地理科学进展
PROGRESSINGEOGRAPHY
Vol.25,No.3May,2006
土壤粗有机质的研究进展
梁爱珍1,3,张晓平1,杨学明2,方华军1,3(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130012;2加拿大农业部Harrow研究中心安大略,N0R1G0;
3.中国科学院研究生院北京100039)
摘要:土壤粗有机质是土壤中较为活跃的组分,其密度组分对土壤有机质总矿化量有着重要贡分别介绍了按照不同的献,可以作为评价管理措施转变引起土壤有机质短期变化的敏感性指标。
物理分组方法划分的土壤有机质各物理组分的概念、土壤粗有机质及其分离方法,探讨了影响土壤粗有机质数量的主要因素(管理措施、土地利用方式、土壤质地和气候条件)和当前在研究土壤粗有机质过程中存在的问题:(1)各影响因素引起的土壤有机质变化的机制还不确定;(2)土壤粗有机质的分离方法还有待深入研究;(3)粗有机质对土壤有机氮矿化的贡献认识还存在分歧。指出探求更好的土壤粗有机质的分离方法和粗有机质对各影响因素的响应机制,揭示土壤粗有机质对土壤氮矿化的贡献是今后的主要研究方向。关键词:土壤粗有机质;物理分组方法;影响因素中图分类号:S153
土壤粗有机质(Macro-organicmatter,MOM)是土壤轻组有机质组分的重要组成部分[1],是通过筛分或先浮选后筛分有机质得到的土壤中砂粒级大小的有机质[2]。较土壤粘粒和粉粒级有机质组分相比,MOM(>150μm)更活跃[3 ̄5],对管理措施的变化反映更敏感。
土壤N矿化过程是衡量土壤质量好坏的重要因素之一,MOM密度组分对SOM总矿化量有着重要贡献,可以作为评价土壤N矿化的指标之一[6]。但是MOM在土壤尤其是草原土壤C、还是还有待进一步探讨。所“源”“汇”N转化中的作用还不明确,MOM究竟是矿化N的以,土壤粗有机质已成为众多学者关注的热点。
1土壤粗有机质的研究现状
1.1土壤有机质物理分组研究
土壤有机质组分是土壤质量的重要属性,其分组方法概括起来主要有物理法和化学法两大类。化学分组方法是通过使用不同的化学试剂,把SOM分为不同的组分,如胡敏酸(包
收稿日期:2005-12;修订日期:2006-04.
国家自然科学基金项目基金项目:国家自然科学基金项目“黑“黑土固定大气二氧化碳的潜力”(40271108)、
土有机碳的时空分布特征与储量的关系”(40471125)和吉林省科技发展计划资助项目(20050206-4)资助。
作者简介:梁爱珍(1979-),女,山西省交城县人,博士研究生,主要从事土壤管理和土壤有机质研究.
E-mail:liang7973@yahoo.com.cn3期梁爱珍等:土壤粗有机质的研究进展129
括胡敏素)和富里酸等。这对认识土壤有机质化学结构起到了很大作用,但该方法对土壤有机质原状结构有破坏性,所以分离的有机碳组分不能反映土壤有机碳库的真正形态,也很难揭示土地利用方式对有机碳的影响机制[7]。物理分组法是在尽量不破坏SOM结构的前提下通过物理方法分离有机质组分,分离的有机质组分能够反映原状有机质的结构和功能,因此该方法一直以来为许多研究者所采用。常用的物理分组法包括颗粒大小分组法和相对密度分组法。
按照密度分组法,土壤有机质可分为轻组有机质和重组有机质。轻组有机质代表了中等分解速度的有机碳库,是土壤中不稳定有机碳库的重要组成[7],其有机碳分配比例在0.4左右[8];重组有机质是一种有机矿质复合体,属于分解速度极慢的有机碳库[9]。
按照土壤的颗粒大小,土壤有机质可分为颗粒态有机质(Particulatedorganicmatter,
POM>53μm)和结合态有机质(Incorporatedorganicmatter,IOM)。POM周转周期为5~20年,
是砂粒级(53 ̄2000μ性库,有机碳主要来源于分解速“慢”m)的有机碳部分,属于有机质中的度中等的植物分解产物[8]。IOM是与土壤无机组成,尤其是粘粒矿物和阳离子紧密结合以有机无机复合体的方式存在,分解速度极慢。
