4年作物種植對(duì)不同比例砒砂巖與沙復(fù)配土水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響

趙彤++韓霽昌++張揚(yáng)++王歡元++姬先

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.128

摘要：為深入研究毛烏素沙地砒砂巖和沙復(fù)配成土過(guò)程，采用砒砂巖與沙1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5等3種不同體積比混合所得復(fù)配土種植作物，分析4年作物種植中不同復(fù)配土水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化規(guī)律。結(jié)果表明：作物種植前，3種復(fù)配土中>0.25 mm與0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比大小順序?yàn)? ∶1>1 ∶2>1 ∶5，整體含量較低，>0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分比維持在18.38%～28.22%之間，每種復(fù)配土中0.25～0.50、0.50～2.00、2.00～5.00、>5.00 mm等4種粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例相近；種植4年后，1 ∶2復(fù)配土的>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分比明顯增加并超過(guò)其余2種，達(dá)到32.34%，1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5等3種復(fù)配土>0.25 mm團(tuán)聚體的主要成分分別為0.25～0.50 mm（53.54%）、0.25～0.50 mm（59.43%）、0.05～2.00 mm（52.16%），3種復(fù)配土的0.25～2.00 mm團(tuán)聚體均明顯增加，且以1 ∶2的增幅最高；1 ∶2復(fù)配土有機(jī)質(zhì)與0.25～0.50、0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體呈極顯著相關(guān)關(guān)系。表明作物種植4年后提高了3種復(fù)配土中0.25～2.00 mm團(tuán)聚體的比例，并且1 ∶2復(fù)配土最有利于該粒級(jí)團(tuán)聚體的形成。

關(guān)鍵詞：砒砂巖；沙；復(fù)配土；水穩(wěn)性團(tuán)聚體；膠結(jié)作用；作物種植

中圖分類號(hào)： S156文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0443-05

收稿日期：2015-10-13

基金項(xiàng)目：國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（編號(hào)：201411008）。

作者簡(jiǎn)介：趙彤（1988—），男，陜西鳳翔人，碩士，初級(jí)工程師，主要從事土地整治科學(xué)研究。E-mial：zt19880720@126.com。

通信作者：韓霽昌，博士，研究員，主要從事土地工程、土地經(jīng)濟(jì)、水土資源優(yōu)化配置等方面研究。E-mial：270989792@qq.com。土壤團(tuán)聚體是土壤的基本結(jié)構(gòu)單元，在土壤中具有保證土壤水肥氣熱、影響土壤酶的種類和活性、維持土壤疏松熟化層3大功能。不同粒級(jí)的微團(tuán)聚體在營(yíng)養(yǎng)元素的保持、供應(yīng)及轉(zhuǎn)化能力等方面發(fā)揮著不同的作用[1]。土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)和作物高產(chǎn)所必需的土壤條件之一。土壤團(tuán)聚體的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，包括一系列的物理、化學(xué)及生物作用，主要依賴于土壤中各膠結(jié)物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)[2]。成土母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)土壤無(wú)機(jī)膠體的組成和作用有很大影響，而有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)的形成與微生物數(shù)量、活性及其代謝產(chǎn)物和植物根系分泌物、有機(jī)質(zhì)的輸入等有關(guān)[3]。團(tuán)聚體的穩(wěn)定性是指團(tuán)聚體抵抗外力作用或外部環(huán)境變化而保持其原有形態(tài)的能力，包括水穩(wěn)定性、力學(xué)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性等[4]，其中水穩(wěn)性團(tuán)聚體是評(píng)價(jià)土地質(zhì)量的重要指標(biāo)。土壤團(tuán)聚體的數(shù)量和穩(wěn)定性也是衡量土壤可蝕性的重要指標(biāo)[5-6]。

