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土壤团聚体的形成与稳定性研究

发布时间: 2024-05-08  点击次数: 255次

土壤团聚体是土壤结构组成的基本单位,其大小、形状、空隙分布、质量、数量 及组成等,既影响土壤的持水、通透性、抗蚀性等物理性质,又与土壤的肥力、氧气热量传递、承载力和固碳容量等有直接关系,是土壤结构的重要指标和肥力调节中心 。关于团聚体的形成和稳定机制的研究从 20 世纪初就备受关注,并且涌现很多阐述土壤有机碳对团聚体形成和稳定影响的模型。Edwards 和 Bremner(1967)提出以有机无机复合为基础的团聚体形成模型概念,即土壤团聚体是由土壤中粘粒-金属阳离子-有机质复合形成,并用键合机理来解释团聚体的形成和稳定。该模型认为粘粒是土壤结构形成的重要因素,粘粒通过多价金属阳离子的连接而吸附极性有机分子 的过程,即有机无机的复合过程。Tisall 和 Oades(1982)在剖析土壤团聚体中各种不同大小结构单元及各种胶结剂的理想模式基础上提出团聚体的等级发育模型,该模型认为在空间尺度上,土壤团聚体是先形成微团聚体,然后逐级演替形成大团聚体,在时间尺度上,胶结物质从暂时稳定(由微生物和根系分泌物形成的多糖类物质)向短时间稳定(土壤生物器官或生物体如菌丝根系、细菌细胞等)及持久稳定(芳香类2物质)层次性变化。Oades(1984)对该模型做出重要改进,认为根系和菌丝的黏合作用可以直接促进大团聚体的形成,随着大团聚体中活性有机碳组分,如微生物碳 (MBC)、可溶性碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳等被分解,大团聚破碎释放微团聚体。Six 等(2000)提出了以“大团聚周转"为核心的概念模型,该模型指出新鲜有机物料进入土壤后可直接促进土壤中大团聚体的形成,大团聚体中的粗颗粒有机物被分解或者破碎成细颗粒有机物,之后被有机矿物和微生物包裹,形成微团聚体的核。随着微生物活性下降、碳消耗和有机胶结物质的减少,导致大团聚体不稳定和潜在解体释放出微团聚体、颗粒有机和矿物组分。

土壤团聚体稳定性是指团聚体遭遇外来破坏性作用力时维持自身稳定的能力,是土壤结构和土壤物理形状的重要指标。根据承受外来作用力的度量不同,一般分为水稳定性、化学稳定性、酸碱稳定性和生物稳定性 4 类,而在实际的农业生产中,水分是引起团聚体破碎的最主要影响因素,所以能抗水力分散的水稳性团聚体多被用于研究。水稳性团聚体多采用湿筛法,人们根据形成 团聚体胶结剂的类型,将土壤分为大团聚体(>0.25mm)和微团聚体(<0.25 mm)(Tisall and Oades, 1982),随后 Six 等(1998)在此基础上进一步细分为粗大团聚体(>2 mm)、 细大团聚体(2-0.25 mm)、微团聚体(0.25-0.053 mm)和粉-黏粒组分(<0.053 mm)。 目前,多使用平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)作为评估土壤结构好坏的指标,也可用于描述聚集体的稳定性。影响土壤团聚体稳定性的因素有很多,主要包括成土母质、气候条件、植被覆盖情况、土壤微生物活动、铁铝 氧化物、施肥管理措施以及有机碳含量等等。



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