保护性耕作对土壤团聚体及微生物特性影响研究概况

总结了近年来保护性耕作对土壤团聚体分布特征、稳定性以及土壤微生物多样性的影响结果:保护性耕作较传统耕作方式对土壤团聚体稳定性和土壤微生物多样性具有促进作用;免耕可以提高表层土壤大团聚体和水稳定性团聚体的含量;秸秆还田促进了团聚体的形成和稳定,深松会降低亚表层水稳性团聚体稳定性;免耕、少耕以及秸秆还田可明显提高表层土壤微生物量以及多样性,特别是对真菌种群多样性的影响最明显;免耕利于细菌和真菌数量的增加,秸秆还田利于放线菌数量的增加。结果可为评价和选择适当的耕作措施提供一定依据。     

土壤微生物与有机物料对盐碱土团聚体形成的影响

为了研究不同来源的微生物群落和不同类型的有机物料对盐碱土团聚体形成的影响,采用土培实验,接种不同来源的微生物群落(青海盐碱土或黄棕壤制备土壤悬液)到盐碱土中,并添加腐熟的有机肥或半腐熟的有机物料(玉米秸秆和牛粪)。土样在常温下培养45、90 d后,测定土壤相关指标。结果表明,各处理之间,在pH值下降、土壤团聚体形成及微生物数量等方面,接种土著微生物及添加半腐熟有机物料处理(SS+MS-CD)的效果最好。该处理土壤pH值下降幅度最明显,与对照相比降低了0.6个单位,且土壤团聚体形成效果优于其他处理,形成了0.62%的大团聚体(2 mm),而其他处理均未形成2 mm的大团聚体,并增加了小团聚体(2~0.25 mm)的形成比例。该处理亦显著提高了土壤酶活性及土壤呼吸强度。实验结果为制备盐碱土改良措施提供了理论参考。     

稻草秸秆配施腐熟剂对植烟土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

通过盆钵模拟培养试验，分析了植烟土壤在稻草秸秆还土配施不同微生物优势菌种的腐熟剂后，土壤团聚体的组成及其稳定性、团聚体有机碳在烤烟收获后的变化，探讨了稻草秸秆配施腐熟剂对植烟土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响。结果表明：稻草秸秆分别配施化肥和腐熟剂均能提高> 0.053 mm团聚体含量，增加团聚体重量平均直径(MWD)和团聚体几何平均直径(GMD)，降低团聚体分形维数(D)，土壤团聚体稳定性有所增强且配施腐熟剂的效果更为明显；稻草秸秆配施腐熟剂能够显著提升各级团聚体有机碳含量及其贡献率，且土壤总有机碳(TOC)含量显著升高10.46%～15.20%；主成分分析显示，稻草秸秆分别配施以细菌+真菌、细菌+真菌+放线菌为优势菌种的腐熟剂，对植烟土壤团聚体稳定性及其有机碳含量的影响无明显差异。稻草秸秆还土配施腐熟剂对土壤团聚体稳定性及其有机碳含量的提升具有积极作用。     

耕作措施对土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

通过9a不同耕作的定位试验,研究了深松、旋耕、免耕和传统耕作4种耕作措施对关中塿土小麦-玉米轮作条件下土壤水稳性团聚体及有机碳垂直分布的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松、旋耕、免耕措施均提高了0～40cm土层中>2mm和0.25～2mm大团聚体含量、团聚体有机碳贡献率和团聚体平均重量直径,而传统耕作相应地增加了0～40cm土层中0.053～0.25mm微团聚体和<0.053mm粘砂粒含量及其有机碳贡献率。同时深松、旋耕、免耕措施提高了各土层总有机碳和耕层0～10cm所有级别团聚体有机碳含量,相比较而言,深松的作用效果更大。秸秆还田进一步提高了各土壤层次上总有机碳和所有级别团聚体的有机碳含量及大团聚体的形成与稳定。在玉米秸秆不还田的条件下,隔年深松比连年深松更有利于0～30cm大团聚体形成及总有机碳和各级别团聚体有机碳的积累。     

