不同種植模式對(duì)土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳組分的影響

寧海霞 劉會(huì)麗

摘 要：農(nóng)田土壤是全球碳庫(kù)中最為活躍的部分，在一定程度上會(huì)充分影響到溫室效應(yīng)和氣候變化。我國(guó)自古以來(lái)都是農(nóng)業(yè)大國(guó)，在促進(jìn)農(nóng)田土壤固碳能力顯著提高的同時(shí)，可以有效地減緩溫室效應(yīng)，而耕作制度、氣候條件、土壤理化性質(zhì)與管理措施等都會(huì)對(duì)土壤有機(jī)碳的固定造成重要的影響，若農(nóng)業(yè)管理措施不恰當(dāng)則會(huì)造成土壤碳庫(kù)的損失 ，使其從碳匯轉(zhuǎn)化為碳源。作為具有國(guó)際社會(huì)共識(shí)、且具有環(huán)保理念的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式——有機(jī)農(nóng)業(yè)，對(duì)于農(nóng)業(yè)減排作用的發(fā)揮至關(guān)重要，并且通過(guò)有機(jī)投入品，如施入生物質(zhì)與糞肥等，再加上耕地保護(hù)與輪作等農(nóng)業(yè)措施的實(shí)施，可以促進(jìn)土壤固碳作用的顯著增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：種植模式；土壤團(tuán)聚體；有機(jī)碳組分

有機(jī)種植對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加和土壤腐殖質(zhì)組分特性的變化均有顯著的促進(jìn)作用，這對(duì)于土壤腐殖化進(jìn)程十分有利。盡管我國(guó)的有機(jī)農(nóng)業(yè)起步晚，但是發(fā)展迅速，現(xiàn)階段有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展以制定相關(guān)制度和管理規(guī)范為主 ，關(guān)于有機(jī)種植與常規(guī)種植的研究集中在土壤肥力特征方面。土壤團(tuán)聚體作為土壤機(jī)構(gòu)得以組成的基本單位，團(tuán)聚過(guò)程中不同的顆粒分在會(huì)對(duì)土壤系統(tǒng)中的水肥水熱和土壤固碳起到重要作用。

一、土壤團(tuán)聚體的組成與碳、氮

土壤團(tuán)聚體在土壤固碳中發(fā)揮著重要的作用。大量研究證明，團(tuán)聚體中大約儲(chǔ)存了土壤表層90%左右的有機(jī)碳。土壤有機(jī)質(zhì)與團(tuán)聚體二者相互作用，團(tuán)聚體的穩(wěn)定性在一定程度上取決于有機(jī)質(zhì)與原生礦物顆粒的合成 ，而穩(wěn)定的團(tuán)聚體為有機(jī)質(zhì)提供物理方面的保護(hù)。

有機(jī)質(zhì)是團(tuán)聚體重要的膠結(jié)劑，有助于大團(tuán)聚體數(shù)量的增加，對(duì)于形成穩(wěn)定的團(tuán)聚體至關(guān)重要。以“大團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)”為核心的團(tuán)聚體模型，為利于形成土壤大聚體，可以投入新鮮的有機(jī)物質(zhì)，然而大團(tuán)聚體內(nèi)顆粒有機(jī)物對(duì)于形成微團(tuán)聚體十分有利，大團(tuán)聚體在分解顆粒有機(jī)物和其他干擾過(guò)程中，如果發(fā)生破裂則可以將微團(tuán)聚體釋放出來(lái)。

大團(tuán)體在有機(jī)種植模式下比例有所降低，相比較于常規(guī)種植模式團(tuán)聚體穩(wěn)定性耕地，這與市場(chǎng)對(duì)有機(jī)農(nóng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響有很大關(guān)系，其復(fù)種指數(shù)、供試有機(jī)蔬菜地單位面積均比常規(guī)種植高。同時(shí)，大團(tuán)體聚塊在耕作過(guò)程中不可避免地會(huì)遭受到破壞，以此便可以將更多的微團(tuán)聚體釋放出來(lái)，由此會(huì)相應(yīng)地減少大團(tuán)聚體在有機(jī)種植模式下的百分含量，增加微團(tuán)聚體的數(shù)量。然而，有機(jī)種植模式下所投入的有機(jī)肥量比較大，有機(jī)碳在各粒級(jí)團(tuán)聚體中的含量均非常多，為強(qiáng)化土壤的團(tuán)聚作用需要的有機(jī)膠體相對(duì)比較多，從而能夠降低耕地對(duì)團(tuán)聚體的破壞作用。

