的。

（二）土壤生物工程护坡

土壤生物工程，其主要结构元素由旺盛生命力的茎、根、完整的植物组成，在边坡的不用位置按一定的方式、方式和序列来进行掩埋、种植和扦插，实现生态修复、加固边坡和控制水土流失。是一种边坡生物防护工程技术。此技术优点在于生态环境恢复快、护坡结构稳定、景观效果较好、费用低廉及养护要求低。护坡的主要结构是速生类的本地植物，如杨、柳，种植方式各不相同，主要有柴笼、活枝扦插、灌丛垫三种工程类型，在一些土质疏松、土壤侵蚀严重、景观要求较低的郊区河段广泛应用。

（三）全系列生态护坡

全系列生态护坡主要应用在那些植被稀少、表现土壤侵蚀、景观要求较高的河段。从坡脚直到坡顶种植一系列护坡植物，如湿生植物（乔、灌、草）、沉水植物、挺水植物和浮叶植物，以此来形成多层次生态防护，可以同时兼顾景观功能和生态功能。

三、河道生态护坡功能评估

生态护坡工程在自我组织的过程中不断强化维护河岸的结构稳定性和提高河岸的生态稳定性两方面生态功能，以此来稳固河岸物理生境的完整和保证整个河流生态系统的健康发展。本文所研究的河道生态护坡工程共使用了2年时间，之后持续的生态监测完工的护坡工程，评估生态护坡工程的生态功能。

（一）监测指标与方法

选取每种类型的生态护坡2个-3个固定样带，之后监测每个样带的坡顶、坡腰及常水位等部位。将调查频率设为每月1次在第一个生长季节，后续调查频率为两个生长季节，便于纵向比较，在连续出现晴天后进行每次采样。现场随机挖掘若干整株的护坡植物，测定新生枝条的高度和密度和新生根系的长度。土壤抗剪强度、含水率和紧实度。随机选取从坡顶至常水位15个点，在坡顶、坡腰、近常水位各设5个点，可在每个点采用土壤3参数仪测定土壤含水率来减少土壤扰动对测定结果的影响，之后再利用国外剪力测量仪测定土壤抗剪强度和土壤紧实度。

（二）监测结果

1.护坡生物的生长特性和生物量

植物具有良好的护坡工程性状，始终是稳固坡岸的关键积极因素，其枝叶具有有效的水文效应，如降雨截留、土壤赠渗、径流延滞等作用，其根系具有支撑坡体和固结土壤的机械效应，因此测定土壤生物工程和全系列生态护坡的护坡植物生长特性和生物量十分有必要。

土壤生物工程的植物种植一般选择在植物休眠期内种植，本文研究的河道生态护坡采用柴笼、灌丛垫、活枝扦插三种类型，杞柳枝和垂柳枝是三种工程主要的使用的植物材料。柳枝在施工完成两周后露出萌芽，之后每月增长5-10cm，生长速率最快的时间段在5-10月，每月增长30-40cm，生长速率较为缓慢的时间段为10-12月，每月增长5cm。杞柳枝和垂柳枝因种植方式和植物材料性质的原因其生长状况和生长量都存有差异。后续换了新方法来测定，结果显示新枝条的平均高度达1.5m以上，生长深度超过1m，良好的防护了坡岸。灌丛垫在坡面生物量的增长方面优势最明显。植物的护坡效应因土壤和植物体逐渐形成一个整体，效益也在不断增强。

四、结语

总之，三种生态护坡重点技术主要集中在土壤的抗侵蚀性和护坡植物的固坡作用，改善坡岸生态环境，兼顾生态是目标和景观目标等方面。三类重点生态护坡技术可充分发挥各自优势，整合运用，增加土地草本植物覆盖度，提高生态稳定性。除此之外，生态护坡工程要因地制宜，保证护坡工程本身的质量和安全，改造人类生存环境，实现工程与环境的和谐统一。

参考文献：

[1]龙凤，李绍才，孙海龙等.岩石边坡生态护坡效果评价指标体系及应用[J].岩石力学与工程学报，2009，28（z1）：3095-3101.