土壤团聚体形成、稳定机理及影响因素研究进展

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是土壤结构的重要指标。它的形成和稳定性受到众多因素的影响,例如自然规律、人类活动等。土壤团聚是指不同大小的团聚体通过各类有机和无机物质结合在一起的过程。保持“良好”的土壤结构对农业的可持续性至关重要,这取决于团聚体的稳定性。本文综述了土壤团聚体形成、稳定机理、破碎机理和分析方法的研究进展。不同粒径的团聚体具有不同的团聚机理,其稳定性受土壤有机质、土壤微生物和胶凝物质的影响。破碎机理包括 “水爆”和“气爆”两种主流观点。研究方法包括干湿筛、土壤CT扫描等方法。总之,目前对土壤团聚体的研究比较深入,土壤团聚体具有重要的研究价值。     

外源有机碳对滩涂盐碱地土壤团聚体形成的影响

通过田间小区随机区组试验,研究生活污泥、蚯蚓粪不同施用量(0、25、50、125、250 t·hm-2)对滩涂土壤团聚体形成的影响.结果 表明:施用生活污泥、蚯蚓粪均可显著促进滩涂盐碱地土壤中＞0.25、0.106～0.25 mm团聚体的形成.随生活污泥、蚯蚓粪施用量的增加,盐碱地土壤中＞0.25、0.106～0.25 mm团聚体数量呈显著上升趋势.外源有机碳投入后滩涂土壤有机碳含量与团聚体数量呈显著正相关关系.施用生活污泥、蚯蚓粪24月后,各处理滩涂土壤中＞0.25、0.106～0.25 mm团聚体数量,均高于施用12月时的团聚体数量.这一研究证实外源有机碳是驱动滩涂盐碱地土壤团聚体形成的重要物质基础.不同外源有机碳对团聚体形成及稳定的效果存在差异,蚯蚓粪有机碳比生活污泥有机碳更易促进滩涂土壤中＞0.25 mm团聚体的形成.     

秸秆施用和作物种植对土壤团聚体和微生物群落组成的影响

利用温室盆栽试验研究秸秆施用、作物种植以及两者的交互作用对土壤团聚体稳定性以及微生物群落组成的影响。结果显示,秸秆施用对小麦生物量无显著影响;与对照相比,秸秆施用或作物种植均显著增加了0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);秸秆施用处理较对照处理显著增加多糖含量;秸秆施用配合作物种植处理较秸秆施用和作物种植处理进一步增加了2 mm和1~0.5 mm粒径团聚体数量、团聚体MWD和GMD以及多糖含量;秸秆施用处理与对照处理具有相似的磷脂脂肪酸(PLFA)含量和微生物群落组成,作物种植处理较对照处理显著增加丛枝真菌含量,对照和秸秆施用处理的微生物群落组成不同于作物种植和秸秆施用配合作物种植处理。增加土壤水分显著增加了小麦生物量、土壤团聚体MWD和GMD以及PLFA含量。相关分析表明多糖和丛枝真菌含量均与0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体MWD和GMD存在显著正相关关系。     

土壤团聚体有机碳研究现状

团聚体是土壤结构的基本单位,土壤的固碳功能主要是以团聚体为载体,有机碳不同形式的转化贯穿于团聚体形成、稳定及周转过程的始终。了解土壤团聚体的生态过程及机理对土壤固碳具有重大的理论和实践意义。目前多采用干筛法和湿晒法对团聚体进行大小分组,采用密度法将其分为游离轻组有机碳、团聚体内轻组有机碳、团聚体内颗粒有机碳。筛分后的各粒径团聚体的质量分数,有机碳含量随土地利用类型、耕作方式而异。     

