土壤团聚体有机碳研究进展

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0604

摘要/Abstract

摘要：

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。

关键词: 土壤有机碳, 土壤肥力, 土壤养分循环, 土壤团聚体, 施肥, 土地利用, 复垦, 生物质炭, 结构

Abstract:

Soil organic carbon is an important index to measure soil fertility and plays an important role in promoting soil nutrient cycling and increasing nutrient availability. Soil aggregate is the important component of the soil and the minimum unit of soil structure, influenced by natural factors and human factors, its formation process is closely related to soil carbon process, thus research the relationship between soil aggregate and organic carbon and aggregate organic carbon influencing factors for the improvement of soil structure and soil quality is of great significance. Based on the literature summary, we clarified the relationship between soil aggregate and organic carbon, elaborated the influence of soil type, fertilization method, land utilization and reclamation of mining area on soil aggregate organic carbon, and discussed soil aggregate organic carbon from the perspectives of long-term positioning research of the biomass carbon and soil reclamation of the mining area, the results could provide a scientific basis for agricultural production.

Key words: soil organic carbon, soil fertility, soil nutrient cycle, soil aggregate, fertilization, land utilization, reclamation, biochar, structure

中图分类号:

朱锟恒, 段良霞, 李元辰, 李振炜. 土壤团聚体有机碳研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(21): 86-90.

Zhu Kunheng, Duan Liangxia, Li Yuanchen, Li Zhenwei. Research Progress of Organic Carbon in Soil Aggregates[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(21): 86-90.