土壤的生态功能范文第3篇

关键词：土地利用变化 森林生态系统服务价值 修文县

引言

土地作为自然生态系统的载体，土地利用与生态服务功能间相互影响、相互制约，其土地利用方式的变化将直接影响生态系统所提供服务的种类和强度[1-2] 。本文根据修文县土地利用的数据和生态服务价值的运算方法，核算出该地区森林生态系统服务价值及其变化，对修文县的环境保护及森林管理提供一定的参考价值。

1 研究区概况及研究内容界定

1.1研究区概况

修文地处黔中，地跨东经106°21′至106°53′，北纬26°45′至27°12′。与清镇、黔西、金沙、息烽、开阳相接。

1.2研究内容界定

森林生态系统服务功能价值评估包括很多方面，由于研究方法等原因限制，本文仅对修文县林地生态系统的涵养水源、固碳吐氧、净化水质、保育土壤予以研究。

2、基础数据

数据包括2001年4月、2007年6月的中巴资源卫星影像，地形图及所查询收集的文字资料。

3、修文县土地利用动态变化状况及分析

通过对遥感影像图进行处理，应用Arcgis软件提取出土地利用现状，计算并建立数据库，最后计算出两个时期的土地利用面积及变化情况，林地、草地、耕地、建筑用地、水域以及未利用地的依次为：2001年（km2）：506.98、245.72、216.75、20.43、10.19、74.54；2007年（km2）：504.52、246.09、210.61、21.07、12.59、76.74。

4、修文县森林生态系统服务功能价值评估

4.1 森林生态系统涵养水源功能的价值评价

涵养水源的作用主要表现为截留降雨、抑制蒸发，从而增加地表有效水量等作用。主要采用影子工程法，运用公式[3]

P =*R*A* P库

式中：R为区域的年降水量（mm）；A为研究区面积（m2）；为径流系数；P库：目前库容造价（5.714元/m3）。修文县年平均径流深60.28*10-2m[4]，计算得出2001年174624.15万元，2007年173776.83。

4.2森林生态系统固碳吐氧功能的价值评价

固碳吐氧价值主要表现在绿色植物的光合作用，可计算出植物每生产1g干物质需CO21.63g，释放O21.19g。

4.2.1固碳价值量测算方法

采用造林成本法和碳税法的均值来计算生态系统固碳价值，瑞典的碳税率为150元/t（C），折为人民币1245元 /t，中国造林成本CO2为260.9元/t。

4.2.2释放氧气价值量测算方法

采用造林成本法和工业制氧的均值来计算生态系统释O2价值，工业制氧成本400元/t，中国造林成本352.93元/t。固碳吐氧价值计算公式[3] ：

P 为固碳吐氧的价值；：区域面积；：净第一生产力；G：生产单位植物干物质固定CO2或释放O2的量；：我国造林成本和瑞典碳税率或工业制氧成本的平均值。修文县森林主要以常绿林为主，其净第一生产力为：1300g/m2*a。

4.2.3固碳吐氧价值计算结果

固碳吐氧价值是固碳价值加上释氧价值，根据上述方法可计算得出2001年110414.79万元，2007年109879.03万元。（注：本文中固碳价值是指固CO2的价值）

4.3森林生态系统净化水质功能的价值评价

净化水质价值主要表现在经林地拦截的降水，改善水质[3] ，主要采用替代工程法计算。

P林 = W净* P净

P林：：林地净化水质的价值；W净：年均净化水质的量；P净：单位体积水的净化费用0.9885元/m3。计算得出2001年30209.31万元，2007年30062.72万元。

4.4森林生态系统保育土壤功能的价值评价

森林生态系统保育土壤价值主要表现为减少地表径流，防止水土流失。由于条件限制，保育土壤价值主要从减少土地损失、减轻泥沙淤积这两个方面来计算。

4.4.1减少土地损失的价值[3]