添加玉米秸秆条件下土壤有机碳含量对温度变化的响应

通过室内培养试验,研究了不同温度(10、30、50℃)下添加玉米秸秆对土壤总有机碳、团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳含量的影响。结果表明,与未添加玉米秸秆(CK)相比,添加玉米秸秆后土壤中以上各种有机碳含量均明显增加,同时促进了土壤微团聚体向大团聚体的转化。随培养温度的升高,添加玉米秸秆后的土壤总有机碳含量、土壤中0.25~0.053和0.053 mm粒级团聚体有机碳含量以及土壤腐殖质组分(胡敏酸和富里酸)的有机碳含量下降,而2~0.25 mm粒级团聚体有机碳含量增加,说明添加玉米秸秆后温度升高不利于土壤总有机碳、较小粒级团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳的积累,同时也不利于土壤大团聚体的形成。     

秸秆还田室内培养对土壤微团聚体的影响试验

采用秸秆还田室内培养试验,向土壤中添加4%不同形态玉米秸秆和根系进行室内培养腐解转化,探讨不同土壤圈对微团聚体的作用。结果表明：相同处理,不同圈数,从内层（0）到外层（7）,粒径为0.05～0.02mm和0.02～0.002mm依次增加,而＜0.002mm及＞0.25mm则表现为依次降低。可知：添加有机物降低了粒径0.05～0.02mm和0.02～0.002mm微团聚体含量,增加了＜0.002mm及＞0.25mm团聚体含量;相同圈土壤,不同处理间,团聚体变化最为明显的为N2处理,故各处理间比较,添加秸秆粉末对土壤微团聚体含量影响最为明显。由此可知,添加秸秆对土壤微团聚体的形成具有明显作用,为秸秆还田培肥土壤提供理论依据和技术参考。     

耕作管理对潮土团聚体形成及有机碳累积的长期效应

【目的】研究黄淮海平原潮土区耕作管理对土壤水稳性团聚体形成及有机碳累积的长期效应,为提升潮土地力、推动农业可持续发展提供理论基础与技术支持。【方法】采集河南省封丘县中国科学院封丘农业生态实验站连续8年保护性耕作的不同处理原状土壤样品,分析测定土壤团聚体的数量、稳定性以及土壤和各粒径团聚体中的有机碳含量。【结果】与常规翻耕处理相比,长期免耕和间歇性翻耕使0-10 cm土层粗大团聚体和10-20 cm土层细大团聚体的质量比例分别提高了63.4%和28.1%。秸秆还田主要提高了0-20 cm土层大团聚体的质量比例,平均提高率为3.0%。降低翻耕频率或秸秆还田处理,使不同土层团聚体的稳定性有所提升,前者使0-10 cm平均重量直径（mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（geometric mean diameter,GMD）值分别增加了11.9%-31.6%和4.1%-13.7%;后者使0-20 cm MWD和GMD值分别增加了3.5%和4.5%,翻耕频率对团聚体稳定性的影响程度显著高于秸秆还田处理。在0-10 cm土层,各粒径团聚体的有机碳含量随翻耕频率的降低而提高,而秸秆还田对团聚体有机碳的影响可以深入0-20 cm土层。耕作方式耦合秸秆还田处理对团聚体特征的影响显著大于降低翻耕频率或秸秆还田处理。潮土有机碳积累的主要贡献来源于粗大团聚体和细大团聚体,通过降低翻耕频率,可以提高0-10 cm土层粗大团聚体和10-20 cm土层细大团聚体对潮土有机碳积累的相对贡献,提高率分别达49.2%和29.1%。【结论】长期免耕和间歇性翻耕结合秸秆还田能显著提高潮土大团聚体的数量及其稳定性,通过提高大团聚体对土壤有机碳积累的相对贡献,可以增加潮土碳累积量。     

