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长期施肥对黑土和棕壤团聚体稳定性的影响及驱动因素

文献类型: 中文期刊

作者: 李天娇 1 ; 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 ;

作者机构: 1.沈阳农业大学土地与环境学院/土壤肥料资源高效利用国家重点实验室/农业农村部东北玉米营养与施肥科学观测实验站

2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室

3.中国农业科技东北创新中心农业资源与环境研究所

关键词: 长期施肥;黑土;棕壤;团聚体稳定性;有机碳组分;铁铝氧化物

期刊名称: 中国农业科学

ISSN: 0578-1752

年卷期: 2024 年 57 卷 019 期

页码: 3835-3847

收录情况: 北大核心 ; CSCD

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(Al_o)、Alp、无定形态氧化铁(Fe_o),其中棕壤团聚体稳定性与Al_o和Fe_o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。

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