土壤团聚体周转过程和稳定性的影响因素与作用机制综述

土壤团聚体是土壤的基本结构单元,同时也是评价土壤质量的重要指标之一。土壤团聚体通过调节土壤水肥气热和改变团聚体粒级的比例分布从而改变土壤质量和生产力。土壤团聚体粒级的周转过程是时刻变化的,其变化过程受到多种因素影响。本文从土壤质地、自然环境、生物因素和人类活动4个方面进行对比,讨论4种因素如何影响各粒级团聚体周转过程与稳定性,总结发现土壤质地对黏粒的影响显著,生物因素主导大团聚体的聚集过程,自然环境与人类活动根据类型和程度不同对各粒级团聚体周转过程产生显著影响。同时对土壤团聚体未来研究发展方向和发展前景进行展望,以期为土壤的可持续利用提供理论依据。

青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征

[目的]探究青藏高原不同土地利用方式对土壤团聚体分布特征及稳定性的影响,为改善高寒地区土壤质量提供科学依据。[方法]选取青藏高原5种不同土地利用方式(农田、人工林、湿地、灌丛、裸地)为研究对象,采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体粒径分布以及土壤有机碳(SOC)、总碳(TC)、总氮(TN)、pH,并计算大团聚体重量的百分含量(DR>0.25,WR>0.25)、团聚体破坏率(PAD)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等土壤团聚体稳定性指标,研究了高寒地区不同土地利用方式下团聚体组成及其稳定性特征。[结果]相较于机械稳定性团聚体,土壤水稳定性团聚体更易受到土地利用方式的影响,且更能反映西藏地区土壤团聚体结构稳定性;农田耕种增加了具有机械稳定性的土壤大团聚体含量,但不具有水稳定性;人工林和湿地的土壤团聚体具有较高的水稳定性特征。相关性分析表明,土壤团聚体MWD与SOC,TN含量呈显著正相关;土壤团聚体MWD,GMD值与各粒径团聚体含量总体上呈线性相关,且对于机械稳定性团聚体,1 mm是正负相关的临界点,对于水稳定性团聚体,0.25 mm是正负相关的临界点。[结论]高寒地区农业耕种仅能提高土壤团聚体的机械稳定性,湿地和人工林对团聚体稳定性具有促进作用,建议未来在高寒地区进行合理的植被覆盖进而提高土壤质量。

林龄对刺槐人工林土壤团聚体、有机碳和细菌群落的影响

探究刺槐人工林土壤团聚体、有机碳及细菌群落的变化特征,可为提升土壤质量与功能提供理论依据。以黄土高原沟壑区不同林龄刺槐人工林(8年生、18年生和30年生)和刚撂荒的农耕地(CK)为研究对象,利用最适湿度筛分法获得不同粒径团聚体,测定其有机碳含量和细菌群落结构特征。结果表明:(1)各林龄土壤团聚体均以>0.25 mm粒径为主,含量为92.74%—95.78%。土壤团聚体稳定性随着林龄的增加显著提高,以30年生林地最高,团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别较CK显著增加48.19%和91.38%(P<0.05)。(2)各林龄均以<0.25 mm粒径有机碳含量最高。土壤有机碳含量和>2 mm粒径团聚体有机碳含量均随着林龄的增长而显著增加。(3)团聚体细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)组成。随着林龄的增加,各粒径团聚体中放线菌门相对丰度先降低后增加,18年生林地最低。酸杆菌门变化趋势与放线菌门相反。变形菌门无明显变化。土壤有机碳、pH、全氮和全磷是影响团聚体细菌群落的主要因素。(4)>2 mm和2—0.25 mm粒径团聚体中,己科河菌门(Rokubacteria)对团聚体稳定性影响最大,既对团聚体稳定性产生直接正效应,又通过增加有机碳的含量间接提高团聚体稳定性。在<0.25 mm粒径团聚体中,有机碳含量对其稳定性的影响最大,有机碳含量越高,团聚体稳定性越强。综上,营造刺槐人工林有利于提高土壤团聚体稳定性,促进土壤有机碳的积累,可作为该区域生态恢复的有效措施。在生长发育过程中,人工林可通过改变土壤团聚体细菌群落和有机碳含量从而影响团聚体的稳定性。

