有機物覆蓋的土壤環(huán)境效應(yīng)作用機制研究現(xiàn)狀與展望*

孫曉丹 葉鈺倩 王 剛 關(guān)慶偉

(南京林業(yè)大學生物與環(huán)境學院 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210037)

作為聯(lián)系大氣圈、水圈、生物圈的重要紐帶，土壤環(huán)境直接影響著整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量循環(huán)(肖春旺等， 2017)。近些年，全球氣候變化下溫度和降水等條件的改變、氮沉降、O3濃度升高等自然變化直接影響了土壤生態(tài)系統(tǒng)，造成土壤碳庫不穩(wěn)定、土壤微生物功能多樣性降低等一系列問題(Chenetal., 2015; Liuetal., 2018; Semenchuketal., 2019)。不斷增加的人為干擾及土地利用變化等使土壤理化性質(zhì)、生物學性質(zhì)和物質(zhì)循環(huán)等發(fā)生了改變(Lietal.， 2013; Vogeletal., 2015)，出現(xiàn)了越來越多的土壤退化問題。同時，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，化肥過量施用、工業(yè)產(chǎn)生的重金屬及有毒物質(zhì)等使土壤污染問題越來越嚴重。因此，土壤保育及土壤修復成為目前全球亟待解決的環(huán)境問題之一。

有機物覆蓋因具有改善土壤環(huán)境、促進林木生長等多種功能(Ruggerietal., 2016; Jiménezetal., 2017; Paletal., 2017)，成為當前土壤保育和林地近自然化管理的重要措施，受到越來越多的重視。同時，作為一種土壤干擾方式，有機物覆蓋對土壤環(huán)境的影響研究及土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的作用機理探索越來越多，但因缺少長期定位觀測數(shù)據(jù)，其作用機制尚未研究清楚，目前還沒有統(tǒng)一定論，生產(chǎn)實踐中的技術(shù)體系還不完善。為此，本文利用Web of Science、CNKI等數(shù)據(jù)庫相關(guān)文獻，從土壤水環(huán)境、土壤熱環(huán)境、土壤氣環(huán)境、土壤生物環(huán)境、土壤碳組分及土壤肥力等方面入手，闡述有機物覆蓋對土壤環(huán)境效應(yīng)的影響及作用機制，展望將來的研究重點，以期為深入探究有機物覆蓋對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響機理及提高土壤保育和修復效果提供參考。

1 有機物覆蓋對土壤水環(huán)境的影響

有機物覆蓋對土壤水環(huán)境的作用機制主要體現(xiàn)在減緩地表水分蒸發(fā)和雨水直接滲透。尤其在夏季，降雨量大，同時裸露土壤表面水分容易蒸發(fā)，由于土壤-大氣界面水汽通量的變化，造成土壤表層水分(0～10 cm)的變化是動態(tài)的(Kaderetal., 2017; 彭婷婷等， 2014)，而增加覆蓋物可降低土壤濕度的波動(Abouzienaetal., 2015)。研究表明，施用有機物覆蓋能有效改善土壤物理性質(zhì)，促進土壤團粒結(jié)構(gòu)形成，提高土壤水穩(wěn)性團聚體含量，增加土壤孔隙度和持水率，從而改善土壤通透性和保水保肥性(Nawazetal., 2016; 彭婷婷， 2013)。同時，覆蓋會明顯降低土壤蒸發(fā)，且隨覆蓋量增加覆蓋阻力呈指數(shù)增長(李艷等， 2015)。與裸露土壤相比，施用覆蓋物的土壤水分可增加10%，土壤蒸發(fā)累積減少可達40%(Mahdavietal., 2017)。Zhou等(2017)研究發(fā)現(xiàn)，由于土壤表面蒸發(fā)量大，地膜覆蓋主要影響40 cm土深處的土壤水分，但在20、40和70 cm深處均有利于水的滲透和土壤水的貯藏，適合深根系樹苗； 而碎石覆蓋只改善了10～20 cm土層的濕度，適合淺根系樹種(Jiménezetal., 2017)。因此，可在林業(yè)管理實踐中合理利用覆蓋物提高土壤保水性能這一作用，根據(jù)不同土壤狀況和植物種類選擇使用不同的有機覆蓋物及覆蓋量，如松針、核鱗、樹皮及枯葉等均是很好的土壤保水材料，可減少成本，提高綠化效果和生態(tài)效益(張艷等， 2013)。同時這一特性也可用在火災(zāi)后的土壤水分保持，有利于植被恢復(Fernndezetal., 2016)。另外，覆蓋物可以去除水溶液中的鉛、鎘和銅(Salimetal., 2002)，降低土壤鹽離子濃度，從而減少對植物的毒害(El-Wahedetal., 2017)。

