全 文 ：土壤保肥供肥机理及其调节 . 棕壤型菜园
土的腐殖质结合形态及其肥力学意义*
陈利军* * 周礼恺 (中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110015)
摘要! 采自辽宁省不同地区的 15 对棕壤型菜园土肥、瘦地及其各粒级微团聚体的有机质储量和腐殖质结合
形态的研究表明, 肥地及其各粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量与松结态腐殖质占有机质总
量的比例均比瘦地及其各相应粒级微团聚体的高 ,稳结态腐殖质的比例较小,紧结态腐殖质的比例肥瘦地大体
相当. 无论肥地或瘦地,小粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量及松、稳结态腐殖质占有机质总
量的比例均较大粒级的高, 而紧结态腐殖质则相反, 表明大、小粒级微团聚体具有不同的肥力学意义.
关键词 棕壤型菜园土 土壤微团聚体 腐殖质结合形态 土壤肥力
Mechanism of nutrient preservation and supply by soil and its regulation . Binding status of humus in brown earth
type vegetable garden soils and its role in fertility. Chen Lijun and Zhou Likai ( I nstitute of App lied Ecology , A
cademia S inica, Shenyang 110015) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 1999, 10(4) : 427~ 429.
Studies on the stor ag e of or ganic matter and the binding status of humus in 15 pairs o f fertile and infer tile brown earth
type vegetable garden soils and their var ious fract ions of microagg regates sampled from different reg ions of L iaoning
pro vince show that fertile soils and t heir various fractions of micr oaggregates had a larg er amount of organic matter and
various binding status of humus and a higher ratio of loosely bound humus vs. total org anic matter, but a lower ratio of
steady bound humus than infertile soil and their corresponding particle sized microaggregates. T he ratio of tightly
bound humus vs. total organic matter had a little difference. In both fertile and infert ile soils, the smaller size of mi
croaggregates had a larg er amount of organic matter and various binding status of humus and a higher r at ios of loosely
and steady bound humus than the larger sizes of microaggregates, but the ratios of tightly bound humus reversed, indi
cating that the smaller and the lar ger sizes of microaggr egates played different ro les in soil fertility.
Key words Brown ear th type vegetable garden soil, Soil micro aggregates, Binding status of humus, Soil fertility.
* 国家自然科学基金资助项目( 49571044) .
* * 通讯联系人.
1999- 02- 03收稿, 1999- 04- 27接受.
1 引 言
土壤有机质不仅与土壤的保肥、供肥性能密切相
关,而且决定着土壤的抗逆性能与缓冲性能[ 6] . 它的
主体部分为腐殖质, 上述功能均是通过不同结合形态
腐殖质的作用实现的. 不同结合形态的腐殖质的化学
稳定性不同,决定了它们在土壤保肥、供肥、抗逆、缓冲
性能发挥中所起的作用亦各异. 关于土壤肥力实质的
一些研究已表明,土壤微团聚体是土壤肥力的基础物
质,不同粒级的微团聚体对养分吸储与释供的不同作
用与其适宜的组合决定了土壤肥力水平的高低[ 2, 5] .
因此,不同肥力水平的土壤及各粒级微团聚体的有机
质含量和腐殖质的结合形态的研究当能为解释土壤肥
力水平的差异和揭示土壤肥力的实质提供依据.鉴于
以往此项研究供试肥、瘦地土壤的数量较少[ 3, 4, 8, 9] ,
本文以棕壤型菜园土为供试对象, 研究 15对肥、瘦地
及其各粒级微团聚体有机质储量与腐殖质结合形态的
变化,为探明不同肥力土壤保肥供肥机理提供依据.
2 材料与方法
供试土壤采集及不同粒级微团聚体提取同文献[ 1] ,土壤有
机质测定用油浴重铬酸钾容量法[ 10] ,各结合形态腐殖质分组
采用熊毅介绍的方法[ 1 5] , 但将该分组中之联结态作为本试验
的稳结态, 而该分组中的稳结态与紧结态合称紧结态, 不另行
过细划分.
3 结果与讨论
3. 1 有机质含量和腐殖质结合形态
由表 1可见,在 15对供试的棕壤型菜园土肥、瘦
地中,绝大多数肥地及其各粒级微团聚体的有机质含
量大于瘦地及其各相应粒级微团聚体的, 且< 10m
微团聚体的有机质含量显著高于> 10m 微团聚体,
这些结果进一步验证了先前工作的有关结论[ 3, 4] .
