农田生态系统中土壤有机碳与团聚体相互作用机制的研究进展

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb15050090

中国农学通报 ›› 2015, Vol. 31 ›› Issue (35): 152-157.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb15050090

所属专题：资源与环境；农业生态

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农田生态系统中土壤有机碳与团聚体相互作用机制的研究进展

赵金花,张丛志,张佳宝

封丘农田生态系统国家试验站,封丘农田生态系统国家试验站,封丘农田生态系统国家试验站

收稿日期:2015-05-16 修回日期:2015-11-20 接受日期:2015-07-24 出版日期:2015-12-18 发布日期:2015-12-18
通讯作者: 张佳宝
基金资助:
中国科学院战略性先导科技专项课题“土壤-作物系统高效利用氮磷的综合调控原理与技术集成”(XDB15030302)；中国科学院战略性先导科技专项课题“华北农田土壤固碳潜力与速率研究”（XDA05050502)；国家自然科学基金委员会面上基金项目“ 秸秆还田和根系及其分泌物对潮土有机质累积和团聚体形成的协同作用机制”(41471182)；中国科学院科技服务网络计划“ 砂姜黑土障碍因子分类消减与地力提升关键技术深度研发与示范”(KFJ-EW-STS-055-4)。

Research Process of the Interaction Mechanism Between Soil Organic Carbon and Soil Aggregate

Received:2015-05-16 Revised:2015-11-20 Accepted:2015-07-24 Online:2015-12-18 Published:2015-12-18

摘要/Abstract

摘要： 土壤有机碳和土壤结构是衡量土壤地力的重要指标，同时也是影响土壤稳定性和生产力的主要因素之一。土壤有机碳对团聚体的形成和稳定具有重要作用，而土壤团聚结构对土壤有机碳的累积与分解具有显著影响。本文回顾了有机碳影响团聚体形成稳定作用的模式模型；归纳了土壤团聚体对有机碳累积的保护作用机制。在总结土壤有机碳和土壤团聚体相互作用机制的基础上，探讨了农田管理措施对土壤有机碳和团聚体的影响，并概括了目前国际上相关研究的新技术。并在此基础上，提出了在该领域研究中存在的问题，以期为我国土壤地力的持续提升研究提供参考。

关键词: 刺参, 刺参, 体腔液, 双向电泳

Abstract: Soil organic carbon and soil aggregate are the important indicators of soil fertility, which greatly influence the stability and productivity of soil. Soil organic carbon plays an important role in the formation and stability of soil aggregate, and soil aggregate significantly affects the accumulation and decomposition of soil organic carbon. The modes of the stability formation of soil aggregate affected by soil organic carbon were reviewed. The protective effect of soil aggregates to organic carbon ccumulation was summarized. The effects of farmland management on soil organic carbon and soil aggregate were discussed based on the interaction mechanisms for soil organic carbon and soil aggregate. The new international technologies were summarized. On this basis, the problems existed in this study area were proposed, this paper could provide reference for the improving of soil fertility in China.

中图分类号:

S152.4

赵金花,张丛志,张佳宝. 农田生态系统中土壤有机碳与团聚体相互作用机制的研究进展[J]. 中国农学通报, 2015, 31(35): 152-157.