结合颗粒大小分组法和相对密度分组法,Meijboom[10](1995)将土壤有机质又分为细有机质(<150μ真菌菌丝、种子、孢子以及动植物残体是MOM的m)和粗有机质(MOM,>150μm)。主要组成部分[11]。以稳定的硅溶胶(Ludox,密度为1.13g・・cm-3和1.37gcm-3)为重液,MOM可进一步分为轻组(<1.13g中间组分(intermediatefractionorganicmatter,1.13~・・cm-3)、1.37g・cm-3)和重组(>1.37gcm-3)[12 ̄14]。其中轻组由可见的植物残体组成,重组由无定形的有机物质组成,中间组分介于轻组和重组之间[6]。轻组中灰分含量最低(18 ̄35%),其次是中间组分(35 ̄45%),重组最高(60 ̄84%);轻组和中间组分中的有机氮含量(1.4 ̄2.2%)高于重组(0.6 ̄1.4%)[10]。
由于研究目的与方法的不同,各个学者所采用的粒级界限和重液密度也不相同,进而划分的有机质组分也有所不同。通常采用重液密度为1.6~・2.0gcm-3的密度分组法可将土壤有机质分为轻组和重组有机质;MOM是从轻组有机质中按粒级大小划分得到的,是典型的砂粒级组分[15],但在不同的研究中,MOM的粒级界限也不完全相同,有的学者采用150μm[6],有的研究为200μm[16],Yakovchenko[17](1998)则采用250μm。POM是分散后过53μm筛的结果,是砂粒(>53μ・m)级的轻组有机质(<1.7gcm-3)。MOM只是POM中的一部分,但是二者均包含有许多部分分解的植物,都可以作为评价管理措施转变引起土壤有机质变化的敏感性指标。在Hassink(1995)的研究中就将POM称为MOM(>53μm)。
1.2粗有机质在土壤有机氮矿化过程中的作用
土壤有机氮的矿化过程是决定植物通过氨挥发、氮硝化与反硝化过程吸收或损耗土壤有效氮的关键过程,要理解土壤氮循环就要准确预测田间条件下全氮的矿化速率。因此,很有必要弄清各有机氮库的矿化能力以及在不同的温度、湿度、管理措施与土壤类型下各有机氮库矿化能力的差异。
・Warren和Whitehead[18](1988)采用密度为1.0gcm-3的重液对英格兰和威尔士27个土样MOM进行分组后研究发现,增加MOM含量,作物对土壤N的吸收就相应增加,说明草
130
地理科学进展25卷
原土壤MOM对有效N的贡献显著。随着种草年限的增加,土壤MOM的含量也在上升,而且MOM-N库含量高于活的植物根系的有机氮库。Craft[19]等(1988)通过比较天然湿地和人工有机C量以评估人工湿地养分储量时发现,土壤MOM对湿地养分库(C、湿地N、P、N、P)的贡献分别为6 ̄45%,2 ̄22%,1 ̄7%。MOM养分库在人工湿地中迅速形成,在15 ̄30年内可接近天然湿地,总C、N和P养分库的形成却需要相当长的时间。Hassink[6](1995)将POM称为粗有机质(>53μm),因为它含有许多部分分解的植物残体,同时Hassink认为POM可用于估算有机氮的矿化量。Monaghan和Brraclough根据分解能力的不同将土壤有机氮分为四个可测定氮库:土壤表面植物残体、残留的腐殖质微生物量、粗有机质(>200μ・m,d<1gcm-3)、库[16],并于1995年通过15℃的室内模拟对结合态粗有机质在土壤N矿化中的作用进行研究指出,在整个66天的培养过程中,Sonning砂壤土(Sonningsandyloam)和黑有机壤土
(Blackorganicloam)粗有机质释放的氮分别占土壤总矿化速率的5%和12%[20]。
粗有机质各组分(轻组、中间组分、重组)与土壤有机氮矿化的关系又各有不同。轻组与有机C、重组和细有机质;轻组中的C、N矿化量的关系显著高于中间组分、N含量与土壤C、
N矿化也有密切关系。随着粘粒+粉粒含量的增加,轻组和中间组分土壤有机氮所占比例明
显减小[21]。Hassink[6](1995)的研究也指出,轻组、中间组分、重组和细有机质(non-macroor-
ganicmatter,<150μm)中的C/N比依次减小。Monaghan和Brraclough[16](1997)将土样中加入
・・1.0gcm-3的六偏磷酸钠分散后研究认为,粗有机质(>200μm)是草原土壤轻组(<1.6gcm-3)