参考文献 50

[1]	Barthes B, Roose E. Aggregate stability as an indicator of soil susceptibility to runoff and erosion; validation at several level[J]. Catena, 2002, 47(2):133. doi: 10.1016/S0341-8162(01)00180-1 URL
[2]	Shi Z H, Yan F L, Li L, et al. Interrill erosion from disturbed and undisturbed samples in relation to topsoil aggregate stability in red soils from subtropical China[J]. Catena, 2010, 81(3):240. doi: 10.1016/j.catena.2010.04.007 URL
[3]	区晓琳, 陈志彪, 陈志强, 等. 亚热带侵蚀红壤区植被恢复过程中土壤团聚体化学计量特征[J]. 土壤学报, 2018, 55(05):1156.
[4]	张维理, Kolbe H, 张认连.土壤有机碳作用及转化机制研究进展[J]. 中国农业科学, 2020, 53(02):317.
[5]	张丽敏, 徐明岗, 娄翼来, 等. 土壤有机碳分组方法概述[J]. 中国土壤与肥料, 2014(4):1.
[6]	马原, 迟美静, 张玉玲, 等. 黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征[J]. 中国农业科学, 2020, 53(08):1594.
[7]	荣勤雷, 李若楠, 黄绍文, 等. 不同施肥模式下设施菜田土壤团聚体养分和微生物量特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(07):1084.
[8]	王富华, 吕盛, 黄容, 等. 缙云山4种森林植被土壤团聚体有机碳分布特征[J]. 环境科学, 2019, 40(03):1504.
[9]	王兴, 钟泽坤, 张欣怡, 等. 长期撂荒恢复土壤团聚体组成与有机碳分布关系[J]. 环境科学, 2020, 41(05):2416.
[10]	孙天聪, 李世清, 邵明安. 长期施肥对褐土有机碳和氮素在团聚体中分布的影响[J]. 中国农业科学, 2005, 38(09):1841.
[11]	刘杰, 马艳婷, 王宪玲, 等. 渭北旱塬土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响[J]. 环境科学, 2019, 40(07):3361-3368.
[12]	李娟, 廖洪凯, 龙健, 等. 喀斯特山区土地利用对土壤团聚体有机碳和活性有机碳特征的影响. 生态学报, 2013, 33(07):2147.
[13]	谭文峰, 朱志锋, 刘凡, 等. 江汉平原不同土地利用方式下土壤团聚体中有机碳的分布与积累特点[J]. 自然资源学报, 2006, 21(06):973.
[14]	Six J, Elliott E, Paustian K. Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: a mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2010, 32(14):2099. doi: 10.1016/S0038-0717(00)00179-6 URL
[15]	Li H, Chun Y W, Wen F T, et al. Distribution of organic matter in aggregates of eroded Ultisols[J]. Central China. Soil and Tillage Research, 2010, 108(1):59-67.
[16]	谢钧宇, 曹寒冰, 孟会生, 等. 不同施肥措施及施肥年限下土壤团聚体的大小分布及其稳定性[J]. 水土保持学报, 2020, 34(03):274.
[17]	罗晓虹, 王子芳, 陆畅, 等. 土地利用方式对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响[J]. 环境科学, 2019, 40(08):3816.
[18]	朱家琪, 满秀玲, 王飞. 寒温带4种森林类型土壤团聚体有机碳氮特征[J]. 南京林业大学学报:自然科学版, 2020,1-17.
[19]	Wang J G, Li Z X, Cai C F, et al. Predicting physical equations of soil detachment by simulated concentrated flow in Ultisols (subtropical China)[J]. Earth Surf Processes and Landforms, 2012, 37(6):633. doi: 10.1002/esp.v37.6 URL
[20]	王艳玲, 王燕, 李凌宇, 等. 成土母质与利用方式双重影响下红壤团聚体的组成特征与稳定性研究[J]. 土壤通报, 2013, 44(04):776.
[21]	李欣雨, 夏建国, 鄢广奎, 等. 名山河流域不同土壤类型和土地利用方式下有机碳的分布特征[J]. 水土保持学报, 2017, 31(03):224.
[22]	邓万刚, 吴蔚东, 陈明智, 等. 土地利用方式及母质对土壤有机碳的影响[J]. 生态环境, 2008, 17(03):1130.
[23]	Huang L, Wang C Y, Tan W F, et al. Distribution of organic matter in aggregates of eroded Ultisols, Central China[J]. Soil and Tillage Research, 2010, 108(1):59. doi: 10.1016/j.still.2010.03.003 URL
[24]	孙中林, 吴金水, 葛体达, 等. 土壤质地和水分对水稻土有机碳矿化的影响[J]. 环境科学, 2009, 30(01):214-220.
[25]	李秀芬, 朱金兆, 顾晓君, 等. 农业面源污染现状与防治进展[J]. 中国人口·资源与环境, 2010, 20(04):81-84.
[26]	李燕青, 温延臣, 林治安, 等. 不同有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(11):1835.
[27]	Baties N H. Development of a world data set of soil water retention properties using pedotransfer rules[J]. Geoderma, 1996, 71(1):31. doi: 10.1016/0016-7061(95)00089-5 URL
[28]	潘婷, 高明霞, 孙本华. 扩蓄增容肥对塿土土壤有机碳和氮的影响[J]. 西北农林科技大学学报:自然科学版, 2015, 43(08):174.
[29]	张世汉, 武均, 张仁陟, 等. 施氮对陇中黄土高原旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响[J]. 水土保持研究, 2019, 26(06):7-11.
[30]	Huang X L, Jia Z X, Guo J J, et al. Ten-year long-term organic fertilization enhances carbon sequestration and calcium-mediated stabilization of aggregate-associated organic carbon in a reclaimed Cambisol[J]. Geoderma, 2019, 355(1):92.
[31]	王学霞, 张磊, 梁丽娜, 等. 秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响[J]. 农业环境科学学报, 2020,1-14[2020-05-29].
[32]	高洪军, 彭畅, 张秀芝, 等. 不同秸秆还田模式对黑钙土团聚体特征的影响[J]. 水土保持学报, 2019, 33(01):75.
[33]	殷文, 郭瑶, 陈桂平, 等. 绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应[J]. 干旱地区农业研究, 2019, 37(03):139.
[34]	Harter J, Krause H M, Schuettler S, et al. Linking N₂O emissions from biochar-amended soil to the structure and function of the N-cycling microbial community[J]. ISME Journal, 2014, 8(3):660. doi: 10.1038/ismej.2013.160 URL
[35]	尤俊坚, 谢凯旋, 孙蕾, 等. 城市污泥生物质炭对豫东黄泛平原风沙土耕地土壤有机碳矿化影响[J]. 水土保持研究, 2019, 26(06):12.
[36]	袁颖红, 李丽, 芮绍云, 等. 生物质炭及过氧化钙对旱地红壤CH₄、CO₂和N₂O排放的影响[J]. 长江流域资源与环境, 2019, 28(03):642.
[37]	关连珠, 姜雪楠, 张广才, 等. 添加稻草生物质炭对滨海水稻土有机质活性的影响[J]. 土壤, 2019, 51(01):205.
[38]	安艳, 姬强, 赵世翔, 等. 生物质炭对果园土壤团聚体分布及保水性的影响[J]. 环境科学, 2016, 37(01):293.
[39]	Schmidt H P, Anca-couce A, Hagemann N, et al. Pyrogenic carbon capture and storage[J]. GCB Bioenergy, 2019, 11(4):573. doi: 10.1111/gcbb.2019.11.issue-4 URL
[40]	温馨, 陈效民, 郭碧林, 等. 生物质炭添加对红壤性水稻土重金属有效性及土壤质量的影响[J]. 生态学杂志, 2020, 39(04):1183.
[41]	包建平, 袁根生, 董方圆, 等. 生物质炭与秸秆施用对红壤有机碳组分和微生物活性的影响[J]. 土壤学报, 2020, 27(3):721.
[42]	郭宝华, 范少辉, 杜满义, 等. 土地利用方式对土壤活性碳库和碳库管理指数的影响[J]. 生态学杂志, 2014, 33(03):723.
[43]	佟小刚, 韩新辉, 杨改河, 等. 碳库管理指数对退耕还林土壤有机碳库变化的指示作用[J]. 中国环境科学, 2013, 33(03):466.
[44]	罗友进, 魏朝富, 李渝, 等. 土地利用对石漠化地区土壤团聚体有机碳分布及保护的影响[J]. 生态学报, 2011, 31(01):257.
[45]	朱源山, 王义东, 郭长城, 等. 天津盐碱化沼泽湿地开垦对土壤团聚体有机与无机碳含量的影响[J]. 生态学杂志, 2019, 39(1):206.
[46]	Post W M, Kwom K C. Soil carbon sequestration and land-use change: processes and potential[J]. Global Change Biology, 2000, 6(3):317. doi: 10.1046/j.1365-2486.2000.00308.x URL
[47]	梁利宝, 洪坚平, 谢英荷, 等. 不同培肥处理对采煤塌陷地复垦不同年限土壤熟化的影响[J]. 水土保持学报, 2010, 24(03):140.
[48]	梁利宝, 冯鹏艳, 许剑敏. 施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响[J]. 灌溉排水学报, 2019, 38(07):45.
[49]	何冰, 李廷亮, 栗丽, 等. 采煤塌陷区复垦土壤团聚体碳氮分布对施肥的响应[J]. 水土保持学报, 2018, 32(04):184.
[50]	金永昌, 刘美英, 刘金善, 等. 复垦模式对采煤沉陷区土壤团聚体有机碳分布特征的影响[J]. 干旱区资源与环境, 2017, 31(11):105.