参考文献

[1]Doran JW, Safley M. Defining and assessing soil health and sustainable productivity [M]. Biological Indicators of Soil Health. New York: CAB International, 1997.
[2]Hernanz JL, López R, Navarrete L, Sanchez-Giron V. Long-term effects of tillage systems and rotations on soil structural stability and organic carbon stratification in semiarid central Spain[J]. Soil Tillage Research, 2002, 66(2): 129-141
[3]彭新华, 张斌, 赵其国. 土壤有机碳库与土壤结构稳定性关系的研究进展. 土壤学报, 2004, 41(4): 618-623
[4]窦森. 土壤有机碳[M]. 2010, 北京:科学出版社
[5]Zhang B, Horn R. Mechanisms of aggregates stabilizat ion in Ultisols from subtropical China[J]. Geoderma, 2001, 99: 123-145
[6]Baldock JA, Nelson PN. Soil organic matter. In: Sumner ME (ed) Handbook of soil science., CRC, Boca Raton USA, 2000, B25-B84
[7]窦森, 李凯, 崔俊涛, 关松, 张晋京. 土壤腐殖物质形成转化与结构特征研究进展[J]. 土壤学报, 2008, 45(6): 1148-1158
[8]Six J, Elliott ET, Paustian K, Doran JW. Aggregation and soil organic matter accumulation in cultivated and native grassland soils [J]. Soil Science Society of American Journal, 1998, 62: 1367-1377
[9]刘中良, 宇万太. 土壤团聚体中有机碳研究进展[J]. 中国生态农业学报, 2011, 19(2): 447?455
[10]Brady NC, Weil RR. Soils organic matter. In: The Nature and Properties of Soils. Chapter 12, Upper Saddle River, N J: Prentice-Hall, Inc, 2002
[11]Wolf B, Snyder GH. Sustainable soils: The place of organic matter in sustaining soils and their productivity [M]. New York: Food Products Press of the Haworth Press. 2003
[12]王清奎, 汪思龙. 土壤团聚体形成与稳定机制及影响因素[J]. 土壤通报, 2005, 36(3): 415-421
[13]王哲峰. 干旱农牧交错带耕种和围栏放牧对草地土壤有机碳库和土壤结构稳定性的影响[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2006: 1-11
[14]Six J, Elliott ET, Paustian K. Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: A mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture [J]. Soil Biology and Biochemical, 2000, 32(14): 2099-2103
[15]Barral MT, Arias M, Gurif J. Effects of iron and organic matter on the porosity and structural stability of soil aggregates [J]. Soil Tillage Research, 1998, 46(3-4): 261-272
[16]Angers DA, Recous S, Aita C. Fate of carbon and nitrogen in water-stable aggregates during decomposition of 13C 15N-labelled wheat straw in situ [J]. European Journal of Soil Science, 1997, 48(2): 295-300
[17]Six J, Conant RT, Paul EA, Paustian K. Stabilization mechanisms of soil organic matter: Implications for C-saturation of soils[J]. Plant and Soil, 2002, 241(2): 155–176
[18]陈建国, 田大伦, 闫文德, 项文化, 方晰. 土壤团聚体固碳研究进展[J]. 中南林业科技大学学报, 2011,31(5):74-80
[19]苏静, 赵世伟, 土壤团聚体稳定性评价方法比较[J]. 水土保持通报, 2009, 29(5): 114-117
[20]苑亚茹. 不同土地利用与施肥管理对黑土团聚体中有机碳的影响[D]. 北京: 中国科学院大学, 2013: 1-16
[21]李朝霞, 蔡崇法, 史志华, 王天巍, 张琪, 孙站成. 鄂南第四纪粘土红壤团聚体的稳定性及其稳定机制初探[J]. 水土保持学报, 2004, 18(4): 69-72
[22]杨莹莹, 魏兆猛, 黄丽, 陈家宙, 蔡崇法. 不同修复措施下红壤水稳性团聚体中有机碳分布特征[J]. 水土保持学报, 2012, 26(3): 154-158
[23]窦森, 李凯, 关松. 土壤团聚体中有机碳研究进展[J]. 土壤学报, 2011, 48(2): 412-418
[24]李鉴霖. 缙云山土地利用方式对土壤团聚体及其碳氮的影响[D]. 重庆: 西南大学, 2014: 1-7
[25]Puget P, Chenu C, Balesdent J. Dynamics of soil organic matter associated with particle-size fractions of water stable aggregates[J]. European Journal of Soil Science, 2000, 51(4): 595-605