我國(guó)毛烏素沙地沙漠化嚴(yán)重，自然植被稀疏，極富砒砂巖與沙2種巖石礦物，前者干燥時(shí)膠結(jié)松散、遇水迅速膨脹，后者通體無(wú)結(jié)構(gòu)、保水持水性差[7]，根據(jù)兩者特點(diǎn)，按照一定比例混合后可以種植植物[8-10]，深入研究?jī)烧呋旌虾蟮某赏吝^(guò)程意義重大。本研究以砒砂巖與沙混合復(fù)配土為對(duì)象，研究了不同混合比例復(fù)配土隨作物種植年限的增加，其水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化規(guī)律，試圖揭示該復(fù)配土水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成過(guò)程，為其成土機(jī)理提供一定的理論基礎(chǔ)，同時(shí)研究結(jié)果對(duì)進(jìn)一步利用團(tuán)聚體功能定向培育土壤肥力具有十分重要的意義，也能夠?yàn)槊珵跛厣车卮笠?guī)模推廣砒砂巖與沙復(fù)配成土造田工程提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)所用砒砂巖和沙均采自陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)小紀(jì)汗鄉(xiāng)。砒砂巖和沙各自的黏粒、粉粒、沙粒含量分別為7.06%、58.09%、34.85%和0.24%、4.45%、95.31%，將所采集的砒砂巖和沙自然風(fēng)干，研磨，過(guò)孔徑2 mm篩備用。試驗(yàn)在陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)富平試驗(yàn)基地進(jìn)行。富平縣境內(nèi)海拔375.8～1 420.7 m，氣候?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)溫帶半干旱氣候區(qū)，年總輻射量5 187.4 MJ/m2，年平均日照時(shí)數(shù)約 2 389.6 h，年平均氣溫13.1 ℃，年平均降水量527.2 mm（1960—1995年）。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小區(qū)為9個(gè)南北排列的人工田塊，每個(gè)田塊面積為4 m2（2 m×2 m）、深1 m，所有田塊剖面中30～70 cm為沙土，0～30 cm耕作層為砒砂巖與沙混勻后不同體積比例的復(fù)配土，砒砂巖與沙的體積比例分別為1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5，每種比例設(shè)置3個(gè)重復(fù)田塊。從2010年開始，每種混合復(fù)配土的3個(gè)田塊每年依次種植冬小麥—玉米、冬小麥—大豆、冬小麥—馬鈴薯，采用當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)方式進(jìn)行灌溉和施肥。其中玉米品種為戶單4號(hào)，冬小麥品種為小偃22，大豆品種為秦豆11號(hào)，馬鈴薯品種為夏波蒂。玉米、大豆、馬鈴薯作物種植前施加底肥（磷酸二銨300 kg/hm2、尿素150 kg/hm2），春季灌溉1次，追施尿素150 kg/hm2；小麥灌水分為春灌、灌漿期灌水、冬灌，并在春灌、冬灌時(shí)追施尿素150 kg/hm2。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

于2010年作物種植前、2010年作物收獲后、2011年作物收獲后和2014年作物收獲后（即作物種植年限分別記為0、0.5、1、4年）采集每種復(fù)配土樣品，測(cè)定其土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)含量。水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量采用傳統(tǒng)濕篩法[11]測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法[12]測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003繪圖，采用SPSS 17.0中的ANOVA作單因素方差分析，選擇最小數(shù)法（LSD）進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1復(fù)配土中水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量隨作物種植年限的變化

2.1.13種復(fù)配土中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化如圖1所示，種植作物前，砒砂巖與沙3種混合比例復(fù)配土中 >0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比大小順序?yàn)? ∶1>1 ∶2>1 ∶5，其數(shù)值分別為28.22%、21.55%、18.38%。種植1年后，3種復(fù)配土中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比均無(wú)明顯變化，整體維持在20.82%～29.33%之間，每種復(fù)配土各自變化差異不顯著（P>0.05）。種植4年后，1 ∶2復(fù)配土中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯上升，達(dá)3234%，相對(duì)于種植前增加了50.07%，差異極顯著（P<001）；而1 ∶1、1 ∶5復(fù)配土中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比相對(duì)于種植前無(wú)明顯變化，前者減小了3.15%，后者減小了2.29%，且差異不顯著（P>0.05）。3種復(fù)配土中 >0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比在種植4年后大小關(guān)系變?yōu)? ∶2>1 ∶1>1 ∶5。

