土壤團聚體的形成與穩定性研究

土壤團聚體是土壤結構組成的基本單位，其大小、形狀、空隙分布、質量、數量 及組成等，既影響土壤的持水、通透性、抗蝕性等物理性質，又與土壤的肥力、氧氣熱量傳遞、承載力和固碳容量等有直接關系，是土壤結構的重要指標和肥力調節中心 。關于團聚體的形成和穩定機制的研究從 20 世紀初就備受關注，并且涌現很多闡述土壤有機碳對團聚體形成和穩定影響的模型。Edwards 和 Bremner（1967）提出以有機無機復合為基礎的團聚體形成模型概念，即土壤團聚體是由土壤中粘粒-金屬陽離子-有機質復合形成，并用鍵合機理來解釋團聚體的形成和穩定。該模型認為粘粒是土壤結構形成的重要因素，粘粒通過多價金屬陽離子的連接而吸附極性有機分子 的過程，即有機無機的復合過程。Tisall 和 Oades（1982）在剖析土壤團聚體中各種不同大小結構單元及各種膠結劑的理想模式基礎上提出團聚體的等級發育模型，該模型認為在空間尺度上，土壤團聚體是先形成微團聚體，然后逐級演替形成大團聚體，在時間尺度上，膠結物質從暫時穩定（由微生物和根系分泌物形成的多糖類物質）向短時間穩定（土壤生物器官或生物體如菌絲根系、細菌細胞等）及持久穩定（芳香類2物質）層次性變化。Oades（1984）對該模型做出重要改進，認為根系和菌絲的黏合作用可以直接促進大團聚體的形成，隨著大團聚體中活性有機碳組分，如微生物碳 （MBC）、可溶性碳（DOC）、顆粒有機碳（POC）、易氧化有機碳等被分解，大團聚破碎釋放微團聚體。Six 等（2000）提出了以“大團聚周轉"為核心的概念模型，該模型指出新鮮有機物料進入土壤后可直接促進土壤中大團聚體的形成，大團聚體中的粗顆粒有機物被分解或者破碎成細顆粒有機物，之后被有機礦物和微生物包裹，形成微團聚體的核。隨著微生物活性下降、碳消耗和有機膠結物質的減少，導致大團聚體不穩定和潛在解體釋放出微團聚體、顆粒有機和礦物組分。

土壤團聚體穩定性是指團聚體遭遇外來破壞性作用力時維持自身穩定的能力，是土壤結構和土壤物理形狀的重要指標。根據承受外來作用力的度量不同，一般分為水穩定性、化學穩定性、酸堿穩定性和生物穩定性 4 類，而在實際的農業生產中，水分是引起團聚體破碎的最主要影響因素，所以能抗水力分散的水穩性團聚體多被用于研究。水穩性團聚體多采用濕篩法，人們根據形成 團聚體膠結劑的類型，將土壤分為大團聚體（>0.25mm）和微團聚體（<0.25 mm）（Tisall and Oades, 1982），隨后 Six 等（1998）在此基礎上進一步細分為粗大團聚體（>2 mm）、 細大團聚體（2-0.25 mm）、微團聚體（0.25-0.053 mm）和粉-黏粒組分（<0.053 mm）。 目前,多使用平均重量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD）作為評估土壤結構好壞的指標,也可用于描述聚集體的穩定性。影響土壤團聚體穩定性的因素有很多，主要包括成土母質、氣候條件、植被覆蓋情況、土壤微生物活動、鐵鋁 氧化物、施肥管理措施以及有機碳含量等等。