的重要组成部分,主要由根部死亡后部分分解的纤维物质组成,一般不包含活的根部物质,这点有别于以往学者的研究,但有利于将容易测定的粗有机质分离出来,而这部分有机质对土壤氮的总矿化率有着显著贡献。Wilson等[21](2000)按照颗粒大小将土壤粗有机质分为两部分:53 ̄250μm的粗有机质和250 ̄2000μm的粗有机质,研究结果发现250 ̄2000μm的粗有机C、N含量与150天的C、N矿化量的相关关系较53 ̄250μm显著,这主要是因为250 ̄
2000μm的粗颗粒组分包含有较多的新沉积物质,对矿化作用的反应较总粗有机质敏感。
2土壤粗有机质的分离方法
土壤粗有机质的分离方法,一般采用相对密度分组法,就是将一定体积的相对密度液加入过筛(>150μm或>200μm)后保留在筛网上的土样中,经分散-过滤后,得到粗有机质的各组分。在具体的研究中,不同的研究者采用的重液,分离方法以及重液密度又各有不同。在最初的研究中多采用有机溶液作为相对密度液,如四溴甲烷、三溴甲烷、四溴乙烷,但这些溶液具有潜在的毒性。之后,无机盐溶液,如碘化钠(NaI)、聚钨酸钠(SPT)溶液逐渐取代了有机溶液,越来越受到欢迎。这主要是因为无机盐溶液作为相对密度液可以避免样品中残留水的负效应以及表面活性剂和有机溶液在土壤组分中的吸附现象[11]。但无机盐售价较高,对环境有污染,可测定的土样数量少(10g左右);另外长时间的分离过程中需要用无机盐溶液来平衡悬浮物质,但有机物质放入无机盐溶液中时矿化量又会减少,这也是以往分离方法的一个弊端[8]。
Meijboom[10](1995)针对以往学者研究方法的不足,通过对九个草原土壤表层10cm的土
样测试,提出选用稳定的硅溶胶作为重液。硅溶胶无毒、售价便宜、分离时间短,不改变有机3期梁爱珍等:土壤粗有机质的研究进展131
质组分的性质,可以对500g以上的土样进行分组,而且可以测定未风干的湿土。Meijboom
(1995)分离土壤粗有机质的步骤见图1,具体方法见原文[15]。
图1土壤粗有机质各组分的分离方法
Fig.1Procedurefortheseparationofthesoilmacroorganicmatterfraction
虽然Meijboom的分离方法在有机质研究领域受到很大重视,但仍存在一些不足。首先,硅溶胶自身属性影响了该分离方法的结果。硅溶胶的粘性很高,比水至少高50倍(25℃下密度比为1.38:37.0的条件下),相同密度时,硅溶胶的粘性是聚钨酸钠溶液的25倍[22],这样易造成小颗粒土样分离不彻底,影响MOM各组分的含量;硅溶胶的最大密度为1.4g・cm-3[10],无法满足研究中高密度的要求[23],用于测定的密度范围很小(1.0 ̄1.4g・cm-3,聚钨酸钠溶液为1.0 ̄3.1g・cm-3)[24];另外,硅溶胶可以加快土壤有机质的矿化[13];第二,可溶性碳和固体物质都能够通过150μm筛,并被废弃,造成有机物质损失[13]。
3影响土壤粗有机质数量的因素
秸秆还田、施肥)3.1管理措施(耕作方式、
自然土壤一旦耕作农用后,土壤有机质含量的动态平衡关系便遭到破坏。一方面,由于耕地上除了作物根茬及根的分泌物外,其余的生物量有相当大部分均作为收获物被取走,这样进入耕作土壤中的植物残体量比自然土壤少。此外耕作加剧土壤侵蚀,也是土壤有机质减少的一个原因[25]。Gerzabek[26](2001)等利用13C稳定性同位素对淡色始成土的有机碳周转进132
地理科学进展25卷
行研究指出,粉砂级颗粒是中等时间尺度的碳汇,而砂粒级颗粒的碳对农业管理措施的变化有非常迅速的响应。Hassink[12](1997)认为耕作方式影响粗有机质的含量。Machado等对不同耕作系统下铑质铁铝土进行分组后研究发现,森林土壤和免耕方式下的土壤细颗粒组分占总有机碳的61 ̄76%,常规耕作土壤则为76 ̄84%[27]。
增加秸秆还田量,可以增加土壤总C、N量和粗有机C、N含量。Hassink[6](1995)对已耕作25年的农田土壤和已有8年年限的草原土壤加入不同量秸秆后进行研究发现,所有施入秸秆的地块,土壤有机质的C/N均按照轻组、中间组分、重组粗有机质和细有机质(non-
macroorganicmatter,<150μm)的顺序递减。作物秸秆量对轻组粗有机质的C/N影响显著,而
