黑土肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)凍土分割搬遷后土壤融合效果評(píng)價(jià)①

匡恩俊，遲鳳琴*，張久明，宿慶瑞，周寶庫(kù)，高中超，朱寶國(guó)

?

黑土肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)凍土分割搬遷后土壤融合效果評(píng)價(jià)①

匡恩俊1，遲鳳琴1*，張久明1，宿慶瑞1，周寶庫(kù)1，高中超1，朱寶國(guó)2

(1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與環(huán)境資源研究所，黑龍江省土壤環(huán)境與植物營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江省肥料工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150086；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院，黑龍江佳木斯 154007)

為了明確黑土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)土壤搬遷后與新址的融合效果，以一個(gè)搬遷土塊為研究對(duì)象，明確搬遷土塊間的接縫處土壤與距接縫處不同距離的中心土壤在理化特性上的不同。結(jié)果表明，0 ~ 20 cm層次土體中心50 cm處的田間持水量比接縫處高5%，容重低4%，變異系數(shù)均明顯高于其他層次；20 ~ 40 cm層次，土壤的固相率和容重高于其他層次，田間持水量降低，土塊橫切面各部位物理性質(zhì)均無(wú)明顯差別；剖面底部80 ~ 100 cm層次接縫處土壤松散縫處的固相率比30 cm和土體中心處低4.3%，液相率低3.1%，氣相率高出7.6%，容重下降8.3%。0 ~ 40 cm土層的縫處、距縫30 cm和距縫50 cm處的孔隙率均低于40 ~ 100 cm層次，其中80 ~ 100 cm層次的孔隙率最大，20 ~ 40 cm孔隙率最低為44.2%；土壤飽和導(dǎo)水率0 ~ 20 cm層次為35.3 ~ 38.0 cm/d，隨著深度的加深呈下降趨勢(shì)，均小于20 cm/d；而80 ~ 100 cm層次縫處的飽和導(dǎo)水率值高達(dá)144.4 cm/d，是表層土壤的4倍。同一層次搬遷土塊縫處與土塊中心土壤速效養(yǎng)分無(wú)明顯差別，縫處全氮含量均高于土塊的其他位置，且與距縫30 cm和50 cm處的數(shù)值差異均達(dá)到顯著水平(<0.05)；pH隨著土層的加深逐漸增大，堿解氮和土壤有機(jī)碳含量隨著土層的加深而下降。長(zhǎng)期定位土壤搬遷5 a后，深層土壤接縫處還處于疏松狀態(tài)，下層土壤的融合要弱于上層土壤。

長(zhǎng)期定位；土壤分割和搬遷；理化性質(zhì)；容重；田間持水量；孔隙度

肥料定位試驗(yàn)是國(guó)內(nèi)外土壤肥料科學(xué)廣泛采用的研究方法[1-2]，著名的英國(guó)洛桑試驗(yàn)站長(zhǎng)期定位試驗(yàn)已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行150 a，為農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，被稱為“經(jīng)典試驗(yàn)”[3]。國(guó)內(nèi)自改革開(kāi)放以來(lái)先后在各種土壤上開(kāi)展了相關(guān)研究[4-8]，有的定位試驗(yàn)研究已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行40 a，得到大量寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù)，為我國(guó)研究農(nóng)田土壤肥力演變規(guī)律奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