覆蓋物有利于減緩水土流失。研究表明，減少地面徑流主要依賴于覆蓋物，覆蓋層對減少細溝侵蝕特別是帶狀細溝十分有效(Pratsetal., 2017)。有研究提出，覆蓋物能夠降低徑流量、土壤和磷酸鹽損失，可用于公路路堤侵蝕控制(Bakretal., 2015)。不同有機覆蓋物可使低滲透土壤的滲濾液容量減少34%～92%(Pearsonetal., 2015)，且覆蓋率越高，土壤水分增加越明顯(Montenegroetal., 2013)。同時，覆蓋可使地面徑流的渾濁度減少90%以上，覆蓋越厚效果越好(時連輝等， 2010)。但在Rahma等(2017)的研究中發(fā)現(xiàn)，在極端降雨條件下，秸稈覆蓋導致的黃土邊坡土壤流失量超過了無覆蓋物處理。

盡管關(guān)于有機物覆蓋對土壤水環(huán)境的影響研究較多，但對土壤毛管水、重力水等的作用研究資料較為匱乏； 同時土壤水分與其他土壤環(huán)境因素(如氣體排放、碳組分等)密切聯(lián)系，他們之間的轉(zhuǎn)化及相關(guān)機制還需進一步明晰。另外，關(guān)于有機物覆蓋對土壤水環(huán)境的影響研究結(jié)果存在差異，可能是受自然環(huán)境、覆蓋材料等多種因素的影響，所以應(yīng)針對不同地域、氣候等開展更多研究，根據(jù)不同情況制定合理的覆蓋方案以提高土壤保水能力、改善土壤水環(huán)境。

2 有機物覆蓋對土壤熱環(huán)境的影響

土壤溫度對植物的影響在一定程度上比大氣溫度更重要，覆蓋物的施用對土壤產(chǎn)生保溫隔熱的作用，可通過改變輻射平衡、熱和水汽傳遞率等因素影響水熱狀況(Pramaniketal., 2015)。在春季試驗中，覆蓋降低了土壤溫度日變化，但對土壤平均溫度沒有影響(Gheshmetal., 2018)； 與裸地對照相比，稻草覆蓋基本維持了花生(Arachishypogaea)整個生長期內(nèi)較高的土溫(Ramakrishnaetal., 2006)，而秸稈覆蓋則降低了整個生長季大豆(Glycinemax)的土壤溫度(Siczeketal., 2015)。Zhang等(2009)試驗表明，麥稈覆蓋處理下，在溫暖時期10 cm深處土溫較無覆蓋處理降低了0～4 ℃，在寒冷時期則增加了0～2 ℃，均有利于植物生長，說明覆蓋物具有在高溫時降溫、低溫時保溫的雙重緩沖效應(yīng)(王中堂等， 2011; 劉娜， 2013)。而Singer等(2009)研究表明，美國西南部城市景觀中的北美沙漠植物的生長，可能不需要補充滴灌和無機物覆蓋。造成試驗結(jié)果差異的原因可能與不同地區(qū)的氣候背景、試驗時間等因素有關(guān)。