对细有机质的C/N比没有明显影响。由于激发效应的存在,投入新鲜有机物质,土壤总有机质的矿化速率和粗有机质的矿化速率都有所增加,而对粘粒和粉粒组分中的有机质分解速率影响不大。
不同的施肥处理对于土壤有机质含量的维持和提高作用不同。施用有机肥比只施化肥更能促进土壤肥力的提高,增加土壤的可持续利用能力。Hassink[6](1995)指出,施用有机肥,可以增加土壤有机质,而重组粗有机质组分增加量最多,这主要是源于有机肥的组成成分。有机肥包含有部分分解的物质,它不仅包含轻组组分,还包括中间组分和重组粗有机质在内。Raupp[28](2002)按照Meijboom等(1995)的分组方法,采用聚钨酸钠作为重液对砂粒级组分进行分组后研究表明,施用有机肥的地块轻组含量要低于施用化肥的土壤。这说明施有机肥的土壤有机残体分解速度快,微生物活跃,加上轻组组分与土壤矿物颗粒结合不紧密,受保护程度低,因而含量低。中间组分和重组组分均为施有机肥的土壤高于施用化肥的土壤。
3.2土地利用变化
土地利用变化对土壤有机质的影响研究是当前众多学者关注的热点。准确对土壤有机质不同物理组分进行研究是揭示土地利用变化对土壤有机质的影响机理的关键。草原土壤有机质含量高,结构稳定。一般,每年农田作物残留物的输入量远远低于草地有机物质的输入量。草地生态系统有利于保持SOM的含量,增加其碳矿化潜力[29]。但是,当草原被开垦为农田后,SOM含量迅速减少,进而影响土壤水的入渗与保持能力、土壤结构、土壤缓冲容量,降低土壤质量,SOM最终达到新的平衡。
土地利用变化主要影响的是土壤有机质组分中分解相对快的部分,即活性有机质。当退耕还草3 ̄5年时,活性有机质组分会快速增加,进而团聚体稳定性也相应增加[30]。Barrios[31]等・(1996)研究指出,密度低于1.13gcm-3的轻组粗有机质更适于表征土地利用变化对肯尼亚淋溶土SOM的影响。Guggenberger[32]等(1995)对铁铝土研究认为,砂粒级有机质可以作为反映土地利用变化(热带稀树大草原-草地)的敏感性指标。Silva等[33](1996)研究热带高草草原中间粒级(2 ̄53μ地区粘质铁铝土粗粒级(53 ̄2000μm)、m)和细颗粒级(<2μm)有机碳的分布情况时提出,由于频繁耕作使得有机碳含量在细颗粒(<2μm)部分相对增加;林地0 ̄5cm和5 ̄10cm土层轻组有机碳高于耕地。
3.3土壤质地
土壤质地在局部范围内影响土壤有机质的含量。砂质土壤有机氮矿化量高于粉质土和3期梁爱珍等:土壤粗有机质的研究进展133
粘质土,但有机碳并不存在这一现象[34]。粗质土壤有机质组分和微生物的分解矿化要快于细质土壤。这是由于细质土壤有机质和微生物受到保护程度较大的缘故。因此,当对不同质地的土壤进行比较时,活性有机质库,如粗有机质和微生物量未必与土壤C、N矿化有相关关系[34]。
土壤粘粒+粉粒含量与Hassink[6](1995)的研究认为土壤质地对粗有机质的影响很显著。
中间组分MOM-N的含量呈明显的负相关关系。粗质草原0 ̄10cm和10 ̄25cm土层的轻组、
土壤的轻组和中间组分MOM-N含量高于细质草原土壤。
3.4气候条件
气候是影响土壤有机质周转的主要因子,它在较大范围内影响土壤有机质的分解和积累。随着降雨量的减少和温度的增高,芳香族碳相应增加,烷基(alkyl)碳则下降[35]。土壤碳库大小及其周转对气候变化反映敏感[36],温度是控制土壤粗有机质周转的主要因子[37]。
由于气候变化引起的土壤干湿交替也会影响有机质的周转。干湿交替的频率和强度增加,土壤通气性变好,会导致土壤有机质的分解速度加快。土壤粗有机质在土壤中表现活跃,随着土壤有机质的变化,粗有机质也会相应改变。
4土壤粗有机质研究中存在的问题及其研究展望
目前土壤有机质组分的研究已经受到很大重视,有关粗有机质的分离方法、粗有机质对
C、N矿化的贡献的研究也有很多报道,但是各方面研究都还没有一个明确的结论,主要表
现在:
土地利用变化等一系列影响因素引起的土壤有机质变化机制还不(1)由农业管理措施、确定。
Chan[38]等(2002)研究耕作方式对土壤有机碳各组分和土壤质量的影响,结果表明,耕作
