劉紅梅，李睿穎，高晶晶，朱平，路楊，高洪軍，張貴龍，張秀芝，彭暢，楊殿林*

1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130033

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一（江春玉等，2017）。土壤團(tuán)聚體含量、不同粒級(jí)團(tuán)聚體數(shù)量分布受到農(nóng)業(yè)耕作、施肥和殘茬管理等因素的影響。不同耕作方式對(duì)土壤團(tuán)聚體數(shù)量、大小、分布及穩(wěn)定性等影響不同。傳統(tǒng)耕作方式進(jìn)行頻繁翻耕土地、清除作物殘茬、大量施用化肥、有機(jī)肥施用不足等不合理的管理模式，導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體質(zhì)量下降。保護(hù)性耕作是指通過免耕、少耕，盡可能減少對(duì)耕層土壤擾動(dòng)，并結(jié)合作物秸稈覆蓋地表，減少土壤風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力一項(xiàng)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。保護(hù)性耕作在降低投入成本，提高用水效率和提高土壤有機(jī)碳含量等方面的優(yōu)勢(shì)，目前被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)之一（Zhang et al.，2009；Liu et al.，2014a）。中國(guó)從20世紀(jì)90年代開始發(fā)展機(jī)械化免耕技術(shù)。2015年農(nóng)業(yè)部聯(lián)合國(guó)家發(fā)改委、科技部、財(cái)政部、和國(guó)土資源部等部委發(fā)布了《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030）》，將保護(hù)性耕作作為增加土壤有機(jī)質(zhì)和提升土壤肥力的重要措施。截止到 2017年中國(guó)保護(hù)性耕作面積達(dá)到758.4萬hm2，保護(hù)性耕作在培肥地力、固碳減排等方面發(fā)揮著重要的作用。

土壤團(tuán)聚體的形成是生物、非生物和環(huán)境因子共同作用的結(jié)果，且微生物是形成土壤團(tuán)聚體的最活躍的生物因素。土壤團(tuán)聚體和微生物密不可分。一方面土壤團(tuán)聚體是微生物存在的場(chǎng)所；另一方面土壤微生物是土壤團(tuán)聚體形成的重要生物因素。土壤團(tuán)聚體不同粒徑在養(yǎng)分的保持、轉(zhuǎn)化過程中的作用不同，且數(shù)量和空間排列分布方式?jīng)Q定了土壤孔隙的分布和連續(xù)性，從而決定了土壤保肥性能，進(jìn)而影響土壤生物活動(dòng)。土壤團(tuán)聚體粒徑的分布、團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其影響因素受到許多生態(tài)學(xué)家和土壤學(xué)家的廣泛關(guān)注。近年來，土壤團(tuán)聚體與土壤微生物學(xué)性質(zhì)關(guān)系日益受到關(guān)注，土壤團(tuán)聚體與土壤酶活性、微生物生物量和微生物多樣性關(guān)系成為研究熱點(diǎn)。本文將已有的不同保護(hù)性耕作對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)組成、土壤微生物特性的影響研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，分析土壤團(tuán)聚體組分特征與土壤微生物之間的相互作用關(guān)系，探討保護(hù)性耕作對(duì)土壤團(tuán)聚體影響機(jī)制，對(duì)于制定合理的農(nóng)田耕作措施，構(gòu)建農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有重要指導(dǎo)意義。

1 土壤團(tuán)聚體的表征指標(biāo)

