秸秆及其配施对黄灌区盐碱土壤团聚体结构、持水及收缩特性的影响OA北大核心

为探究秸秆及其配施有机物料对黄河南岸灌区盐碱土壤结构的影响,本研究基于玉米秸秆还田处理设置了对照(CK)、3%玉米秸秆(W1)、2%玉米秸秆配施1%牛粪(W2)、2%玉米秸秆配施1%生物炭(W3)四个有机物料组合处理,于温室大棚土壤培养后,测定不同物料组合下盐碱土壤的团聚体特性、水分特征曲线及收缩曲线,对比分析不同物料组合对盐碱土壤持水特性及结构状况的影响。结果表明:不同物料组合均增加了土壤全氮、全碳和有机碳含量,增幅分别为9.09%~27.27%、21.10%~35.64%、25.54%~64.64%,土壤>0.25 mm团聚体数量和团聚体的水稳定性均明显提高,水稳定性团聚体含量(WR_(0.25))和几何平均直径(GMD)增幅分别达到50.00%~57.69%、64.86%~105.41%,但不同组合处理表现出显著差异性,其中W1处理提高盐碱土壤团聚体数量和稳定性效果最好,增幅分别为57.69%、105.41%。不同物料组合增强了盐碱土壤持水性,不同处理间的差异主要体现在低吸力段和中吸力段,当土壤水吸力<100 cm时,各处理体积含水率大小依次为W1>W2>W3>CK,而当100 cm<土壤水吸力<260 cm时,各处理含水率表现为W1>W3>W2>CK。不同物料组合也改变了土壤孔隙分布状况,其中W1处理和W2处理显著增加了土壤小孔隙和中等孔隙的体积占比,小孔隙体积占比较CK分别增加24.97%、20.22%,中等孔隙体积占比较CK分别增加11.43%、23.32%;而W3处理显著降低了土壤>30μm孔隙体积占比,较CK下降49.55%。通过比较分析Kim、Peng、Three-line和ModGG模型对盐碱土收缩过程的适应性发现,Peng和ModGG模型能较好地模拟离心条件下盐碱土壤的收缩曲线,拟合系数R^(2)均大于0.98,RMSE均小于0.012。基于ModGG模型分析后发现,不同有机物料组合提高了盐碱土壤收缩过程中结构收缩段的比例,增大了土壤孔隙体积;不同处理间土壤孔隙结构的力稳定性具有差异,其中W3处理的收缩率较CK降低19.11%,抗压实能力增强,W1处理和W2处理的收缩率较CK增大7.32%、9.76%,抗压实能力减弱。研究表明,土壤离心收缩过程中,结构收缩段的变化与土壤饱和含水率以及团聚体结构的水稳定性有关,而土壤体积的收缩情况与土壤>30μm孔隙体积变化有关。