降低不同土壤有机碳组分的含量,优先降低颗粒态有机碳(POC),明显降低直径>2mm的水稳性团聚体的含量。因此,耕作方式引起的有机质变化,首先发生在粗颗粒部分,即土壤粗有机质的含量首先发生变化。然而,Angers[39](1998)在对团聚体抵抗消散作用的变化进行监测时却发现,大团聚体(>250μm)在整个研究过程中(18个月)都没有增加,唯一的增加发生在水稳性微团聚体中(50 ̄250μm),这一现象主要是由于细颗粒态有机质饱和度的存在,增加有机碳,首先引起微团聚体的变化,而不是大团聚体。土壤粘粒+粉粒含量达到饱和时,微团聚体高度稳定。Carter[40](2003)的研究提出,土壤细颗粒态有机质存在一个最大含量,通过一系列措施,如保护性耕作引起的SOM增加首先出现在细粒部分,细颗粒态有机质达到饱和时,有机质才开始向粗颗粒中积累增多。
Hassink[14](1997)研究表明粗有机质中轻组和中间组分对有机质的输入反映敏感,是有
机质中的活性部分;但Magid[13]等(1996)的研究则认为活性组分分布于不同粒级和密度的土壤颗粒中。因此,耕作方式、土地利用变化等因素引起土壤有机质变化究竟是首先表现在细颗粒部分还是粗有机质部分,这一问题还需要进一步探讨。
(2)土壤粗有机质的分离方法还有待更深入的研究。
134
地理科学进展25卷
不同学者在分离土壤粗有机质时采用的重液及其密度不尽相同。Meijboom(1995)采用硅溶胶作为重液的分离方法弥补了以往学者研究方法的不足,受到许多学者的重视。但是该方法存在的主要困难就是对矿物和有机组分的分离。砂质土壤分组比粘壤土容易,但分离后的有机物料仍有损失,损失量达到重组有机质的5%;粘土分离难度最大,损失量达到50%,这也说明测定低估了粘土重组组分的含量。另外无论是硅溶胶还是聚钨酸钠溶液作重液都存在问题,还需要继续深入研究,如硅溶胶粘性较高,容易造成小颗粒分离不彻底,而且该重液可以刺激土壤有机质的快速矿化,但是聚钨酸钠溶液又阻止CO2的排放[13]。
(3)许多研究者在粗有机质对土壤有机氮矿化的贡献方面认识还存在很大分歧。有的学者研究认为,粗有机质排放出大量的CO2,但净N矿化量则较低,因此粗有机质不是矿化氮的主要源,而是重要的汇[41,42];而Monaghan和Brraclough[21]的研究则表明,黑有机壤土(Blackorganicloam)粗有机质起着双重作用,它既是矿化氮的源,也是矿化氮重要的汇。要理解土壤N矿化的动态变化,必须清楚认识不同土壤、气候条件和耕作方式下粗有机质库在土壤有机氮矿化过程中的作用。
综上所述,今后有关土壤粗有机质的研究应集中在土壤粗有机质的分离方法,粗有机质对各影响因素的响应机制以及土壤粗有机质对土壤氮矿化的贡献大小方面。参考文献
[1]ChristensenBT.Physicalfractionationofsoilandorganicmatterinprimaryparticlesizeanddensityseparates.In:Stew-
artBAetal.,eds.AdvancesinSoilScience.NewYork:SpringerVerlag,1992,20:2 ̄90.[2]WillsonTC.NitrogenMineralizationpotentialandmacroorganicmatter:seasonaldynamicsandcross-treatment.Available
from:KelloggFarmReportviatheInternetAccessed1997.[3]TiessenHandStewartJWB.Particle-sizefractions:II.Cultivationeffectsonorganicmattercompositioninsizefractions.
SoilScienceSocietyAmericaJournal,1983,47:509 ̄514.
[4]TiessenHandStewartJWBandHuntHW.Conceptsofsoilorganicmattertransformationsinrelationtoorganio-mineral