土壤團(tuán)聚體根據(jù)膠結(jié)劑的類型，分為大團(tuán)聚體（Macroaggregates）和微團(tuán)聚體（Microaggregates），＞0.25 mm 團(tuán)聚體稱為大團(tuán)聚體，＜0.25 mm團(tuán)聚體稱為微團(tuán)聚體（Tisdall et al.，1982）。大團(tuán)聚體又劃分為＞2 mm的團(tuán)聚體（Large macroaggregates）和0.25—2 mm的團(tuán)聚體（Small macroaggregates）；微團(tuán)聚體劃分為 0.053—0.25 mm微團(tuán)聚體（Microaggregates）和＜0.053 mm的微團(tuán)聚體（Silt and clay fraction）（Six et al.，1998）。大團(tuán)聚體在保護(hù)活性有機(jī)碳免受酶和微生物的生物降解方面起著重要的作用（Nakajima et al.，2016），大團(tuán)聚體含量越多說明土壤結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。平均重量直徑（mean weight diameter，MWD）和幾何平均直徑（geometric mean diameter，GMD）是反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀況和水穩(wěn)定性特征的常用指標(biāo)，其值越大，表示團(tuán)聚體的平均粒徑團(tuán)聚度越高，穩(wěn)定性越強(qiáng)。分形維數(shù)（D）是評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)分布綜合指標(biāo)，反映土壤顆粒的大小及分布和土壤質(zhì)地的均一程度，其值越高，表明土壤質(zhì)地越黏重，通透性越差（黃冠華等，2002）。水穩(wěn)性團(tuán)聚體的占總團(tuán)聚體的占有量和其分布情況反映土壤物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。土壤團(tuán)聚體構(gòu)成比例失調(diào)和團(tuán)聚體穩(wěn)定性下降是土壤結(jié)構(gòu)退化的主要表現(xiàn)（王麗等，2014），降低了大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體對(duì)土壤碳和養(yǎng)分保護(hù)作用（Six et al.，2000a）。

2 保護(hù)性耕作對(duì)土壤團(tuán)聚體數(shù)量、分布特征和穩(wěn)定性的影響

保護(hù)性耕作有利于增加土壤團(tuán)聚體含量，改善土壤表層結(jié)構(gòu)（Kasper et al.，2009）。高洪軍等（2019）研究表明，秸稈還田顯著提高東北黑土區(qū)土壤大團(tuán)聚體、團(tuán)聚體平均重量直徑和幾何平均直徑，減少微團(tuán)聚體含量。關(guān)松等（2010）研究表明，添加玉米秸稈能提高黑土粒徑＞2 mm大團(tuán)聚體含量，同時(shí)降低了粒徑＜0.25 mm團(tuán)聚體含量。王美佳等（2019）在東北旱作區(qū)開展耕作方式和玉米秸稈還田試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田促進(jìn)＞0.25 mm 粒徑土壤團(tuán)聚體形成，降低了＜0.053 mm團(tuán)聚體含量。王麗等（2014）在渭北旱作玉米田的輪耕試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)免耕、輪耕增大土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑和幾何平均直徑，減小了分形維數(shù)，增大了粒徑＞0.25 mm團(tuán)聚體含量。劉威等（2015）對(duì)湖北省武穴市和荊州市兩個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田結(jié)合免耕處理提高水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量、土壤團(tuán)聚體平均重量直徑和幾何平均數(shù)。Li et al.（2019）對(duì)從1980年發(fā)表的關(guān)于264項(xiàng)關(guān)于保護(hù)性耕作對(duì)土壤物理特性影響研究表明，無論秸稈還田與否，保護(hù)性耕作與傳統(tǒng)耕作相比增加了土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑（MWD）、幾何平均重量直徑和水穩(wěn)性團(tuán)聚體（WSA）。

土壤團(tuán)聚體粒級(jí)組成和分布是反映土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)的指標(biāo)。保護(hù)性耕作對(duì)土壤團(tuán)聚體分布特征有顯著影響。冀保毅等（2015）研究表明，深耕和秸稈還田對(duì)土壤團(tuán)聚體組成的影響受土壤質(zhì)地和土層深度的影響，深耕增加壤土耕層下部和黏土機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑，秸稈還田能增加壤土和黏土機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑，增加土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。水穩(wěn)性團(tuán)聚體在不同土層（0—10、10—20、20—30、30—40 cm）中呈現(xiàn)不同分布趨勢(shì)，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體隨土層加深呈現(xiàn)逐漸向小粒級(jí)擴(kuò)大的趨勢(shì)，在30—40 cm土層中粉+黏團(tuán)聚體分布最多，且以翻耕秸稈不還田處理最為突出。

