机胶体作为土壤固相中阳离子交换量最大的部分,会随有机质含量的增加而增加,进而影响土壤表面电荷数量。
其次,植物根系通过固结或富集作用影响土壤颗粒的比表面积及表面电荷密度。
植物根系以不同形态分布于土壤中,通过缠绕交错翻转等对土壤中黏粒和粉粒等土壤单粒起到富集或固结作用,特别是在稳定边坡的过程中,根系增加土壤的比表面积及表面电荷数量的效果更优。
此外,根系利用自身的吸附交换作用,可改变土壤中阳离子数量,影响土壤胶体表面电荷性质。
在植物根系的物理作用是土壤团聚体形成和稳定的重要因素之。
根系不仅可以通过压缩和缠绕等方式,使根际周围的细小颗粒不断形成较大颗粒,还可以通过对土壤水分的吸收,使根际周围土壤含水量降低,进而增加土壤的稳定性。
因此,在土壤团聚体的形成和稳定过程中,植物根系的物理作用至关重要。
但是在的介观尺度上,土壤颗粒表面电荷在土壤颗粒附近形成了巨大的静电场,不仅影响土壤颗粒间的相互作用,也影响土壤颗粒表面带电离子的行为,因此对土壤颗粒的凝絮和分散具有定的作用。
基于土壤胶体的研究发现,相对于雨滴击溅等外部作用力而言,长程范德华力静电斥力和水合斥力等土壤内部作用力在控制土壤团聚体形成和稳定的过程中更为重要,而土壤电化学性质包括表面电荷数量比表面积表面电荷密度表面电场强度表面电位是影响土壤颗粒间静电斥力与水合斥力大小的关键因素。
有研究表明,土壤电荷在土壤颗粒表面附近形成的电场高达,在降雨过程中直接控制着土壤颗粒相互作用团聚体形成移,因而被认为是降雨过程中导致土壤团聚体破裂进而引发土壤侵蚀的根本原因,。
此外,土壤颗粒表面电位还影响着团聚体的破碎机制,即在高表面电位下,团聚体以爆炸的方式破碎,而在低表面电位下,团聚体以分散或膨胀的方式破碎,且的表面电位是土壤颗粒迁移的临界电位。
因此,土壤电化学性质与土壤团聚体稳定性有着直接的相关关系,但由于土壤电化学性质测定方法的局限性及不确定性,有关土壤表面电荷密度土壤电位等数据资料相对不足。
植物根系对土壤电化学性质的影响植被的生长可改变土壤电化学性质,。
陈晶晶通过对植物篱标准径流小区长达年的监测发现,植物生长对土壤颗粒表面电化学性质影响显著随着植物生长土壤颗粒比表面积增加表面电场强度和表面电荷密度降低等,并随着定植年限的增加呈递变趋势。
马仁甜等对子午岭林区退耕演替过程中土壤电化学性质测定也得到类似结果,即随着植被的演替,该地区土壤表面电荷数量比表面积表面电荷密度均随植被的恢复而增加。
植被作为陆地生土壤团聚体受植物根系影响形成作用机制研究分析土壤学论文牙根根系固坡抗蚀效应研究水土保持学报,何欢,王占武,胡栋,等根系分泌物与根际微生物互作的研究进展河北农业科学,肖春萍,杨利民,马锋敏栽培年限对人参根际土壤微生物活性及微生物量的影响中国中药杂志,吴军虎,邵凡凡,刘侠蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响水土保持学报,马任甜,胡斐南,刘婧芳,等黄土高原植被恢复过程中土壤表面电化学性质的演变特征土壤学报,李嵩离子界面反应对土壤侵蚀强度的影响重庆西南大学,黄学茹,李航,李嵩,等土壤电场与有机大分子的耦合对土壤团聚体稳定性的影响土壤学报,陈晶晶基于表面电场驱动土壤侵蚀理论下的植物篱措施水力侵蚀控制过程研究重庆西南大学,张磊,徐则民,侯汝几,等植被发育玄武岩斜坡土体基质吸力及其影响因素山地学报,李学恒土壤化学北京高等教育出版社,张继澍植物生理学北京高等教育出版社,陈宝强,张丹,熊东红,等元谋干热河谷坡面表层土壤力学特性对其抗冲性的影响农业工,就植物根系对土壤团聚体的作用及其机制已开展了大量研究,并取得了许多卓有成效的成果,为控制土壤侵蚀提供了宝贵的参考资料。
但鉴于植物根系的隐蔽性和试验取样的复杂性,自然状态下植物根系对土壤团聚体形成与稳定的作用依旧难以准确的量化测定,总体上存在研究视角单,系统性不强的问题。
因此,未来相关研究应侧重于采样方法的科学优化。
由于植物根系在土壤中的分布较为复杂且取样困难,自然状态下根系特征对土壤团聚体的影响尚不明确,应尝试采用更为科学的采样方法,优化者间的响应关系。
植物根系土壤团聚体作用机制的新型假设。
试验证明,土壤电场是团聚体破碎的关键因素,但有关植物根系与土壤电场或土壤电化学性质之间关系的研究资料不足,未来应通过土壤电化学方法获得植物根系与土壤团聚体的关系,深入理解者间作用机制。
试验结果间可比性的提升。
由于植物类型地理环境评价指标的差异,限制了研究结果之间可比性。
扩大研究的区域范围和植物种类等,获得更多的研究结果是推稳性团聚体的数量和稳定性是评估土壤抗蚀性和抗冲性十分重要的因子,与土壤侵蚀量之间呈显著负相关。
等在模型的基础上,利用团聚体水稳性代替可蚀性因子建立了新的细沟和细沟间土壤侵蚀预测模型,取得了良好效果。