冻融循环作用对东北农田黑土团聚体及有机碳的影响

为研究冻融循环作用对东北农田黑土土壤团聚体及结合碳的影响,本研究以黑龙江省海伦市农田黑土为研究对象,利用室内培养试验研究了-9、-18、-26℃3个温度下冻融频次对农田黑土团聚体及有机碳含量的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,1~0.5 mm和0.25~0.053 mm团聚体含量在3种冻融温度下均发生了显著变化(P<0.05)。与冻融循环1次相比,在相同温度下冻融循环17次后1~0.5 mm团聚体含量在-9、-18、-26℃下分别降低了68.53%、10.91%和40.96%,0.25~0.053 mm团聚体含量分别升高了10.93%、40.89%和99.72%。在-9℃下土壤团聚体分形维数显著升高(P<0.05),由2.09增加到2.74,在-18、-26℃下则变化幅度较小,分别变化了0.1和0.05。土壤团聚体结合碳随着冻融频次的增加没有出现显著的变化(P>0.05),在-18℃和-26℃下,<0.053 mm团聚体有逐渐降低的趋势,在冻融循环17次后分别降低了10.31%和13.73%。冻融作用会显著降低东北农田黑土土壤团聚体的稳定性,冻融作用会显著降低1~0.5 mm团聚体含量并提高0.25~0.053 mm团聚体含量(P<0.05);冻融次数和冻融温度均是影响土壤团聚体稳定性的重要因素。

贵州脆弱生态区不同龄组马尾松人工林土壤团聚体稳定性与养分含量

【目的】分析贵州脆弱生态区不同龄组马尾松Pinus massoniana人工林土壤团聚体分布、稳定性及养分含量特征,并探讨它们之间的关系。【方法】在贵州省遵义市凤冈县设置马尾松人工林中龄林样地3个、近熟林样地5个、成过熟林样地3个,用湿筛法获得不同粒径的土壤团聚体,计算其质量分数、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD),并测定团聚体中土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量。【结果】1)三个龄组马尾松人工林土壤团聚体质量分数均随粒径减小而减少(P<0.05),而MWD和GMD在不同龄组之间无显著差异(P>0.05)。2)随着马尾松人工林龄组的增长,土壤团聚体SOC含量表现为先下降后上升的趋势,中龄林SOC含量显著高于近熟林和成过熟林(P<0.05),TN含量逐渐积累,近熟林和成过熟林TN含量显著高于中龄林(P<0.05),而TP含量逐渐消减,中龄林TP含量显著高于近熟林和成过熟林(P<0.05);随着土壤团聚体粒径的减小,团聚体SOC含量逐渐增加,黏粉粒和微团聚体中SOC含量显著高于大团聚(P<0.05),TN含量逐渐下降,大团聚体中TN含量显著高于黏粉粒(P<0.05)。3)大团聚体SOC含量及微团聚体TP含量与大团聚体分布、黏粉粒分布、MWD、GMD均表现显著的正相关关系(P<0.05);微团聚体SOC含量与大团聚体分布、黏粉粒分布、MWD、GMD均表现显著的负相关关系(P<0.05)。【结论】马尾松人工林龄组变化影响了土壤团聚体的分布和团聚体养分含量变化,且团聚体养分含量与团聚体分布及稳定性之间有显著的相关性。本研究可获得贵州脆弱生态区马尾松人工林团聚体分布、稳定性及养分的基础数据,对于该区域人工林土壤结构和抗侵蚀功能评价与森林管理具有重要意义。

长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^(-2))、T3(240 kg·hm^(-2))、T4(280 kg·hm^(-2))、T5(320 kg·hm^(-2)),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明:随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^(-2)有机碳含量最高;>2 mm和2~0.25 mm粒径团聚体有机碳含量较高;不同施氮水平下有机碳含量与团聚体稳定性特征的几何平均直径、土壤团聚体破坏率、不稳定团粒指数和土壤化学性质的相关度较高。研究表明:通过13 a连续施入不同水平氮肥,土壤有机碳含量随氮肥施用量的增加呈先增后减的趋势;氮肥施用量增加会显著降低土壤pH,土壤团聚体有机碳主要分布在2~0.25 mm粒径中。

