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基于土壤团粒结构的土壤质量评价邓照亮（安庆市宿松县生态环境保护综合行政执法大队，安徽宿松 246500）摘要通过比较不同质量类型土壤的团粒结构，可为基于团粒结构初步鉴别土壤质量提供一种参考。本研究比较了海南连作蕉园抑病型和导病型土壤的团粒结构差异。结果表明：无论是砖红壤还是沙壤，抑病型土壤2.000 mm 和0.2502.000 mm 粒级团聚体含量均比导病型土壤高，其中2.000 mm 粒级团聚体含量差异更加显著；在 00.25 mm 和 0.252.00 mm 粒级之间，抑病型土壤比导病型土壤含有更多大颗粒；二者在 02.000 mm aggregate and 0.250-2.000 mm aggregate in suppressive soils were larger than those in conducive soils.Among them,the content differenceof 2.000 mm aggregate was more significant.Between 0-0.25 mm partical size and 0.25-2.00 mm partical size,suppressive soils contained more large particles than conducive soils.Among them,the differences of particle sizedistribution of 0-0.25 mm was more obvious.It indicates that soil with more water-stable macroaggregates has betterquality.Keywordssoil aggregate;suppressive soil;conducive soil;soil quality我国是一个人口大国和农业大国，土壤资源尤其宝贵。土壤是一种能够为人类生产食物和纤维，并维持地球生态系统平衡的重要自然资源1。土壤质量被定义为土壤在生态系统和土地利用边界范围内维持植物和动物的生产力，维持或提高水和空气质量，促进植物和动物健康的能力2。土壤质量是一个极其复杂的功能实体，综合反映土壤肥力、土壤环境和土壤健康3-4。土壤质量事关我国粮食与食品安全和生态环境安全，科学有效的土壤质量评价方法有助于及时了解土地质量、制定良好的土地利用和培育管理措施、保持农业的可持续性发展5-6。土壤是由众多大小不一的土壤团聚体和原生土壤颗粒组成的。其中，土壤团聚体是指因矿物质、有机质、生物质三者之间的相互作用，在特定条件下由胶体的胶结、凝结、黏结等作用力相互联结而组成的土壤最基本的结构单元7-8。土壤质量评价体系研究已成为当前土壤生态学研究的热点，评价体系与指标选择错综复杂，鉴于土壤类型与质量的复杂性，尚未形成统一的评价体系9。研究人员通过阅读有关文献基金项目 国家重点基础研究发展计划（973 项目）课题“土壤团粒结构对土壤微生物区系稳定与功能发挥研究”（2015CB150504）。第一作者邓照亮（1990），男，硕士，工程师。研究方向：土壤微生物。E-mail：收稿日期 2023-03-26现代农业科技2023 年第 22 期资源与环境科学127现代农业科技2023 年第 22 期资源与环境科学和实地走访调查发现，在海南临高、乐东两地蕉园位置相邻的田块存在抑病型土壤（suppressive soil）和导病型土壤（conducive soil）10。本文尝试从抑病型土壤和导病型土壤两种不同质量土壤的团粒结构差异去评价土壤质量，以期为研究土壤质量评价体系提供一种新的视角。1材料与方法1.1试验材料1.1.1供试土壤供试土壤为连作 15 年以上的香蕉种植土，质地分砖红壤、沙壤两类，每类土壤均包括抑病型和导病型两种类型。抑病型砖红壤，地理位置为东经10949、北纬 1947，海拔高度为 81 m，发病率50%；抑病型沙壤，地理位置为东经 10848、北纬 1837，海拔高度为 71 m，发病率50%。砖红壤采自海南天地人生态农业股份有限公司位于海南临高的香蕉园，沙壤采自海南万隆达农产品有限公司位于海南乐东的香蕉园。1.1.2主要供试仪器供试仪器主要有测定化学元素的 X 射线荧光光谱仪（ED=25 mm）、测定总碳（total carbon，TC）和总氮（total nitrogen，TN）的元素分析仪、测定水稳定性土壤团粒结构的 FT-3 型电动团粒分析器（南京土壤仪器厂提供），以及土壤团聚体干筛机、激光粒度分析仪。1.2试验设计采集海南砖红壤、沙壤两种连作 15 年以上的抑病型、导病型香蕉土壤，分别测定这 4 组土壤（抑病型砖红壤、导病型砖红壤、抑病型沙壤、导病型沙壤）水稳定性团聚体组成、粒度分布以及土壤基本理化性质，通过研究不同质量土壤的团粒结构差异，探索评价土壤质量的科学方法。1.3试验方法1.3.1采样方法在香蕉园内按试验设计进行土样采集，每个处理3 次重复。采样时，每个小区随机选取 5 株至少间隔5 m 以上的香蕉，在每株香蕉的滴水线下使用 25 mm土钻随机钻取 4 个土样，收集 020 cm 的表层土壤，每 5 株香蕉收集的土样作为一个混合土样，每个处理（3 次重复）共采集 15 株香蕉的土样。