土壤生态学的发展及研究展望

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1土壤生态学的发展及研究展望1.1土壤学发展简史1.2生态学发展简史1.3土壤生态学的研究体系和领域1.4土壤生态学研究展望1.1土壤学发展简史1）土壤学的知识积累时期（←1500年）2）土壤学的学派分化时期（1500－1800年）3）土壤学的发展时期（19世纪初－20世纪70年代）4）土壤生态系统时期（20世纪70年代→）1）土壤学的知识积累时期（←1500年）古希腊人很早以前就把土壤视为一切生命的源泉，但对土壤尚无简单分类；古罗马公元一世纪科路美拉所著《论农业》一书中，把土壤分为肥土、瘦土、松土、紧土、湿土、干土六类，和同期的中国土壤分类相比，十分简单。我国夏代《尚书》的禹贡篇，书中根据土壤性质分土壤为“壤”、“黄壤”、“白壤”、“赤植垆”、“白坟”、“黑坟”、“坟垆”、“涂泥”、“清黎”等九类，并依其肥力高低，划分为三等九级。古代土壤分类主要集中体现在中国。2）土壤学的学派分化时期（1500－1900年）（1）农业化学派：代表人物德国的李比希（J．F．Liebig，1803~1873）（2）地质学派：19世纪后半叶德国科学家法鲁（F.A.Fellow)（3）发生学派：19世纪70~80年代，俄罗斯科学家道库恰耶夫3）土壤学的发展时期（19世纪初－20世纪70年代）19世纪中后期，土壤分类在西欧有了进展，有德国的法鲁（F.A.Fallou1862）、俄罗斯学者B.B道库恰耶夫等；到了20世纪30-50年代，土壤分类很活跃，出现了法国的库比纳、英国的Avery、法国的奥伯特、美国的马伯特及俄罗斯的威廉士。其中，马伯特的土壤分类1935-1954在我国应用，威廉士的发生分类1954-1984在我国应用。4）土壤生态系统时期（20世纪70年代→）美国农业部1975年发表的《土壤系统分类》（SoilTaxonomy）是土壤诊断分类学派的代表。它继苏联的土壤发生学分类之后，成为目前世界土壤分类的新发展趋势。土壤是一个整体，受环境条件的影响并同人和植物产生密不可分的互相作用，所以土壤生态系统的研究已受世人瞩目。（1）以提高土壤肥力为主要目标（2）土壤有毒物质的降解与消化（3）土壤管理技术-土壤生态系统1.2生态学发展简史1）生态学的知识积累及萌芽时期（←1866年）2）生态学的创立及发展时期（1866年－19世纪末）3）生态学的巩固及学派分化时期（19世纪初－30年代）4）生态系统生态学时期（20世纪30年代－60年代）5）人类生态学时期（20世纪70年代→）1）生态学的知识积累及萌芽时期（－1866年）采樵渔猎农耕生态学知识记载中国：公元前1200年《尔雅》公元前200年《管子·地员篇》公元前100年前后确立24节气、《离经》欧洲：Aristotle(384-322,B.C)（亚里士多德：古希腊）Theophrastus(370-285,B.C)（西奥弗拉斯塔：植物名称的发展起源於4000多年前，但首先將名称記录下來的是Theophrastus370-285B.C.他是亚里士多德的学生）古籍《管子·地员篇》（约公元前200年以前）曾详细记载了江淮平原上沼泽植物沿水分梯度的带状分布与水文土质环境的生态关系。水面2）生态学的创立及发展时期（1866年－19世纪末）查尔斯·罗伯特·达尔文（CharlesRobertDarwin，1809.2.12—1882.4.19英国）生态适应与进化生态适应林蛙塘蛙有关生态学的研究RBoyle→动物生理生态的开始Reaumur→研究积温与昆虫发育生理的先驱Al.deCandolle→现代积温理论cLWilldenow；T.Humboldt→“植物群落”、“外貌”等概念，并指出“等温线”T.Malthus→“种群生态学”Haeckel→首次提出了生态学定义C.Darwin→