保护性耕作对土壤团聚体及微生物学特性的影响研究进展

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,是评价土壤质量的重要指标之一。土壤微生物是形成土壤团聚体最活跃的生物因素。保护性耕作在中国已得到广泛应用,探析保护性耕作对土壤团聚体和土壤微生物学特性的影响,有助于农业生产的可持续发展。文章综述了不同保护性耕作方式下土壤团聚体和微生物学特性的研究进展,归纳总结了保护性耕作对土壤团聚体分布特征、稳定性、有机碳含量、酶活性和微生物多样性影响以及土壤团聚体与土壤微生物之间关系。结果表明:与传统翻耕相比,保护性耕作增加了表层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均重量直径(GMD)和水稳性团聚体含量,促进了土壤大团聚体的形成,提升了土壤团聚体稳定性;保护性耕作提高了表层土壤有机碳含量,有利于土壤有机碳的固定;保护性耕作能有效提高土壤酶活性,土壤酶活性在不同粒径团聚体内分布特征和活性高低存在差异;保护性耕作提高土壤微生物生物量和土壤微生物多样性,提高土壤真菌/细菌比值,使土壤微生物群落向以真菌为优势菌群的方向发展;土壤微生物含量和组成在不同粒径团聚体中存在差异,微团聚体中有更高的土壤细菌和真菌含量。针对目前研究现状,提出了因地制宜推广保护性耕作、适宜的轮耕制度、适量秸秆还田的可能性及未来的研究方向。     

沿海侵蚀台地不同恢复阶段土壤团聚体组成及其与丛枝菌根真菌的关系

生态恢复是防治土壤侵蚀、恢复地带性植被并实现可持续发展的重要措施。丛枝菌根真菌能够促进土壤团聚体的形成和稳定,进而改良土壤结构,对退化生态系统的恢复和重建具有重要作用。通过分析小良沿海侵蚀台地不同恢复阶段(裸地—桉树林—阔叶混交林—次生林)土壤团聚体组成、细根生物量、微生物群落结构以及球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-Related Soil Protein,GRSP)质量分数等指标,探讨沿海侵蚀台地植被恢复过程中土壤团聚体组成及其与丛枝菌根真菌的潜在关系。结果表明,(1)随着植被恢复的进行,土壤大团聚体(粒径2 000μm)含量、土壤结构稳定性指数(平均质量直径,Mean Weight Diameter,MWD)、细根生物量、各微生物生物量以及总GRSP(Total GRSP,T-GRSP)质量分数均有所增加。(2)丛枝菌根真菌生物量与细根生物量、各微生物类群生物量以及T-GRSP质量分数间均呈显著的正相关关系。(3)土壤中细根生物量、各微生物类群生物量以及T-GRSP质量分数与其MWD、大团聚体含量呈显著正相关关系。可见,在植被恢复过程中,丛枝菌根真菌能够促进大团聚体的形成与稳定,进而增强土壤结构稳定性,其机制可能在于丛枝菌根真菌生物量的增加能够促进其分泌更多的GRSP,并提高土壤微生物量和细根生物量。     

不同演替阶段下球囊霉素相关土壤蛋白对团聚体稳定性的影响

团聚体是土壤结构的基础单元,球囊霉素能粘结细小土壤颗粒形成稳定大团聚体,被誉为"超级胶水".为了解植被恢复过程中球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)对团聚体的影响,选取不同演替阶段(裸地、草地、灌木林、乔木林、乔灌混合林)的土壤为研究对象,分析了球囊霉素相关土壤蛋白组分、土壤有机碳(SOC)和团聚体稳定性在不同土壤深度(0...     