2.1.23種復(fù)配土中0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化如圖2所示，作物種植前，砒砂巖與沙3種混合比例復(fù)配土中1 ∶1復(fù)配土的0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比為13.24%，明顯高于1 ∶2和1 ∶5的9.13%和8.44%，差異

顯著（P<0.05）。經(jīng)過(guò)1年種植，3種復(fù)配土的0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比變化不明顯。經(jīng)過(guò)4年種植，3種復(fù)配土的0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比均明顯增加，其中1 ∶2的增加到26.63%，相比種植前增加了 191.68%，漲幅最大，1 ∶1的增加到21.16%，增加了5982%，1 ∶5 的增加到13.87%，增加了64.34%，三者各自相對(duì)于種植前差異均極顯著（P<0.01）。此時(shí)0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比大小關(guān)系變?yōu)? ∶2>1 ∶1>1 ∶5，并且 1 ∶2 的為1 ∶1的1.26倍、1 ∶5的1.92倍。結(jié)合圖1可知，1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5這3種復(fù)配土中，0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體占 >0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分比從種植前的46.92%、42.37%、45.92%，變?yōu)樽魑锓N植4年后的77.71%、82.34%、77.23%，此時(shí)0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體成為>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的主要組成部分。

2.2復(fù)配土4種粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體隨作物種植年限的變化

2.2.11 ∶1復(fù)配土中水穩(wěn)性團(tuán)聚體變化如圖3所示，砒砂巖與沙1 ∶1復(fù)配土作物種植前，0.25～0.50、0.50～2.00、2.00～5.00、>5.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比分別為601%、7.23%、6.86%、8.11%；在半年和1年種植過(guò)程中，各粒級(jí)質(zhì)量百分比變化小，波動(dòng)范圍在5.80%～9.63%之間，無(wú)顯著差異（P>0.05）；種植4年后，復(fù)配土中各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體發(fā)生明顯變化，與種植前相比，0.25～0.50 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比增加到14.58%，漲幅為142.60%，050～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比變化較小，2.00～5.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比降低到3.12%，減小了54.52%，>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比降低到 2.95%，減小了6.63%，除0.50～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體外，其余3種粒級(jí)團(tuán)聚體含量在4年種植前后差異均顯著（P<0.05）。

2.2.21 ∶2復(fù)配土中水穩(wěn)性團(tuán)聚體變化如圖4所示，砒砂巖與沙1 ∶2復(fù)配土作物種植前，0.25～0.50、0.50～2.00、2.00～5.00、>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比分別為406%、5.07%、3.94%、8.47%；種植半年和1年后，各粒級(jí)質(zhì)量百分比變化相對(duì)較?。环N植1年后>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比比種植前增加了11.00%，但差異不顯著（P>0.05）；種植4年后，各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體發(fā)生明顯變化，與種植前相比，0.25～0.50 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比增加到19.22%，漲幅為373.40%，0.50～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比增加到7.42%，增長(zhǎng)了46.35%，2.00～5.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比波動(dòng)較小，>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比降低到2.30%，減小了72.85%，除 2.00～500 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體外，其余3種粒級(jí)團(tuán)聚體在種植前后差異均顯著（P<0.05）。>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比比種植前增加了33.36%，差異極顯著（P<0.01）。

2.2.3砒砂巖與沙1 ∶5復(fù)配土中水穩(wěn)性團(tuán)聚體變化如圖5所示，砒砂巖與沙1 ∶5復(fù)配土在種植前，0.25～0.50、0.50～2.00、2.00～5.00、>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.67%、3.77%、4.34%、5.60%；種植半年后，各粒級(jí)質(zhì)量百分比變化很小，波動(dòng)范圍在3.50%～5.60%之間；種植1年后，0.50～2.00、>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比分別比種植前增加23.87%、38.93%，但差異不顯著（P>005）；種植4年后，0.50～2.00、>5.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比發(fā)生明顯變化，與種植前相比，0.50～2.00 mm 增加為9.36%，增長(zhǎng)了148.28%，>5.00 mm降低到0.40%，減小了92.86%，2種粒級(jí)種植前后的差異均顯著（P<0.05）。