P：减少土地损失的价值，A：每年减少废弃土地的面积，P林：我国林业生产的平均收益为282. 17元/（hm2/a） [3]，u：土壤侵蚀模数，ρ：土壤容重1. 3 t/m3[3]，A林：林地面积，H：土层厚度，本文取我国耕作土壤的平均厚度0. 6m。

4.4.2减轻泥沙淤积的价值[3]

土壤侵蚀流失的泥沙淤积，减少了地表有效水的蓄积，故采用替代成本法来计算。（全国一般土壤侵蚀有24%淤积于江河、水库、湖泊）。

P：减少泥沙淤积和滞留的价值，K=5. 714，u：土壤侵蚀模数，ρ：土壤容重1. 3 t/m3[3]，A林：林地面积。

4.4.3保育土壤价值计算结果

修文县森林土壤侵蚀模数为1284.99t/km2 /a[4]，计算得出2001年71.18万元，2007年70.74万元。

4.5森林生态系统功能价值综合比较

通过对森林生态系统价值量进行合计得出，2001年总计315319.43万元，2007年总计313789.32万元。

5结论与探讨

5.1 结论

（1）修文县耕地、水域、建设用地和其他用地是呈增长趋势，林地、草地是呈减少趋势，变化幅度和变化速率最大的是建设用地，最小的是林地和耕地。

（2）修文县的森林生态系统服务总价值自2001到2007减少了1530.11万元。

（3）修文县林地的主要生态功能表现为涵养水源和固碳吐氧，价值大小顺序为：涵养水源>固碳吐氧>净化水质>保育土壤。

5.2 探讨

本文只考虑了森林生态系统服务功能中的4个功能 ，实际上还有如保护生物多样性等，故本文计算的总价值可能偏低，但这一研究对修文县生态服务功能也是有参考价值的，有利于相部门制定合理的经营方案，进而从整体上有利于推进修文县的可持续发展。

参考文献：

[1]段瑞娟，郝晋珉，张洁瑕.北京区位土地利用与生态服务价值变化研究[J].农业工程学报，2006，22（9）；21—28.

[2]梁欣，臧淑英，张思冲.基于土地利用变化的生态服务价值估算-以大庆市为例[J].自然灾害学报.2006，15（2）； 68—72.

[3]秦珊.硕士论文[D]：森林生态系统服务经济价值估算及其比较分析.新疆大学，2004 6.

土壤的生态功能范文第4篇

关键词　蚯蚓；生态环境；净化

中图分类号　X171.1　文献标识码　A　文章编号　1004-8421(2012)01-104-02

蚯蚓是杂食性环节动物门(Annelida)寡毛纲(Oligochae-ta)的陆柄无脊椎动物，是土壤中的主要动物类群，是生态系统的重要物质分解者。它在自然生态系统中具有促进物质分解转化的功能，能促进植物残枝落叶的降解、有机物质的分解和矿化这一复杂的过程，能促进自然生态环境的物质和能量的循环。蚯蚓类似。肾小管的产尿管和类似肝细胞的体组织等结构和解毒功能使其在环境污染治理中具有广泛的用途。目前， 蚯蚓已成为生态环境研究和环境治理的主要载体之一，可用来处理畜禽养殖固液废弃物或城市生活垃圾，以降低环境污染，保护生态环境。

1　蚯蚓在环境监测方面的作用

污染物进人生态环境后，将对生态系统的各级生物学水平产生影响，从而引起生态系统固有结构及功能的变化。生物监测以其特异性在环境监测中具有重要地位，生物监测就是应用对环境毒物特异敏感的物种作为指示生物，通过指示生物对毒物的多种响应(急性、亚急性和慢性毒性测定，生理生化分析等)来评价毒物的生态环境影响程度。蚯蚓位于陆地生态食物链的底部，对多种环境污染物都有显著的富集作用，其分布广泛、易于养殖、襞殖，是监测土壤及水体环境污染状况的良好指示生物。

2　蚯蚓在污水处理中的作用

蚯蚓对污水的处理是目前研究的热点之一，近年来将蚯蚓引进生物滤池构建新型污水处理生物滤池在法国等国家已有较多研究与实践，我国同济大学在国内该领域已开展了相关的研究工作，并取得了不错的效果。