黑土一直被人們認(rèn)定是高產(chǎn)土壤[9]，黑龍江省的“黑土肥力長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)”始建于1979年，是東北黑土區(qū)時(shí)間最長(zhǎng)的肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，所監(jiān)測(cè)的作物產(chǎn)量、品質(zhì)、環(huán)境因子、土壤養(yǎng)分、肥力因素等資料，為東北黑土地保護(hù)及合理開(kāi)發(fā)利用等決策提供了寶貴的資料。由于近年來(lái)城市擴(kuò)展迅猛，2010年，哈爾濱黑土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)區(qū)被迫全部搬遷至民主農(nóng)業(yè)科技園區(qū)。關(guān)于試驗(yàn)區(qū)土壤原狀土搬遷，國(guó)內(nèi)已有先例，比如河北衡水試驗(yàn)站、河南農(nóng)科院等都采用切割法進(jìn)行原狀土的整體搬遷。由于部分原狀土在運(yùn)輸過(guò)程中因震動(dòng)造成土塊崩解，從而降低了原狀土的搬遷效果。為了實(shí)現(xiàn)原狀土搬遷目的，最大限度減少搬遷過(guò)程中對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和破壞，利用黑龍江省冬季土壤凍結(jié)自然條件進(jìn)行搬遷。經(jīng)過(guò)搬遷后連續(xù)多年觀察，地上部植物長(zhǎng)勢(shì)均勻，各處理之間作物生長(zhǎng)趨勢(shì)與搬遷之前基本一致，保證和確認(rèn)了凍土分割搬遷前后調(diào)查數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可靠性。遲鳳琴等[10]認(rèn)為凍土分割搬遷后土壤容重的變異系數(shù)有所增加，但未說(shuō)明造成土壤容重變異增加的原因?？紤]到搬遷后試驗(yàn)區(qū)內(nèi)存在大量間隔1 m、深1.2 m的縱橫交錯(cuò)的土塊接縫，盡管這些接縫會(huì)由于表土下移、土塊脹縮崩解等原因逐漸彌合，但對(duì)土壤水分、養(yǎng)分移動(dòng)以及剖面變化等都會(huì)產(chǎn)生影響。本文試圖通過(guò)比較搬遷后試驗(yàn)區(qū)土塊縫之間與土塊中心土壤的理化性質(zhì)上的差別，初步判斷對(duì)土壤理化性質(zhì)以及對(duì)定位試驗(yàn)結(jié)果的影響，為長(zhǎng)期定位試驗(yàn)土體的搬遷提供方法和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤取樣方法

為最大程度保持土壤原貌和原結(jié)構(gòu)不被破壞，在冬季土壤凍結(jié)后，將試驗(yàn)區(qū)土壤分割成若干個(gè)1.0 m × 1.0 m × 1.1 m =1.1 m3凍土塊，編碼后搬運(yùn)至新址并按空間位置進(jìn)行緊密對(duì)接。為盡量少破壞試驗(yàn)區(qū)，僅在搬遷后的休閑耕作區(qū)挖1個(gè)長(zhǎng)、寬、深1 m × 1 m × 1.2 m的土壤剖面，并在兩土塊交界縫處(0 cm)，距縫30 cm和距縫50 cm分層采取原狀土樣品，取樣層次為0 ~ 20、20 ~ 40、40 ~ 60、60 ~ 80、80 ~ 100 cm，其中原狀土采用環(huán)刀法測(cè)定，3次重復(fù)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤三相比、土壤容重、田間持水量等均采用環(huán)刀法(DIK-1130)測(cè)定，飽和導(dǎo)水率用DIK四點(diǎn)式飽和導(dǎo)水率儀測(cè)定。土壤化學(xué)性質(zhì)按照常規(guī)方法[11]測(cè)定，速效氮采用堿解擴(kuò)散法、有效磷采用Olsen法、速效鉀采用乙酸銨浸提火焰光度法、有機(jī)碳采用重鉻酸鉀-高溫外熱法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理采用Microsoft Excel 2007和SPSS17.0、Sigmaplot 10.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析并作圖。采用最小顯著法(LSD)檢驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性水平(＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同位置處的土壤水分

由于凍土搬遷以1 m3為單位，本研究以一塊土體為代表，選擇接縫處、距離接縫30 cm處和距離接縫50 cm處的土壤，來(lái)比較搬遷后土體結(jié)構(gòu)的整合情況。由圖1可以看出，土壤的含水量隨著深度的增加呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。0 ~ 60 cm層次均為接縫處的含水量較高，而距縫30 cm和距縫50 cm處的土壤含水量差別不明顯；80 ~ 100 cm層次，接縫處的含水量明顯低于其他2個(gè)部位，但差異并沒(méi)有達(dá)到顯著水平。

