长期施肥对黑土和棕壤团聚体稳定性的影响及驱动因素OA北大核心CSTPCD

【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(Ca^(2+)、Mg^(2+))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(Al_(p))、Ca^(2+)、POC、pH、MAOC,其中黑土团聚体稳定性与Al_(p)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(Fe_(p))、pH、Mg^(2+)、Ca^(2+)、无定形态氧化铝(Al_(o))、Al_(p)、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Ca^(2+)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。