《物种起源》EWarming→《植物生态学》AF.WSchimper→《植物地理学》Malthus1803年发表的《人口论》：人口的指数增长粮食的直线增长3）生态学的巩固及学派分化时期（20世纪初－30年代）年代作者著作名称1885瓦尔明E.Warming以植物生态地理为基础的«植物分布学»1898辛柏A.F.W.Schimper以生理学为基础的«植物地理学»植物生态学的诞生1913亚当斯Adams«动物生态研究指南»1927Eltom《动物生态学》动物生态学的诞生生态学的第一次飞跃这一时期是生态学理论形成，生物种群和群落由定性向定量描述，生态学试验方法发展的辉煌时期。生态学研究渗透到生物学领域的各个学科，形成了植物生态学，动物生态学，生态遗传学，生理生态学，形态生态学等分支学科，促进生态学从个体，种群等水平开展了广泛研究，并出现了一些研究中心和学术团体，是生态学发展出现第一个高峰。学派代表人物著作或论文英美学派A.G.TansleyClements(美)«不列颠群岛的植被»«普通植物生态学»法瑞学派布朗.布朗克(法)«植物社会学»北欧学派Du-Rietz以地理分布及群落生理学为特点，将瑞典､挪威､丹麦森林的群落结构作为主要研究对象。前苏联学派苏卡切夫形成生态地植物学及生物地理群落学学派分化北欧学派：以注重群落分析为特点法瑞学派：植物群落生态学英美学派：以研究植物群落演替和创建顶级群落著名前苏联学派：注重建群种和优势种，重视植被生态和植被地理4）生态系统生态学时期（20世纪30年代－60年代）1935年，坦斯利（A.G.Tansley）首先提出生态系统（Ecosystem）的概念；1942年，前苏联苏卡切夫院士提出类似的名次“生物地理群落”（Geobiocenoce）;1942年，林德曼（R.L.Lindeman）提出“十分之一”定律。生态学的第二次飞跃1935年，坦斯利(A.G.tansley)首先提出生态系统(Ecosystem)的概念;广泛开展了生态系统生态学的研究，生态学成为研究生态系统结够与功能的科学。生态学的第三次飞跃生态学研究与应用相结合形成了海洋生态学、土壤生态学、湖泊生态学、农业生态学、农田生态学、草原生态学、森林生态学等。多学科的交叉渗透，使生态系统的研究得到迅速的发展，电子计算机的应用、自动记录仪器在野外工作中的应用、系统分析以及现代化计算方法，为生态系统的研究创造了条件。年代科学家重大发现（理论､学说或定律）1840李比西最小因子定律——归还学说1847焦耳能量转换1857巴斯德微生物学形成1859达尔文完成了进化论1865孟德尔发现遗传学规律1869门捷列夫提出了元素周期表：伟大发现之后，辩证的､整体的､运动的和联系的思维得到普及。20世纪30年代以后，能量转化和物质流动出现于生态学研究当中。研究方法：引入能量转换和物质流动研究理论：引入系统论､信息论､控制论､系统工程等理论。20世纪30年代到50年代，一系列和整体､系统､控制､信息有关的科学相继诞生。30年代，贝塔朗菲(L.V.Bertalanffy奥地利)提出了系统论；1948年美国科学家NobertWiener出版了«控制论»。在50年代，系统工程方法，包括线性规划､动态规划､网络分析､对策论､排队论､存储论､系统可靠性分析等逐步成熟。研究手段—新技术方兴未艾计算机1945年美国宾州大学莫克莱和埃克特研制成功第一部电子计算机(ENIAC),1949年英国剑桥大学研制成功第一部内存式电子计算机。计算机技术日新月异，计算机的应用和教育事业也蓬勃发展，计算机（尤其是微机）知识已成为现代人不可缺少的知识储备。3S技术RS(remotesensing):遥感GIS(Geographicinformationsystem)地理信息系统GPS(Globalpositionsystem):全球定位系统高新科技以生物技术､材料科学､信息技术､环境科学为代表的高新科技时代已经到来｡