2.2 不同位置處的土壤三相組成變化

土壤三相組成可反映土壤的松緊程度以及水氣容量等，也是衡量農(nóng)田土壤物理性狀好壞的重要指標(biāo)。由圖2可知，首先，0 ~ 20 cm層次土壤，接縫處、距縫30 cm和距縫50 cm處的三相組成無(wú)明顯差別；20 ~ 40 cm土壤層次，接縫處、距縫30 cm和距縫50 cm處的三相組成表現(xiàn)出相同的增長(zhǎng)趨勢(shì)，且數(shù)值間無(wú)明顯差別，但與0 ~ 20 cm層次相比，土壤的固相率、液相率均有提高，其中液相率平均提高4.0%，固相率平均提高2.6%，氣相率平均下降了6.6%；80 ~ 100 cm層次，距縫30 cm和距縫50 cm處的三相組成無(wú)明顯差別，而接縫處的固相率比30 cm和50 cm低4.3%，液相率低3.1%，氣相率高7.6%。其他層次土壤無(wú)明顯差別。

圖2 土壤三相組成

2.3 土壤容重和田間持水量

容重反映了土壤孔隙狀況，該值越小說(shuō)明土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)良好[12-13]。圖3可以看出，各土壤層次間的接縫處、距縫30 cm和距縫50 cm處容重差異不顯著；由于犁底層的存在，20 ~ 40 cm的容重值最大，平均在1.47 g/cm3；80 ~ 100 cm層次，土塊接縫處的容重值最低，為1.22 g/cm3，距縫30 cm和距縫50 cm處容重均為1.32 g/cm3，比表層土壤要低。接縫處和土塊中心的田間持水量不同，但差異不明顯(圖4)，0 ~ 20 cm層次土壤的田間持水量高于20 ~ 40 cm，略低于80 ~ 100 cm層次，與容重的趨勢(shì)相反。表層0 ~ 20 cm層次接縫處、距縫30 cm和50 cm無(wú)明顯差別，田間持水量平均為31.9%；20 ~ 40 cm層次接縫處、距縫30 cm和50 cm平均為27.2%；80 ~ 100 cm接縫處田間持水量為36.1%，距縫30 cm和50 cm為33.0%。0~ 20 cm層次的田間持水量的變異系數(shù)比其他兩個(gè)層次大，達(dá)到了中等變異程度(變異系數(shù)>10%，表1)。

圖3 土壤容重

圖4 土壤田間持水量

表1 土壤容重和田間持水量的變異程度

2.4 孔隙狀況

土壤孔隙率和孔隙比均能反映土壤的孔隙狀況(表2)。0 ~ 40 cm接縫處、距縫30 cm和距縫50 cm處的孔隙率均低于40 ~ 100 cm層次，其中80 ~ 100 cm處的孔隙率最大，20 ~ 40 cm孔隙率最小，這是每年的耕翻使0 ~ 20 cm的表層土壤疏松，而20 ~ 40 cm則由機(jī)械碾壓形成了較硬的犁底層所致。距縫30 cm處的40 ~ 60 cm和60 ~ 80 cm兩個(gè)土層深度的孔隙率和孔隙比均較大，且變異系數(shù)均為最小。