2.33種復(fù)配土相關(guān)理化性質(zhì)隨作物種植年限的變化

2.3.13種復(fù)配土有機(jī)質(zhì)隨作物種植年限的變化由表1

可見，3種復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量隨種植年限的增加明顯上升，從種植前的0.46～0.56 g/kg上升到4年后的2.67～4.41 g/kg，3種比例復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量在作物種植前和種植4年后差異顯著（P<0.05），同時(shí)1 ∶2復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量最高。

2.3.23種復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量與不同粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分比的相關(guān)關(guān)系如表2所示，砒砂巖與沙1 ∶1復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量和6種粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比均未表現(xiàn)出相關(guān)性；1 ∶2復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量與>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比呈顯著相關(guān)關(guān)系，與0.25～0.50、0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比呈極顯著相關(guān)關(guān)系；1 ∶5復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量與0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比呈顯著相關(guān)關(guān)系，與0.50～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比呈極顯著相關(guān)關(guān)系。

3討論

3.1作物種植年限對(duì)3種復(fù)配土>0.25、0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的影響

土壤團(tuán)聚體微結(jié)構(gòu)是由土壤原生顆粒經(jīng)膠體的膠結(jié)、黏結(jié)彼此聯(lián)接所組成[13]。一般把>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體稱為土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體，是由微團(tuán)聚體聚合形成，具有較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和形態(tài)[14]，它對(duì)土壤有機(jī)碳含量、肥力大小和質(zhì)量、侵蝕程度等有重要影響[15]。本研究中在作物種植前，>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體在3種復(fù)配土中維持在18.38%～28.22%之間，含量較低，是由于復(fù)配土組分只包含砒砂巖和沙，屬于成土母質(zhì)。一般認(rèn)為在土壤有機(jī)質(zhì)含量較高、黏粒和氧化鐵鋁含量較低的土壤中，有機(jī)質(zhì)對(duì)團(tuán)聚體膠結(jié)作用占主導(dǎo)地位；而在有機(jī)質(zhì)含量不高、黏粒和氧化鐵鋁含量較高的土壤中，團(tuán)聚體的形成主要靠黏粒的內(nèi)聚力及鐵鋁氧化物的膠結(jié)作用[16-17]。作物種植前3種復(fù)配土中1 ∶1的砒砂巖比例最高，砒砂巖富含碳酸鹽礦物，能夠促進(jìn)砒砂巖與沙之間無(wú)機(jī)膠結(jié)形成團(tuán)聚體[9]，證明此時(shí)>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體間以砒砂巖自身的無(wú)機(jī)膠結(jié)為主，1 ∶5 的砒砂巖比例最低，因而其>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比最低。已有研究表明，在砒砂巖與沙比例分別為1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5 和全沙的幾種條件下，以 1 ∶2 復(fù)配土種植的小麥、玉米、大豆產(chǎn)量最高，說(shuō)明該復(fù)配土最有利于作物生長(zhǎng)[9]。孫宇婷等研究表明，施用有機(jī)肥和隨作物種植年限的增加，土壤中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量顯著提高[18]。由于黏粒和碳酸鈣膠結(jié)能力比腐殖質(zhì)弱[19]，土壤有機(jī)質(zhì)的增加將促使有機(jī)膠連作用成為團(tuán)聚體形成的主要作用[20]。適于植物生長(zhǎng)的良好土壤結(jié)構(gòu)主要依賴于1～10 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體，Oades等提出有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)在團(tuán)聚體形成過(guò)程中起到重要作用[21]。本研究中種植4年后，1 ∶2復(fù)配土的團(tuán)聚體含量明顯增加，并且超過(guò)種植前1 ∶1復(fù)配土，有可能是因?yàn)橹饾u增加的有機(jī)物膠結(jié)作用促進(jìn)了>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成，有機(jī)膠連團(tuán)聚體能夠?yàn)楦瞪L(zhǎng)提供較好的水分和孔隙結(jié)構(gòu)，有利于作物生長(zhǎng)。種植4年后，3種復(fù)配土>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體百分比總體維持在 17.96%～32.34%之間，表明有效團(tuán)聚體總量依然較低，更高團(tuán)聚體含量的形成需要更多的種植年限。