贺兰山不同坡向和海拔梯度土壤团聚体组成和稳定性变化特征及其影响因素

认识山地土壤团聚体稳定性的空间分异规律,对山地生态系统功能评估与土壤侵蚀防治具有重要意义。为探究干旱区山地土壤团聚体稳定性空间变化特征及其影响因素,选取贺兰山不同坡向(西北、东南、东北和西南)和海拔梯度(1300—2800 m)的表层(0—10 cm)和表下层(10—20 cm)土壤为研究对象,测定了土壤水稳性大团聚体和微团聚体组成,分析了土壤团聚体稳定性的空间分异特征,揭示了土壤团聚体稳定性与地形,植被和土壤性质之间的关系。结果表明:研究区土壤以>2 mm和0.25—0.05 mm粒级团聚体为主。综合土壤粘粒分散系数(CDC)和粘粒分散率(CDR)分析,东北坡和西南坡土壤微团聚体稳定性较优于西北坡和东南坡。对于土壤水稳性大团聚体稳定性指数,东北坡团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)最低,分别为1.56 mm和0.44mm,土壤水稳性团聚体稳定性最差。随海拔升高,土壤CDC和CDR减小,团聚度(DOA)增大,表层土壤GMD呈上升的趋势,而表下层土壤MWD和GMD值减小。冗余分析表明土壤理化性质是影响不同海拔和坡向下土壤团聚体稳定性的主要因素,其中土壤容重、毛管孔隙度、粘粒含量和交换性Mg2+是主要影响因子。

基于稀土氧化物示踪法探究冻融循环对黑土团聚体周转的影响

为区分土壤团聚体形成和破碎过程,阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响,本文利用稀土氧化物(REOs)示踪技术,通过室内模拟试验,探究不同初始含水量(50%田间持水量(T50)vs.100%田间持水量(T100))和冻融循环次数(0次、3次、6次、12次和20次)对团聚体粒径分布、平均质量直径(MWD)以及团聚体周转过程的影响。结果表明:同一初始含水量下,随着冻融循环次数的增加,MWD、>0.25mm和<0.053mm团聚体含量显著降低,0.25~0.053mm团聚体含量显著增加(P<0.05)。6次冻融循环后,T50处理下的MWD显著高于T100处理(P<0.05),5~2mm和<0.25mm团聚体含量无显著差异。除5~2mm团聚体外,冻融循环处理下,相邻粒级团聚体之间周转更为激烈。在同一冻融循环次数下,5~2 mm团聚体向0.25~0.053 mm团聚体的破碎量在T100处理下显著高于T50处理(P<0.05)。冻融循环促进了>0.25 mm团聚体的破碎和<0.053mm团聚体的团聚,表现为0.25~0.053mm团聚体的累积。冻融循环过程中,MWD与各粒径团聚体相对形成量呈显著正相关,与其相对破碎量呈显著负相关(P<0.05)。随着冻融循环次数的增加,各粒径团聚体周转时间显著增加(P<0.05)。同一冻融循环次数下,>0.25mm团聚体的周转时间高于<0.25mm团聚体,T100处理下的团聚体周转时间显著高于T50处理(P<0.05)。综上所述,冻融循环次数和土壤初始含水量通过影响团聚体形成和破碎过程改变土壤结构的稳定性。本研究结果可为进一步探究冻融循环下黑土土壤结构变化提供理论依据。

土地利用方式对豫西丘陵区土壤团聚体稳定性及其化学计量特征的影响

为探究不同土地利用方式对土壤团聚体组成和碳、氮、磷化学计量特征的影响,以豫西丘陵区相同冲积母质土壤为研究对象,对果园、林地、草地和农田等4种土地利用方式的土壤团聚体稳定性、碳含量、氮含量、磷含量及化学计量特征进行了测定分析。结果表明:4种土地利用方式土壤均表现出以0.25~2 mm粒级为优势团聚体分布的特征,以农田土壤最高,质量分数为58.49%~66.11%,土壤团聚体稳定性农田>林地>草地和果园。全碳含量(以质量比表示)随团聚体粒级的下降呈现减少趋势,果园在4个粒级上的全碳含量均显著地高于其他3种土地利用方式,在<2 mm的2个粒级上4种土地利用方式的全碳含量均表现为果园>农田>林地>草地。果园C/N和C/P均显著地高于林地、草地和农田,林地在<2 mm的3个土壤团聚体粒级上的C/N均显著低于草地和农田,但在<2 mm土壤团聚体粒级上的C/P和N/P均显著高于草地。土地利用方式对土壤团聚体稳定性和化学计量特征有显著影响。豫西丘陵区的农田团聚体稳定度最高,果园显示出高的有机输入特征,林地主要受磷限制,草地主要受氮限制。