耕作方式影響土壤團(tuán)聚體形成，影響土壤大團(tuán)聚體與微團(tuán)聚體之間的相互轉(zhuǎn)化和再分布（Puget et al.，2000），進(jìn)而影響土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。長(zhǎng)期翻耕導(dǎo)致土壤表層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，使農(nóng)田表層土壤流失和風(fēng)蝕加劇，導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體質(zhì)量下降（Papendick et al.，1997）。常規(guī)耕作降低土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，增加粒徑＜0.25 mm團(tuán)聚體比例，減少粒徑＞2 mm大團(tuán)聚體比例。保護(hù)性耕作減少耕作次數(shù)，并結(jié)合秸稈覆蓋，降低表層土壤的流失，使土壤表層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到一定程度的恢復(fù)。免耕與傳統(tǒng)翻耕相比，減少了土壤的擾動(dòng)，促進(jìn)了土壤大團(tuán)聚體的形成和提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性（李景等，2015）。田慎重等（2017）在華北平原小麥-玉米輪作區(qū)不同耕作方式試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，旋耕-深松與秸稈還田方式與旋耕無秸稈還田方式相比，顯著提高表層0—20 cm土層土壤較大粒級(jí)團(tuán)聚體比例，提高了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。這是因?yàn)榻斩捿斎朐黾恿送寥烙袡C(jī)質(zhì)，同時(shí)這種新鮮有機(jī)質(zhì)可作為團(tuán)聚體的膠結(jié)物質(zhì)，增加微團(tuán)聚體的團(tuán)聚性能（Waters et al.，2003），從而促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成（劉中良等，2011）?；袅盏龋?019）在甘肅引黃灌區(qū)灰鈣土開展了不同耕作方式對(duì)團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性影響試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)深松-免耕的輪耕模式更有利于土壤團(tuán)聚體含量和穩(wěn)定性增加。張先鳳等（2015）在黃淮海潮土區(qū)不同耕作管理對(duì)團(tuán)聚體影響試驗(yàn)表明，保護(hù)性耕作方式與秸稈還田相結(jié)合對(duì)土壤團(tuán)聚體特征的影響顯著大于單獨(dú)的耕作方式或秸稈還田。以上研究表明，減少耕作次數(shù)，少免耕、輪耕和秸稈還田相結(jié)合有利于土壤大團(tuán)聚體形成和提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