采用四分法保留若干千克土壤，置于硬质组织培养容器中密封带回，4 保存备用10。1.3.2团聚体粒级组成的测定将采集的土样混合均匀，轻轻铺开，厚度 12 cm，在室温下自然风干。当土壤含水量达到塑限时，用手沿着土壤的自然断裂缝隙掰成约 2 mm 大小，剔除植物残渣和石子，再次混合均匀。准确称取 100 g 风干土置于套筛的最上层（套筛孔径自上而下依次为2.000、0.250、0.053 mm），再将整个套筛置于装有去离子水的容器中，使之全部浸没，静置 10 min，立刻将其置于湿筛机上，振幅上下 3 cm，频率为 30 次/min，时间设置为 5 min，套筛组在整个过程中必须全部浸没于水中。湿筛完毕后，将每个筛子上的团聚体用去离子水洗至白色托盘中，再收集到铝盒中，留在桶内0.053 mm 粒级的团聚体静置 48 h 后去除上清液再收集，将收集到的样品冷冻干燥，备用。随机选取 3 次湿筛分级后的团聚体样品，在 105 条件下烘干，准确称重，计算各粒级团聚体组成11。1.3.300.25 mm 和 0.252.00 mm 土壤团聚体粒度分布的测定将采集的土样混合均匀，轻轻铺开，厚度 12 cm，在室温下自然风干。当土壤含水量达到塑限时，用手沿着土壤的自然断裂缝隙掰成约 2 mm 大小，剔除植物残渣和石子，再次混合均匀。准确称取 50 g 土置于套筛的最上层（套筛孔径自上而下依次为 2.00、0.25 mm），再将整个套筛（含有上盖和底盖）置于干筛机上，振幅调至 6 挡位，时间为 10 min，筛分结束后分别收集 02.000、0.2502.000、0.0530.250 mm 这 3 个粒级的水稳定性团聚体占比均高于导病型土壤，其中0.250 mm 的团聚体占比比导病型土壤高 10.51%，2.000 mm 的团聚体占比是导病型土壤的 1.87 倍；对沙壤而言，抑病型土壤2.000 mm 和0.2502.000 mm 这两个粒级的水稳定性团聚体占比均高于导病型土壤，抑病型土壤中0.250 mm 的团聚体占比比导病型土壤高 5.55%，抑病型土壤中2.000 mm 团聚体占比是导病型土壤的2.38 倍。由此说明，抑病型土壤比导病型土壤含有更多的水稳定性大团聚体。表 1抑病型土壤和导病型土壤的基本化学性质处理抑病型砖红壤导病型砖红壤抑病型沙壤导病型沙壤pH 值5.90.16.20.05.30.05.50.0TC/（gkg-1）16.771.5014.571.6014.902.9514.671.76TN/（gkg-1）1.600.201.370.151.500.261.370.06Si/%16.190.1316.350.1130.470.1132.510.11Al/%18.770.1318.340.1315.260.1213.090.11Fe/%14.590.1415.250.141.610.051.230.05P/%0.440.020.100.010.140.010.130.01Ca/%0.580.030.040.000.160.010.110.01K/%0.270.010.100.000.800.041.720.06Na/%0.070.000.030.000.040.000.070.00表 2抑病型土壤和导病型土壤水稳定性团聚体组成单位：%注：同列不同小写字母代表同一粒级不同处理间差异显著（P2.000 mm18.200.05 a9.710.03 b6.110.04 c2.570.04 d0.2502.000 mm72.530.06 b72.390.05 b78.660.05 a77.740.05 a0.0530.250 mm5.500.02 c4.990.03 c8.680.01 b11.040.02 a0.053 mm3.770.03 d12.910.05 a6.550.02 c8.650.02 b2.3抑病型土壤和导病型土壤团聚体的粒度分布2.3.100.25 mm 土壤团聚体粒度分布由图 1（a）可知：抑病型砖红壤粒级的最大体积密度出现在粒级 0.198 mm 处，体积密度百分比约为 8%，团聚体主要分布在 0.150.25 mm 之间；导病型砖红壤粒级的最大体积密度出现在粒级 0.118 mm 处，体积密度百分比约为 8%，团聚体主要分布在 0.050.15 mm之间。由图 1（b）可知：抑病型沙壤粒级的最大体积密度出现在粒级 0.20 mm 处，体积密度百分比约为 6.5%，团聚体主要分布在 0.100.30 mm 之间；导病型沙壤粒级的最大体积密度出现在粒级 0.071 mm 处，体积密度百分比约为 7%，团聚体主要分布在 0.020.17 mm之间。2.3.20.252.00 mm 土壤团聚体粒度分布由图 1（c）可知：抑病型砖红壤粒级的最大体积密度出现在粒级 1.40 mm 处，体积密度百分比约为12%，团聚体主要分布在 0.702.50 mm 之间；导病型砖红壤粒级的最大体积密度出现在粒级 1.30 mm 处，体积密度百分比约为 10%，团聚体主要分布在 0.602.50 mm 之间。由图 1（d）可知：抑病型沙壤粒级的最大体积密度出现在粒级 1.50 mm 处，体积密度百分比约为 10%，团聚体主要分布在 1.002.50 mm 之间；导病型沙壤粒级的最大体积密度出现在粒级 1.20 mm处，体积密度百分比约为 8%，团聚体主要分布在0.802.00 mm 之间。