5）人类生态学时期（20世纪70年代→）生态学冲出了学术园地，被从高楼深院中请入社会实践及经济建设领域；生态学引起社会的广泛关注，各国提倡全民生态意识，报刊、杂志上讨论生态学的事例与日俱增；对生态学有兴趣的不仅有生物学家、生态学家、还有农学家、经济学家、地学家、社会学家、哲学家及政治家。自然科学和社会科学的桥梁研究领域日益扩大，不再限于生物学，而且渗透到地学、经济学以及农、林、牧、渔、医药卫生、环境保护、建筑等各个部门，不仅在自然科学，而且渗透到社会科学，成为联系自然和社会科学的桥梁，从而使生态学成为举世瞩目的科学。人类生态的重大计划1962年，生态学开始被从高楼深院中请出来，以解决社会生活中的生态问题。有关重大事件如下：年代人物或组织事件1962R.Carson«寂静的春天»是人类生态环境意识觉醒的标志1964Unesco国际生物学研究计划(IBP)1971Unesco“人与生物圈”长期研究计划(MAB)1972UN«人类环境宣言»1986ICSU“国际地圈-生物圈计划”（IGBP）。ICSU国际科学联合会1992UNCED里约热内卢«保护生物多样性公约»､«气候变化公约»､«关于森林问题的原则声明»､«21世纪行动议程»､«里约热内卢宣言»1996J.L.Meyer提出生态学的5个前沿领域：生态工程､生态经济学､生态设计､产业生态学､环境伦理学。“国际生物学计划”（IBP）IBP是联合国教科文组织于1964年组织的一项全球范围的生态学研究计划，目的是通过世界科学家的努力和协作，去认识维持地球表面生态平衡的生物系统与环境系统的过程，IBP下设7个组：（1）陆地群落生物生产力组；（2）生物生产过程组；（3）陆地群落自然保护组；（4）海洋群落生物生产力组；（5）淡水群落生物生产力组；（6）人类适应组；（7）生物资源的利用与管理组。人与生物圈的主要研究项目MAB（1）不断增加的人类活动对热带，亚热带森林生态系统的影响。（2）不同的土地利用与管理方法对温带和地中海森林景观的生态影响。（3）人类活动和土地利用方式对放牧地（热带稀树草原和温带半干旱至干旱地区牧场）的影响。（4）人类活动对干旱和半干旱地区生态系统的影响，特别是灌溉的效果。（5）人类活动对湖泊、沼泽、河流、三角洲、海湾、沿海地带的价值和资源的影响。（6）人类活动对山地和冻土带生态系统的影响。（7）岛屿生态系统的生态学与合理利用。（8）对自然区域和自然区域内遗传物质的保护。（9）对陆地和水生生态系统的虫害管理以及肥力利用的生态学评价。（10）大型工程对人及其环境的影响。（11）以能源利用为重点的城市生态系统问题。（12）环境变化和人类人口的适应，人口统计与遗传结构之间的相互作用。（13）环境质量的认识。（14）环境污染及其对生物圈的影响。国际地圈-生物圈计划(IGBP)InternationalGeosphere–BiosphereProgramme(IGBP)⑴国际全球大气化学计划（IGAC）⑵全球海洋通量联合研究（JGOFS）⑶过去的全球变化（PAGES）⑷全球变化与陆地生态系统（GCTE）⑸水循环的生物学方面（BAHC）⑹海岸带海陆相互作用（LOICZ）⑺全球海洋生态系统动力学（GLOBEC）⑻土地利用／土地覆盖变化（LUCC）IGBP计划还包括三个支撑计划⑴全球分析、解释与建模（GAIM）⑵数据与信息系统（IGBP－DIS）：建立全球变化研究所需要的全球资料和信息的处理、贮存、交流系统，特别要发展全球变化的空间遥感观测能力的资料的处理能力。⑶全球变化的分析、研究和培训系统（START）：在全球的代表性生态系统区域，主要在发展中国家，建立全球变化的区域研究中心。现代生态学的特点（1）生态系统生态学的研究成为主流。（2）从描述性科学走向实验、机理和定量研究。（3）现代生态学向宏观和微观两极发展。（4）应用生态学发展迅速，实践应用性更强。（5）人类生态学的兴起和