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土壤事实

《淮南子·说林训》:“土壤布在田,能者以为富。”

土壤是人类赖以生存的基础,是地球上最为复杂的生物材料之一。土壤由岩石风化而成的矿物质,动植物,微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质),氧化的腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。

土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。

《淮南子·说林训》:“土壤布在田,能者以为富。”

土壤是人类赖以生存的基础,是地球上最为复杂的生物材料之一。土壤由岩石风化而成的矿物质,动植物,微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质),氧化的腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。

土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。

《淮南子·说林训》:“土壤布在田,能者以为富。”

土壤是人类赖以生存的基础,是地球上最为复杂的生物材料之一。土壤由岩石风化而成的矿物质,动植物,微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质),氧化的腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。

土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。

《淮南子·说林训》:“土壤布在田,能者以为富。”

土壤是人类赖以生存的基础,是地球上最为复杂的生物材料之一。土壤由岩石风化而成的矿物质,动植物,微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质),氧化的腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。

土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。

土壤与农业
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植物与土壤微生物对养分循环的调控机制
更新时间:2015-01-19 浏览数:

不同物种组合的群落中存在着植物-土壤微生物特定的关系,一方面植物物种的共存会受到微生物多样性及其种群动态变化的影响,另一方面,土壤微生物种类和数量也会受到作为碳源基质的植物凋落物和土壤有机质的质量和数量的影响。那么,究竟是植物还是土壤微生物在调控生态系统养分循环过程中起关键作用?以往研究确认是土壤微生物而不是植物对土壤养分传输起着主要调控作用,而植物对养分的供需主要采取被动适应,例如Knops(2002)提出的微生物占主导的微生物瓶颈效应认为:植物产生的凋落物首先要经过土壤微生物分解,分解的养分大部分被微生物固持,剩余部分才供给植物吸收利用。难分解的凋落物和微生物固持的养分绝大部分形成土壤有机质,因此植物由凋落物到形成有机质,再到有机质分解释放养分供给植物利用存在时间上的滞后。因此土壤微生物的活性控制着养分循环,养分在植物与土壤微生物系统间的循环会对植物产生负反馈效应。这种观点至今被广泛地应用到土壤有机质分解和生物地球化学循环的机理模型中。

Chapman(2006)提出了植物在调控养分循环过程中起着不同作用的观点,认为植物可以突破土壤微生物的养分瓶颈效应,主动地调控生长所需的养分供求:(1)在养分供应受限的生境中植物采用保守型”(conservative)策略,即植物能通过有机氮的吸收、与微生物共生形成菌根、根瘤固氮等策略控制养分资源的循环利用,从而削弱了土壤微生物的养分循环途径;(2)在养分状况较好的生境中,植物采取奢侈型”(extravagant)策略,有效养分的供应主要来源于土壤微生物对凋落物等的分解产物。

某些植物和功能群通过影响分解者来提高自身对土壤养分的获取能力,随着时间的推移提升了某种植物和功能群在群落中的地位。区域内优势树种的不同可能导致该领域内N动态的不同。Lovett(2004)在美国纽约州卡茨基尔山地区研究了单种森林植物对N循环的影响,论述了在5种小型单类优势树种下N循环的关键特征明显不同,研究进一步表明,树种种类通过调节土壤有机质的性质对森林生态系统的N循环有很大的控制作用。另外,植物本身的化学组成和特征制约着枯落物的分解和矿化过程,从而影响着植物的养分归还。Rothstein(2004)曾研究了入侵种墨西哥白蜡树(Fraxinusuhdei)和本地种铁心木(Metrosiderospolymorpha)凋落物对微生物分解速率的影响,结果表明,凋落物的化学组分是决定凋落物和有机质分解的主要因素。本地种铁心木凋落物含相对较多的木质素和更高浓度的单宁,高浓度的单宁将抑制微生物对有机物的分解速率。但是,作为入侵种的白蜡树,其凋落物质量较好,可分配更多的资源补给土壤酶的生产,土壤微生物获得氮和磷所需的消耗相对较少。Freeman(2004)曾研究发现,较低的氧含量限制酚氧化酶活性,导致枯落物产生的酚类物质堆积,对水解酶产生很强的抑制作用,而这种抑制作用又阻止了分解作用的进行,只有当酚类物质浓度较低时,水解酶才有较高的活性。

虽然不能完全确认究竟是植物还是土壤微生物在调控生态系统养分循环过程中起关键作用,但可以肯定的是,植物与土壤微生物在这个生态系统中共同调控着土壤养分的有效性与分配。从植物凋落物中释放的N常常被联系到C/N比或凋落物初始N浓度(C/N比为25–30,初始N浓度为20mg•g–1作为净累积或净N释放的阈值),而C/N比就随着生态系统和所研究的物种的不同而变化。2007年《Science》报道了在全球6个主要生物群区开展的不同质量凋落物(氮含量由低到高,0.39%–1.98%)分解的实验,结果表明:N固持与释放的格局与物种叶片凋落物的初始N浓度有关。2008年《Science》报道了另外一项凋落物分解研究结果,该结果肯定了净N释放与固持依赖于分解者与基质中的C/N比这一结论,但它指出,分解者可通过降低自身的碳利用效率来利用具有低初始N浓度的凋落物。这种格局表明分解者群落能通过降低自身的C利用效率而降低凋落物关键的C/N比来适应部分低氮基质。因此,只有深入研究植物与土壤微生物之间的作用与反馈,才能从机理上揭示植物与土壤微生物在调控生态过程中的作用机制。




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