生物质炭施加对新成水稻土碳组分及其分解的影响

将玉米芯热解炭化的生物质炭施加于长江沉积物新成土上发育的稻田土壤中,1 a后采集土壤并进行土壤碳分组及土壤培养;基于生物质炭与土壤的碳同位素丰度差异,量化生物质炭来源的有机质在土壤组分中的分布,分析施用生物质炭对土壤碳组分及其培养过程中分解动态的影响。结果表明,施用生物质炭可显著增加各级团聚体的有机碳含量,大部分(76%~90%)生物质炭以游离态形式存在于大团聚体(250μm)和微团聚体(50~250μm)外,少部分与微团聚体或20μm土壤矿质较紧密地结合。添加的生物质炭未促进土壤团聚体的形成。土壤中生物质炭自身的分解很弱,但不同程度地促进了原有土壤碳的分解。该试验初步证实,生物质炭单独施用未明显促进新成土上发育的稻田土壤有机碳的稳定,反之短期内可能加速土壤原有有机碳的分解。     

岩溶山区不同土地利用方式下土壤质量指标响应

探讨了岩溶山区不同土地利用方式与土壤质量指标之间的响应关系.对重庆市北碚岩溶山区土壤肥力指标进行主因子分析的结果表明,原有22个土壤质量指标可归为4 类,分别以有机质,有效含水量,通气孔隙度,细菌、真菌数量百分比为代表,这4类因子基本反映了土壤质量随土地利用变化的综合变化状况.通径分析表明,不同土地利用方式下土壤持水性能主要与有机质、＞0.25 mm水稳性团聚体有关,二者的效应均大于黏粒.在土地利用方式变化过程中,土壤质量变化体现在有机质含量、土壤供持水能力、土壤结构状况和土壤微生物特性的变化上.     

黄泥土和乌栅中不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附与解吸

用平衡吸附法研究了黄泥土和乌栅土的不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附和解吸.结果表明,不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附特性均符合Freundlich和Langumir方程,最大吸附量介于1667-3333 mg·kg-1之间,以粘粒级和粗砂级为最大,其对Cu2 的固持能力高于其它粒径的微团聚体.随着溶液中Cu2 浓度的升高,吸附率出现不同程度的降低.对同一粒径颗粒的Cu2 吸附量来说,乌栅土高于黄泥土,而解吸量则相反.微团聚体颗粒对Cu2 的吸附容量与有机质、游离氧化铁含量呈显著正回归关系,说明团聚体颗粒对重金属的吸附首先受土壤团聚体胶粘剂的控制.     

博罗县下村农场坡地赤红壤的结构特征及其意义

探讨了博罗县下村农场坡地赤红壤的结构特征及其生产意义。结果表明,下村农场坡地赤红壤的质地较粗,土壤的团聚体含量较高,土壤的孔隙性较差;土壤粘粒、有机质,尤其是后者对土壤结构状况影响很大,土壤结构系数与土壤粘粒含量呈显著正相关,土壤1—0.05mm粗微团聚体含量、10—0.25mm水稳性团聚体及其几何平均直径值,均与土壤有机质含量呈显著正相关。坡地土壤的开发利用,应注意防治水土流失,减少团聚体的破坏,并特别注重提高土壤有机质含量,以改善土壤结构状况。     

寒温带兴安落叶松林土壤团聚体特征及其影响因素研究

以寒温带兴安落叶松(Larix gmelinii)林为研究对象,分析其土壤团聚体的分布及其有机碳含量特征,并探讨各土壤因子对团聚体稳定性的影响。在兴安落叶松林内设置28块30 m×30 m的样地,以0—10、10—20、20—40、40—60 cm分层取土样,测定各理化指标含量、不同粒级土壤团聚体及其有机碳含量。结果表明,兴安落叶松林土壤团聚体各粒级含量高低为(0.25—2 mm粒径)团聚体>(<0.053 mm粒径)团聚体>(0.053—0.25 mm粒径)团聚体,各粒级团聚体表层(0—10 cm)含量均显著区别于其他各层;土壤团聚体的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别为0.53 mm和0.22 mm,分维数(D)为2.78,土壤团聚体稳定性较高且存在剖面差异;土壤有机碳主要分布于0.25—2 mm粒径的大团聚体中(34.51g·kg^-1),贡献率为52.10%,粒径0.053—2 mm土壤团聚体中有机碳含量最低(6.30 g·kg^-1),贡献率为16.42%;随土层深度增加,各粒级团聚体有机碳含量和0.25—2 mm团聚体有机碳贡献率逐渐减小,<0.25 mm团聚体贡献率逐渐增大,40 cm以下各粒级贡献率趋于稳定;兴安落叶松林土壤团聚体的粒径分配和稳定性受到林龄和林型的显著影响;大团聚体(0.25—2mm)含量与土壤总有机碳(SOC)呈极显著正相关关系(P<0.01),微团聚体(<0.25 mm)含量与Al、Mg等金属氧化物含量呈显著正相关关系(P<0.05);大团聚体(0.25—2 mm)含量和MWD、GMD指标与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01),与土壤含水量、速效钾、有效磷、有机磷呈显著正相关关系(P<0.05)。综上,土壤有机质和金属氧化物分别为兴安落叶松林土壤0.25—2 mm大团聚体和<0.25 mm微团聚体的主要胶结物质,土壤水分、养分和酸碱条件对团聚体的形成和稳定产生影响。     