蚯蚓生物滤池(Earthworm biofiher)的作用原理主要是利用蚯蚓的活动实现滤池通气供氧和解决滤池堵塞问题。另外，通过蚯蚓对滤池中生物污泥的取食可以实现生物滤池运行过程中剩余污泥的就地削减，省去污泥处理构筑物及其相应的运行费用。同济大学研究的生物滤池技术经上海曲阳水处理厂中试结果表明：经蚯蚓生物滤池为功能主体的城市污水处理技术，其COD的去除率高达83％-89％，BOD的去除率高达94％-97％，ss的去除率高达96％～98％，出水可以达到国家一级排放标准；运行数月后，基本无剩余污泥排放；无需机械充氧设备，装置简单，能耗低，易于管理，运行稳定，非常适用于小型城市污水处理厂。

重庆建筑大学罗固源等将蚯蚓引入污水土地处理系统构建新型生态污水处理技术，研究结果表明：蚯蚓的活动提高了土地处理系统的供氧速度，有利于好氧微生物对污水的快速净化，蚯蚓和微生物协同“作战”可以提高原有污水土地处理系统的运行效率，蚯蚓的挖掘作用及蚓粪的堆积可以实现土壤的快速改良，收获的蚯蚓可以作为家禽养殖的良好饲料，还是研发传统抗生素替代品和生物营养保健品的上等原料，具有较高的经济价值。据此，蚯蚓污水土地处理系统将在生态环境保护中发挥重要作用。

3　蚯蚓在固体废物处理中的作用

国内利用蚯蚓处理生活垃圾和其他同体废物也有较多实践。早在20世纪80年代中期，清华大学环境工程研究所便开始开展养殖蚯蚓处理城市生活垃圾的可行性研究，2000年北京海淀区环卫所在清华大学工作的基础上，在l二星庄垃圾处理场建造了1座蚯蚓处理生活垃圾中试装置，并投人生产运行。近年来，福建省农科院利用蚯蚓处理果蔬加工：业固体废物试验研究，结果表明，采用人工养殖蚯蚓的方式处理菠萝及香蕉假茎叶是可行的，经过蚯蚓处理后残渣可以作用优质的农田有机肥。

利用蚯蚓处理工业同体废物也有较多研究，薛进军等引进日本大平2号蚯蚓处理石灰法造纸废水沉降污泥获得了成功，每天每克蚯蚓可以处理沉降污泥0.97g左右，明显优于当地蚯蚓。该技术在日本已进入_丁程化试验阶段。

国外1970年开始应用蚯蚓处理垃圾，加拿大在1970年建立了一个蚯蚓养殖厂，目前每星期可以处理约75t的垃圾；法国1991年在罗纳河畔的Lavouhe市建立的世界上笫一座利用蚯蚓处理城市生活垃圾的垃圾处理场，现代化程度较高，日处理垃圾20～30t，仅需4个工人操作，垃圾的处理成本每吨约360法国法郎；2000年澳大利亚悉尼奥运会期间，利用16万条蚯蚓处理奥运村生活垃圾，可以做到垃圾不出村就地消纳；美国加利福尼亚某公司，养殖5亿条蚯蚓，每天可处理200t工业废弃物；日本静冈县蚯蚓养殖场，面积1.65万m2，养殖蚯蚓用于处理有机废弃物和造纸厂的纸浆废渣等，每月可处理有机废物3000t。

有机固体废物的堆肥技术在实践应用中已获得长足的进展，但微生物堆肥需对固体废物进行分拣、破碎等预处理及堆肥产品的深化加工，这需要使用大量的机械设备，处理过程中能耗较高。蚯蚓是固体废物的活体破碎机、分离机和堆肥产品的高效造粒机，蚯蚓体内消化酶对有机物具有高效的降解作用，蚓粪酸碱中性、湿度适宜、孔隙大、耐水冲刷，适合于农作物的生长发育，是一种优质的有机肥及土壤改良剂，因此，利用蚯蚓的特殊功能，将微生物与蚯蚓共同构建有机固体废物的新型组合生物技术，将具有良好的应用前景。