二、土壤團(tuán)聚體中的有機(jī)碳組分

關(guān)于土壤有機(jī)物的周轉(zhuǎn)，時(shí)間少則幾年，多則幾千年，以周轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短為依據(jù)，可以對(duì)其進(jìn)行劃分，即周轉(zhuǎn)時(shí)間為幾年的活性炭庫(kù)、幾年到幾十年的緩效性碳庫(kù)與幾百到幾千年的惰性碳庫(kù)。通過(guò)科學(xué)的土壤有機(jī)碳進(jìn)行分組，可以對(duì)有機(jī)碳在團(tuán)聚體中的固存機(jī)制展開(kāi)更好的探究。

重組有機(jī)質(zhì)主要在有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體中儲(chǔ)存，在一定程度上是與礦物有機(jī)結(jié)合的部分有機(jī)質(zhì)，是緩效性與惰性碳庫(kù)的代表。通過(guò)有機(jī)肥的施用，可以極大地提高土壤中礦物結(jié)合態(tài)的有機(jī)碳含量；長(zhǎng)期不同的施肥管理會(huì)充分影響到稻田土壤中的有機(jī)碳，而有機(jī)肥的施入可以促進(jìn)重組有機(jī)碳含量和在總有機(jī)碳比例的顯著的提高。

有機(jī)種植模式下通過(guò)有機(jī)肥的施用，可以極大地增加重組有機(jī)碳含量，在總有機(jī)碳含量低的影響下，向比較于常規(guī)種植模式，有機(jī)種植模式的輕組和重組有機(jī)碳儲(chǔ)量會(huì)相應(yīng)地提高。輕組和重組有機(jī)碳在常規(guī)模型下會(huì)相應(yīng)地減少80%和40%左右。由此可以充分說(shuō)明在有機(jī)物料投入不多的情況下，有機(jī)碳會(huì)對(duì)活性組分優(yōu)進(jìn)行分解。評(píng)價(jià)微團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的物理保護(hù)可以對(duì)微生物分解有機(jī)碳的作用產(chǎn)生較大的阻力，微團(tuán)聚體中重組有機(jī)碳表現(xiàn)出非常明顯富集狀態(tài)。為此，可以說(shuō)明土壤有機(jī)碳固存的重要部分便是微團(tuán)聚體中的重組有機(jī)碳，究其原因與有機(jī)種植模式對(duì)于土壤固碳十分有利有很大的關(guān)系。

一氧化態(tài)碳作為土壤中的部分有機(jī)碳，是有機(jī)碳中的活性有機(jī)碳，其本身并不穩(wěn)定，且周轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng)，對(duì)土地利用變化反應(yīng)較為敏感。土壤易氧化態(tài)碳的積累在不同 在不同種植模式的影響下土壤一氧化碳的積累會(huì)發(fā)生較大的變化。相比較于常規(guī)種植模式，會(huì)明顯增加有機(jī)種植模式下超過(guò)1毫米大團(tuán)聚體中的LOC含量，而其他粒級(jí)團(tuán)聚體LOC 含量差異不顯著，由此說(shuō)明LOC 在大團(tuán)聚體中的富集十分明顯。

三、結(jié)語(yǔ)

基于種植模式的不同對(duì)土壤團(tuán)聚體的分布和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大的影響，團(tuán)聚體粒級(jí)在有機(jī)種植模式下的減小，會(huì)相應(yīng)地增加其在團(tuán)聚體中的百分含量，其中占比最高的為小于0.25毫米的微團(tuán)聚體；然而，超過(guò)1毫米的大團(tuán)聚體在常規(guī)種植模式下的占比例要比1～0.5、0.5～0.25毫米的大團(tuán)聚體高。有機(jī)碳含量在有機(jī)種植模式下的顯著提高對(duì)于土壤團(tuán)聚作用的促進(jìn)十分有幫助，耕作對(duì)團(tuán)聚體的破壞也能夠得到有效緩解。另外，土壤中更多的微團(tuán)聚體在有機(jī)種植模式下的有機(jī)碳儲(chǔ)存會(huì)更多，穩(wěn)定性更高，對(duì)于重組有機(jī)碳的積累會(huì)更加有力，從而可以促進(jìn)有機(jī)碳穩(wěn)定性的顯著增強(qiáng)與土壤固碳。

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