particlesizefractions.PlantandSoil,1984,76:287 ̄295.[5]DalalRC,MayerRJ.Long-termtrendsinfertilityofsoilsundercontinuouscultivationandcerealcroppinginsouthernQueensland.III.Distributionandkineticsofsoilorganiccarboninparticle-sizefractions.Australianjournalofagricultur-alresearch,1986,24:293 ̄300.
[6]HassinkJ.DensityfractionsofsoilmacroorganicmatterandmicrobialbiomassaspredictorsofCandNmineralization.
SoilBiology&Biochemistry,1995,27(8):1099 ̄1108.
[7]NiJZ,XuJM,XieZM.Soillightorganicmatter.TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollution,2000,1(2):
59 ̄64.[8]WuJG,ZhangXQ,WangYH,etal.Theeffectsoflandusechangesonthedistributionofsoilorganiccarboninphysi-
calfractionationofsoil.ForestScience,2002,38(4):19 ̄29.
[9]JenniferLEvans,FernandezIvanJ,LindseyERustad,etal.MethodsforEvaluatingCarbonFractionsinForestSoils:AReview.TechnicalBulletin2001,178:12 ̄18.
[10]MeijboomFW,HassinkJandNoordwijkMVan.Densityfractionationofsoilmacroorganicmatterusingsilicasuspen-sions.SoilBiology&Biochemistry,1995,27(8):1109 ̄1111.
[11]GregorichEG,andJanzenHH.Storageofsoilcarboninthelightfractionandmacroorganicmatter.In:CarterMRandStewartBAeds.StructureandOrganicMatterAgriculturalSoils,IncorporationBocaRaton,Florida:CRCPress,1996,167 ̄190.
[12]HassinkJ.Preservationofplantresiduesinsoilsdifferinginunsaturatedprotectivecapacity.SoilScienceSocietyAmericaJournal,1996,60:487 ̄491.
[13]MagidJ,GorissenAandGillerKE.Insearchoftheelusive‘active’fractionofsoilorganicmatter:Threesize-density
fractionationmethodsfortracingthefateofhomogenously14Clabeledplantmaterials.SoilBiology&Biochemistry,1996,3期梁爱珍等:土壤粗有机质的研究进展135
28:89 ̄99.
[14]HassinkJ,WhitmoreAP,andKubatJ.Sizeanddensityfractionationofsoilorganicmatterandthephysicalcapacityofsoilstoprotectorganicmatter.EuropeanJournalofAgronomy,1997,7:189 ̄199.