虽然肥、瘦地及其各粒级微团聚体的有机质储量
有上述差异,但却不足以充分解释土壤肥力水平的不
应 用 生 态 学 报 1999 年 8 月 第 10 卷 第 4 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Aug . 1999, 10( 4)∀427~ 429
表 2 腐殖质结合形态与土壤有机质总量的相关关系
Table 2 Relationship between binding status of humus and total amount of
soil organic matter( n= 11)
土壤
S oil
粒级
Part ical
size
( m)
结合形态
Binding
status
of humus
指数回归方程*
Regression
相关系数
r value
肥地 土壤 松结态1) Y= 0. 9221X 0. 6379 0. 8273* *
Fert ile Soil 稳结态2) Y= 0. 6261X 0. 5667 0. 8548* *
紧结态3) Y= 0. 1789X 1. 3383 0. 9901* *
< 10 松结态 Y= 0. 1296X 1. 1984 0. 8646* *
稳结态 Y= 1. 4686X 0. 4368 0. 8543* *
紧结态 Y= 0. 0868X 1. 462 0. 9536* *
10~ 50 松结态 Y= 0. 7611X 0. 7047 0. 8754* *
稳结态 Y= 0. 9488X 0. 4844 0. 8166* *
紧结态 Y= 0. 188X 1. 3133 0. 9891* *
50~ 250 松结态 Y= 1. 7655X 0. 4189 0. 8504* *
稳结态 Y= 0. 688X 0. 4951 0. 8275* *
紧结态 Y= 0. 1532X 1. 4014 0. 9953* *
土壤 松结态 Y= 0. 9336X 0. 5821 0. 8346* *
瘦地 Soil 稳结态 Y= 0. 5033X 0. 6366 0. 8915* *
Infert ile < 10 紧结态 Y= 0. 2823X 1. 2365 0. 9926* *
松结态 Y= 0. 8912X 0. 6687 0. 8115* *
稳结态 Y= 1. 8279X 0. 3913 0. 8060* *
紧结态 Y= 0. 0455X 1. 6649 0. 9150* *
10~ 50 松结态 Y= 0. 5421X 0. 7835 0. 7826* *
稳结态 Y= 1. 5598X 0. 3314 0. 8061* *
紧结态 Y= 0. 1994X 1. 3124 0. 9831* *
50~ 250 松结态 Y= 0. 7744X 0. 5961 0. 8609* *
稳结态 Y= 0. 8652X 0. 4464 0. 8279* *
紧结态 Y= 0. 247X 1. 295 0. 9915* *
* 指数回归方程以土壤有机质含量为自变量,腐殖质不同结合形态为
因变量. Ybinding status of humus; Xorganic matter of soil. 1) Loose, 2 )
S teady, 3)T ight. * * p= 0. 01.
土壤有机质总量的相关关系分别为正指数和负指数相
关[ 12] .
3. 3 土壤肥力水平的有机质或腐殖质结合形态界定
表 3为 15对棕壤型菜园土肥、瘦地及各粒级微团
聚体的有机质和不同结合形态腐殖质的含量与比例的
总体比较.从表 3可以看出,肥地及各粒级微团聚体的
有机质和不同结合形态腐殖质的含量均大于瘦地及其
各相应粒级微团聚体的, 但其变异系数较大( 8. 58%~
47. 47%) .因此,以有机质或不同结合形态腐殖质的数
量来界定肥、瘦地是不可行的,这也验证了此前有关 P
素研究的结论[ 1] .肥地及各粒级微团聚体的松结态腐
殖质占有机质总量的比例均大于瘦地及各相应粒级微
团聚体的,而稳结态腐殖质则相反;紧结态所占比例肥
瘦地差异不大. 因此可得出如下推论:从土壤腐殖质结
合形态的份额来说, 土壤肥力水平更主要受松结态腐
殖质比例的影响.肥、瘦地小粒级微团聚体中活性最强
的松结态腐殖质所占比例比大粒级微团聚体的更大,
而活性较强的稳结态腐殖质比例也较之大粒级的为
高,活性较弱或惰性的紧结态腐殖质比例则较少, 表明
小粒级微团聚体可能对土壤保肥供肥性能有更重要的
作用.