[26]Christensen BT, S?rensen LH. The distribution of native and labelled carbon between soil particle size fractions isolated from long-term incubation experiments [J]. European Journal of Soil Science, 1985, 36(2): 219-229
[27]周萍, 宋国菡, 潘根兴, 李恋卿, 张旭辉, Laosheng Wu. 南方三种典型水稻土长期试验下有机碳积累机制研究Ⅰ. 团聚体物理保护作用[J]. 土壤学报, 2008, 45(6): 1063-1071
[28]张曼夏, 季猛, 李伟, 刘华存, 王彦杰, 张林, 潘开文. 土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其结合有机碳的影响[J]. 应用与环境生物学报, 2013, 19(4): 598-604
[29]郭素春, 郁红艳, 朱雪竹, 高彦征, 丁维新. 长期施肥对潮土团聚体有机碳分子结构的影响[J]. 土壤学报, 2013, 50(5): 922-930
[30]O’Brien SL, Jastrow JD, McFarlane KJ, Guilderson TP, Gonzalez-Meler MA. Decadal cycling within long-lived carbon pools revealed by dual isotopic analysis of mineral-associated soil organic matter [J]. Biogeochemistry, 2013, 112(1-3): 111-125
[31]李江涛, 张斌, 彭新华, 赖涛. 施肥对红壤性水稻土颗粒有机物形成及团聚体稳定性的影响[J]. 土壤学报, 2004, 41(6): 912-917
[32]刘满强, 胡锋, 陈小云. 土壤有机碳稳定机制研究进展[J]. 生态学报, 2007, 27(6): 2642-2650
[33]丁雪丽, 韩晓增, 乔云发, 李禄军, 李娜, 宋显军. 农田土壤有机碳固存的主要影响因子及其稳定机制[J]. 土壤通报, 2012, 43(3): 737-744
[34]袁俊吉, 彭思利, 蒋先军, 谢德体. 稻田垄作免耕对土壤团聚体和有机碳的影响[J]. 农业工程学报, 2010, 26(12): 153-160
[35]苑亚茹, 韩晓增, 丁雪丽, 李禄军. 不同植物根际土壤团聚体稳定性及其结合碳分布特征[J]. 土壤通报, 2012, 43(2): 320-324
[36]刘中良, 宇万太, 周桦, 徐永刚, 黄宝同. 长期施肥对土壤团聚体分布和养分含量的影响[J]. 土壤, 2011, 43(5): 720-728
[37]徐江兵, 李成亮, 何园球, 王艳玲, 刘晓利. 不同施肥处理对旱地红壤团聚体中有机碳含量及其组分的影响[J].土壤学报, 2007, 44(4): 675-682
[38]陈茜, 梁成华, 杜立宇, 陈新之, 王峰. 不同施肥处理对设施土壤团聚体内颗粒有机碳含量的影响[J]. 土壤, 2009, 41(2): 258-263
[39]吴海勇, 李明德, 刘琼峰, 吴小丹. 稻草不同途径还田对土壤结构及有机碳特征的影响[J]. 土壤通报, 2012, 43(4): 836-841
[40]郝翔翔, 杨春葆, 苑亚茹, 韩晓增, 李禄军, 江恒. 连续秸秆还田对黑土团聚体中有机碳含量及土壤肥力的影响[J]. 中国农学通报, 2013, 29(35): 263-269
[41]薄国栋, 张继光, 申国明, 于会泳, 高林, 孙弋媛, 王毅, 周显升, 张扬, 刘明. 秸秆还田对植烟土壤有机碳及团聚体特征的影响[J].中国烟草科学, 2014, 35(3): 12-16
[42]张林, 孙向阳, 高程达, 曹吉鑫. 稳定同位素比例质谱仪在土壤碳循环研究中的应用[J]. 分析仪器, 2010, 1: 18-23
[43]方华军, 杨学明, 张晓平. 农田土壤有机碳动态研究进展[J]. 土壤通报, 2003, 34(6): 562-568
[44]Peth S, Chenu C, Leblond N, Mordhorst A, Garnier P, Nunan N, Pot V, Ogurreck M, Beckmann F. Localization of soil organic matter in soil aggregates using synchrotron-based X-ray microtomography [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 78: 189-194
[45]Kinyangi J, Solomon D, Liang B, Lerotic M, Wirick S, Lehmann J. Nanoscale Biogeocomplexity of the organomineral assemblage in soil: application of STXM microscopy and C 1s-NEXAFS spectroscopy [J]. Soil Science Society of America Journal, 2006, 70: 1708-1718
[46]Botao Lin, Amy B, Cerato. Applications of SEM and ESEM in Microstructural Investigation of Shale-Weathered Expansive Soils along Swelling-hrinkage Cycles [J]. Engineering Geology, 2014, 177: 66-74
[47]Alsmadi BM, Fox P. Semi-quantitative analysis of changes in soil coatings by scanning electron microscope and energy dispersive x-ray mapping [J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2001, 194: 249-261
[48]Brodowski S, Amelung W, Haumaier L, Abetz C, Zech W. Morphological and chemical properties of black carbon in physical soil fractions as revealed by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy[J]. Geoderma, 2005, 128: 116-129