[15]EllertBH,GregorichEG.Management-inducedchangesintheactivelycyclingfractionsofsoilorganicmatter.In
McFeeWWandKellyJMeds.CarbonFormsandfunctionsinForestSoils.Incorporation,Madison,Wisconsin:SoilSci-enceSocietyAmericaJournal,1995,119 ̄138.
[16]MonaghanRandBrracloughD.ContributionstoNmineralizationfromsoilmacroorganicmatterfractionsincorporatedinto
twofieldsoils.SoilBiology&Biochemistry,1997,29(8):1215 ̄1223.[17]YakovchenkoVP,SikoraLJandMilinerPD.Carbonandnitrogenmineralizationofaddedparticulateandmacroorganic
matter.SoilBiology&Biochemistry,1998,30(14):2139 ̄2146.[18]WarrenGP,WhiteheadDC.Availablesoilnitrogeninrelationtofractionsofsoilnitrogenandothersoilproperties.PlantandSoil,1988,112:155 ̄165.
[19]CraftCB,BroomeSWandSenecaED.Nitrogen,phosphorusandorganiccarbonpoolsinnaturalandtransplantedmarshsoils.Estuaries,1988,11:272 ̄280.
[20]MonaghanR,BrracloughD.ContributionstogrossNmineralizationfrom15N-labelledsoilmacroorganicmatterfrations
duringlaboratoryincubation.SoilBiology&Biochemistry,1996,27(12):1623 ̄1628.[21]WillsonTC,PaulEA,HarwoodRR.Biologicallyactivesoilorganicmatterfractioninsustainablecroppingsystems.Ap-
pliedSoilEcology,2000,16:63 ̄76.
[22]PlewinskyB.andKampsR.Sodiummetatungstate,anewmediumforbinaryandternarydensitygradientcentrifugation.
MakromolareChemie.1984,185:1429 ̄1439.[23]CambardellaCA,ElliottET.Carbonandnitrogendynamicsofsoilorganicmatterfractionsfromcultivatedgrassland
soils.SoilScienceSocietyAmericaJournal,1994,58:123±130.[24]SixJ,SchultzPA,JastrowJD,etal..Recyclingofsodiumpolytungstateusedinsoilorganicmatter.SoilBiology&Bio-chemistry,1999,31:1193 ̄1196.
[25]黄昌勇.土壤学.北京:中国农业出版社,1999.
[26]GerzabekMH,HaberhauerG,KirchmanH.Soilorganicmatterpoolsandcarbon13naturalabundanceinparticlesize
fractionsofalongtermagriculturalfieldexperimentreceivingorganicamendments.SoilScienceSocietyAmericaJournal,
2001,65(2):352 ̄358.
[27]AlessandraAFreixoa,PedroLuizOdeAMachadob,HenriquePdosSantosc,etal..Soilorganiccarbonandfractionsof
aRhodicFerralsolundertheinfluenceoftillageandcroprotationsystemsinsouthernBrazil.Soil&TillageResearch,2002,64:221 ̄230.
[28]RauppJoachim,OltmannsMeike.Fractionsofparticulateorganicmatterinsoilsdependinguponfarmyardmanureand
mineralfertilization.In:Proceedingsofthe14thIFOAMOrganicWorldCongress,2002,25.
[29]JohanssonG.ProductionandturnoverofrootsandrootderivedorganicC[Dissertation].Upsala:SwedishUniversityofA-
griculturalSciences,1994.[30]HaynesRJ,BeareMH.StructureandOrganicMatterStorageinAgriculturalSoils.In:CarterMRandStewartBAeds.
AdvancesinSoilScience.BocaRaton:CRCLewisPublishers,1996,213 ̄262.[31]BarriosE,BureshRJ,SprentJI.Organicmatterinsoilparticlesizeanddensityfractionsfrommaizeandlegumecrop-
pingsystems.SoilBiology&Biochemistry,1996,28:185 ̄193.
[32]GuggenbergerG,ZechW,ThomasRJ.LigninandcarbohydratealterationinparticlesizeseparatesofanOxisolundertropicalpasturefollowingnativegrassland.SoilBiology&Biochemistry,1995,27:1629 ̄1638.