2.5 不同位置處飽和導(dǎo)水率的變化

土壤的飽和導(dǎo)水率是土壤水運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)，反映土壤的入滲和滲漏性質(zhì)，在農(nóng)田排灌以及水土保持工程中有著重要意義[13]。由表3可見(jiàn)，土壤飽和導(dǎo)水率的表現(xiàn)趨勢(shì)為0 ~ 20 cm層次最大，隨著深度的加深呈下降趨勢(shì)。由于表層以下存在犁底層，該層土壤較為緊實(shí)，故飽和導(dǎo)水率較?。?0 ~ 100 cm層次接縫處的飽和導(dǎo)水率高達(dá)144.4 cm/d，與距縫30 cm和50 cm處相比差異顯著(<0.05)，同時(shí)也是0 ~ 20 cm層次飽和導(dǎo)水率的4倍；80 ~ 100 cm層次接縫處的高飽和導(dǎo)水率與圖2這一層次固相率低、孔隙大相對(duì)應(yīng)。表土層的飽和導(dǎo)水率大于其他層次，這主要是由于耕作導(dǎo)致表層土壤中大孔隙較多，增強(qiáng)了土壤水分的通透性。

表2 各層次土壤孔隙狀況

表3 不同土層土壤飽和導(dǎo)水率(cm/d)

注： 表中小寫(xiě)字母不同表示差異達(dá)到<0.05顯著水平。

2.6 不同位置處土壤化學(xué)性質(zhì)

2.6.1 土壤pH和有機(jī)碳 從土壤縱剖面看(圖5)，pH隨著土層深度的加深逐漸增大，60 ~ 100 cm土層 pH達(dá)到8以上；橫向比較，從土塊接縫處到土壤50 cm的橫切面，同一土壤層次的pH均比較相近。接縫處土壤pH與土塊中心50 cm之間的pH趨勢(shì)一致，且差異不大。

土壤有機(jī)碳也是隨著土層深度的加深變化較明顯(表5)，呈下降趨勢(shì)，0 ~ 20 cm層次最高，80 ~ 100 cm層次最低；各層次接縫處與土塊中心有機(jī)碳差異不明顯。

圖5 不同層次土壤有機(jī)碳和pH

2.6.2 土壤養(yǎng)分 接縫處、距縫30 cm、距縫50 cm 3個(gè)位置堿解氮有相同的趨勢(shì)，均隨著土層的加深含量下降(圖6)。0 ~ 20 cm的表層土壤堿解氮含量最高，土塊中心50 cm處的堿解氮含量高達(dá)58 mg/kg；20 ~ 40 cm層次，堿解氮的含量聚集在40 ~ 45 mg/kg之間，40 cm以下堿解氮含量急劇下降，橫切面的各處理間差異不明顯。有效磷含量與堿解氮呈相反趨勢(shì)，總體上隨著土層的加深呈上升趨勢(shì)，波動(dòng)幅度較大。深度為60 ~ 80 cm層次的距縫30 cm處土壤有效磷含量明顯高于其他處理，這可能是樣品差異引起的。

各層次間土壤全量養(yǎng)分整體變化趨勢(shì)基本一致。全氮每一層次接縫處的含量均高于土塊的其他位置，平均值比距縫30 cm和50 cm處高37.5% ~ 71.4%，且與距縫30 cm和50 cm處的數(shù)值差異均達(dá)到顯著水平(<0.05)；各層次全磷的表現(xiàn)趨勢(shì)相同，數(shù)值間差異不明顯，均以接縫處的含量最高，距縫30 cm位置全磷含量最低；全鉀除了80 ~ 100 cm層次接縫處含量最高外，其他土壤層次均表現(xiàn)為接縫處含量最低，距縫50 cm處含量最高。

3 討論

選取土壤容重、田間持水量和飽和導(dǎo)水率等來(lái)評(píng)價(jià)土壤物理性質(zhì)的變化雖有一定的局限性，但從土壤結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，以上指標(biāo)可以反映土壤物理性狀變化趨勢(shì)[14]。國(guó)內(nèi)學(xué)者依據(jù)各種土壤的定位試驗(yàn)研究了長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響[15-19]，其性質(zhì)惡化或改善均有不同差異，究其原因可能與土壤基礎(chǔ)肥力、施肥水平以及作物生長(zhǎng)狀況不同有關(guān)。遲鳳琴等[2,10]分析了原狀土壤搬遷對(duì)土壤微生物、物理性質(zhì)的影響，其僅限于比較不同處理間的影響，而對(duì)搬遷單元土塊間的融合及物理性質(zhì)的改變還沒(méi)有涉及。

