【摘要】：土壤不僅是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和寶貴的財(cái)富源泉,又是人類(lèi)最早開(kāi)發(fā)利用的生產(chǎn)資料。土壤學(xué)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,科研工作者普遍認(rèn)為:土壤結(jié)構(gòu)能夠控制土壤中水、肥、氣、熱的保持和運(yùn)移,并在土壤侵蝕、修復(fù)、可持續(xù)利用及全球碳匯效應(yīng)等方面起重要作用;而團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)體基本組成單元,如生物體的細(xì)胞,其結(jié)構(gòu)和空間分布決定了土壤理化性質(zhì),是土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此,土壤團(tuán)聚體在宏觀的田間尺度與微觀的分子尺度之間架起了一座橋梁,是我們研究土壤的最佳研究對(duì)象。本研究以人造土壤培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),從微結(jié)構(gòu)角度出發(fā),通過(guò)監(jiān)測(cè)不同時(shí)期不同處理有機(jī)質(zhì)含量的變化,結(jié)合不同時(shí)期不同處理水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量變化,探究小分子有機(jī)物在團(tuán)聚體形成中的膠結(jié)作用。期望能夠?yàn)檠芯磕z結(jié)物質(zhì)驅(qū)動(dòng)的土壤團(tuán)聚體形成過(guò)程與穩(wěn)定機(jī)制提供一定的理論依據(jù),同時(shí),也為提高土壤肥力、改良土壤結(jié)構(gòu),保障土地資源可持續(xù)利用提供科學(xué)的指導(dǎo)。論文主要結(jié)論如下:(1)比較人造土壤處理(AS)與單一粘土礦物處理得到,土壤鐵、鋁氧化物對(duì)有機(jī)質(zhì)有較強(qiáng)的固定和保護(hù)作用,并且對(duì)土壤團(tuán)聚體的形成有非常重要的貢獻(xiàn)。推測(cè)自然土壤中鐵、鋁氧化物可能對(duì)有機(jī)質(zhì)有較強(qiáng)的固定和保護(hù)作用,并且可能對(duì)土壤團(tuán)聚體的形成有非常重要的貢獻(xiàn)。(2)相較于其他處理,培養(yǎng)6個(gè)月,蒙脫組(MT)有機(jī)碳含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)降低是最小的,可以推斷出自然土壤中可膨脹性粘土礦物蒙脫石含量越高,土壤肥力可能越高。(3)MT處理培養(yǎng)的第1個(gè)月是微生物快速增殖期,大量分解利用有機(jī)質(zhì)并產(chǎn)生了大量的小分子有機(jī)質(zhì);在培養(yǎng)第1個(gè)月之后MT處理就達(dá)到了一個(gè)微生物分解利用有機(jī)質(zhì)的平衡狀態(tài),這個(gè)平衡狀態(tài)很可能是因?yàn)槲⑸锎罅糠纸饫糜袡C(jī)質(zhì)并產(chǎn)生了大量的小分子有機(jī)質(zhì),而這些小分子有機(jī)質(zhì)與蒙脫石結(jié)合形成微團(tuán)聚體/有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體對(duì)有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生了較好的保護(hù)作用。(4)推斷自然土壤中蒙脫石含量高,能夠促進(jìn)微生物分解利用有機(jī)質(zhì),快速驅(qū)動(dòng)有機(jī)質(zhì)的分子量向4300-210 Da范圍內(nèi)富集;推測(cè)自然土壤中蒙脫石與有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成微團(tuán)聚體/有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體對(duì)有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生固定和保護(hù)作用,可以提高土壤肥力。(5)結(jié)合2、3、4結(jié)論,解釋了為什么一般我國(guó)北方土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于南方土壤有機(jī)質(zhì)含量(如北方黑土與南方紅壤),由于氣候因素,北方土壤受到風(fēng)化、淋溶作用較弱,土壤中蒙脫石含量較高,南方紅壤受到風(fēng)化、淋溶作用較強(qiáng),土壤中幾乎不含蒙脫石,所以,蒙脫石可能是造成我國(guó)南北肥力差距較大的主控因素。(6)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)均證明了Six等提出的“大團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)”概念模型這一猜想:礦物、有機(jī)物和微生物之間的反應(yīng)形成微團(tuán)聚體和有機(jī)-礦物復(fù)合體,小分子有機(jī)化合物可以促進(jìn)微團(tuán)聚體的形成,也可以穩(wěn)定微團(tuán)聚體;而在大的距離或分開(kāi)的顆粒之間需要根系和真菌菌絲作為相應(yīng)的膠結(jié)劑,從而形成大團(tuán)聚體。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S152
【圖文】：