水旱长期耕作下土壤团聚体及有机碳动态变化

分析比较新疆水旱长期耕作不同年限下土壤团聚体组成及其各粒级团聚体有机碳的动态变化,探讨水田和旱地土壤团聚体有机碳的赋存能力。采用湿筛法对新疆水田和旱地的土壤团聚体及其有机碳的变化进行研究。研究发现,(1)水田和旱地土壤有机碳随着种植时间的延长呈现增加趋势,旱地显著低于水田土壤有机碳的增加。(2)水田种植100 a内,53—250μm微团聚体和>250μm水稳性团聚体增加了199.80 g·kg^-1和321.60 g·kg^-1,<53μm团聚体则逐步减少;旱地种植下,53—250μm微团聚体在0—5 a间快速增加了231.21 g·kg^-1,5 a后基本维持在一个相对稳定的水平;<53μm团聚体0—10 a间快速下降后,维持在230.67—252.33 g·kg^-1之间的稳定水平。(3)团聚体有机碳水田显著大于旱地,100 a间水田>250μm水稳性团聚体有机碳质量分数,与荒地相比增加了22.95 g·kg^-1;而旱地则在种植0—10 a间表现出增加的趋势...     

有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中吸附解吸特性的影响

采用平衡液吸附法和NH4AC、EDTA溶液解吸法,研究了有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中(<10 μm,10～50μm,50～250 μm)的吸附解吸过程中的影响,为寻求有效控制土壤中Cu2+环境行为的对策措施提供理论支撑.研究结果表明,各粒级微团聚体中有机质对Cu2+的吸附能力随粒级的减小而增强,原土仅次于<10 μm微团聚体.就吸附机制而言,去除有机质后的原土及其各粒级微团聚体在不同吸附机制控制下的吸附能力也有所变化,表现为:去除有机质后,棕壤及各粒级微团聚体对Cu2+的静电吸附能力增强,络合吸附能力和专性吸附的能力均有所降低.分析表明,原土及其不同粒级微团聚体对Cu2+的吸附能力及稳定性的差异,与其重要组成成分有机质有关.     

土壤变暖对土壤微生物活性的影响

讨论了土壤变暖对土壤微生物活性的影响及其后果。许多研究表明,土壤呼吸与土壤温度呈正相关关系。描述这种关系所用的模式有线性回归分析、Q10关系式、幂关系式、Arrhenius关系式及其它关系式,但这些模式通常都不能准确地估计呼吸率。尽管如此,几乎所有的研究都显示土壤温度强烈地影响土壤微生物活性及呼吸。在一定温度范围内,土壤变暖提高土壤微生物活性及呼吸率。解释这种现象的一种机制是微生物群体组成随温度升高而改变。文章最后指出,为了得出更加明确的结论及更加准确地预测全球变暖对土壤的影响,必须进行更深入地研究。     

