土壤團聚體研究進展

張星星

(福建師范大學 地理科學學院，福建 福州 350007)

1 土壤團聚體的形成理論

土壤團聚體是土壤固相顆粒相互作用形成的，作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，土壤團聚體是土壤的重要組成部分[1]。土壤團聚體的穩(wěn)定性與組成對土壤質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響[2]。關(guān)于土壤團聚體的形成機制主要有以下幾種假說，首先“團聚體等級發(fā)育模型”的概念是Tisdall和Oades等[3]提出的，研究認為土壤微粒(0.2 μm)通過多糖、碳水化合物等一些膠結(jié)物質(zhì)先形成微團聚體，微團聚體通過多糖和根際真菌菌絲的膠結(jié)作用逐步形成大團聚體(>250μm)。Oades[4]認為土壤顆粒先形成大團聚體，大團聚體逐漸破裂形成微團聚體(20 μm ～250 μm)，微團聚體在逐漸釋放形成更小的微團聚體(<20μm)。Six J等[5]表明由于土壤中的新鮮有機物可以影響大團聚體的形成，即土壤中的新鮮有機物可以促進土壤顆粒團聚形成大團聚體，而儲存于大團聚體內(nèi)部的有機物顆粒可以對微團聚體的產(chǎn)生起到明顯促進作用。在土壤中有機物質(zhì)增加的情況下，可以刺激土壤中微生物的活性，從而提高微生物生物量，分泌較多的膠結(jié)物質(zhì)進而促進土壤大團聚體的形成[6]。

Elliott[7]發(fā)現(xiàn)在溫帶土壤中證實了“團聚體等級發(fā)育模型”這一理論。然而可能由于熱帶土壤團聚體的穩(wěn)定機制主要受到土壤鐵鋁氧化物和黏土礦物的交互作用，從而抑制了有機質(zhì)等膠結(jié)物質(zhì)作用的發(fā)揮，因此，在熱帶氧化土中并未觀察到“團聚體等級發(fā)育模型”[8]。

2 土壤團聚體的篩分方法

對于土壤團聚體的篩分方法應用最廣泛的為傳統(tǒng)的濕篩法。濕篩法是將自然風干的土壤放在一套篩子的最上面，將其浸沒在水中，用機器或手動按照一定頻率篩分[7,9]。一般將會稱取25 g或者50 g土壤樣品，平鋪在最上面的篩子上。將土壤團聚體的樣品放在浸滿水中的容器中浸泡大約5 min，這樣可以排出團聚體樣品中的空氣。這種做法是模擬降雨的時候，表面土壤受到雨水沖刷的情形[7,9]。對于濕篩法Kemper和Koch[10]提出了使用一個篩子(0.25 mm)的過程，其中會用氫氧化鈉分散液破壞其結(jié)構(gòu)，從而可以得出土壤團聚體的穩(wěn)定性。有的研究者會用超聲波分散土壤，分離微團聚體[11]。Dorodnikov等[12，13]提出了分離團聚體的最適濕度篩分法，研究土壤團聚體中的微生物和酶活性一般較多運用該種方法。有的研究者認為土壤團聚體的分離使用濕篩法大都用來研究在不同土壤類型中土壤有機質(zhì)和微生物活性之間的長期變化，而最適濕度篩分方法和干篩法可能用于研究短期內(nèi)土壤微生物活性的原位測量方法[14]。對于土壤團聚體的干篩法一般多與濕篩法一起運用來研究土壤團聚體的穩(wěn)定性。

對于土壤團聚體的篩分方法在土壤采樣時，有的用土鉆、鐵鏟或者是直接用環(huán)刀取樣，其目的都是為了保持土壤團聚體的結(jié)構(gòu)不被破壞，保持其完整性[15]，當然在運輸過程中也要避免外力對土壤團聚體結(jié)構(gòu)的破壞。

3 土壤團聚體對有機碳的保護

土壤有機碳對于維持土壤養(yǎng)分的含量及其有效性、土壤結(jié)構(gòu)及孔隙系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面起著非常重要的作用[16]。土壤團聚體對于土壤有機碳的物理保護是土壤有機碳穩(wěn)定的主要機制之一。土壤團聚體是土壤有機碳的主要儲存場所，土壤團聚體中有機碳占土壤有機碳的大約90%，不同氣候和土壤條件下，有機碳的含量、微生物的數(shù)量等在不同土壤粒徑團聚體中都有較大的差異[17]。有研究認為，土壤有機碳的含量與土壤團聚體的粒徑之間有一定的相關(guān)性，即土壤團聚體的粒徑越大，其含有的有機碳的含量就越高，反之，土壤團聚體的粒徑越小，其中含有的有機碳含量則越低[18]。有研究者在溫帶地區(qū)發(fā)現(xiàn)，不同級別的團聚體對土壤有機碳的物理保護也不相同，表現(xiàn)為：黏砂粒結(jié)合處>微團聚體內(nèi)部>大團聚體內(nèi)的微團聚體外部>團聚體外游離部分的趨勢[19]。

異氧微生物對于土壤有機碳的分解是全球碳循環(huán)的主要驅(qū)動力之一[20，21]。對于土壤團聚體中的微生物(細菌、真菌)對于團聚體中有機碳的分解也受到了一些研究者的關(guān)注。土壤團聚體是微生物活動的場所，對于土壤的物理化學性質(zhì)有重大的影響[22]，土壤團聚體同樣也存在理化性質(zhì)等方面的差異。不同土壤粒徑團聚體中養(yǎng)分、通氣和水分狀況均存在較大的差異，這就造成這些微域生境中土壤微生物參與的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的差異。通常認為細菌大多數(shù)作用于比較容易的基底[23]，真菌經(jīng)常作用于難分解的碳庫[24]。有的研究發(fā)現(xiàn)，真菌由于其菌絲而不能穿透土壤微團聚體小的氣孔而多占據(jù)土壤大團聚體[25]。

4 展望

土壤團聚體與土壤有機碳二者相互作用和制約，土壤團聚體是土壤有機碳的儲存場所，土壤有機碳是土壤團聚體存在的膠結(jié)物質(zhì)[26]。目前國內(nèi)外學者對土壤團聚體及對有機碳的保護的研究也日益增多。土壤團聚體對土壤有機碳的保護機制也較為復雜。在全球氣候變化的背景下，可以從不同溫度方面研究土壤團聚體對土壤有機碳的保護，而對于土壤有機碳可以將其分為不同組分來進行研究，微團聚體對土壤有機碳的保護機制仍是研究的熱點，今后也可以注重從微團聚體的角度研究土壤團聚體對土壤有機碳的保護。

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