不同秸秆利用方式对黑土团聚体及其腐殖物质的影响

为探讨秸秆的不同利用方式还田对黑土肥力的影响,通过5年田间试验,研究了黑土连续施用玉米秸秆、生物质炭和牛粪配施化肥对土壤团聚体及其腐殖物质组成的影响。结果表明：与无化肥和有机物料添加对照处理相比,单施化肥（NPK）、NPK+生物质炭（BC）、NPK+牛粪（CM）和NPK+秸秆（CS）处理显著促进了>0.25 mm大团聚体的形成;与NPK相比,NPK+BC、NPK+CM和NPK+CS处理均显著提高了土壤总有机碳、胡敏酸与胡敏素含量,也显著增加了大团聚体与微团聚体中有机碳以及胡敏酸与胡敏素含量。不同秸秆利用方式之间相比,施用生物质炭更有利于提高土壤总有机碳和胡敏素的积累,而秸秆直接还田处理更有利于土壤胡敏酸的形成。连续5年施用秸秆、秸秆生物质炭和牛粪的田间试验促进了黑土良好结构的重建,从而提升土壤物理保护有机碳的潜力及有机碳的稳定性,同时也促进了土壤胡敏酸和胡敏素的积累,改善了土壤有机质品质,提高了土壤肥力,实现了提升黑土肥力与固碳的协同效应。     

添加畜禽粪对秸秆田间条带堆腐土壤团聚体特征及有机碳的影响

为了明确秸秆田间条带原位堆腐最佳还田方式,以吉林省范家屯农业科技示范园黑土为研究对象,通过湿筛法,探讨秸秆添加不同畜禽粪田间条带堆腐还田对土壤团聚体分布及有机碳的影响。以玉米秸秆为供试材料,进行田间条带堆腐试验,对比秸秆条带堆腐无畜禽粪（ck）、秸秆条带堆腐+腐熟猪粪（STP）、秸秆条带堆腐+腐熟鸡粪（STC）对土壤团聚体的影响。结果表明：与ck处理相比,添加畜禽粪秸秆条带堆腐各处理影响土壤不同粒径团聚体的分布及有机碳的含量,增加了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤不稳定团粒指数、土壤团聚体破坏率和土壤分形维数。添加畜禽粪秸秆条带堆腐各处理对土壤团聚体各粒级有机碳含量影响显著,土壤水稳性团聚体中以0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳含量最高。总体来说,玉米秸秆田间条带堆腐添加畜禽粪,提高了土壤团聚体有机碳含量、增加大团聚体含量,优化团聚体稳定性结构,其中,以秸秆条带堆腐添加鸡粪处理效果最佳,对土壤的物理性质有一定的改善作用,提高了土壤地力,该结果对指导东北地区黑土秸秆还田具有重要意义。     

秸秆还田对黑土团聚体有机碳含量的影响——基于多级团聚体结构的物理和化学保护作用

采用水稳性团聚体/有机质密度分组方法研究了连续秸秆还田(4年)对黑土水稳性团聚体土壤有机碳(SOC)含量的影响,以探讨黑土团聚体对秸秆还田SOC的物理和化学保护作用。结果表明:与未施秸秆处理(ck)相比,秸秆配施化肥处理(秸秆+NPK)SOC含量显著增加,且作为优势粒级的大团聚体(0.25 mm)数量及其SOC储量显著提高,其中,68.3%的SOC被储存于大团聚体中,对于秸秆还田SOC的固定具有重要意义。秸秆+NPK处理中,大团聚体内闭蓄态微团聚体(0.25～0.053 mm)的数量及其SOC储量均比ck分别提高了32.5%和36.9%,秸秆还田促进了大团聚体内闭蓄态微团聚体的形成,加强了秸秆还田SOC的稳定性。秸秆+NPK处理中,归属于惰性有机碳库的矿物结合态有机碳(MOC)储量比ck增加4.97%,其中大团聚体中MOC储量及其对全土SOC的贡献率比ck显著提高,有利于秸秆还田SOC的稳定。秸秆+NPK处理团聚体内颗粒有机质(POM)的数量及其颗粒有机碳储量分别比ck提高55.2%和80.2%,秸秆还田后土壤POM在团聚体的物理保护下,有利于秸秆还田SOC的固定。     