3 保護(hù)性耕作對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響

土壤團(tuán)聚體與土壤有機(jī)碳的固定和分解關(guān)系密切。土壤有機(jī)碳作為土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)劑（Six et al.，2000a；劉中良等，2011），影響土壤團(tuán)聚體的數(shù)量和大小分布；土壤團(tuán)聚體的物理保護(hù)導(dǎo)致生物與有機(jī)碳的空間隔離是土壤有機(jī)碳穩(wěn)定的主要機(jī)制之一（Gregorich et al.，1997）。耕作方式通過改變土壤有機(jī)碳含量、分布和微生物活動(dòng)生境，從而影響土壤有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化和團(tuán)聚體的變化。在免耕系統(tǒng)中水穩(wěn)性大團(tuán)聚體增加與土壤有機(jī)碳含量增加密切相關(guān)（Plaza-Bonilla et al.，2010）。秸稈還田可增加土壤團(tuán)聚體形成過程中碳的供給（Verhulst et al.，2011）。大團(tuán)聚體中相對(duì)于微團(tuán)聚體含有較多新鮮活性有機(jī)碳含量和更高的轉(zhuǎn)化速率（Casro et al.，2002），且土壤有機(jī)碳主要分布于＞0.25 mm和0.25—0.053 mm團(tuán)聚體中（Zhou et al.，2008；Wang et al.，2019；Kan et al.，2020）。大團(tuán)聚體在保護(hù)活性有機(jī)碳免受酶和微生物的生物降解方面起著重要作用（Nakajima et al.，2016）。大多數(shù)研究表明，免少耕、秸稈還田等保護(hù)性耕作模式土壤有機(jī)碳含量顯著高于傳統(tǒng)耕作，且主要集中分布在0—10 cm土層（Sombrero et al.，2010；Syswerda et al.，2011；李景等，2015）。李景等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，免耕秸稈覆蓋和深松秸稈覆蓋均提高了＞2 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量，且有機(jī)碳含量隨耕作年限增加。傳統(tǒng)耕作破壞土壤大團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，使受土壤團(tuán)聚體保護(hù)的有機(jī)質(zhì)暴露程度增大，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而降低了土壤有機(jī)碳含量。保護(hù)性耕作土壤擾動(dòng)較少，有利于土壤有機(jī)碳的固定（Hati et al.，2015；Six et al.，2000b）。武均等（2015）在隴中黃土高原旱作農(nóng)田不同耕作試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，免耕秸稈覆蓋、免耕無秸稈覆蓋和翻耕秸稈還田均比傳統(tǒng)翻耕處理提高了土壤有機(jī)碳含量，以免耕秸稈覆蓋處理的含量最高，且土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量隨粒徑減小而增加。Liu et al.（2014b）在山西褐土進(jìn)行的耕作試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，免耕 17后與傳統(tǒng)翻耕方式相比，表層0—10 cm土壤有機(jī)碳含量顯著增加，而10—40 cm土層內(nèi)的有機(jī)碳含量略有降低。免耕秸稈覆蓋在不同氣候條件下，土壤固碳的潛力不同，濕潤(rùn)氣候比干燥氣候固定的有機(jī)碳含量高（Francabialia et al.，2017）。土壤有機(jī)碳含量未達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，土壤有機(jī)碳含量隨著秸稈還田年限增加而增加，而土壤有機(jī)碳含量達(dá)到飽和狀態(tài)后，秸稈還田將不再增加土壤有機(jī)碳含量（Hooker et al.，2005；Zhao et al.，2018）。以上結(jié)果表明，保護(hù)性耕作增加了表層土壤有機(jī)碳含量，有利于增加土壤肥力和土壤有機(jī)碳固定。對(duì)有機(jī)碳含量變化短期研究不能反映土壤質(zhì)量變化情況，需要更長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)。

4 保護(hù)性耕作對(duì)土壤微生物學(xué)特性的影響

4.1 保護(hù)性耕作對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶是具有催化功能的活性物質(zhì)（Marx et al.，2001），其活性可反映土壤微生物活性（Bandick，1999；Paz et al.，2002），對(duì)耕作方式比較敏感。微生物通過其分泌的酶參與生態(tài)系統(tǒng)中碳、氮、磷等養(yǎng)分的循環(huán)。保護(hù)性耕作使土壤表層有較高的碳氮養(yǎng)分和含水量，從而使土壤酶活性和微生物可利用資源高于傳統(tǒng)的耕作（Somenhally et al.，2018；Zuber et al.，2016）。孫建等（2009）研究表明，保護(hù)性耕作相對(duì)于傳統(tǒng)翻耕，提高了土壤脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性。裴雪霞等（2014）對(duì)山西省小麥-玉米輪作體系研究表明，玉米秸稈還田深翻和秸稈還田深松提高小麥拔節(jié)期土壤脲酶、堿性磷酸酶和蛋白酶活性，更有利于作物生長(zhǎng)。李彤等（2017）在西北旱區(qū)不同耕作方式試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，深松耕和免耕較傳統(tǒng)翻耕顯著增加土壤脲酶和蔗糖酶活性。張英英等（2017）在隆中黃土高原旱作不同耕作措施試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，免耕秸稈覆蓋、免耕無秸稈覆蓋、傳統(tǒng)翻耕秸稈還田處理均提高了土壤蔗糖酶、淀粉酶、纖維素酶和過氧化物酶活性。陳娟等（2016）在河西灌區(qū)的 3種耕作試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，固定道壟作較固定道平作、傳統(tǒng)耕作提高0—10 cm土層土壤脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性。