目前有機物覆蓋對土壤熱環(huán)境的影響研究較為單一，大多聯(lián)系土壤水分和土壤呼吸等進行分析，其作用機制還沒被完全理解。且較多研究是地膜(無機物)覆蓋對土壤水熱的影響，地膜與有機物覆蓋對土溫的作用機理存在差異。土壤溫度是土壤有機碳固存、養(yǎng)分及土壤微生物的重要影響因素，且受大氣溫度影響，土壤溫度的日、季節(jié)變化均較大，應(yīng)建立長期持續(xù)的試驗監(jiān)測，對其深入探究。

3 有機物覆蓋對土壤氣環(huán)境的影響

有機物覆蓋對土壤氣環(huán)境的影響主要集中在溫室氣體方面。據(jù)估計，大氣中每年約有5%～20%的CO2、15%～30%的CH4和80%～90%的N2O來源于土壤，土壤的微小變化都會對溫室氣體通量產(chǎn)生重要影響(Hansenetal., 1990; 劉慧峰等， 2014)。溫室氣體形成受土壤水分、溫度等影響，所以有機物覆蓋亦會影響土壤CO2、CH4和N2O等溫室氣體的排放。有研究表明，覆蓋率對溫室氣體通量的影響大于施肥量，高覆蓋比低覆蓋的凈全球變暖潛勢高(Lenkaetal., 2013)，小麥(Triticumaestivum)秸稈還田使玉米(Zeamays)生育后期N2O和NO的累積排放量增加(Liuetal., 2011)；而有研究卻發(fā)現(xiàn)，秸稈還田增加了CO2和CH4排放，對N2O排放的影響表現(xiàn)為不確定性(賀京等， 2011； 郭騰飛等， 2016)。這與溫室氣體排放受多種因素影響有關(guān)，有機物覆蓋改變了多種土壤環(huán)境因子，造成其對溫室氣體排放的影響不同。

造成各研究結(jié)果差異的原因，一方面是有機物覆蓋本身作為一種活性有機質(zhì)，為溫室氣體排放提供了碳源和氮源，同時覆蓋改善了土壤孔隙度，提高了土壤溫度，增加了土壤微生物活性，促進了土壤呼吸，從而促進了溫室氣體的排放。另一方面，有機物覆蓋增加了土壤含水量，限制了O2擴散、土壤有機碳分解和土壤呼吸速率，從而降低了溫室氣體排放。這可能與當?shù)貧庀?、測定時期等因素有關(guān)，關(guān)于有機物覆蓋對溫室氣體排放影響的研究，還有待進一步深入。

4 有機物覆蓋對土壤生物環(huán)境的影響

4.1 對土壤微生物、動物的影響

有機物覆蓋通過改變土壤的水、肥、氣、熱等因子，改善土壤理化性質(zhì)，進而影響土壤微生物活動。研究表明，有機物覆蓋可顯著增加土壤細菌的碳代謝活動和細菌群落的多樣性，改變土壤細菌群落的結(jié)構(gòu)和功能，利于土壤微生物生態(tài)環(huán)境和土壤質(zhì)量的改善(Huangetal., 2008; Fornwaltetal., 2017)，且隨覆蓋量增加，土壤細菌、真菌數(shù)量增多(劉久俊等， 2008a)。有研究通過克隆、測序rRNA和編碼基因的方法證實，土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和成分的變化與有機物質(zhì)輸入和土壤理化條件的差異有關(guān)，覆蓋物改變了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)，提高了土壤生產(chǎn)力(Chenetal., 2014)。研究表明，經(jīng)過地表有機物處理后，土壤放線菌和細菌的數(shù)量都高于對照，其中硝態(tài)氮與真菌數(shù)量呈顯著負相關(guān)，銨態(tài)氮與放線菌數(shù)量呈顯著正相關(guān)(闞麗艷， 2016)。這主要是因為有機覆蓋物能為土壤提供大量有機碳源和無機營養(yǎng)，促進了土壤微生物增加(趙德英， 2013)。而在Li等(2010)的試驗結(jié)果中，有機物覆蓋和施肥使集約管理下的竹林土壤微生物生物量碳先增加后減少，這種不一致性很可能是因為添加了較大量的化學肥料，導致土壤微生物活性和生物量的降低。在有機物覆蓋影響土壤微生物的同時，微生物生物量和微生物群落的功能多樣性又對植物凋落分解和碳循環(huán)產(chǎn)生重要作用(Carneyetal., 2005)，土壤中的營養(yǎng)成分會隨土壤生物群的增加而增加(Forgeetal., 2008)，這種相互作用共同促進了土壤肥力的提高和整個循環(huán)過程的轉(zhuǎn)換。