放牧强度对高寒草地土壤团聚体稳定性及有机碳含量影响

土壤团聚体与土壤有机碳固存密切相关。本研究依托青藏高原高寒草地家畜系统适应性管理技术平台,系统研究了0~30 cm土层不同放牧强度对土壤团聚体稳定性和有机碳含量影响。结果表明,与禁牧对照相比,中度放牧处理下0~10 cm土层(表层)土壤大团聚体质量分数和平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)分别提高了13.43%和12.50%。所有放牧处理均降低了10~30 cm土层(亚表层)土壤大团聚体质量分数和MWD。与对照相比,中度放牧下表层土壤大团聚体有机碳含量显著降低了8.02%;中度和重度放牧处理下,亚表层土壤大团聚体有机碳贡献率分别降低了29.85%和32.75%。MWD与大团聚体质量分数和有机碳贡献率呈显著正相关,与微团聚体和粉粘粒团聚体质量分数及有机碳贡献率呈显著负相关。该研究表明放牧强度对亚表层土壤团聚体特征的影响高于表层土壤,这为探究放牧管理对高寒草地土壤质量和结构影响提供理论基础。

黑龙滩水库消落带植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响

[目的]为阐明水库消落带不同植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响。[方法]以川中丘陵区黑龙滩水库消落带人工恢复与自然恢复植被下的土壤为研究对象,利用湿筛法测定分析土壤水稳性团聚体组成特征及其稳定性指标。[结果]消落带土壤>0.25 mm水稳性大团聚体含量与未淹水对照相比降低4.21%,其中,自然恢复植被下土壤水稳性大团聚体含量较对照下降12.27%,人工恢复植被下大团聚体含量较对照增加3.84%;不同植被恢复模式下土壤水稳性团聚体组成差异显著(p<0.05),人工恢复植被下土壤大团聚体含量(69.48%)显著高于自然恢复模式(43.20%);消落带土壤水稳性团聚体稳定性随水位高程增加而升高,团聚体稳定性指标>0.25 mm水稳性团聚体含量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)人工恢复模式下均大于自然恢复模式,团聚体分形维数(D)、土壤可蚀性因子(K)与团聚体破坏率(PAD)人工恢复模式小于自然恢复模式,表明人工恢复模式下土壤水稳性团聚体稳定性、土壤抗蚀性高于自然恢复模式。[结论]黑龙滩水库消落带在淹水后土壤团聚体稳定性下降,但人工恢复模式能有效改善土壤团粒结构,研究结果可为黑龙滩水库消落带土壤结构稳定性评价及植被恢复提供科学依据。

树种对土壤团聚体有机碳分布特征的影响

明确不同树种对土壤团聚体有机碳分布特征的影响,将有助于合理选择成都平原造林树种。以亚热带同质园中7种阔叶树种:大叶樟、油樟、香樟、天竺桂、香椿、红椿和桤木为研究对象,5 a(2015-2020年)后测定不同树种人工林和邻近撂荒地土壤团聚体组成及有机碳含量和储量分布特征。结果表明:1)不同树种及撂荒地土壤团聚体组成均以2~5 mm和>5 mm团聚体为主,两者含量之和均>90.11%,且不同树种及撂荒地土壤团聚体含量随粒径的减小而降低;2)天竺桂各团聚体粒径间有机碳含量最高,香樟各团聚体粒径间有机碳含量最低;在0~30 cm的土层中,不同树种及撂荒地土壤团聚体有机碳储量均表现出随着团聚体粒径的减小呈递减的变化趋势;3)同质园不同树种未影响土壤团聚体的平均重量直径和几何平均重量直径,但对土壤团聚体的分形维数具有显著影响。在0~20 cm土层中,土壤团聚体分形维数以天竺桂最低,大叶樟最高。研究表明,树种可能通过改变凋落物的输入及根系活动影响土壤团聚体有机碳分布,樟属植物相比其他树种更有利于土壤团聚体的形成、结构及稳定性,增加土壤有机碳的含量及储量。