4　蚯蚓在土壤修复中作用

蚯蚓对土壤系统有重要的生态环境作用。蚯蚓通过对生态系统中有机物质的分解转化，促进c、N循环显著增加土壤中氮、磷、钾等有效养分含量，并可提高土壤中脲酶、蔗糖酶和微生物活性，增强土壤供肥性能，从而实现促进植物生长。另外，由于蚯蚓体内能携带各种微生物，将蚯蚓引入污染土壤，便可以引入各种降解土壤中污染物的微生物，对土壤的改良和修复能起到很大的促进作用。

很多研究表明，蚯蚓在重金属污染的土壤中能增强土壤的养分循环，改良土壤条件，提高具有修复作用的植物的产量；同时，蚯蚓还可提高污染土壤中重金属的生物有效性，提高植物对重金属的吸收率。弋峰等研究了蚯蚓在铜矿废弃地生态恢复中的作用，研究表明蚯蚓对尾矿砂中铜元素富集用用很强，可达体重的0.12％；他们认为可以将蚯蚓接种投人尾矿废弃地，提取土壤中有害元素，进行土壤修复；在尾砂土和复垦土中投入一定数量的蚯蚓或蚓粪后，番茄的茎长、根长和干重均高于对照。

成杰民等研究了环毛蚓(Pheretima sp)和菌根菌种(Inoculum Endorlze-Mix2)在植物修复镉污染土壤中的作用，结果表明：同时接种蚯蚓和菌根的各处理对比仅接种菌根的处理，菌根对植物根系的平均侵染率增加了9％；他们认为蚯蚓可以通过取食、排泄等生命活动影响菌根的侵染，从而促进菌根根系对针向植物地上部分的转移作用。

土壤的生态功能范文第5篇

随着全球气温变暖，经济和技术的发展，三江平原湿地开发加剧，生态系统受到严重破坏，并影响到了整个地区的可持续发展。为保护湿地生态系统，文章主要从生命系统和非生命系统两个层面对生态系统中的物质循环和能量流动变化保护进行阐述。根据《全国湿地保护工程规划(2002—2030年)》的要求，针对退化区域，从生态恢复技术与方法的角度，加强了湿地资源进行可持续利用、以保证人与自然和谐相处、加强生态保护措施，为实现湿地的生态文明建设提供保障。

关键词:

三江平原;湿地;生态系统;物质循环;能量流动;生态保护

1概述

湿地是水陆相互作用强烈的生态系统，主要包括天然或人工的沼泽地、泥炭地及水域地带。作为一种水陆过渡带的重要生态系统，以其特殊的组成和结构发挥着涵养水源、削峰滞洪、调节气候、净化污染物、保持水土、存储碳库、为物种提供栖息地等重要的资源环境等保护作用。三江平原是我国东北地区三大平原之一，是国家商品粮重要产地，由黑龙江、松花江、乌苏里江以及兴凯湖冲积湖积形成的低平原，土地总面积约1088万hm2。蕴藏着丰富的生物资源，形成了我国独特的平原区沼泽湿地生态系统，是我国物种多样性丰富的沼泽湿地之一［1］。建国初期，为了解决人民温饱问题，在三江平原进行了大面积垦荒，湿地发生退化，并引发了一系列环境问题。到20世纪末，三江平原面临着近78%的天然沼泽地退化或丧失，生态功能下降［2］;生物群落生存受到人类活动的强烈干扰［3］。研究三江平原湿地生态系统保护，加强三江平原生态保护措施，对湿地资源进行可持续利用，实现湿地的生态文明建设有着重要的意义。