土壤團(tuán)聚體內(nèi)微域生境對(duì)其內(nèi)部生物化學(xué)過程具有隔離和保護(hù)作用，但保護(hù)效果受土壤酶種類、土壤團(tuán)聚體粒徑等因素的影響。大多數(shù)研究表明，土壤團(tuán)聚體內(nèi)的酶活性高于同研究區(qū)域內(nèi)的原土土壤（鐘曉蘭等，2015）。由于研究區(qū)域、土地利用方式、土壤類型、植被類型等不同，不同研究者得出的土壤酶在團(tuán)聚體分布規(guī)律不盡相同。馬瑞萍等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，黃土高原3種植物群落的土壤團(tuán)聚體纖維素酶、蔗糖酶和β-葡糖苷酶活性隨著團(tuán)聚體粒徑的減小而增大。邱莉萍等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，黃土高原重壤土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性隨土壤團(tuán)聚體粒徑增大而降低。Bach et al.（2014）研究表明，濕篩大團(tuán)聚體（＞1 mm）相對(duì)較小的團(tuán)聚體有更大的土壤酶活性，尤其是對(duì)碳循環(huán)密切相關(guān)的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶。鐘曉蘭等（2015）研究表明，廣東省赤紅壤土壤團(tuán)聚體的蔗糖酶、酸性磷酸酶和脲酶活性均以2—5 mm最高，脲酶和酸性磷酸酶在各團(tuán)聚體粒徑間差異不顯著。土壤酶在團(tuán)聚體內(nèi)分布特征和活性高低存在差異，與土壤酶性質(zhì)差異有關(guān)，因此土壤酶在團(tuán)聚體中的分布規(guī)律較復(fù)雜。

4.2 保護(hù)性耕作對(duì)土壤微生物群落的影響

土壤微生物在養(yǎng)分循環(huán)（Lupwayi et al.，2015）、團(tuán)聚體形成與穩(wěn)定（Blaud et al.，2012）等過程中起著重要作用。由于試驗(yàn)地類型、土壤類型和研究方法的不同，不同研究者得出的不同耕作措施對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響不盡相同。大部分研究表明，保護(hù)性耕作與傳統(tǒng)耕作相比，有利于增加土壤微生物多樣性和微生物生物量（Dong et al.，2017；AL-Kaisi et al.，2005；李素娟等，2008；Wang et al.，2017；陳娟等，2016；Li et al.，2020）。這是由于保護(hù)性耕作減少了土壤擾動(dòng)有利于維持土壤結(jié)構(gòu)，免耕秸稈還田造成溫度較低和較濕潤(rùn)的表層土壤環(huán)境（O'Connell et al.，2004），同時(shí)秸稈還田為土壤微生物提供了豐富的碳源和氮源，促進(jìn)更多的微生物生長(zhǎng)和繁殖。徐瑩瑩等（2018）在黑龍江進(jìn)行為期2年的不同耕作方式試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，免耕秸稈覆蓋和深翻秸稈還田與旋耕秸稈不還田相比，提高了玉米生育中后期微生物菌群數(shù)量和酶活性，并且深翻秸稈還田提高顯著。Sun et al.（2016）在東北黑土中研究發(fā)現(xiàn)，免耕比翻耕有利于增加土壤微生物生物量，更有利于真菌的生長(zhǎng)。趙亞麗等（2015）研究表明，秸稈還田提高豫北平原冬小麥-夏玉米輪作體系中玉米季土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，深耕和深松降低了10—40 cm土層土壤容重，提高了土壤微生物量。深耕和深松降低土壤容重，增加土壤孔隙度，有利于土壤氣體交換，提高好養(yǎng)性微生物活性和促進(jìn)礦物質(zhì)分解。陳坤等（2015）對(duì)黃淮海平原典型潮土 4種耕作措施試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，免耕秸稈覆蓋、耕作秸稈覆蓋和免耕秸稈不覆蓋保護(hù)性耕作措施能夠提高土壤纖維素降解菌數(shù)量和cbh I基因多樣性。Pastorelli et al.（2013）研究指出，免耕（13年）相對(duì)于翻耕降低了土壤微生物群落多樣性，推測(cè)是由于在黏土中長(zhǎng)期免耕造成了土壤板結(jié)。少耕增加土壤真菌生物量和提高土壤真菌/細(xì)菌比值。免耕促進(jìn)真菌生長(zhǎng)，是由于免耕受到的土壤擾動(dòng)減少，有利于真菌菌絲的建立（Wardle，1995）。李彤等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，在西北旱作麥田采用保護(hù)性耕作影響土壤微生物群落豐度和空間分布，并通過影響土壤理化性質(zhì)影響土壤微生物空間結(jié)構(gòu)。保護(hù)性耕作可改變土壤pH值，從而影響土壤微生物多樣性和土壤對(duì)作物生長(zhǎng)的適宜性（Hewins et al.，2017），促進(jìn)真菌菌絲網(wǎng)絡(luò)的形成，從而導(dǎo)致土壤真菌群落增加（Gottshall et al.，2017）。研究結(jié)果的差異與當(dāng)?shù)貧夂?、作物類型和土壤質(zhì)地狀況有關(guān)。