长期深松耕作结合秸秆还田对土壤团聚体固碳能力与无机稳定机制的影响

分析长期耕作和秸秆还田对土壤团聚体固碳能力的影响,探讨团聚体铁铝氧化物的无机稳定机制,为选择合适的农田管理措施提供理论依据。试验设深松还田(STs)、深松不还田(ST0)、免耕还田(NTs)、免耕不还田(NT0)4个处理。用湿筛法测水稳性团聚体,用TOC分析仪测土壤有机碳和团聚体有机碳,用比色法测各形态铁铝氧化物,分析比较4个处理对各指标的影响。结果表明,与深松相比,免耕的平均重量直径、几何平均直径增加了18.6%、6.8%。与免耕相比,深松各粒级的有机碳含量按粒级从高到低依次提高了27.9%、28.8%、16.9%、11.0%和5.5%。深松的总碳储量比免耕提高了11%,秸秆还田的总碳储量比秸秆不还田提高了11%。深松全还田的表层土壤游离态铁氧化物含量相比于其他处理均提高了近50%。深松的无定形铁的含量比免耕提高了大约43%。深松的络合态铝的含量比免耕提高了65%。因此,长期深松结合秸秆还田能有效提高土壤固碳能力和团聚体无机稳定性。

团聚体级配对固废改良膨胀土耐久性的影响

通过工业固废改良膨胀土团聚体的搅拌破碎试验以及破碎土的耐久性试验,揭示了团聚体尺寸效应对改良效果的影响,并分析了其影响机理.结果表明:掺入铁尾矿砂和电石渣能加速土团聚体在搅拌过程中的破碎;大粒径团聚体内部膨胀土的改良效果较差,容易产生裂隙;粒径大于15 mm的团聚体含量越高,试样的耐久性越差;相对于电石渣改良土,复合改良土的耐久性更好;对于应用于底基层的电石渣改良土和复合改良土,建议控制粒径大于15 mm土团聚体的含量分别小于2.5%和21.8%.

岩溶区镉污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体镉赋存特性研究

【目的】研究桂西北岩溶区镉(Cd)污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体Cd赋存形态特性,为区域内该类型Cd污染稻田稻米安全生产提供数据参考。【方法】采用湿筛法将采样土壤团聚体分离成>2.000 mm、1.000~2.000 mm、0.250~1.000 mm、0.074~0.250 mm和<0.074 mm 5个粒级的团聚体,研究桂西北岩溶区0~20、20~30、30~50和50~80 cm剖面深度土壤团聚体粒径组成、不同粒径团聚体Cd含量及其主要赋存形态。【结果】各层剖面0.250~1.000 mm粒径团聚体占比较为稳定,均在30.00%以上,各层剖面间无显著差异(P>0.05)。0~20 cm剖面(耕作层)中>2.000 mm粒径团聚体占比最大(40.20%),随着剖面深度增加,>2.000 mm粒径团聚体占比迅速降低,<0.250 mm粒径团聚体占比呈逐渐增加趋势。不同粒径团聚体Cd含量分析结果表明,在0~20、20~30和30~50 cm剖面中,Cd主要富集在>2.000 mm粒径团聚体中,Cd含量分别高达2.22、1.66和0.95 mg/kg,在50~80 cm剖面中,Cd主要富集在1.000~2.000 mm粒径团聚体中。>2.000 mm粒径团聚体在0~30 cm土层中对全土Cd含量的贡献率最大。不同剖面深度团聚体中Cd赋存形态存在明显差异,0~20 cm剖面各粒径团聚体中Cd主要以有机结合态存在,可交换态Cd占比最小(<0.074 mm粒径团聚体除外),随着剖面深度增加,团聚体中可交换态Cd占比明显增加,当剖面深度增加至30 cm以下时,团聚体中Cd主要以碳酸结合态存在,残渣态含量最小。【结论】桂西北岩溶区Cd污染棕色石灰土母质稻田Cd主要富集在>2.000 mm和1.000~2.000 mm粒径的团聚体中;0~20 cm耕作层各粒径团聚体中的Cd主要以有机结合态存在,可交换态占比最小,随着剖面深度的增加,可交换态Cd占比明显增加,稳定形态Cd占比明显降低。因此,在实际生产过程中要注重提高土壤大粒径团聚体含量,避免过度精耕和深翻,减少耕层土壤可交换态Cd含量,降低水稻生产过程中稻米Cd超标的风险。