[33]SilvaCA,AndersonSJ,ValeFR.Effectoflong-termcultivationonsoilorganicmatterqualityinsomeagriculturalsys-
temsintheBrazilianCerradoregion.In:88thAnnualMeetingoftheAmericanSocietyofAgronomy.Indianapolis,Glob-alization:achallengeforchange,1996.
[34]HassinkJ.RelationshipbetweentheamountandtheactivityofthemicrobialbiomassinDutchgrasslandsoils:comparison
ofthefumigation-incubationmethodandthesubstrate-inducedrespirationmethod.SoilBiology&Biochemistry,1993,25:533 ̄538.
[35]ZechW,HaumaierL,Kogel-KnabnerI.Changesinaromaticityandcarbondistributionofsoilorganicmatterduetopedo-genesis.TheScienceoftheTotalEnvironment,1989,81r82:179 ̄186.
[36]SchimelDS,BraswellBH,HollandEA,etal.Climatic,edaphicandbioticcontrolsoverstorageandturnoverofcarbon
insoils.GlobalBiogeochemicalCycles,1994,8:279 ̄293.
136
地理科学进展25卷
[37]TrumboreSE,ChadwickOA,AmundsonR.RapidexchangeofsoilcarbonandatmosphericCOdrivenbytemperature
change.Science,1996,272:393 ̄396.[38]ChanKY,HeenanDP,OatesA.Soilcarbonfractionsandrelationshiptosoilqualityunderdifferenttillageandstubble
management.Soil&TillageResearch,2002,63:133 ̄139.[39]AngersDenisA.Water-stableaggregationofQuébecsiltyclaysoils:somefactorscontrollingitsdynamics.Soil&Tillage
Research,1998,47:91 ̄96.[40]CarterMR,AngersDA,GregorichE.G.,andBolinderM.A..Characterizingorganicmatterretentionforsurfacesoilsin
easternCanadausingdensityandparticlesizefractions.CanadianJournalofSoilScience,2003,83(1):11 ̄23.[41]AdamsTM.MacroorganicmattercontentofsomeNorthernIrelandsoils.NorthernIrelandRecordofAgriculturalRe-
search,1980,28:1 ̄12.[42]ChristensenBT.Decomposabilityoforganicmatterinparticlesizefractionsfromfieldsoilswithstrawincorporation.Soil
Biology&Biochemistry,1987,33:365 ̄373.
ReviewonStudyoftheSoilMacro-organicMatter
LIANGAizhen1,3,ZHANGXiaoping1,YANGXueming2,FANGHuajun1,3
(1.NortheastInstituteofGeographyandAgriculturalEcology,CAS,Changchun130012,China;2.HarrowResearchCentre,Agriculture&Agri-FoodCanada,Ontario,N0R1G0,Canada;
3.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)
Abstract:Soilmacro-organicmatter(MOM)witharapidturnoverrateplaysadominantroleinsoilnutrientdynamics,especiallysoilnitrogen.MOMisasignificantcomponentoflightorganicmatterinsoils.Itcanbeasensitiveindextoreflecttheshort-termeffectsofthemanagementonsoilorganicmatter.Thispaperreviewstheconceptsofvarioussoilorganicmatter(SOM)frac-tionsbydifferentphysicalfractionations,detailsthefractionationmethodsforsoilmacro-organicmatter(MOM),discussesthefactorswhichhaveinfluencesonthecontentofthesoilMOM,fac-torswhichincludemanagement,landuse,soiltextureandclimate.Intheend,thispaperpointsouttheexistingproblemsaboutthestudyofMOM:
(1)Thedynamicmechanismofsoilorganicmatterisstillpuzzling.
(2)TheprocedurefortheseparationofthesoilMOMfractionneedstobestudiedfurther.(3)Manyresearchers’opinionsdivergefromeachotheronthecontributionofMOMtosoil
nitrogenmineralization.
Infuture,thestudyshouldfocusonthemechanismofMOMrespondingtoaffectingfactors,separatingmethodsandthecontributionofMOMtosoilnitrogenmineralization.
Keywords:soilmacro-organicmatter;physicalfractionation;influencingfactors;existing
problems
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- 7swz.com 版权所有 赣ICP备2024042798号-8
违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务