Soil Quality: A Review of the Science and Experiences in the USA

An increasing human population is placing greater demand on soil resources, and as a result degradation is taking place in many regions of the world. This is critical because soils perform a number of essential processes including supporting food and fiber production, influencing air quality through interaction with the atmosphere, and serving as a medium for storage and purification of water. The soil quality concept was introduced to complement soil science research by making our understanding of soils more complete and helping guide the use and allocation of labor, energy, fiscal, and other inputs as agriculture intensifies and expands to meet increasing world demands. Soil quality thus provides a unifying concept for educating professionals, producers, and the public about the important processes that soils perform. It also provides an assessment tool for evaluating current management practices and comparing alternative management practices. Soil attributes comprising a minimum data set have been identified, and both laboratory and field methods have been developed for measuring them. A soil quality index is being developed to normalize measured soil quality indicator data and generate a numeric value that can be used to compare various management practices or to assess management-induced changes over time. Using previously published data, we evaluated the soil quality index as a tool to assess a wide range of management practices in the Northern Great Plains. The index ranked the treatments: grazed fertilized tame pasture > moderately grazed > ungrazed> heavily grazed > annual cropping with no-tillage > conventionally tilled crop-fallow which agrees with the way they were subjectively ranked in the publications. The soil quality index shows potential for use as a management assessment tool.     

土壤学与广东持续农业的发展

持续农业是关于建立资源、生态、地力、经济效益等各个方面均可持续发展的农业制度的一种思想．水土流失、土地退化、耕地锐减、环境污染，制约着广东农业的持续发展．土壤学应围绕持续农业开展研究工作．目前应加强土壤生态环境的保护，防治土地退化，提高土壤肥力，保证耕地生产力的持续发展．应开展土壤资源的动态变化研究，为合理开发和利用土壤资源提供科学依据．     

合肥城市绿地土壤特点

以合肥市一环内绿地土壤和近郊蜀山森林公园土壤为对象,研究了土壤表层0~10 cm的理化特性,分析了全磷与速效磷,速效磷与潜在酸度之间的关系。结果表明,市区绿地土壤的容重平均值为1.41 kg/cm3,土壤电导率显著高于近郊森林土壤;城市绿地土壤pH值多在7.51~8.50之间,与森林土壤相比,碱性化趋势明显;城市土壤具有明显的富磷和贫氮特征,其全氮含量平均值为1.44 g/kg,全磷含量平均值为792.0 mg/kg、速效磷含量为50.6 mg/kg,分别是近郊森林土壤的0.64倍、2.9倍和5.1倍;城市土壤全磷与有效磷含量呈显著的正相关(r=0.79,p=0.000);潜在酸度与有效磷含量呈显著负相关(r=0.65,p=0.000)。     

河北省曲周县盐渍土区土壤养分含量的动态变化

对华北盐渍土区河北省曲周县 79个土壤样点 1 980年和 1 999年土壤养分含量进行了分析 ,结果表明 :1 999年与 1 980年相比 ,土壤有机质含量增加了 41 % ,土壤全氮和速效磷含量分别增加了 1 0 2 %和 351 % ,而土壤速效钾含量则下降了 38% ;土壤有机质含量增加的原因是秸秆还田量增加 ,土壤中全氮、速效磷含量增加的直接原因是土壤中氮肥、磷肥投入量增加 ,而土壤速效钾下降的原因则是钾肥的施入量不足。对不同质地土壤养分含量变化分析表明 ,质地可控制养分的空间分配 ,但人为干预促进了土壤养分含量向均一化方向发展。对不同质地土壤有机质含量与表层含盐量进行相关分析表明 ,表层为轻壤时 ,土壤有机质含量与表层含盐量具有明显的负相关性。     

施肥对不同农田土壤微生物活性的影响

采用室内恒温培养研究了施肥对不同农田土壤微生物活性的影响。结果表明，在红壤、水稻土和潮土中，土壤微生物量、土壤酶活性大小顺序均为有机肥配施无机肥处理＞单施有机肥处理＞单施无机肥处理，但对脲酶来说，其活性大小顺序为有机肥配施无机肥处理＞单施无机肥处理＞单施有机肥处理。从土壤类型来看，土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性大小以水稻土最大，潮土次之，红壤最小。３种土壤的微生物量、土壤酶活性在培养的４５～６０ｄ之间分别达到最大值，以后逐渐下降。部分单施无机肥处理的土壤微生物量、土壤酶活性最大值比单施有机肥处理、有机肥配施无机肥处理提前１５ｄ。相关分析表明，有机肥配施无机肥处理及单施有机肥处理，３种土壤的土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶及速效养分呈显著或极显著的相关性；单施无机肥处理中，土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖转化酶、蛋白酶、脲酶显著或极显著相关，与部分速效养分相关不显著。     