说明在微观环境中，在 00.25 mm 和 0.252.00 mm 之间，无论是砖红壤还是沙壤，抑病型土壤均比导病型土壤含有更多的大团聚体，土壤颗粒更大，且在 00.25 mm 团聚体称为大团聚体，将2.000 mm 和0.2502.000 mm 两种粒径区间，将微团聚体划分为 0.0530.250 mm、2.000、0.2502.000、0.0530.250、0.053 mm 4 个粒级区间内）进行了测定，结果发现，砖红壤抑病型土壤中水稳定性大团聚体占比比导病型土壤高 10.51%，沙壤中则对应高出 5.55%。同时，对抑病型土壤和导病型土壤 00.25 mm 和 0.252.00 mm 团聚体的粒度分布进行测定，发现抑病型土壤团聚体粒级明显高于导病型土壤。研究结果表明，含有更多水稳定性大团聚体的土壤质量可能更好。参考文献1 刘占锋，傅伯杰，刘国华，等.土壤质量与土壤质量指标及其评价J.生态学报，2006，26（3）：901-913.2 KARLEN D L，MAUSBACH M J，DORAN J W，et al.Soilquality：a concept，definition，and framework for evaluation（a guest editorial）J.Soil Science Society of America Journal，1997，61（1）：4-10.3 江慧，张琴.土壤质量指标与评价研究进展J.四川林业科技，2016，37（6）：22-26.4 徐建明，张甘霖，谢正苗.土壤质量指标与评价M.北京：科学出版社，2010.5 李鑫，张文菊，邬磊，等.土壤质量评价指标体系的构建及评价方法J.中国农业科学，2021，54（14）：3043-3056.6 武雪萍，徐明岗，潘根兴.土壤管理与可持续利用：献给2015 国际土壤年及 中国农业科学 创刊 55 周年J.中国农业科学，2015，48（23）：4603-4606.7 曹良元.土壤团聚体组成及耕作方式对微生物区系分布的影响D.重庆：西南大学，2009.8 SCHULTEN H R，LEINWEBER P.New insights into organic-mineral particles：composition，properties and models ofmolecular structureJ.Biology and Fertility of Soils，2000，30（5/6）：399-432.9 韩捷.土壤质量指标和评价方法J.北京农业，2016（4）：162-163.10 沈宗专.抑制香蕉土传枯萎病土壤的微生物区系特征及调控D.南京：南京农业大学，2015.11 YODER R E.A direct method of aggregate analysis of soilsand a study of the physical nature of erosion Losses1J.（下转第 135 页）1020864粒级/mm体积密度百分比/%抑病型砖红壤导病型砖红壤a0.050.100.150.200.250.300.350.40抑病型沙壤导病型沙壤1220864体积密度百分比/%10粒级/mmd注：a 为砖红壤 00.25 mm 团聚体；b 为沙壤 00.25 mm 团聚体；c 为砖红壤 0.252.00 mm 团聚体；d 为沙壤 0.252.00 mm 团聚体。图 10.25 mm 和 0.252.00 mm 粒级土壤团聚体的粒度分布0.501.001.502.002.503.003.50876543210粒级/mm体积密度百分比/%抑病型沙壤导病型沙壤b0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.501420864体积密度百分比/%1210抑病型砖红壤导病型砖红壤c粒级/mm0.501.001.502.002.503.003.50130开展耕地后备资源调查评价，形成潜力地块数据成果，为助力耕地占补平衡、进出平衡的有效实施，确保年度耕地“占一补一”“先占后补”和“进一出一”“先进后出”奠定了坚实的基础。4.4第三次全国土壤普查将力促耕地后备资源调查评价根据 国务院关于开展第三次全国土壤普查的通知（国发 2022 4 号），将对全国耕地、园地、林地、草地等农用地和部分未利用地进行全面普查，全面查清农用地土壤质量家底10。随着第三次全国土壤普查数据的应用，耕地后备资源调查评价工作也必将更为精准，为耕地保护、规划利用、开发补充等提供科学支撑，也可为经济、社会、生态政策的制定提供决策依据。参考文献1 王尹怿.基于 GIS 的县域耕地后备资源宜耕性评价：以福建省光泽县为例D.福州：福建农林大学，2017.2 庄为民.福建省分县土壤图集M.福州：福建省地图出版社，2008.3 自然资源部办公厅.自然资源部办公厅关于开展全国耕地后备资源调查评价工作的通知EB/OL.（2021-07-02）2023-01-20.http：/ 赵传普，贺伟.GIS 和 DEM 在渭北台塬区耕地后备资源分析中的应用：以白水县为例J.西部大开发（土地开发工程研究），2018，3（3）：13-17.5 胡杨.“限制性因子”法耕地后备资源评价：以晋宁县为例D.昆明：昆明理工大学，2017.6 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