不同龄组人工林土壤团聚体结构状况——以杉木、鹅掌楸为例文献综述

 2022-07-22 12:07

摘要:提出了土壤团聚体是土壤的重要组成部分,分析了其稳定性与组成对土壤质量产生的直接影响,研究了不同人工林土壤团聚体结构状况,阐述了土壤团聚体的形成理论、土壤团聚体的组成及变化规律以及林业土壤团聚体的影响因素,对土壤团聚体的深入研究为合理利用土壤、改善土壤结构和增强水土保持效能提供了依据,对科学经营人工林、改善土壤结构和提高水土保持性能都具重要意义。

关键词:林业 土壤团聚体 影响因素

1 土壤团聚体的形成及稳定性

土壤团聚体指土粒通过各种自然过程的作用而形成的直径小于10mm的结构单位。它通常由有机物质和无机物质胶结而成,是土壤的基本结构单位,也是微生物活动的主要场所,土壤物质和能量的循环也主要发生在团聚体内,而且团聚体的形成作用也被认为是土壤碳固定的最重要机制。土壤团粒结构能直接影响土壤的肥力特性和作物的生长[1]。同时,土壤团聚体的组成特性、形成机制等非常复杂,既受土壤本身物质组成的影响,又受人类活动等因素的影响[2]。稳定的土壤团聚体有利于种子萌发、根系发育和植物生长,有利于保护有机碳库免受矿化分解,并且降低土壤侵蚀的风险,对土壤有机碳保护有着重要作用[3]。同时土壤团聚体的粒径分布不仅反映土壤的结构状况,而且影响着土壤的通气、渗水性、抗蚀性等。 因此,土壤团聚体组成及有机碳分布对土壤结构和土壤肥力的形成具有重要作用。所以研究土壤团聚体的形成和稳定机制以及人类活动的影响,对于利用团聚体的组成与作用来调控管理土壤有机碳库和减少土壤侵蚀具有极其重要的意义[2]

在一定程度上,土壤团聚体数量和质量影响着土壤结构的优劣[4]。不同粒径团聚体对土壤养分的供应和保持、水力性质、孔隙组成以及生物运动的作用不同[5],团聚体数量分布和空间排列方式决定了土壤孔隙的分布和连续性,进而决定了土壤的水力性质[5]

    1. 土壤团聚体的形成

土壤团聚体形成过程是一个持续渐进的过程。大致可以分为两个阶段。第一个阶段是矿物质和次生粘土矿物的颗粒,通过各种外力或植物根系挤压相互默结,凝聚成复粒或者团聚体。第二阶段是团聚体或者复粒再次经过胶结、根毛和菌丝体等的固定作用形成团聚体。在自然界中这两个阶段一般是同时存在、密不可分的

有关于土壤团聚体的形成机制主要有以下几种假说,例如“团聚体等级发育模型”的概念是Tisdall和 Oades[6]等提出的,他们的研究认为土壤微粒通过多糖、碳水化合物等一些胶结物质可以形成微团聚体,微团聚体通过根际真菌菌丝和多糖的胶结作用进而逐步形成大团聚体。其中Oades[7]认为土壤颗粒首先应该形成大团聚体,由大团聚体逐渐破裂再形成微团聚体,微团聚体再次释放可以形成更小的微团聚体。Six J等认为由于土壤中富含的有机物可以影响大团聚体的形成,所以土壤中的有机物可以促进土壤颗粒团聚形成大团聚体,而相对存在于大团聚体内部的有机物颗粒也可以对微团聚体的产生起到促进作用。在土壤中有机物质增多的情况下可以激发土壤中大量微生物的活性从而提高微生物的总生物量,进而分泌较多的胶结物质来促进土壤形成大团聚体。

土壤团聚体的形成,需要具备一定的条件,主要有以下几个方面:
1.有足够多的细小土粒,细小的土粒包括单粒和微团聚体。若土粒越细小则粘结力越大,越容易形成复粒进而形成土壤团聚体。
2.胶结作用:指土粒通过有机质和矿质胶体从而结合在一起的过程。土壤中所含胶结物质有一般两大类:第一类是有机胶物质。如有机质中的胡敏酸、多糖、蛋白质等;第二类是矿质胶结物质,例如硅酸,含水氧化铁、铝及粘土矿物等。其中腐殖质是最理想的胶结剂(主要是胡敏酸)其可以与钙结合可形成不可逆的凝聚状态,它的团聚体多疏松多孔,水稳性强。含水氧化铁、铝、粘粒形成的团聚体都是非水稳性团聚体。
3.凝聚作用:则是指土粒通过反荷离子等作用凝聚的过程。带负电荷的土壤胶粒相互排斥呈溶胶状态,在异性电子Ca、Fe等阳离子的作用下,使胶粒互相靠近凝聚形成复粒,这也是形成团聚体内在的必要基础。
4.团聚作用:指通过各种外力的作用使土粒团聚在一起的过程。主要的外力有:
(1)植物根系及掘土动物 对土粒的切割、穿插、挤压而使得土块破裂,掘土动物在土壤中的活动,微生物、菌丝体对土粒的缠绕作用。
(2)土壤耕作的作用 定时的合理耕作、耙、中耕、镇压等,具有切碎、挤压等作用,有利于促进团聚体的形成。
(3)土壤的冻融交替、干湿交替作用,冻融交替指土壤反复经受冷冻和热融的过程,干湿交替指土壤反复经受干缩和湿胀的过程。对板结的土壤常以晒垡(犁冬晒白)、冻垡来改善土壤结构。

    1. 土壤团聚体的稳定性

土壤团聚体的稳定性受到气候、母质、土地管理、耕作方式以及矿物组成、机械组成、土壤有机质含量、微生物活动等土壤物理、化学、生物性质所影响。其中土壤微团聚体的稳定性主要和土壤有机质、速效磷、速效氮、速效钾、碱性磷酸酶等相关[8]

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