裂隙的產(chǎn)生和閉合是土壤內(nèi)在性質(zhì)和外界環(huán)境綜合作用的結(jié)果，是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，可導(dǎo)致不良后果，如增加土體表面積，促使土壤水分通過(guò)裂隙的內(nèi)表面迅速蒸發(fā)；其次裂隙可能影響植物根系的分布和吸水過(guò)程，甚至造成根系生理?yè)p傷[20]；再者裂隙在灌溉或降雨的過(guò)程中可作為優(yōu)先流路徑，加速水分入滲，降低水肥的利用效率[21]；更是破壞了土體的完整性，在土壤表層形成連通的復(fù)雜分支，具有強(qiáng)烈的不均勻性和各向異性[22]。在本次調(diào)查中，0 ~ 40 cm層次，土塊接縫處整合完好，變化已不明顯。對(duì)比層次間的變異系數(shù)，無(wú)論是田間持水量還是容重，0 ~ 20 cm層次變異程度最高，這說(shuō)明表層土壤受氣候及人為擾動(dòng)的影響比較大。20 ~ 40 cm層次，由于犁底層的存在，土壤的固相率、容重均增大，田間持水量降低，每年大型機(jī)械深耕(25 ~ 30 cm)使表層土壤疏松大孔隙較多，增強(qiáng)了土壤水分的通透性，30 ~ 40 cm土層被壓實(shí)，減少了水分流動(dòng)的大孔隙，而增加了許多非活性孔隙[23]。從剖面底部80 ~ 100 cm層次發(fā)現(xiàn)，接縫處土壤松散，其固相率比距縫30 cm和50 cm處低4.3%，液相率低3.1%，氣相率高出7.6%，容重下降8.3%，該處的飽和導(dǎo)水率是表層土壤的4倍，是同層次其他位置的40倍，源于此接縫處的土壤融合不緊密存在裂隙導(dǎo)致的。從土壤顏色上看，黑色與黃色交叉(圖7)，這是表層的黑土散落到母質(zhì)層，并與母質(zhì)混合的表現(xiàn)。由于土壤凍融交替，且較深層次沒(méi)有受到外界擾動(dòng)，接縫處的土壤還處于疏松狀態(tài)。

圖6 不同土層土壤養(yǎng)分情況

合理的土地利用方式可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤對(duì)外界環(huán)境變化的抵抗力；而不合理的土地利用方式則會(huì)導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，加速土壤侵蝕，導(dǎo)致土壤退化[24]。土體構(gòu)型的改變對(duì)土壤水氮存儲(chǔ)、運(yùn)移過(guò)程影響顯著[25]。陳學(xué)文等[26-27]對(duì)空間移位下的不同肥力土壤pH、養(yǎng)分及酶活性等影響作了分析，其前提是改變了水熱條件下的各項(xiàng)指標(biāo)的變化，與本文不同，長(zhǎng)期定位土壤搬遷，新址的水熱狀況、土壤性質(zhì)均與原址相近。但就剖面層次來(lái)說(shuō)，同一層次搬遷土塊接縫處與土塊中心土壤化學(xué)性質(zhì)無(wú)明顯的差別，其含量值僅表現(xiàn)為土層深度上的差異[28-29]。pH隨著土層的加深逐漸增大，到60 ~ 100 cm pH達(dá)到8以上；堿解氮和土壤有機(jī)碳隨著土層的加深含量下降。由于剖面的處理屬于對(duì)照區(qū)，連續(xù)38 a未使用肥料，所以整體的養(yǎng)分含量偏低，pH偏高。全氮表現(xiàn)為接縫處的含量明顯高于距縫50 cm處，這可能是由于接縫處的土壤含水量較高，抑制了好氧微生物對(duì)氮素的分解。

