中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (19): 3835-3847.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.010
李天娇1,2(), 张乃于2, 申文艳2, 宋天昊2, 刘红芳2, 刘晓燕2, 张秀芝3, 彭畅3, 杨劲峰1(), 张淑香2()
收稿日期:
2024-02-27
接受日期:
2024-05-09
出版日期:
2024-10-01
发布日期:
2024-10-09
通信作者:
联系方式:
李天娇,E-mail:litianjiao2022@163.com。
基金资助:
LI TianJiao1,2(), ZHANG NaiYu2, SHEN WenYan2, SONG TianHao2, LIU HongFang2, LIU XiaoYan2, ZHANG XiuZhi3, PENG Chang3, YANG JinFeng1(), ZHANG ShuXiang2()
Received:
2024-02-27
Accepted:
2024-05-09
Published:
2024-10-01
Online:
2024-10-09
摘要:
【目的】比较长期不同施肥措施对两种典型土壤(黑土和棕壤)团聚体分布和稳定性的影响,探究影响团聚体稳定性的关键因素,为缓解土壤结构退化提供理论支撑。【方法】依托34年黑土和45年棕壤长期定位试验,选取两定位点共有的不施肥(CK)、化肥(NPK)、化肥配施有机肥(NPKM)处理,以及黑土特有的化肥配施秸秆(NPKS)处理、棕壤特有的有机肥——猪厩肥(M)处理,采集0—20 cm土层土壤样品,测定土壤化学性质,采用湿筛法对土壤团聚体进行筛分。【结果】相比于CK,NPK处理下黑土和棕壤大团聚体(>0.25 mm)比例显著降低8.6%和11.3%,团聚体平均重量直径(MWD)分别显著减少18.6%和10.7%,说明单施化肥导致黑土和棕壤团聚体稳定性显著降低;NPKM和M处理下棕壤的MWD分别显著增加44.2%和17.9%,而NPKM处理下黑土MWD未发生显著变化,但NPKS处理下黑土MWD显著提高11.8%,说明在棕壤中施用猪厩肥,黑土中秸秆还田是提高团聚体稳定性的重要措施。土壤团聚体的稳定性主要受土壤化学性质的影响。长期施用化肥(NPK)导致黑土和棕壤的pH和交换性钙、镁离子(Ca2+、Mg2+)降低,阻碍了大团聚体的形成和稳定。施用有机物料(M、NPKM、NPKS)抑制了土壤pH的降低,提高土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的含量,促进有机碳与铁铝氧化物、钙镁离子的结合,推动了黑土和棕壤颗粒的团聚过程,进而维持和提高了团聚体的稳定性。综合分析表明,影响黑土团聚体稳定的因素从大到小依次为络合态氧化铝(Alp)、Ca2+、POC、pH、MAOC,其中黑土团聚体稳定性与Alp显著负相关,与其余因素显著正相关。影响棕壤团聚体稳定性的关键因素从大到小依次为POC、络合态氧化铁(Fep)、pH、Mg2+、Ca2+、无定形态氧化铝(Alo)、Alp、无定形态氧化铁(Feo),其中棕壤团聚体稳定性与Alo和Feo显著负相关,与其他因素显著正相关。【结论】化肥配施有机物料(猪厩肥、秸秆)可以抑制土壤酸化,通过增加土壤POC和Ca2+含量,提高黑土和棕壤团聚体的稳定性,是延缓土壤结构退化的重要施肥措施。
李天娇, 张乃于, 申文艳, 宋天昊, 刘红芳, 刘晓燕, 张秀芝, 彭畅, 杨劲峰, 张淑香. 长期施肥对黑土和棕壤团聚体稳定性的影响及驱动因素[J]. 中国农业科学, 2024, 57(19): 3835-3847.
LI TianJiao, ZHANG NaiYu, SHEN WenYan, SONG TianHao, LIU HongFang, LIU XiaoYan, ZHANG XiuZhi, PENG Chang, YANG JinFeng, ZHANG ShuXiang. Effects of Long-Term Fertilization on Soil Aggregate Stability and Its Driving Factors in Black Soil and Brown Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(19): 3835-3847.
表1
不同施肥处理下黑土和棕壤化学性质"
土壤类型 Soil type | 施肥处理 Fertilization treatments | 指标Indicator | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
pH | POC (g·kg-1) | MAOC (g·kg-1) | Ca2+ (g·kg-1) | Mg2+ (mg·kg-1) | Alo (g·kg-1) | Feo (g·kg-1) | Alp (mg·kg-1) | Fep (mg·kg-1) | ||
黑土 Black soil | CK | 7.76Aa | 3.68Ac | 8.26Ac | 3.75Ab | 177.27Bd | 2.01Aa | 2.08Ba | 419.82Bb | 93.32Bc |
NPK | 6.44Ac | 2.75Ad | 9.64Abc | 2.90Ab | 338.19Ab | 1.84Aa | 2.02Ba | 466.93Ba | 160.15Bb | |
NPKM | 7.30Ab | 6.26Ba | 10.92Ab | 6.00Aa | 579.35Ba | 1.78Aa | 2.08Aa | 406.65Bbc | 235.91Ba | |
NPKS | 7.92a | 5.21b | 12.91a | 5.75a | 220.74c | 1.73a | 1.62a | 380.70c | 95.72c | |
棕壤 Brown soil | CK | 5.70Bb | 1.98Bc | 8.52Abc | 1.35Bcd | 273.49Ac | 1.42Bb | 2.60Ab | 466.73Ac | 185.21Ad |
NPK | 5.30Bc | 2.32Bc | 9.29Ab | 1.80Bbc | 218.18Bd | 1.71Aa | 3.26Aa | 568.00Ab | 239.96Ac | |
NPKM | 6.30Ba | 11.67Aa | 9.41Ab | 4.58Aa | 645.99Ab | 1.01Bc | 1.98Ac | 690.52Aa | 608.13Aa | |
M | 6.54a | 6.67b | 11.32a | 2.02b | 800.27a | 1.51b | 3.37a | 567.98b | 443.52b | |
土壤类型Soil type(S) | ** | ** | ** | ** | * | ** | ** | |||
施肥处理 Fertilization treatments(F) | ** | ** | * | ** | ** | * | ** | ** | ||
土壤类型×施肥处理S×F | ** | ** | ** | * | ** | ** |
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