由于1 ∶1復(fù)配土中砒砂巖比例最高，相比于另外2種復(fù)配土，種植前更有利于無(wú)機(jī)物膠連作用下形成團(tuán)聚體。3種復(fù)配土中0.25～2.00、>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體在種植前和種植1年后變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明無(wú)機(jī)物膠連作用也很好地促進(jìn)了0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成。隨著作物種植年限的增加，土壤中根系分泌物和微生物代謝產(chǎn)物不斷增加，土壤中有機(jī)質(zhì)的增加促進(jìn)了土壤顆粒間有機(jī)膠連團(tuán)聚體的形成，并成為該類團(tuán)聚體形成的主要原因[22]，Zhang等對(duì)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的研究也表明，紅壤水穩(wěn)定性大團(tuán)聚體的形成主要依靠有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用[23]。種植4年后，0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體在3種復(fù)配土中均明顯增加，漲幅達(dá)59.82%～191.68%，很可能是有機(jī)膠連作用的結(jié)果，而1 ∶2的0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量最高、漲幅最大，說(shuō)明該比例復(fù)配土的土壤理化條件最有利于有機(jī)膠連形成0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體。

3.2種植年限對(duì)3種復(fù)配土4種粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例關(guān)系的影響

土壤團(tuán)聚體的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，包括一系列物理、化學(xué)、生物過(guò)程，小的微團(tuán)聚體通過(guò)多種方式進(jìn)一步集結(jié)形成不同粒級(jí)團(tuán)聚體[24]。復(fù)配土形成初期，團(tuán)聚體形成主要是砒砂巖與沙之間的無(wú)機(jī)膠連作用的結(jié)果，3種復(fù)配土中0.25～0.50、0.50～2.00、2.00～5.00、>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量相近，說(shuō)明無(wú)機(jī)膠連作用對(duì)形成各個(gè)粒級(jí)團(tuán)聚體作用相當(dāng)。隨著種植年限的增加，植物根系延伸生長(zhǎng)，植物根系分泌物、微生物代謝產(chǎn)物隨之增加，有機(jī)質(zhì)促進(jìn)0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成[25]。李婕等研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施肥能降低>1.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、增加0.25～1.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量[20]。本研究中3種復(fù)配土在作物種植4年后，2.00～5.00、>5.00 mm團(tuán)聚體的比例迅速降低，而0.25～0.50、0.50～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體明顯增加，成為 >0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的主要組成部分，其質(zhì)量百分比之和維持在77.23%～82.34%之間，很有可能是根系延伸造成原有無(wú)機(jī)膠結(jié)大粒徑團(tuán)聚體的分散，同時(shí)有機(jī)膠體促使復(fù)配土中砒砂巖、沙2種組分顆粒形成0.25～0.50、0.50～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，1 ∶2復(fù)配土中0.25～0.50 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體占>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的比例最高，則 >0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成過(guò)程中首先形成0.25～0.50 mm 類小團(tuán)聚體，再隨時(shí)間延長(zhǎng)，由細(xì)根和菌絲逐漸黏結(jié)、聚合形成更大粒徑的團(tuán)聚體[26]。馮固等研究發(fā)現(xiàn)，菌根菌絲直接促進(jìn)土壤2.00～5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成[27]，大團(tuán)聚體的穩(wěn)定性在很大程度上取決于植物根系和菌絲[28]。本研究中復(fù)配土僅種植4年，微生物含量很低，可能缺少菌根菌類的生長(zhǎng)，因而2.00～5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體很低，說(shuō)明土壤熟化程度還不夠，有必要繼續(xù)研究復(fù)配土中水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化趨勢(shì)，為復(fù)配土成土機(jī)理提供理論參考。

3.33種復(fù)配土中有機(jī)質(zhì)含量與不同粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的相關(guān)關(guān)系