稻虾共作模式下克氏原螯虾对水稻土团聚体特征及有机碳分布的影响

为研究长期稻虾共作模式下克氏原螯虾对水稻土团聚体数量、稳定性以及土壤团聚体有机碳含量、分布的影响,本研究依托始于2014年的长期定位试验,设置冬泡无秸秆还田(W)、冬泡+秸秆还田(WS)和冬泡+秸秆还田+养虾(WSC)3个处理,采集各处理表层土壤样品,分析土壤团聚体及有机碳分布特征。结果表明:土壤水稳性团聚体以>1~2 mm粒级为主,在冬泡条件下秸秆还田处理显著提高了土壤中>2 mm团聚体比例、有机碳含量和有机碳贡献率,且增加了土壤团聚体平均质量直径;相对于冬泡+秸秆还田处理,冬泡+秸秆还田+养虾处理土壤>2 mm和>1~2 mm团聚体比例显著提高了19.8%和6.5%,而0.053~0.25 mm团聚体比例则显著下降了9.2%,且>0.25 mm的团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径分别提高了7.8%、20.6%和37.5%。冬泡+秸秆还田+养虾处理的土壤总有机碳、微生物量碳和颗粒有机碳含量较冬泡+秸秆还田处理分别显著提高了6.2%、34.0%和23.1%,且显著提高了<0.25 mm团聚体中有机碳的含量。研究表明,稻虾共作模式下克氏原螯虾养殖促进了土壤大团聚体的形成,增强了团聚体稳定性,增加了土壤有机碳及活性组分含量,尤其提高了微团聚体中有机碳含量,提升了土壤固碳能力。

黔中不同发育阶段马尾松人工林土壤团聚体及碳氮含量特征

【目的】探讨不同发育阶段对马尾松人工林土壤团聚体及养分含量的影响,为马尾松人工林合理利用土壤提供参考依据。【方法】采用时空替代法,以黔中不同发育阶段(幼龄林→中龄林→近熟林→成熟林→过熟林)的马尾松人工林为研究对象,基于团聚体粒径分组对0~80 cm土层内团聚体的质量分数、稳定性(平均质量直径MWD、平均几何直径GMD)、C、N含量以及相互间的关系进行分析。【结果】1)不同发育阶段0~80 cm土层内团聚体质量分数均表现为大团聚体(45.57%~91.20%)>微团聚体(7.24%~32.87%)>粉黏团聚体(1.09%~21.56%),大团聚体质量分数整体随土层加深而降低,微团聚体和粉黏团聚体则升高,在发育的后期大团聚质量分数较低,而微团聚体和粉黏团聚体则相反;2)不同发育阶段0~80 cm土层内MWD和GMD的范围分别为0.57~1.04和0.30~0.92 mm,团聚体稳定性随土层加深而降低,在幼龄林至近熟林阶段无显著差异,在成熟林阶段显著降低,在过熟林阶段有一定升高;3)不同发育阶段大团聚体、微团聚体、粉黏团聚体C、N的平均含量分别为18.47~32.61、1.20~1.98、21.99~38.42、1.12~1.80、14.49~29.39和0.94~2.45 g·kg^(-1),各团聚体C、N基本随土层的加深而降低,大团聚体和微团聚体C、N随正向发育先升高后降低,粉黏粒团聚体C降低,N则呈现波动的趋势;4)大团聚体质量分数、各团聚体C、N分别与MWD和GMD之间呈极显著正相关,同一团聚体C与N之间、不同团聚体C与C、C与N、N与N之间也呈极显著正相关。【结论】在黔中马尾松人工林发育的后期,土壤团聚体的稳定性及对养分的固持能力降低。