表 3 棕壤型菜园土肥、瘦地腐殖质结合形态的综合比较*
Table 3 Synthesized comparison of binding status of humus in fertile and inferti le brown earth type vegetable garden soi ls
土壤
S oil
粒级
Part ical
size
(m)
有机质
Organic
matter
( g#kg- 1)
腐殖质结合形态 Bingding status of humus
松结态 Loose
g#kg- 1 占有机质%
稳结态 Steady
g#kg- 1 占有机质%
紧结态 Tight
g#kg- 1 占有机质%
肥地 Fert ile 土壤 Soil 41. 58( 12. 30) 9. 63( 2. 14) 24. 14( 5. 43) 5. 19( 0. 86) 13. 26( 3. 73) 26. 77( 10. 24) 62. 60( 7. 58)
< 10 50. 02( 10. 75) 14. 69( 4. 02) 29. 54( 5. 72) 8. 39( 1. 20) 17. 59( 4. 91) 26. 94( 8. 26) 52. 87( 7. 51)
10~ 50 39. 49( 11. 91) 10. 13( 2. 48) 26. 35( 4. 36) 5. 41( 0. 98) 14. 53( 3. 90) 23. 96( 9. 18) 59. 12( 6. 76)
50~ 250 35. 68( 13. 01) 7. 81( 1. 53) 23. 74( 6. 33) 4. 15( 0. 93) 12. 89( 4. 96) 23. 72( 11. 26) 63. 37( 10. 19)
瘦地 Infert ile 土壤 Soil 33. 04( 9. 57) 6. 82( 1. 70) 21. 38( 4. 78) 4. 76( 0. 91) 14. 47( 2. 16) 21. 58( 7. 54) 64. 43( 5. 53)
< 10 39. 49( 7. 70) 10. 91( 2. 66) 27. 89( 5. 63) 7. 66( 1. 07) 19. 98( 4. 06) 20. 92( 6. 30) 52. 40( 6. 88)
10~ 50 31. 32( 8. 41) 7. 88( 2. 18) 25. 79( 4. 72) 4. 80( 0. 67) 16. 04( 3. 41) 18. 59( 6. 50) 58. 17( 6. 25)
50~ 250 26. 62( 8. 84) 5. 35( 1. 37) 21. 01( 4. 34) 3. 63( 0. 70) 14. 57( 4. 12) 17. 64( 7. 41) 64. 46( 7. 29)
* 括号内的数字为标准差 Value in the bracket is the standard error.
参考文献
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作者简介 陈利军,男, 1968 年生,理学博士, 助研.主要从事土
壤酶学、土壤肥力学与土壤植物营养学研究, 在国内外学术刊
物上发表论文 15 篇. Email: ljchen@ iae. syb. ac. cn
4294 期 陈利军等:土壤保肥供肥机理及其调节 . 棕壤型菜园土的腐殖质结合形态及其肥力学意义
同,因为土壤有机质储量只是表征土壤肥力的一个指
标,并不是土壤肥力水平的绝对代表[ 16] , 土壤有机质
的主体部分是腐殖质, 它的不同结合形态的量和比例
及其化学稳定性的不同, 决定着土壤肥力水平的高
低[ 5] .从表1还可看出,肥地及各粒级微团聚体的松结
态、稳结态及紧结态腐殖质的量大都比瘦地和相应粒
级微团聚体的大.松结态腐殖质占有机质总量的比例
亦有相同趋势, 而稳结态腐殖质所占比例却以瘦地及
其各粒级微团聚体的较高,紧结态腐殖质的比例肥、瘦
地差别不明显. 肥地及各粒级微团聚体松结态、稳结态
及紧结态腐殖质的绝对量的优势, 使得肥地具有更好
的保肥供肥性能,并对逆境有较强的耐受与适应力,
因为松结态和稳结态腐殖质分别为腐殖质中活泼和较
活泼的部分[ 7] ,而紧结态腐殖质虽一般被认为是惰性
的和较难利用的[ 11, 14 ] , 但有研究认为在一定的条件
下(如培肥措施下)它可被活化而转化为松结态腐殖
表 1 棕壤型菜园土及各粒级微团聚体的腐殖质结合形态*
Table 1 Binding status of humus in brown earth type vegetable garden soil s and their various fraction of microaggregates
采样地点
S ampling
locat ion
粒 级
Part ical
size
(m)
有机质
Organic
matter
( g#kg- 1)
腐殖质结合形态 Bingding status of humus
松结态 Loose
g#kg- 1 占有机质%
稳结态 Steady
g#kg- 1 占有机质%
紧结态 Tight
g#kg- 1 占有机质%
沈阳深井 肥地1) 26. 81 8. 81 32. 87 3. 39 12. 64 14. 61 54. 49
Shenjing, < 10 31. 00 11. 83 38. 16 7. 62 24. 58 11. 55 37. 25
Shenyang 10~ 50 24. 52 7. 71 31. 44 3. 78 15. 40 13. 03 53. 16
( 0~ 25cm ) 50~ 250 21. 89 6. 85 31. 33 3. 46 15. 81 11. 57 52. 87