許多研究已表明，施加有機(jī)肥能促進(jìn)土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳的含量，團(tuán)聚體和有機(jī)碳之間存在相互促進(jìn)作用[29-30]，0.25～0.50 m水穩(wěn)性團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量最高[31]。1 ∶2復(fù)配土最有利于土壤團(tuán)聚體的形成，0.25～0.50、0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體與其有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著相關(guān)關(guān)系，同時(shí)1 ∶1、1 ∶2復(fù)配土有機(jī)質(zhì)含量在4年種植過(guò)程中變化相似，而 1 ∶1 復(fù)配土有機(jī)質(zhì)含量與不同粒級(jí)團(tuán)聚體相關(guān)關(guān)系不顯著，說(shuō)明土壤物理結(jié)構(gòu)是除有機(jī)質(zhì)含量之外影響土壤團(tuán)聚體形成的又一個(gè)重要因素。姜學(xué)兵等進(jìn)行了禹城試驗(yàn)站免耕定位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體有機(jī)碳與總有機(jī)碳含量達(dá)顯著正相關(guān)關(guān)系，而<0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體有機(jī)碳與總有機(jī)碳含量相關(guān)關(guān)系很弱，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)主要存在于0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體中[32]，本研究結(jié)果與之一致。而謝賢健的研究表明，4種土壤種植模式下有機(jī)質(zhì)集中分布在0.25～0.50 mm、<0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體中[33]。

4結(jié)論

在作物種植前，3種復(fù)配土中>0.25、0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比大小順序?yàn)? ∶1>1 ∶2>1 ∶5，與各自組分比例有關(guān)；種植4年后，>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體在1 ∶1、1 ∶5復(fù)配土中變化不明顯，在1 ∶2復(fù)配土中增加到32.34%，并超過(guò)1 ∶1復(fù)配土；0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比在3種復(fù)配土中均明顯增加，且以1 ∶2復(fù)配土增幅最高，最終高于另外2種。1 ∶2復(fù)配土促進(jìn)>0.25 mm及其中0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成。

作物種植4年后，1 ∶1復(fù)配土中2.00～5.00、>5.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯降低，0.25～0.50 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯增加；1 ∶2復(fù)配土中>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯降低，0.25～0.50、0.50～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯增加；1 ∶5復(fù)配土中>5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯降低，0.50～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比明顯增加。4年后1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5這3種復(fù)配土中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的主要成分分別為0.25～0.50 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體（53.54%）、0.25～0.50 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體（59.43%）、0.50～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體（52.16%），3種復(fù)配土作物種植后團(tuán)聚體以 0.25～2.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體為主。

3種復(fù)配土在種植前和種植4年后有機(jī)質(zhì)含量分別維持在 0.46～0.56 g/kg、2.67～4.41 g/kg之間，4年后有機(jī)質(zhì)含量增加比例為480.43%～782.00%，以1 ∶2復(fù)配土漲幅最高，同時(shí)1 ∶2復(fù)配土有機(jī)質(zhì)含量與0.25～0.50、0.25～2.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體呈極顯著相關(guān)關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳恩鳳，周禮愷，武冠云. 微團(tuán)聚體的保肥供肥性能及其組成比例在評(píng)斷土壤肥力水平中的意義[J]. 土壤學(xué)報(bào)，1994，31（1）：18-25.

[2]章明奎，何振立. 成土母質(zhì)對(duì)土壤團(tuán)聚體形成的影響[J]. 熱帶亞熱帶土壤科學(xué)，1997，6（3）：198-202.

[3]Lehrsch G A，Sojka R E，Carter D L，et al. Freezing effects on aggregate stability affected by texture，mineralogy，and organic matter[J]. Soil Science Society of America Journal，1991，55（5）：1401-1406.

[4]Domz·l H，Hodara J，Slowińska-Jurkiewicz A，et al. The effects of agricultural use on the structure and physical properties of three soil types[J]. Soil and Tillage Research，1993，27（1/2/3/4）：365-382.

[5]Cosentino D，Chenu C，Le Bissonnais Y. Aggregate stability and microbial community dynamics under drying-wetting cycles in a silt loam soil[J]. Soil Biology and Biochemistry，2006，38（8）：2053-2062.

[6]郭曼，鄭粉莉，安韶山，等. 應(yīng)用Le Bissonnais法研究黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué)，2010，8（2）：68-73.

[7]王愿昌，吳永紅，閔德安，等. 砒砂巖區(qū)水土流失治理措施調(diào)研[J]. 國(guó)際沙棘研究與開發(fā)，2007，5（1）：39-44.