农业秸秆复合PAM对湖滨带土壤改良效果的研究

为改善湖滨带土壤结构、肥力及水土保持状况,以太湖流域贡湖湾湿地湖滨带基底为对象,将农业秸秆和聚丙烯酰胺(PAM)按一定比例配制作为改良材料,研究改良材料对湖滨带土壤物理结构、团聚体组成及土壤养分的影响,以期在探讨湖滨带土壤修复需求的同时,为农业秸秆在生态修复中的再生利用提供科技支撑,为农业秸秆处置提供新的途径。农业秸秆复合PAM材料不仅可以改善土壤养分,保证水生植物生长,同时能够改良土壤结构,防治水土流失。改良效果最好的配比为3 g·kg-1秸秆与1 g·kg-1PAM,具体表现为:细粒物质含量提高,砂粒含量降低,容重减小14.92%,大团聚体含量提高42.81%,土壤由砂土和壤土向粘土转变;有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高42.70%、189.60%、31.80%和50.32%。研究发现,有机质和大团聚体状况决定湖滨带土壤稳定性好坏。秸秆提供的有机质降解为腐殖质,腐殖质有助于微团聚体粘聚为中粒径团聚体,而PAM的吸附架桥作用可将中粒径团聚体转化为大团聚体,从而显著改善土壤持土保肥能力。     

土壤团聚体形成和稳定机理研究进展

土壤团聚体是土壤的重要组成部分，是反映土壤结构的重要指标。保持良好的土壤结构对农业的可持续性至关重要，这取决于团聚体的稳定性。本文综述了土壤团聚体形成、稳定机理和分析方法的研究进展。不同粒径的团聚体具有不同的团聚机理，其稳定性受土壤有机质、土壤微生物、胶结物质和土地利用方式的影响，破碎机理包括“水爆”和“气爆”两种主流观点，研究方法包括干湿筛、土壤CT扫描等。     

秸秆不同还田方式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为提高玉米秸秆综合利用率,本文采用小区试验方法,研究连续5年不同秸秆还田方式对土壤化学性质、土壤团聚体比例及有机碳含量和玉米产量的影响。结果表明:秸秆连续还田后较对照明显增加土壤有机质含量和土壤pH。秸秆还田处理较对照增加土壤2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体粒级含量,其中秸秆全量还田处理的2.00 mm粒级团聚体比例较对照提高38.0%;秸秆全量还田除0.053 mm土壤团聚体有机碳含量均较对照降低,其余均增加;秸秆1/2还田可以有效增加土壤大团聚体粒级含量(0.25 mm),提高0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量,明显提高玉米产量。由此可知,秸秆还田后有效改善土壤结构,增强通气与保水能力,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量和改善土壤团聚体结构,并提高作物产量。     

长期秸秆还田对水旱轮作土壤结构及微生物多样性的影响

基于水旱轮作肥效田间定位试验,研究长期秸秆还田对土壤理化性质、团聚体分布和微生物群落的影响。结果表明,与秸秆不还田(-S)处理相比,秸秆还田(+S)处理显著增加了土壤有机质、有效磷和速效钾含量,增幅分别为15.2%、23.2%和41.0%,同时降低了耕层土壤容重、增加了土壤通气孔隙度和含水量。长期秸秆还田可显著增加土壤0.25mm水稳性团聚体含量,提高土壤稳定性和抗侵蚀能力,进而提升土壤肥力。在相同培养时间下,+S处理的微生物平均光密度(AWCD)显著高于-S处理。磷脂脂肪酸分析法(PLFA)结果显示,长期秸秆还田有助于增加细菌和丛枝菌根真菌含量并影响土壤微生物的群落结构。因此,在稻-油轮作条件下,长期秸秆还田能够改善土壤团聚体状况,并提高土壤微生物多样性和稳定性。     

