什么是“土层生态位 ”与“土壤关键层”?两者的关系是什么?

　　一、土层生态位

　　“ 生态位” 是生态学中的概念， 是指一个种群在生态系统中，在时间、空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用 。 土壤具有典型的分层特征，是在长期的地质风化、成土和熟化过程中形成的。

　　对于不同的土地利用类型，不同土层的生态功能与作用是不一样的;不同性状的土层有其独特的生态功能，从而也有其独特的空间位置。不同土层的组合( 即不同的土壤剖面构型) 就构成具有独特功能的土壤系统。 因此，将各个土层在空间上所占据的位置及其与相关土层之间的功能关系与作用，称为“ 土层生态位”。

“土层生态位”和“土壤关键层”示意

　　对于植物生长来说， 处于不同生态位的多个土层在土壤水分、溶质运移、气体热量传输方面具有不同的功能和作用。 植物不同对土层深度功能的需求也不同，一般 2 m 之内各个土层是发挥重要生态功能的空间。 表土层 A 是植物萌发、幼苗生长期发挥重要作用的土层，要求较高含水率和有机质及富含营养元素，此外，要求疏松的土层使得植物根系易于生长穿插， 易于植物根冠发育。 心土层 B 需要为大量植物根系提供空间并为植物提供大量水分、营养，同时保障植物坚挺不倒伏， 因此，要求土壤有足够含水量、紧实度和持续的营养供应，使得根系能够扎稳。 土壤母质层 C 往往尚未完全熟化为土壤、颗粒较大、矿物含量高，位于土壤较底层位，为土壤提供基础支撑。

　　“ 土层生态位” 的内涵是每一土层有其独特的生态功能和空间位置，它与其他土层有密切的相互作用关系，需要科学合理的处理每一土层才能构造出理想的土壤剖面，实现高质量的土壤系统功能。 这一新概念的提出，其目的就是要求认真对待每一土层的生态特征及功能，而不能将不同土层当成均质的土壤同等对待。 将“ 土壤剖面构型” 扩展到考虑“ 单个土层” 和“ 土层群” 的“ 土层生态位”，不仅仅是概念名称的变化，更重要的是从生态功能视角，正确认识每一土层的作用及空间位置适宜性， 更有利于“ 土壤剖面构型” 的优化和土壤重构技术的革新。

　　二、土壤关键层

　　许多相关学科的研究都有“ 关键层” “ 关键带” 等概念，如地学研究中的“地球关键带”  、采矿和岩石力学研究中的岩石“关键层”，都在学科理论中发挥了重要作用。在土壤剖面的系列土层中，也有一些土层发挥着重要作用，直接影响土壤系统的整体功能和生产力，如表土层、毛管阻滞或渗漏阻滞层等，因此，把影响土壤生产力的关键土层， 称为“ 土壤关键层”。 土壤关键层以其显著的形态分异特征为重要标志，其功能明显区别于相邻或其他的土层。 土壤关键层的质地、位置、厚度直接影响关键层的作用效果。 大多数情况下土壤关键层是对植物生长有关键正向作用的土层，也有一些情况下是植物生长的障碍层。 因此，深入了解土壤关键层，对土壤改良和重构土壤剖面构型具有重要作用。

　　常见的土壤关键层主要有 3 种：

　　(1) 表土层。 表土是植物赖以生存的介质，不仅含有当地植被恢复的重要种子库，还可保证根区土壤的高质量和微生物数量及其群落结构，缩短土壤熟化期。 因此，复垦时要对其单独剥离、储存和回填，对缺少表土区域，要研发表土替代材料。

　　(2) 含水层。 在地质学上含水层常指土壤通气层以下的饱和层，其介质孔隙完全充满水分。 在土壤剖面构型中，含水层主要指具有一定厚度的保水持水性能高的介质层次。 相关研究表明，多层质地剖面相较于均质型剖面可蓄持更多的水分;细质地土壤的含水量高于均质土，起到储水作用;黏土层会对土壤水运动产生影响，且不论黏土层出现的位置，其含水量均相对较高。

　　(3) 隔水层。 在地质学中主要指重力水流不能透过的土层或岩层，如黏土层、重亚黏土层及致密完整的页岩、火成岩、变质岩等。 隔水层必须具有结构稳定性和渗流稳定性才具有阻隔水的能力，其阻隔水能力的大小与岩性组合特征有显著相关性。

　　也有一些严重影响土壤剖面功能或生产力的障碍层，也称之为“ 关键层”，这就需要在复垦重构时消除原有的障碍，改善土壤生产力。

　　三、土层生态位与土壤关键层的关系

　　科学理解土壤剖面重构的关键是对各个土层功能及相互关系的认识，即“ 土层生态位”。 “ 土壤关键层” 是各个土层中发挥重要作用的土层，因此，“ 土壤关键层” 是在“ 土层生态位” 基础上对土壤剖面的进一步认识和精细刻画。

来源：《矿山复垦土壤重构的理论与方法 》