长期秸秆还田下水稻土铁氧化物形态对团聚体稳定性的贡献OA北大核心CSTPCD

【目的】铁氧化物是土壤团聚体形成和稳定过程中重要的无机胶结剂。研究长期秸秆还田下土壤团聚体中铁氧化物形态及分布的变化,以进一步阐明长期秸秆还田改善土壤结构的机理。【方法】基于湖南祁阳红壤实验站2012年开始进行的双季稻长期定位试验,采集连续11年秸秆不还田(NPK)、仅早稻秸秆还田(NPKRS1)及早稻秸秆和晚稻秸秆均还田(NPKRS2)处理的原状土,通过干湿筛法分离土壤团聚体(粒径>2、0.25~2、0.053~0.25和<0.053 mm),测定了团聚体中络合铁(Fe_(PP))、非晶形铁氧化物(Fe_(HH))和晶形铁氧化物(Fe_(DH))含量,并分析了团聚体中3种铁氧化物与团聚体稳定性的关系。【结果】与NPK处理相比,NPKRS1和NPKRS2处理均显著提高了>2 mm团聚体质量百分含量,降低了0.25~2 mm的团聚体质量百分含量,团聚体平均重量直径(MWD)分别显著提高了41.8%和57.2%,几何平均直径(GMD)分别显著提高了32.8%和36.3%(P<0.05)。长期秸秆还田后,所有铁氧化物含量在0.053~0.25 mm团聚体中均显著提高;Fe_(HH)含量在<0.053 mm粒级团聚体中没有显著变化,在其他粒级团聚体中显著增加了13.9%~56.0%。>0.053 mm团聚体中Fe_(HH)含量和0.053~0.25 mm团聚体中Fe_(PP)、Fe_(DH)含量均与团聚体MWD呈显著正相关(P<0.05),<0.053 mm团聚体中Fe_(PP)含量和0.25~2 mm团聚体中Fe_(DH)含量均与团聚体MWD呈显著负相关。>2 mm团聚体中Fe_(HH)、0.25~2 mm团聚体中Fe_(DH)、0.053~0.25 mm团聚体中Fe_(PP)、0.25~2 mm团聚体中Fe_(HH)、0.053~0.25 mm团聚体中Fe_(DH)、<0.053mm团聚体中Fe_(PP)对团聚体稳定性的影响最大,分别解释了团聚体MWD变异的5.8%、5.7%、5.7%、5.4%、5.3%、4.5%。【结论】长期秸秆还田促进络合铁和晶形铁氧化物在0.053~0.25 mm团聚体中的富集,促进非晶形铁氧化物在>0.053 mm团聚体中的富集,有利于>2 mm团聚体的形成,从而提高土壤团聚体的稳定性。