根系通过交错缠绕或分泌胶结物质等方式提高土壤团聚体数量,无论是死根或者活根,都会增加团聚体的稳定性,进而减少土壤侵蚀量。
在此过程中,根系的物理缠绕作用是最主要的,占根系总效应。
等也通过水槽冲刷试验证明,植物根系可以有效地提高土壤的抗侵蚀能力,且须根相比粗主根的作用更为有效,原因是根系直径对土壤的团聚作用影响显著,特别是在水蚀过程中,浅而密的细根网是最有效的。
在此过程中,粗根主要起到的是锚固作用,增加植物对外部环境的阻抗性,浅层粗根系的方向也可能对土壤侵蚀控制产生影响。
此外,植物根系在土壤中的分布情况也在很大程度上影响着土壤抗侵蚀的能力。
例如等对种不同植物进行的原状抗剪试验根系作为植物与土壤关联的主要器官,在植物改变土壤电化学性质的过程中扮演了重要的角色,但对于者相关性的研究还处于比较初级的阶段。
植物根系影响土壤电化学性质的方式有首先,植物根系通过分泌有机质改变土壤颗粒表面电荷数量和密度。
土壤有机质大多是通过植物根系分泌而来,这些有机质般带负电荷,可以通过压缩土壤颗粒间的双电层结构来降低土壤颗粒表面的净负电荷密度,进而改变土壤的胶体状况。
同时土壤有机质中的有机胶体作为土壤固相中阳离子交换量最大的部分,会随有机质含量的增加而增加,进而影响土壤表面电荷数量。
其次,植物根系通过固结或富集作用影响土壤颗粒的比表面积及表面电荷密度。
植物根系以不同形态分布于土壤中,通过缠绕交错翻转等对土壤中黏粒和粉粒等土壤单粒起到富集或固结作用,特别是在稳定边坡的过程中,根系增加土壤的比表面积及表面电荷数量的效果更优。
此外,根系利用自身的吸附交换作用,可改变土壤中阳离子数量,影响土壤胶体表面电荷性质。
在植物的定性和定量研究还需要进步的深入。
植物根系通过影响微生物活性及多样性来间接影响土壤团聚体的形成和稳定。
等调查了刺槐造林后细根参数和根际微生物群落组成的变化,研究发现细根的存在可以有效地影响根际土壤系统中根际微生物群落的组成。
这主要是因为根系的脱落物或植物根系向土壤中分泌的些无机和有机物质,是微生物重要的物质和能量来源,并且植物相应的次生代谢产物,以及根系分泌物中的低分子量化合物聚合糖根缘细胞和死根冠细胞,也会影响地下微生物的多样性和根际微生物群落的构成,。
植物除了为微生物提供养分外,其所选择的根际生物群落种类也有所不同,在等的项研究中就揭示了植物与微生物这种相互作用的关系古老的小麦品种被系统发育多样的根瘤菌定植,而现代的作物品种的根际则以快速生长的变形菌为主,这是因为根系分泌物具有高度的植物物种特异性,但有关这种特异性的研究还很有限,需要进步扩展加深。
目前,也有些试验证明植物产生和分泌的土壤团聚体的影响。
其中,利用丛枝菌根研究不同空间尺度上菌根真菌对土壤结构形成与稳定的影响相对较多。
已有研究表明,丛枝菌根可有效提高土壤团聚体稳定性,且土壤团聚体稳定性与丛枝菌根的菌丝总长度和菌丝密度值呈正相关,主要作用于小尺寸的大团聚体,但菌丝真菌必须与植物根系结合形成共同体,才能对土壤团聚体的形成和稳定起到积极作用。
此外,不同种类丛枝菌根真菌因其形态结构生理特性代谢产物等区别对土壤结构的影响不尽相同,甚至同种真菌在形成与稳定土壤团聚体的效率上也可能存在差异对外生菌根的研究表明,真菌通常通过形成根尖包膜来引起根系结构的广泛变化,间接地促进土壤团聚体的形成和稳定过程。
在有关外生菌根与团聚体形成和稳定关系之间的定量研究中也得到了与丛枝菌根类似的结果,即外生菌根可有效增加土壤团聚体的稳定性,主要作用于直径较大的团聚体。
植物根系的根土黏结作用植物根系的根土黏结作用在很大程度上取决于植物根系渗出液分泌物植物黏液黏胶溶解狗牙根根系固坡抗蚀效应研究水土保持学报,何欢,王占武,胡栋,等根系分泌物与根际微生物互作的研究进展河北农业科学,肖春萍,杨利民,马锋敏栽培年限对人参根际土壤微生物活性及微生物量的影响中国中药杂志,吴军虎,邵凡凡,刘侠蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响水土保持学报,马任甜,胡斐南,刘婧芳,等黄土高原植被恢复过程中土壤表面电化学性质的演变特征土壤学报,李嵩离子界面反应对土壤侵蚀强度的影响重庆西南大学,黄学茹,李航,李嵩,等土壤电场与有机大分子的耦合对土壤团聚体稳定性的影响土壤学报,陈晶晶基于表面电场驱动土壤侵蚀理论下的植物篱措施水力侵蚀控制过程研究重庆西南大学,张磊,徐则民,侯汝几,等植被发育玄武岩斜坡土体基质吸力及其影响因素山地学报,李学恒土壤化学北京高等教育出版社,张继澍植物生理学北京高等教育出版社,陈宝强,张丹,熊东红,等元谋干热河谷坡面表层土壤力学特性对其抗冲性的影响农业前,就植物根系对土壤团聚体的作用及其机制已开展了大量研


























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