长期施用有机肥对西北半干旱区小麦田土壤团聚体分布及其有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区长期定位试验为研究平台,研究长期施肥对半干旱区小麦田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明:0~20 cm土层土壤团聚体含量随粒级减小总体呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒级减小呈增加的变化趋势。长期化肥与有机肥配施(NPKM)和单施有机肥(OM)较单施化肥(NPK)处理显著增加了>0.25 mm团聚体含量和团聚体平均质量直径,提高了>1 mm粒级土壤团聚体对有机碳的贡献率。各粒级土壤团聚体有机碳含量及团聚体有机碳储量均随着土层的加深而降低,>1 mm粒级团聚体有机碳对长期施用有机肥的农田有机碳变化响应敏感。NPKM和OM较NPK处理显著增加了0~20 cm土层土壤团聚体有机碳含量及其储量,其中0~10 cm土层团聚体有机碳储量分别增加了34.1%和25.2%,10~20 cm土层分别增加了26.89%和17.95%,而长期NPK处理对团聚体有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,在西北黄土丘陵半干旱区黄绵土条件下,长期施用有机肥(NPKM和OM处理)可显著提高耕层>0.25 mm团聚体含量及其稳定性,增加团聚体有机碳储量,土壤增碳培肥效果显著,而单施化肥对改善农田土壤团聚体结构及其固碳培肥效果不明显,需加强与有机肥配施从而实现土壤培肥。

城市近郊土地利用变化对土壤团聚体及其结合有机碳的影响

通过采集河南省新乡市近郊区域传统耕地、设施菜地以及景观绿化林地和草地0~20 cm表层土壤,利用湿筛法进行水稳性团聚体的分离及团聚体结合有机碳的测定,分析和比较了土壤团聚体稳定性及其结合有机碳变化特征。结果表明:城市化进程中土地利用类型变化对水稳性团聚体粒径组成和稳定性产生显著影响。相较于传统耕地,进行6年设施蔬菜种植显著降低土壤水稳性大团聚体质量占比(WR0.25)、团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),降幅分别为42.40%、54.84%和129.41%。而进行相同年限景观林、草地建设均能显著提高WR0.25,提升幅度分别为33.65%和23.63%。景观绿化林地和草地团聚体MWD、GMD较耕地分别增加0.64%和26.92%、83.87%和77.42%。此外,虽然设施菜地和林草地各粒径团聚体结合有机碳含量较传统耕地均有不同程度提高,但是其结合有机碳贡献率变化情况与团聚体各粒径质量占比有关。其中,0.25~2 mm粒径团聚体结合有机碳含量在设施菜地土壤中取得最大值,为35.02 g/kg,但是其>0.25 mm各粒径团聚体结合有机碳贡献率均显著降低。草地建设显著降低<0.053 mm粒径黏粉粒结合有机碳贡献率,但是显著增加>0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳贡献率。因此,城市化进程中近郊传统耕地转变为景观绿化林草地初期能促进水稳性大团聚体的形成及结合有机碳的积累,并提高团聚体的稳定性,在土壤有机碳固持方面表现出巨大潜力。

辽宁地区农田土壤中微塑料丰度及其在团聚体中的分布特征

为了明确辽宁地区农田土壤微塑料污染情况,本研究以辽宁14个地区的农田土壤为研究对象,采用密度分离和氧化分解的方法,结合显微镜和红外光谱技术测定了土壤及各级团聚体中微塑料的丰度和分布特征。结果表明:辽宁地区农田土壤中微塑料丰度为3605个·kg^(-1),主要包括纤维状、颗粒状、块状和薄膜状4种形状,其中纤维状最多(42.11%),颗粒状和块状次之(29.10%和22.32%),薄膜状最少(6.47%)。纤维状微塑料的主要成分是尼龙,颗粒状微塑料的主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯,块状和薄膜状微塑料的主要成分是聚乙烯。辽宁14个地区农田土壤中微塑料丰度及其形状组成各不相同,其中辽阳、朝阳、本溪、营口地区土壤中微塑料丰度显著高于其他地区。土壤中69.14%的微塑料以与团聚体结合的方式存在,尤其与小团聚体结合的最多,另外30.86%的微塑料以分散态存在。不同形状微塑料在团聚体中的分布也不同,纤维状和颗粒状微塑料主要存在于小团聚体中,薄膜状微塑料主要存在于大团聚体中,而块状微塑料在各级团聚体中的分布没有显著差异。研究表明,辽宁地区农田土壤中普遍存在微塑料污染,但是在空间上分布不均衡。土壤中微塑料主要是纤维,其成分是尼龙。土壤中的微塑料主要以与团聚体结合的方式存在,但是仍有一部分微塑料以分散态存在,在灌溉或降雨条件下存在向下淋失污染深层土壤和地下水的风险。