[8]王偉，張永波，葉浩，等. 內(nèi)蒙古砒砂巖的模糊聚類分析[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2009，39（6）：1168-1172.

[9]韓霽昌，劉彥隨，羅林濤. 毛烏素沙地砒砂巖與沙快速?gòu)?fù)配成土核心技術(shù)研究[J]. 中國(guó)土地科學(xué)，2012，26（8）：87-94.

[10]柴苗苗，韓霽昌，羅林濤，等. 砒砂巖與沙混合比例及作物種植季數(shù)對(duì)復(fù)配土壤性質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，41（10）：179-184，192.

[11]Cambardella C A，Elliott E T. Carbon and nitrogen distribution in aggregates from cultivated and native grassland soils[J]. Soil Science Society of America Journal，1993，57（4）：1071-1076.

[12]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：75-76.

[13]盧金偉，李占斌. 土壤團(tuán)聚體研究進(jìn)展[J]. 水土保持研究，2002，9（1）：81-85.

[14]李俠. 封育對(duì)寧夏荒漠草原土壤有機(jī)碳及團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響[D]. 銀川：寧夏大學(xué)，2014.

[15]Neufeldt H，Ayarza M A，Resck D V S，et al. Distribution of water-stable aggregates and aggregating agents in Cerrado Oxisols[J]. Geoderma，1999，93（1）：85-99.

[16]Arduino E，Barberis E，Boero V. Iron oxides and particle aggregation in B horizons of some Italian soils[J]. Geoderma，1989，45（3）：319-329.

[17]Chaney K，Swift R S. The influence of organic matter on aggregate stability in some British soils[J]. Journal of Soil Science，1984，35（2）：223-230.

[18]孫宇婷，周連仁，孟慶峰，等. 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥對(duì)草甸堿土水穩(wěn)性團(tuán)聚體及其碳氮分配的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2014 （1）：6-10.

[19]Bronick C J，Lal R. Soil structure and management：a review[J]. Geoderma，2005，124（1）：3-22.

[20]李婕，楊學(xué)云，孫本華，等. 不同土壤管理措施下塿土團(tuán)聚體的大小分布及其穩(wěn)定性[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014，20（2）：346-354.

[21]Oades J M，Waters A G. Aggregate hierarchy in soils[J]. Soil Research，1991，29（6）：815-828.

[22]吳彥，劉世全. 植物根系提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒含量的研究[J]. 土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào)，1997，3（1）：45-49.

[23]Zhang M K，He Z L，Chen G C，et al. Formation and water stability of aggregates in red soils as affected by organic matter[J]. Pedosphere，1996，6（1）：39-45.

[24]王清奎，汪思龍. 土壤團(tuán)聚體形成與穩(wěn)定機(jī)制及影響因素[J]. 土壤通報(bào)，2005，36（3）：415-421.

[25]單建平，陶大立. 國(guó)外對(duì)樹木細(xì)根的研究動(dòng)態(tài)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，1992，11（4）：46-49.

[26]王洋，劉景雙，王全英. 凍融作用對(duì)土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳組分的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，22（7）：1269-1274.

[27]馮固，張玉鳳，李曉林. 叢枝菌根真菌的外生菌絲對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體形成的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2001，15（4）：99-102.

[28]魏朝富，高明，謝德體，等. 有機(jī)肥對(duì)紫色水稻土水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響[J]. 土壤通報(bào)，1995，26（3）：114-116.

[29]徐江兵，李成亮，何園球，等. 不同施肥處理對(duì)旱地紅壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量及其組分的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2007，44（4）：675-682.

[30]尹云鋒，高人，馬紅亮，等. 稻草及其制備的生物質(zhì)炭對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2013（5）：909-914.

[31]李娟，廖洪凱，龍健，等. 喀斯特山區(qū)土地利用對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳和活性有機(jī)碳特征的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（7）：2147-2156.

[32]姜學(xué)兵，李運(yùn)生，歐陽(yáng)竹，等. 免耕對(duì)土壤團(tuán)聚體特征以及有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，20（3）：270-278.

[33]謝賢健. 不同巨桉人工林對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體及有機(jī)碳分布的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2013，27（6）：211-215.