微生物是土壤有機碳周轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，有研究指出，溫度是控制微生物活性的關(guān)鍵因素(Zhangetal., 2018)。有機覆蓋物的添加直接為土壤微生物提供了碳源，覆蓋處理下的植物生物量等改變通過根系與土壤相互作用，這些因素均可影響土壤微生物的活性、種類、多樣性等。關(guān)于有機物覆蓋下影響土壤微生物活性的主導因素及整個土壤生態(tài)系統(tǒng)的作用機制尚不清楚，需進一步探究。

有機物覆蓋還刺激了蚯蚓(Pheretima)等生物及其他動物群的活動，進而改善土壤的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量(Laletal., 1998; D?ringetal., 2005)。研究發(fā)現(xiàn)，有機物覆蓋的地塊較其他地塊更容易產(chǎn)生無脊椎動物(Jordanetal., 2007)，土壤原生動物和線蟲的豐富度較對照和地膜覆蓋均增加(Forgeetal., 2003)。

4.2 對土壤酶活性的影響

土壤酶活性反映了土壤生物化學過程的相對強度，即土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化情況?？傮w而言，有機物覆蓋后的土壤有機質(zhì)、營養(yǎng)元素含量增加，微生物豐富度及活性增強，植物吸收更多養(yǎng)分后提高生產(chǎn)力并通過根系改變分泌物，使土壤中的酶活性顯著提高，且覆蓋量越大酶活性越強(劉永俊等， 2008b； 徐宏強等， 2015)。不同有機物覆蓋對不同酶的活性影響不同。脫氫酶、蛋白酶等在杏殼覆蓋的有機層中具有較高的微生物活性，且酶活性與土壤有機碳含量及土壤水分有顯著相關(guān)性(Lpezetal., 2014)； 而秸稈覆蓋對土壤呼吸作用、微生物生物量、轉(zhuǎn)化酶活性、過氧化氫酶活性等影響更大(Zhaoetal., 2009)。土壤酶活性的提高是由于增加有機物質(zhì)后，土壤C/N比發(fā)生了變化，為增強酶促反應(yīng)和土壤呼吸強度提供了基質(zhì)，而不同覆蓋物的有機物含量不同，也就造成了其對土壤不同酶活性的影響不同。紫花苜蓿(Medicagosativa)覆蓋下的土壤蔗糖酶活性最高，增幅達32.84%，早熟禾(Poaannua)覆蓋利于土壤脲酶活性的提高，增幅為21.97%，葦狀羊茅(Festucaarundinacea)覆蓋后，土壤磷酸酶活性較對照提高了56.00%(韓翔， 2014)。土壤酶活性提高，說明土壤中的碳氮轉(zhuǎn)化速率加快，表明有機覆蓋物的添加改變了土壤環(huán)境及其內(nèi)部的循環(huán)動態(tài)。

土壤酶活性受土壤理化性質(zhì)、土壤微生物、植物根系等多因素影響，有機覆蓋物的添加對土壤不同酶活性的作用機制及主要影響因素仍不清晰，未來探究中可結(jié)合多個影響因素，通過建立模型等方法進行綜合分析評價，找出整個影響機制的關(guān)鍵因子。