瘦地2) 20. 73 5. 73 27. 66 3. 32 16. 01 11. 68 56. 34
< 10 30. 11 10. 85 36. 05 7. 13 23. 69 12. 12 40. 26
10~ 50 19. 93 6. 03 30. 25 3. 64 18. 25 10. 26 51. 50
50~ 250 15. 62 3. 92 25. 07 3. 11 19. 89 8. 60 55. 03
沈阳四台 肥地 52. 64 8. 88 16. 87 5. 79 10. 99 37. 97 72. 13
S itai, < 10 53. 54 14. 48 27. 04 9. 11 17. 02 29. 95 55. 94
Shenyang 10~ 50 49. 04 10. 98 22. 39 5. 41 11. 04 32. 65 66. 57
( 0~ 25cm ) 50~ 250 44. 09 7. 42 16. 82 4. 19 9. 50 32. 49 73. 68
瘦地 37. 49 5. 87 15. 67 5. 48 14. 62 26. 14 69. 71
< 10 38. 54 9. 45 24. 53 8. 94 23. 20 20. 15 52. 27
10~ 50 30. 44 6. 90 22. 66 5. 13 16. 84 18. 42 60. 50
50~ 250 26. 40 4. 41 16. 69 3. 50 13. 27 18. 49 70. 04
沈阳上岗 肥地 55. 19 12. 78 23. 16 5. 25 9. 52 37. 15 67. 32
Shanggang, < 10 63. 44 19. 30 30. 24 8. 07 12. 72 36. 07 56. 85
Shenyang 10~ 50 56. 24 13. 08 23. 25 5. 64 10. 02 37. 53 66. 73
( 0~ 25cm ) 50~ 250 53. 73 10. 52 19. 58 4. 11 7. 65 39. 10 72. 76
瘦地 35. 53 5. 80 16. 34 4. 87 13. 72 24. 85 69. 95
< 10 36. 14 8. 60 23. 80 7. 65 21. 16 19. 89 55. 04
10~ 50 31. 79 6. 71 21. 12 4. 69 14. 77 20. 39 64. 12
50~ 250 30. 29 4. 06 13. 39 3. 50 11. 56 22. 74 75. 05
沈阳东窑 肥地 56. 09 11. 65 20. 78 5. 94 10. 59 38. 50 68. 64
Dongyao, < 10 60. 59 22. 38 36. 93 8. 07 13. 32 30. 14 49. 74
Shenyang 10~ 50 49. 64 13. 29 26. 77 6. 21 12. 50 30. 15 60. 73
( 0~ 25cm ) 50~ 250 49. 04 9. 46 19. 30 4. 26 8. 70 35. 31 72. 01
瘦地 46. 49 10. 28 22. 11 5. 10 10. 97 31. 11 66. 91
< 10 52. 94 13. 50 25. 49 7. 29 13. 76 32. 16 60. 74
10~ 50 44. 84 11. 68 26. 05 5. 13 11. 43 28. 04 62. 52
50~ 250 42. 25 7. 90 18. 71 3. 88 9. 19 30. 46 72. 10
表中的 4对肥、瘦地为 15对供试土壤之代表,其余 11对土壤的结果大都与此相同. The 4 pairs of fert ile an d in fert ile soils in this table are the representa
t ives of all the 15 pairs of test soils, and the tends of other 11 pairs are almost the same. 1) Fertile; 2) Infertile.
质,从而使土壤肥力提高[ 7, 12, 14] .
在不同肥力土壤的各粒级微团聚体中, < 10m
微团聚体的诸结合形态腐殖质的量显著高于> 10m
微团聚体的,这与以往在黑土、棕壤等土类上获得的结
果一致[ 3, 4, 5] ,也验证了本项目最近研究证明的、棕壤
型菜园土各粒级微团聚体 P 素贮量随粒径增大而减
小[ 1]并不是偶然的, 而可能是有机质差异的必然结
果.在肥、瘦地的不同粒级微团聚体中, 松结态和稳结
态腐殖质占有机质总量的比例随粒径增大而减少, 紧
结态腐殖质的比例则随粒径的增大而增高, 证明小粒
级微团聚体中活性较强的腐殖质的比例较高而惰性物
质较少,但大粒级则相反, 表明大、小粒级微团聚体具
有不同的肥力学意义.
3. 2 不同形态腐殖质与土壤有机质总量的关系
由表 2可见,无论肥地和瘦地及其各粒级微团聚
体,其松结态、稳结态及紧结态腐殖质的量均与土壤有
机质的总量呈极显著正指数相关, 即随着土壤有机质
含量的增多,各结合形态腐殖质的含量均有不同程度
的增加.但从 3种结合形态所占比例可以看出,有机质
增多只是将其较多地分配在活性很差的紧结态上, 而
分配至松、稳结态的比例却较少.这种现象的产生可能
与分组方法有关,若将土壤中未腐解的有机物质分离
出去,当能更好地解释这种关系[ 12, 13] . 有研究证明,将
未腐解的有机质分离后, 松、紧结态腐殖质所占比例与
428 应 用 生 态 学 报 10卷