圖 1 Emerson（1959）土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)模型Fig. 1 Emerson（1959）Soil aggregate structure model構(gòu)概念方面，學(xué)術(shù)界有兩個(gè)基本等價(jià)的名詞術(shù)語(yǔ)，即結(jié)構(gòu)體其形狀和性狀，即反映狀態(tài)特征更為明顯；而團(tuán)聚體不僅強(qiáng)性，也強(qiáng)調(diào)它的發(fā)生學(xué)機(jī)理，即多級(jí)團(tuán)聚理論和粘團(tuán)理論等。概念并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的差異。充分認(rèn)識(shí)土壤團(tuán)聚體及其性質(zhì)是表，也是科學(xué)的進(jìn)行改土培肥提高農(nóng)林產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。性質(zhì)是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和寶貴的財(cái)富源泉，又是人類(lèi)最早土壤結(jié)構(gòu)包括“團(tuán)粒結(jié)構(gòu)”即土壤團(tuán)聚體，是土壤的基本物理能夠提高土壤肥力、調(diào)節(jié)養(yǎng)分的生物有效性，而且能夠提高土

圖 2 土壤團(tuán)聚體周轉(zhuǎn)的概念模型（Six et al., 2000）Fig. 2 Conceptual model of soil aggregate turnover（Six et al., 2000）) 團(tuán)聚體的粒級(jí)劃分及篩分方法土壤團(tuán)聚體概念模型的發(fā)展和完善使科研工作者對(duì)土壤團(tuán)聚體粒級(jí)劃分的依成較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)：膠結(jié)物質(zhì)的膠結(jié)作用決定了土壤團(tuán)聚體的形成。故而，科研

圖 3 Johannes Lehmann 等（2007）土壤團(tuán)聚體形成過(guò)程Fig. 3（Johannes Lehmann et al., 2007）The formation of soil aggregates1.2.2 膠結(jié)物質(zhì)對(duì)土壤團(tuán)聚體形成及穩(wěn)定的影響土壤團(tuán)聚體的膠結(jié)物質(zhì)分為有機(jī)膠結(jié)劑和無(wú)機(jī)膠結(jié)劑。章明奎等（1997）對(duì)南方紅壤的土壤團(tuán)聚體組成進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：弱水穩(wěn)性團(tuán)聚體（粒徑大小為 250-500μm）的主要膠結(jié)物質(zhì)是鐵、鋁氧化物，而大團(tuán)聚體（粒徑大小為>500 μm）的主要膠結(jié)物質(zhì)則是有機(jī)質(zhì)（OM）。有機(jī)膠結(jié)劑按照作用時(shí)間可分為瞬變性、臨時(shí)性和持久性三大類(lèi)。瞬時(shí)性膠結(jié)劑是指容易被土壤微生物快速降解的有機(jī)質(zhì)（OM），最常見(jiàn)的是多糖，它主要與暫時(shí)穩(wěn)定的團(tuán)聚體有關(guān)。Tisdall 等（1997）研究表明臨時(shí)性有機(jī)膠結(jié)劑（如真菌分泌物等）將礦物和有機(jī)物質(zhì)粘結(jié)起來(lái)形成 72μm 較穩(wěn)定的土壤團(tuán)聚體。Chenu（1989）研究發(fā)

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