青藏高原东缘不同林龄云杉林冬季土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO_2 分析法(IRGA),连续定位测定青藏高原东部4种不同恢复阶段的人工云杉林和原始云杉林在冬季(2007.11.01～2008.03.31)的土壤呼吸.用挖壕沟法同步区分土壤自养呼吸和异养呼吸,并同步测定土壤5 cm温度和水分结果表明,土壤5 cm温度与冬季土壤呼吸速率具有显著的正指数相关关系,土壤含水量与冬季土壤呼吸的相关性不明显.亚高山针叶林冬季土壤呼吸温度系数Q_(10) 值为3.180 3～6.546 9,不同年龄阶段针叶林的Q_(10)值大小依次为:35 a人工云杉林>47 a人工云杉林>65 a人工云杉林>22 a人工云杉林>原始云杉林.22 a、35 a、47 a、65 aA工云杉林和原始云杉林冬季土壤总呼吸碳释放通量别为200.16、196.23、166.71、228.47、261.75 g(C)m~2,随着森林恢复更新,冬季土壤呼吸通量呈现出先下降后升高的趋势,这种变化趋势的拐点出现在47 a人工林附近.温度是影响土壤自养呼吸贡献率和异养呼吸贡献率的主要因子,温度与异养呼吸贡献率成负相关.22 a、35 a、47 a、65a人工云杉林和原始云杉林冬季土壤的自养呼吸和异养呼吸碳释放通量平均值分别为133.44、134.04、115.97、166.05、199.07 g(C)m~(-2)和66.71、62.20、50.73、62.43、62.68 g(C)m~(-2).图7表3参34     

蕉园土壤因子与香蕉枯萎病发病的相关性研究

香蕉枯萎病（Fusarium oysporum f.cubense）是当前严重威胁我国华南地区香蕉生产的重要土传病害,目前尚未找到有效的防治方法。于2010年采集了3个典型香蕉枯萎病患病样地（尖峰、冲坡、十月田）和2个健康样地（临高、广州）的根际与非根际土壤样品共46份,采用常规分析方法测定了19项土壤理化指标含量。旨在从农艺措施的角度考虑香蕉枯萎病的防治提供理论依据。结果表明：健康蕉园的大多理化性状和养分含量高于患病蕉园。尤以土壤粘粒、有机质、CEC、全N、全P、有效P、有效Cu、有效Fe、有效B和交换性Ca含量表现更为明显,其在健康蕉园中的含量均为患病蕉园的1.5倍以上。同一患病蕉园根际土壤中的pH值随植株感病级别增加而上升,而有效P和有效B含量随植株感病级别增加而降低。由此可以推论,在蕉园适当增施P肥和B肥有助于抑制香蕉枯萎病发生。     

Reclamation of abandoned shrimp pond soils in southern Thailand for cultivation of Mauritius grass (Brachiaria mutica)

A study on soil reclamation for cultivation of Mauritius grass was conducted on soils obtained from abandoned shrimp ponds at Ranote District, Songkhla Province, southern Thailand. A glass house experiment on the reclamation of the soils included desalination by leaching soils using various amounts of deionised water, rice husk, plant nutrients and gypsum as well as an omission pot trial experiment. The result showed that Mauritius grass survived in the treatment with 15 L of water, 2% of rice husk with gypsum added or 8% of rice husk without gypsum added. The yield of Mauritius grass increased with increases in the amounts of water for desalination and rice husk. Thus, the highest yield of grass with a height of 148.3 cm, 12.7 tillers/pot and dry weight of 46.43 g/pot was observed in the gypsum added treatment with the highest amount of water and rice husk (25 L of water and 8% by weight of rice husk). Therefore, salinity and unfavourable structure of the abandoned pond soils were major factors governing the survival ability and growth of the grass. The omission pot trial experiment revealed that growth of the grass responded to the application of P, Ca, Mg and S, though existing amounts of such plant nutrient elements in the soils were adequate for plant growth. The anomalous characteristics were probably explained by soil pH, salinity and imbalance of plant nutrient elements.     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.