圖7 接縫處地表與環(huán)刀樣品

4 結(jié)論

長(zhǎng)期定位土壤搬遷5 a后，就某一搬遷土壤剖面，0 ~ 60 cm范圍由于機(jī)械耕作的加深，縫間融合很好，沒(méi)有出現(xiàn)大量土壤塌陷或者漏土的現(xiàn)象，較深層次土壤在沒(méi)有人為干擾的情況下，接縫處的土壤還處于疏松狀態(tài)。這在另一方面也說(shuō)明了此次長(zhǎng)期定位試驗(yàn)原狀土搬遷把對(duì)土壤的影響降到了最小，凍土搬遷是一種可行的辦法，至于土塊與土塊之間的融合過(guò)程，還有待于進(jìn)一步調(diào)查。

致謝：特別感謝黑龍江省農(nóng)科院劉峰研究員對(duì)本文章的修改。

[1] 林治安, 趙秉強(qiáng), 袁亮, 等. 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(8): 2809– 2819

[2] 劉晶鑫, 遲鳳琴, 許修宏, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)農(nóng)田黑土微生物群落功能多樣性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 26(10): 3066–3072

[3] Jenkinson D S. The rothamsted long-term experiments: Are they still of use?[J]. Agronomy Journal, 1991, 83: 2–10

[4] 張敬業(yè), 張文菊, 徐明崗, 等. 長(zhǎng)期施肥下紅壤有機(jī)碳及其顆粒組分對(duì)不同施肥模式的響應(yīng)[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18(4): 868–875

[5] 袁天佑, 王俊忠, 冀建華, 等. 長(zhǎng)期施肥條件下潮土有效磷的演變及其對(duì)磷盈虧的響應(yīng)[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào), 2017, 31(1): 125–134

[6] 徐萬(wàn)里, 唐光木, 葛春輝, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)新疆灰漠土土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能多樣性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 35(2): 468–477

[7] 郝小雨, 周寶庫(kù), 馬星竹, 等. 長(zhǎng)期不同施肥措施下黑土作物產(chǎn)量與養(yǎng)分平衡特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2015, 31(16): 178–185

[8] Jenkinson D S, Rayner J H. Turnover of soil organic-matter in some of Rothamsted classical experiments[J]. Soil Science, 1977, 123: 298–305

[9] 孟凱, 張興義. 松嫩平原黑土退化的機(jī)理及其生態(tài)復(fù)原[J]. 土壤通報(bào), 1998, 29(3): 100–102

[10] 遲鳳琴, 孫煒, 匡恩俊, 等. 長(zhǎng)期定位土壤搬遷對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014(16): 30–34

[11] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000

[12] 任婷婷, 王瑄, 孫雪彤, 等. 不同土地利用方式土壤物理性質(zhì)特征分析[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2014, 28(2): 123-126

[13] 華孟, 王堅(jiān). 土壤物理學(xué)[M]. 北京: 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 1993: 280–290

[14] Bronick C J, Lal R. Soil structure and management[J]. Geoderma, 2005, 12(2): 3–22

[15] 王改蘭, 段建南, 賈寧鳳, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)黃土丘陵區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20(4): 82–85, 89

[16] 賴慶旺, 李茶茍, 黃慶海. 紅壤性水稻土無(wú)機(jī)肥連施與土壤結(jié)構(gòu)特性的研究[J]. 土壤學(xué)報(bào), 1992, 29(2): 168–174

[17] 龔偉, 顏曉元, 蔡祖聰, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)華北小麥–玉米輪作土壤物理性質(zhì)和抗蝕性影響研究[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2009, 46(3): 520–525

[18] 楊果, 張英鵬, 魏建林, 等. 長(zhǎng)期施用化肥對(duì)山東三大土類土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2007, 23(12): 244–250