5 土壤團(tuán)聚體和土壤微生物關(guān)系

土壤團(tuán)聚體是土壤物理結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其分布和組成影響著微生物群落生長(zhǎng)和活動(dòng)。同時(shí)微生物的變化也影響土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定。土壤團(tuán)聚體是土壤養(yǎng)分的貯藏庫(kù)和各類微生物的微生境（張斌等，2014）。不同粒級(jí)團(tuán)聚體的物理化學(xué)特性均存在差異，直接影響其中的微生物的分布、數(shù)量、多樣性及功能（王雙磊等，2016）。土壤團(tuán)聚體通過在微生物、酶及其底物之間形成物理屏障，以此控制食物網(wǎng)的相互作用和影響微生物的周轉(zhuǎn)（Gupta et al.，2015）。土壤微生物在土壤團(tuán)聚體形成中的作用主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：（1）微生物細(xì)胞依靠自身帶有的電荷借助靜電引力使土壤顆粒彼此連接；（2）微生物分解有機(jī)殘留物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對(duì)土壤顆粒的粘結(jié)作用；（3）依靠真菌和放線菌菌絲網(wǎng)將土壤顆粒彼此機(jī)械的纏繞在一起。不同的微生物群落對(duì)團(tuán)聚體形成的影響機(jī)制不同。通常認(rèn)為真菌更有利于大團(tuán)聚體的形成，而細(xì)菌及細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物更有利于微團(tuán)聚體的形成，這主要是微生物在團(tuán)聚體中的分布是異質(zhì)的。

