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土壤团聚体分级

/soil aggregate fractionation/
条目作者李贵桐潘根兴
条目作者李贵桐

李贵桐

潘根兴

潘根兴

最后更新 2023-05-16
浏览 324
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根据土壤团聚体颗粒粒径大小对土壤进行的分离、量化分析。

英文名称
soil aggregate fractionation
所属学科
农业资源与环境

为研究不同大小的土壤团聚体中有机物、微生物的类型及结合特点,团聚体中养分物质形态及有效性、微生物活性,土壤学中需要将土壤团聚体按照一定粒径进行分级,分离制备团聚体样品,进行各种研究。按照团聚体颗粒的粒径大小进行分组和分离是最普遍的团聚体分析内容。

20世纪末以前,国际上普遍依据土壤质地分析的矿质颗粒粒径分级制进行土壤团聚体粒径分级,但级数及其粒径范围各异,主要是对>1毫米(或2毫米)大团聚体的再分和对<0.25毫米微团聚体的细分。21世纪以来,2000~250微米粒径范围的宏团聚体,250~53微米的微团聚体和<53微米的粉黏粒颗粒的三级分级制已经基本稳定。根据土壤团聚体层级系统发育理论,大团聚体是团聚体发育的顶级阶段,其数量相对有限,视生态系统条件或研究需要才对粒径>2000微米的大团聚体(larger macroaggregates)进行细分。

不同粒径的土壤团聚体在有机质数量和化学组成、在微生物区系及其生物活性和土壤酶活性上具有显著的分异。宏团聚体相对质量分数较小,但富集颗粒态有机质及分解有机质的微生物,且真菌相对有优势,土壤酶活性特别是碳循环酶活性较高,是生物地球化学活跃的热点微域(hot spots)。微团聚体在质量分数上占优势,主要含有矿质结合的稳定有机质,具有优势的细菌微生物群落和较高的细菌多样性,也有较高的酶活性。粉黏粒主要是稳定态有机质与矿质颗粒的复合体,细菌占绝对优势,过氧化物酶和多酚氧化酶等酶活性较高。

宏团聚体中有机质的物理保护为土壤的主要固碳机制,且不受矿物质碳饱和限制,能通过短期的生态系统管理来人为调节和提升。粉黏粒和微团聚体中,矿物结合稳定是长期的土壤固碳与碳稳定机制,受土壤发生的地球化学控制。

分离和制备土壤团聚体粒径组的方法主要有:①干筛法。在研究机械、耕作等人为干扰土壤结构的稳定性时,常常采用自然条件下采集的干土利用干筛法分离。②湿筛法。更适合于土壤团聚体的形成及稳定性研究,以往在操作中常采用超声波辅助分散或者采用弱分散剂(如六偏磷酸钠),以满足土壤颗粒的分散而进行筛分。③水分散-湿筛法。21世纪以来,为满足对土壤团聚体中有机质自然结合状态和微生物与酶活性等生物活动的研究,土壤团聚体分级开始采用水分散-湿筛法分级分离(见图)。在操作中,采用田间自然湿润土壤(field moist soil)进行水浸润,再使用一套一定孔径的筛进行顺序分离。对于粉黏粒分级,也采用离心法辅助分离。此法不用分散剂、不用超声破解,已广泛应用于研究土壤中有机质、微生物及酶活性的团聚体微域分布及其多样性,刻画土壤生物微生境及生物地球化学的微域格局。

土壤水稳性团聚体分离分级系统土壤水稳性团聚体分离分级系统

土壤团聚体粒径分级提供了认识刻画土壤团聚体形成(土壤团聚化)的框架。通过各级团聚体的质量组成可以计算土壤团聚体的平均质量直径(mean weight diameter),用来指示土壤团聚化程度或土壤团聚体发育状态。不同团聚体粒径组的质量分数变化可指示土壤团聚体的更新,可以研究土地利用、农田管理和全球变化对土壤质量土壤健康,特别是对土壤碳循环和生物多样性的影响,然后通过土壤团聚体模型模拟和预测其变化趋势。土壤团聚体分级也为土壤团聚化提供了管理与提升的评价技术途径。

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