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[1]	文章, 耿贵, 王宇光, 孙菲, 王皙玮, 於丽华. 盐胁迫下耐盐甜菜生理及其蛋白差异表达分析[J]. 中国农学通报, 2020, 36(32): 8-16.
[2]	韩莎, 曲洪霞, 李成林, 胡炜, 赵斌, 刘兆存. 微生态制剂及其使用策略对刺参生长与养殖水质的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(2): 144-148.
[3]	葛长字,张凯静,曲春风. 扑草净用于仿刺参养殖塘的安全性研究 ──基于营养盐在生物沉积物-水界面扩散的视角[J]. 中国农学通报, 2019, 35(1): 149-153.
[4]	焦思恺,李宁,臧新,付莹莹,张启,郭歌扬. 棉花幼苗根系响应NaCl胁迫的差异蛋白组学分析[J]. 中国农学通报, 2018, 34(9): 35-39.
[5]	王娅丽,王友超,黄英泽,来洋,杨峰山,付海燕,刘春光. 菌株Shigella flexneri FB5响应氟磺胺草醚蛋白质组学分析[J]. 中国农学通报, 2018, 34(23): 110-116.
[6]	路曼,宋晓飞,李晓丽,孙成振,闫立英. 黄瓜雌花花冠蛋白质双向电泳技术体系的建立[J]. 中国农学通报, 2016, 32(19): 51-58.
[7]	樊英,李乐,于晓清,刘恩孚,李天保,叶海斌. 免疫增强剂对仿刺参肠道微生物的影响[J]. 中国农学通报, 2015, 31(2): 91-96.
[8]	段立柱,黄显雅,胡婉彬,刘敏博,湛垚垚,丁君,郝振林,常亚青,于瑶,明月. 不同壳性状虾夷扇贝体腔液三种酶活力的比较[J]. 中国农学通报, 2015, 31(2): 112-117.
[9]	何舟宋坚常亚青程龙宁军号. 不同麻醉剂对刺参幼参麻醉效果的比较研究[J]. 中国农学通报, 2014, 30(2): 95-99.
[10]	黄雅芳杨瑞王志忠王建立季玉杰王璐赵珈锐郝敬虹. 薄皮甜瓜果实总蛋白质双向电泳优化体系的建立[J]. 中国农学通报, 2014, 30(19): 98-104.
[11]	闫伟丽钟俐王贤磊宁雪飞李冠. 甜瓜叶片蛋白的提取和双向电泳体系的优化[J]. 中国农学通报, 2014, 30(19): 105-110.
[12]	梁学旺田燚湛垚垚常亚青. 刺参体腔液蛋白质双向电泳体系的建立及优化[J]. 中国农学通报, 2014, 30(14): 39-45.
[13]	侯文久杨凤影王维新. 中草药对刺参腐皮综合症病原菌的抑菌试验[J]. 中国农学通报, 2013, 29(5): 76-80.
[14]	解伟陈社员张振乾. 油菜蛋白质组学研究进展[J]. 中国农学通报, 2013, 29(27): 7-12.
[15]	孙勇王旭初易小平. 香蕉枯萎病菌双向电泳体系的建立及蛋白质组学初步研究[J]. 中国农学通报, 2012, 28(34): 211-218.