2三江平原沼泽湿地形成的地理条件

沼泽湿地的形成与平坦地貌特别是与负地形有密切关系，三江平原新构造运动以下沉为主，海拔高度一般在40～60m，地势低平，坡降很小为1/5000～1/10000，构成主体地貌类型是一级堆积阶地和高低河漫滩，其上广泛分布各种形状的低洼地，为三江平原沼泽湿地的发育和形成提供了良好的地貌条件。三江平原属温带湿润半湿润季风气候，区内降水量年内分配不均，多集中于夏、秋两季，秋季气温下降，大量水分来不及排除，被冻结在地表或土壤层中，水分以固体状况保存下来，致使翌年春季解冻，导致地表积水或过湿，加之冻结期长，冻层厚，地面物质组成以第四纪黏土亚黏土为主，土质黏重，渗透能力微弱，同时地面植物根系盘结深厚达30～80cm，阻滞了地表迳流的排泄，使地表过度潮湿或积水，为沼泽湿地形成提供了充足的水分条件。

3三江平原湿地生态保护研究

湿地生态系统将陆地生态系统与水域生态系统中的物质循环、能量流动以及信息传递互相联系起来的，是地球表层生态系统的重要环节〗。湿地生态系统包括生命系统(植物、动物和微生物等生命有机体)和非生命系统(水体、土壤、无机元素及有机元素)。合理地化生物多样性以及建立非生命生态系统保护评价指标是目前湿地生态系统多样性保护中的热点和关键点。

3.1生命系统保护研究

生物多样性保护是湿地生态系统提供的一项重要的生态服务功能［5］，大多以物种生存为对象，而后强调保护生态系统的途径［6］，包括与生命系统能量流动相关的保护问题、与生命系统养分循环相关的保护问题、保护生物多样性途径等。不同领域的学者对此展开了一系列的研究，从经济学的角度，魏强等［5］通过静态和动态层面定量表达生物量多样性保护价值，从而提高人类和社会的生态系统保护意识。从景观学的角度，施建敏等［7］利用残存湿地斑块特征讨论对物种多样性的影响，发现生物破碎化与物种多样性有直接的影响。从生态学的角度，根据生物多样性能够指导评价生态脆弱性。刘振乾等［8］依据生态特征和发展演化规律选择评价指标，并利用综合指数法评价湿地生态脆弱性。对生物多样性保护主要集中在生物多样性的丰富程度及生命系统与生态之间的关系。生物多样性研究侧重于动、植物丰富程度。加强湿地生态与动植物之间关系的研究是当前的趋势，主要是利用一些经验公式或者模型对动植物多样性进行保护。以植物与生境的关系为切入点，运用GAP分析方法，分析湿地植物多样性保护现状;采用Levins公式对三江平原沼泽湿地植物群落的优势种群生态位宽度和生态位重叠值进行了划分［9］。在动植物研究中常用的方法是调查研究，定点调查不同群落类型的β多样性，揭示沼泽地植被演替机制［10］。也有针对三江平原环型湿地土壤—植被—动物水平结构与垂直结构功能研究［11］。浮游植物群落结构和多样性是反映水环境状况的重要指标［12］。同时，土壤动物是湿地生态系统的重要组成部分，其过渡性决定了其土壤动物类群组成的多样性。浮游生物、土壤动物及微生物的群落构成也是生命系统保护的一大研究热点。如:计算多种生态指标对抚远地区水域浮游植物物种丰富度和多样性进行评价［13］;对常见藻类、苔藓类的组成及土壤微生物的分布状况进行了调查研究［14］。利用调查数据探究典型湿地土壤动物个体密度季节性分布［15］。