添加秸秆对长期不同碳氮管理土壤各粒级团聚体激发效应的影响

【目的】分析添加秸秆对长期不同碳氮管理土壤团聚体尺度激发效应的影响,为揭示秸秆还田对土壤有机碳(SOC)固持能力的内在影响机理提供理论依据。【方法】以2002年开始的长期定位试验中碳氮管理水平不同的2种供试土壤(S_0N_0.秸秆不还田+不施氮肥;S_1N_1.高量秸秆还田+高量氮肥(240 kg/hm~2))为材料,采用室内恒温培养试验,利用干筛法得到3种粒级的团聚体(粗大团聚体、细大团聚体和微团聚体),分别在添加玉米秸秆和不添加玉米秸秆的条件下于25℃黑暗培养70 d,测定各粒级团聚体的CO_2释放量、表观激发效应(PE)及有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量。【结果】未添加秸秆时,S_0N_0和S_1N_1土壤微团聚体的CO_2累积释放量均高于大团聚体(粗大团聚体和细大团聚体);添加等量秸秆后,2种土壤各粒级团聚体的CO_2累积释放量均有提高;在S_0N_0土壤中,粗大团聚体与微团聚体产生的表观PE无显著差异,但均显著小于细大团聚体;而在S_1N_1土壤中,不同粒级团聚体表观PE由大到小依次为细大团聚体粗大团聚体微团聚体。与未添加秸秆相比,添加秸秆后2种土壤各粒级团聚体SOC含量均显著增加,且2种土壤中各粒级团聚体SOC含量表现为微团聚体大团聚体。无论添加秸秆与否,在S_1N_1土壤中,大团聚体的DOC含量均显著高于微团聚体;而在S_0N_0土壤中,3个粒级团聚体的DOC含量无显著差异。在S_1N_1土壤中,未添加秸秆时,各粒级团聚体的MBC含量无显著差异;添加秸秆后,微团聚体的MBC含量显著高于大团聚体。在S_0N_0土壤中,未添加秸秆时,大团聚体的MBC含量显著小于微团聚体;而添加秸秆后,粗大团聚体的MBC含量显著小于微团聚体和细大团聚体。【结论】作物秸秆的投入会因产生激发效应,进而改变土壤各粒级团聚体中原SOC的矿化情况;不管土壤碳氮水平高低,微团聚体对SOC的保护作用均比大团聚体更好。     

玉米秸秆还田对土壤团聚体组成及其碳氮分布的影响

为揭示玉米秸秆还田对土壤团聚体组成及其碳氮分布的影响,采用单因素随机区组设计,设置秸秆不还田(T_0)、秸秆还田3 000 kg·hm~(-2)(T_1)、6 000 kg·hm~(-2)(T_2)、9 000 kg·hm~(-2)(T_3)、12 000 kg·hm~(-2)(T_4)5个处理,研究持续5 a秸秆还田条件下,秸秆还田量与土壤团聚体组成及其团聚体碳氮分布间的相互关系。结果表明:连续秸秆还田对土壤总碳、碱解氮、速效钾有显著影响。与T_0相比,T_3和T_4处理土壤总碳提高4.29%、6.13%,土壤碱解氮含量提高11.41%、13.86%,土壤速效钾含量提高11.63%、14.89%。T_4处理下土壤粒径大小为1～2mm的水稳性团聚体百分含量与T_0间差异显著,T_3处理下土壤粒径大小为0.5～1mm的水稳性团聚体百分含量显著低于T_0。随秸秆还田量的增加,土壤平均重量直径(MWD)、水稳系数(K)增加。整体上,受持续秸秆还田影响,土壤水稳性团聚体中氮含量以T_3处理最高,但不同粒径的土壤水稳性团聚体中碳含量间差异不显著。多元分析表明:5 mm粒径的土壤水稳性团聚体所占百分数与土壤MWD及K值间显著正相关;各粒径土壤水稳性团聚体中的全氮、总碳含量与土壤总碳含量均呈正相关。持续玉米秸秆还田提高土壤水稳性团聚体的MWD和K值,促进5 mm粒径的土壤大团聚体的形成;土壤水稳性团聚体中氮含量的差异较碳更显著,氮更易富集。