4.3 對植物根系的影響

根是植物的重要組成部分，其通過土壤吸收水分和養(yǎng)分，同時對土壤具有一定的固持作用，可防止土壤侵蝕，根系產(chǎn)生的分泌物又與土壤微生物、土壤酶等相互作用、相互影響。覆蓋物通過改善土壤環(huán)境影響植物根系的生長和生理。研究表明，有機物覆蓋可調(diào)節(jié)墑情，從而保持不同土壤深處的較高含水量和根長密度，促進根系發(fā)育、下扎，提高根系的發(fā)達程度、下扎深度和幅度(Lietal., 2016a; 劉盛富， 2009)，且在根系修復后，在根球表面上放置的覆蓋物可促進植物纏繞根系的再生長(Gilmanetal., 2015)。研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋處理可減小細根根徑、增大比根長、減小大根徑根系的下扎深度，有效增大根系水平分布范圍及垂直深度，增大根系的水肥吸收空間，且土壤理化性質(zhì)與根系生長分布密切相關(guān)(孫文泰等， 2015； 2016)。但也有試驗表明，覆蓋稻草降低了花生的根系干質(zhì)量(郭陞垚等， 2014)。有機物覆蓋能顯著提高植株根系活力(梁文旭等， 2007)，而地膜等無機物覆蓋則不利于維持較高根系活力，且使夏季地溫超過植物根系生長的上限溫度，對根系生長和生理功能發(fā)揮不利(張義等， 2010)。關(guān)于植物根系周轉(zhuǎn)，有研究表明，有機質(zhì)添加可降低個體根的存活率，提高細根群體的周轉(zhuǎn)率(Pritchardetal., 2010)。植物細根的分解、周轉(zhuǎn)是動態(tài)變化的，目前關(guān)于有機物覆蓋下細根分解、周轉(zhuǎn)的長期定位研究結(jié)果比較匱乏，未來需加強該方面的研究。

有機物的輸入通過改善土壤環(huán)境促進植物生長，同時植物養(yǎng)分循環(huán)等生理變化通過根際沉積等改變土壤的碳輸入等。研究發(fā)現(xiàn)，土壤生態(tài)系統(tǒng)對凋落物增加的響應(yīng)可能主要受根系驅(qū)動，某種程度上，有機碳的主要來源通常是根際沉積(Chenetal., 2018)。目前關(guān)于有機覆蓋物施加后不同級別細根中碳氮等元素的含量變化及土壤-根系間碳氮循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系及作用機制的研究較少，有待進一步探究。

5 有機物覆蓋對土壤碳組分的影響

有機物覆蓋作為一種碳源，其添加必然影響土壤碳組分的動態(tài)。孫萌等(2018)研究表明，覆蓋后土壤的有機碳含量、碳庫活度顯著增加(孫萌等， 2018)。Chantigny(2003)研究表明，植物材料的分解可增加土壤有機碳和氮(Chantigny, 2003)。隨著時間推移，秸稈覆蓋的連續(xù)施用可通過增加穩(wěn)定碳組分和減少不穩(wěn)定碳組分來增加土壤碳固持量(Wangetal., 2018)。Li等(2010)研究有機物覆蓋和施肥對我國東南地區(qū)集約管理下雷竹(Phyllostachyspraecox)林土壤碳庫形成的影響發(fā)現(xiàn)，土壤有機碳、水溶有機碳、熱水溶有機碳、易氧化有機碳均隨覆蓋時間增加而增加，而微生物生物量碳在前5年增加之后減少，可能是因為除了有機物覆蓋，還施用了大量化肥，而過量施用化肥可降低土壤微生物活性和其生物量碳。雖然覆蓋后土壤總有機碳含量增加，但穩(wěn)定性下降，日后應(yīng)解決這種穩(wěn)定性下降造成的碳組分移動問題。李志剛等(2015)研究發(fā)現(xiàn)，不同處理對土壤有機碳含量的影響為： 翻埋楊樹(Populus)粉碎枝條+覆蓋未粉碎的柳樹(Salixbabylonica)枝條>翻埋楊樹粉碎枝條>覆蓋楊樹粉碎枝條>空白對照(李志剛等， 2015)。另外，在覆膜條件下，需投入更多有機物質(zhì)才能維持土壤團聚體的穩(wěn)定性及較高有機碳含量(呂欣欣等， 2018)，說明覆蓋后土壤有機碳改變主要決定于所施加覆蓋物量及成分。