3.2非生命系统保护研究

非生命系统在湿地生态系统中提供物种的基本生存养分，控制物质循环，能量流动过程，对于生物群落的分布的垂直性和水平性结构有着重要的作用［16］。在湿地生态保护中，水循环与土壤碳循环在非生命系统保护中起到了重要的作用。湿地水体是重要的淡水资源库，保护湿地水体对于人类的生存发展具有重要意义，同时有利于维护湿地水资源生态状况。目前主要是对水体提取及保护方法的研究。如:根据多目标蚁群算法的原理，计算湿地内水文调节量［17］;采用遗传算法对SVM模型参数进行优化选择，对三江平原洪河自然保护区湿地进行分类［18］。除了水体提取及保护方法外，还在水含量的改变、水质变化进行研究。常用的方式是通过建立生态试验站采集湿地水、排水沟水、降水、保护区河流水样进行测试，分析水样中化学性质［19］;利用系统动力学原理和方法对沼泽地蓄水量进行动态仿真，以预测三江平原湿地蓄水量的动态变化［20］;或者是以静态补水与动态补水的定量方法，对湿地最小生态需水量进行估算［21］〗。综上所述，研究有效动态监测水体水量变化和水质变化方法对于湿地水资源保护具有一定的意义。三江平原湿地类型丰富，但围垦严重造成了土壤退化和碳库损失。目前主要基于土壤学，土壤类型法、生态系统类型法、空间分析等方法对不同土壤类型的碳储量进行空间变化分析，并对土壤有机碳密度的空间分布特征进行定量化的分析。如:依据三江平原不同类型和不同开垦年限的湿地土壤有机碳含量、土壤容重、土层厚度和面积的测量结果估算土壤碳储量［22］;运用遥感和GIS技术，对1980—2010年三江平原土壤有机碳密度及其控制因子进行分析［23］。然而对于湿地生态系统碳源、碳汇特征及其影响因素研究较少，包括营养调控［24］、水文条件变化［25］、及碳汇功能［26］等。湿地碳蓄积量反映了其生态服务价值及土地资源固碳能力，在以后的研究中应加强碳蓄积影响因子的定量化分析。

4三江平原湿地生态恢复的技术与方法

《全国湿地保护工程规划(2002—2030年)》建设布局指出东北湿地建设重点在三江平原，松嫩平原等农业开发区域。通过湿地保护与恢复及生态农业等方面的示范工程，提供东北地区湿地生态系统恢复和合理利用模式。目前，三江平原有近40处各级湿地类型自然保护区，对三江平原湿地生境起到了一定的保护和恢复作用。湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或者消失的湿地进行修复或者重建，重现被破坏前的结构和功能，发挥其应有的作用［27］。湿地的生态恢复可概括为:湿地生境恢复、湿地生物恢复和湿地生态系统结构与功能恢复［28］。

4.1湿地生境恢复技术

湿地生境恢复主要包括湿地基质恢复、湿地水状况恢复、湿地植被恢复和湿地土壤恢复等。湿地生境恢复的关键在于地表水的拦截和利用。三江平原湿地恢复应充分利用好过境地表水和雨水，同时考虑到农业商品粮基地的可持续发展，利用已有或新建水利工程引蓄水，在提高粮食产能、改善农业生产条件的同时，为湿地补水;对于已经产生生境破碎化地区建立重点保护机制，利用现有水利设施，通过蓄水、引水灌溉等方式保水;研究湿地生态需水量，建立生境水资源阈值保护措施;从源头减少农田面源污染问题，建立退耕还湿机制。

4.2湿地生物恢复技术

湿地生物恢复技术主要是保护物种多样性、遗传多样性的技术，生物群落演替控制与恢复技术，以及群落优化配置和重组技术等。随着科技的发展，出现了如DNA物种保护技术、基因重组技术等分子生物技术。不过这些技术还不成熟，有待进一步发展。遵从生物群落演替规律，对于湿地内植被的恢复和发展有指导性作用。对于破碎地带生物干扰强烈，可以针对性的进行生物群落优化和重建。

4.3生态系统结构与功能恢复技术

生态系统结构与功能恢复技术主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。对于不同类型的湿地生态系统，有着不同的生态系统结构与功能恢复技术，这是湿地生态系统恢复研究中的重难点。

5结语

三江平原湿地是多种濒危动植物尤其是鸟类的重要栖息地，也和我们人类与其他生物的生存息息相关的。研究三江平原湿地生态系统物质循环、能量流动过程，针对退化地区应用生命系统及非生命系统与生态之间规律，提出合理的生态恢复技术与方法。三江平原沼泽湿地的形成是千万年来自然界各种因素综合作用的产物，是生态系统平衡中不可缺少的重要因素，保护好这块沼泽湿地及物种资源，也就是保护了我们人类自身。

作者：韩晓君 单位：黑龙江省水利水电勘测设计研究院

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