微生物控制著土壤生物化學(xué)過程，是土壤物質(zhì)和能量流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。土壤團(tuán)聚體數(shù)量和質(zhì)量直接影響土壤有機(jī)碳、生物活性和其他功能的發(fā)揮。土壤團(tuán)聚體外部如通氣狀況良好，有機(jī)質(zhì)豐富，有利于微生物生長(zhǎng)和活性的提高。土壤團(tuán)聚體內(nèi)部與外部相比含有較多的水分，但通氣性較差，團(tuán)聚體內(nèi)部主要以好氧兼厭氧細(xì)菌居多，主要以氨化細(xì)菌為主，含有少量的硝化細(xì)菌和真菌（Jiang et al.，2011）。團(tuán)聚體粒徑不同，微生物組成也有差異，細(xì)菌和真菌數(shù)量一般隨著土壤團(tuán)聚體粒徑的減小而升高。保護(hù)性耕作可促進(jìn)土壤大孔隙的形成，改善土壤的水、氣、熱及養(yǎng)分狀況，提高微生物活性，促進(jìn)團(tuán)聚體的形成。保護(hù)性耕作減少了土壤的擾動(dòng)，有助于大團(tuán)聚體內(nèi)部形成微粒有機(jī)質(zhì)，有利于土壤大團(tuán)聚體的形成和增加土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。Wang et al.（2016）研究表明，不同耕作模式通過影響土壤顆粒機(jī)械組成和養(yǎng)分含量，并進(jìn)一步影響土壤子囊菌門和擔(dān)子菌門的分布水平。目前有關(guān)保護(hù)性耕作對(duì)微生物的研究主要集中在土壤化學(xué)性質(zhì)對(duì)土壤微生物的影響方面，而對(duì)土壤團(tuán)聚體內(nèi)的微生物研究較少。

6 結(jié)論與展望

（1）保護(hù)性耕作減少了土壤擾動(dòng)，有利于土壤團(tuán)聚體形成和微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，增加水穩(wěn)性大團(tuán)聚體及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外關(guān)于耕作方式對(duì)土壤團(tuán)聚體特征的影響，主要集中在不同耕作方式對(duì)土壤耕層團(tuán)聚體特征的短期影響，對(duì)長(zhǎng)期耕作下不同土層土壤團(tuán)聚體演變規(guī)律的研究較少。需要進(jìn)一步開展長(zhǎng)期保護(hù)性耕作對(duì)不同土層土壤團(tuán)聚體的影響，同時(shí)不僅要對(duì)土壤耕作層的進(jìn)行研究，還要關(guān)注對(duì)深層土壤的影響。

（2）長(zhǎng)期免少耕、秸稈覆蓋還田等保護(hù)性耕作模式會(huì)使土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分在地表富集。目前中國(guó)保護(hù)性耕作主要側(cè)重于免耕和秸稈還田，缺少通過多種輪耕措施構(gòu)成的系統(tǒng)的保護(hù)性耕作體系。中國(guó)保護(hù)性耕作因區(qū)域氣候不同、作物類型、種植模式和土壤類型不同，得出對(duì)土壤有機(jī)碳含量和固碳潛力影響結(jié)果存在差異。因此，應(yīng)因地制宜進(jìn)行適宜的輪耕制度、輪耕周期、適量秸稈還田等保護(hù)性耕作技術(shù)體系推廣。耕作方式和秸稈還田對(duì)土壤有機(jī)碳含量變化短期研究不能反映土壤質(zhì)量變化情況。開展區(qū)域或典型土壤類型的固碳潛力研究，應(yīng)綜合考慮氣候類型、作物種類和農(nóng)業(yè)管理措施等諸多因素，并需要進(jìn)行長(zhǎng)期定位試驗(yàn)監(jiān)測(cè)。

（3）保護(hù)性耕作提高土壤酶活性、微生物生物量和微生物多樣性，使土壤微生物群落組成發(fā)生變化，提高土壤真菌/細(xì)菌比值，使土壤微生物群落向以真菌為優(yōu)勢(shì)菌群的方向發(fā)展。在不同保護(hù)性耕作方式下，土壤酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性及不同粒徑團(tuán)聚體內(nèi)的分布表現(xiàn)不同，長(zhǎng)期保護(hù)性耕作對(duì)土壤團(tuán)聚體內(nèi)部微生物的分布特征和分布規(guī)律仍不清楚，將土壤酶活性、微生物和團(tuán)聚體相結(jié)合，作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量變化的參考指標(biāo)具有重要意義。今后應(yīng)進(jìn)一步揭示土壤團(tuán)聚體-土壤微生物-土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系及其相互作用機(jī)制，為農(nóng)業(yè)固碳減排提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。