目前關(guān)于有機物覆蓋對土壤碳組分的影響研究結(jié)果還存在爭議。Li等(2016b)研究表明，水溶性有機碳和微生物生物量碳是秸稈覆蓋下土壤有機碳變化的最敏感指標。而 Plaza等(2014)試驗發(fā)現(xiàn)，顆粒有機碳對土壤管理實踐中的變化比其他有機碳組分更敏感，秸稈覆蓋使土壤有機碳和顆粒有機碳增加7%～13%(Liuetal., 2014; Zhangetal., 2017)。造成研究結(jié)果差異的原因主要是土壤碳組分受多種因素的影響，如氣候、立地條件和土壤理化性質(zhì)等均會影響土壤可溶性有機碳含量的變化(Kawahigashietal., 2003)，且土壤有機碳組分對土壤管理的響應(yīng)隨時間推移而不同(Shangetal., 2014)。因此，有機物覆蓋對土壤碳組分的作用機制還不清楚，特別是不穩(wěn)定有機碳受環(huán)境影響波動較大，需進行長期定位試驗。

6 有機物覆蓋對土壤肥力的影響

有機物覆蓋能顯著提高土壤肥力，一方面是因為有機物覆蓋對土壤水、氣、熱、生物等條件的改善，另一方面，覆蓋物自身分解為土壤提供了氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素(梁珍海等， 2015)。有機物覆蓋后土壤氮的礦化率和固定率均提高(Huangetal., 2008)，可溶性有機氮和微生物生物量氮濃度增加。Jobidon等(1989)研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋后，在連續(xù)2年多的時間里，黑云杉(Piceamariana)幼苗生長和葉面氮含量顯著提高，主要與秸稈造成的植被競爭減少、硝化作用抑制有關(guān)。

不同有機物覆蓋后，土壤速效磷、有機質(zhì)、速效鉀、銨態(tài)氮、根際土壤水解性氮、有效磷等含量均明顯增加，且覆蓋量越大，效果越明顯； 不同有機覆蓋物對土壤肥力的影響綜合得分排名為核鱗>枯葉>樹皮>松針>木屑>對照(闞麗艷， 2016； 劉久俊等， 2008b； 2015)。試驗表明，秸稈和鮮草覆蓋均能有效增加土壤有機質(zhì)含量，紫花苜蓿覆蓋對土壤堿解氮和速效磷含量的增加作用最明顯，葦狀羊茅覆蓋對土壤全量養(yǎng)分的增加效果最明顯(韓翔， 2014)。因此可根據(jù)不同需求，添加不同覆蓋物進行土壤改良。也有研究指出，植物覆蓋促進了大豆的生長，是由于早期生長階段的氮素固定增加，而土壤肥力在生長后期提高(Kitouetal., 1994)?？傮w來看，有機覆蓋物的分解在不同程度上增加了土壤有機質(zhì)、營養(yǎng)元素含量，改善了土壤營養(yǎng)情況，增加了土壤肥力。

7 展望

有機物覆蓋作為一種對土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及過程的有效干擾方式，在城市土壤保育和修復中發(fā)揮著重要作用。目前，開展了大量有機物覆蓋對土壤水、熱、氣、生物環(huán)境、碳組分及養(yǎng)分循環(huán)影響研究，但在以下方面仍需加強：

1) 開展長期定位的動態(tài)監(jiān)測和試驗研究 受土壤性質(zhì)、地域氣候、季節(jié)變化、覆蓋處理不同等因素的影響，土壤水分、溫度、氣體排放、土壤碳組分、細根分解和周轉(zhuǎn)等指標的動態(tài)變化較大，前人對有機物覆蓋的土壤環(huán)境效應(yīng)研究結(jié)果存在差異和不確定性，且土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程及影響機理較為復雜，干擾后的變化因素較多，因此需進行多區(qū)域、多條件的長期定位監(jiān)測研究，總結(jié)變化規(guī)律，為土壤生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷等物質(zhì)循環(huán)過程及調(diào)控機制研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2) 系統(tǒng)探究有機物覆蓋對土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化過程的影響，深入研究其作用機制 施加有機覆蓋物后土壤生態(tài)系統(tǒng)受到干擾會發(fā)生一系列變化，有些指標的變化是有機物覆蓋直接影響產(chǎn)生的(土壤溫度等)，有些是間接產(chǎn)生的(土壤酶活性等)，各因素間相互聯(lián)系，變化機制較為復雜，目前的研究還比較單一，未來需對土壤生態(tài)系統(tǒng)進行全面系統(tǒng)的綜合研究，以進一步明確大氣-土壤-植物間的物質(zhì)循環(huán)過程，找出其中起主導作用的關(guān)鍵影響因素。

目前有機物覆蓋對土壤毛管水、重力水等的作用研究鮮見報道，而這是土壤水分變化研究的新方向； 溫度不僅與土壤中物質(zhì)循環(huán)有關(guān)，還關(guān)系到系統(tǒng)的能量傳遞，所以土壤熵的變化可作為未來土壤生態(tài)系統(tǒng)能量流動研究的切入點。

土壤微生物是土壤物質(zhì)循環(huán)的調(diào)節(jié)者和驅(qū)動者，微小的環(huán)境變化都會引起微生物群落結(jié)構(gòu)組成變化，但因其種類繁多、數(shù)量巨大，目前人們對土壤微生物的了解十分有限。有機覆蓋物施加后，土壤微生物及根際微生物的種類、數(shù)量、功能多樣性的變化是解析土壤-根際-根系間物質(zhì)循環(huán)及土壤酶活性變化的重要依據(jù)，也是解析土壤碳氮循環(huán)機理的重要因素，因此深入探究干擾后土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、功能的變化是非常必要的。

土壤酶活性是土壤物質(zhì)循環(huán)的重要指標，有機物覆蓋后土壤酶活性的變化與微生物群落結(jié)構(gòu)和細根結(jié)構(gòu)及動態(tài)變化密切相關(guān)，同時受土壤理化性質(zhì)變化的影響，但其中酶活性的驅(qū)動機制尚不清楚，有待于深入探究。

植物根系在土壤生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色，但目前關(guān)于有機物覆蓋對細根結(jié)構(gòu)和功能的動態(tài)變化研究還比較匱乏，在未來研究中需進一步加強。

3) 建立完善的有機物覆蓋應(yīng)用技術(shù)體系，提高城市土壤保育和土壤修復效果 由于土壤退化和污染等問題的不斷增加，尋找一種更優(yōu)的管理措施來進行城市土壤的保育、恢復土壤生態(tài)系統(tǒng)，成為我國面臨的一個嚴峻問題。適宜的有機物覆蓋對土壤改良等具有積極影響，且廢物利用，是土壤近自然化管理的優(yōu)選。但覆蓋過量可能引起透水性差或土壤過度潮濕、通氣不良、增加溫室氣體排放等不良影響。因此，健全的有機物覆蓋應(yīng)用技術(shù)體系是提高城市土壤質(zhì)量的重要保障。未來應(yīng)依據(jù)研究結(jié)果，針對不同地區(qū)、不同土地類型等制定相應(yīng)的有機物覆蓋施用方案，以更好地進行土壤保育和土壤修復。