[19] 李強(qiáng), 許明祥, 齊治軍, 等. 長(zhǎng)期施用化肥對(duì)黃土丘陵區(qū)坡地土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(1): 103–109

[20] 田洪艷, 周道瑋, 李質(zhì)馨, 等. 土壤脹縮運(yùn)動(dòng)對(duì)草原土壤的干擾作用[J]. 草地學(xué)報(bào), 2003, 11(3): 261–268

[21] Beven K, Germann P. Macropores and water flow in soils[J]. Water Resources Research, 1982, 18(5): 1311– 1325

[22] Tuong T, Cabangon R, Wopereis M. Quantifying flow processes during land soaking of cracked rice soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1996, 60(3): 872–879

[23] 方堃, 陳效民, 張佳寶, 等. 紅壤地區(qū)典型農(nóng)田土壤飽和導(dǎo)水率及其影響因素研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2008, 27(4): 67–69

[24] 沙麗清, 邱學(xué)忠, 甘建民, 等. 云南保山西莊山地流域土地利用方式與土壤肥力關(guān)系研究[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2003, 22(2): 9–11

[25] 劉愫倩, 徐紹輝, 李曉鵬, 等. 土體構(gòu)型對(duì)土壤水氮儲(chǔ)運(yùn)的影響研究進(jìn)展[J]. 土壤, 2016, 48(2): 219–224

[26] 陳學(xué)文, 張興義, 隋躍宇, 等. 利用空間移位法研究東北黑土pH季節(jié)變化及其影響因素[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2008, 29(3): 365–367

[27] 陳一民, 焦曉光, 王貴強(qiáng), 等. 空間移位下農(nóng)田黑土過(guò)氧化氫酶與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性研究[J]. 黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào), 2012, 3(4): 46–50

[28] 劉夢(mèng)云, 安韶山, 常慶瑞, 等. 不同土地利用方式下土壤化學(xué)性質(zhì)特征研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 33(1): 39–42

[29] 張勇, 秦嘉海, 趙蕓晨, 等. 黑河上游冰溝流域不同林地土壤理化性質(zhì)及有機(jī)碳和養(yǎng)分剖面變化規(guī)律[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2013, 27(2): 126–130

Assessment on Soil Fusion Effects of Segmented and Removed Frozen Black Soil Under Long-term Located Experiment

KUANG Enjun1, CHI Fengqin1*, ZHANG Jiuming1, SU Qingrui1, ZHOU Baoku1, GAO Zhongchao1, ZHU Baoguo2

(1 Institute of Soil Fertilizer and Environment Resource, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Soil Environment and Plant Nutrition of Heilongjiang Province, Heilongjiang Fertilizer Engineering Research Center, Harbin 150086, China; 2 Jiamusi Branch, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Jiamusi, Heilongjiang 154007, China)

In order to evaluate the fusion effects after and before soil being removed from long-term located experiment, one removed soil column was chosen to study the differences of chemical and physical properties between soils in commissure and in different distances from the commissure of soil column. The results showed that the field water capacity of 0–20 cm layer at 50 cm far from the commissure in the soil column was 5% higher but bulk density was 4% lower than those in commissure, respectively, and the variation coefficients were also higher than those in other layers. There was no significant difference between soils in the commissure and in other places in 20–40 cm layer, however, soil solid rate and bulk density were higher while field water capacity was lower than other layers. In 80–100 cm layer, soil solid rate and bulk density in the commissure were 4.3% and 8.3% lower while the gas rate was 7.6% higher than those in other places. The porosity in 0–40 cm layer was lower than 40–100 cm layers, with maximal porosity in 80–100 cm layer and minimal porosity in 20–40 cm layer. Soil saturated hydraulic conductivity was 35.3–38.0 cm/d in 0–20 cm layer, and decreased with the increase of depth, lower than 20 cm/d in other layers, but soil saturated hydraulic conductivity in the commissure in 80–100 cm layer was 4 times higher than that of topsoil. The rapid available nutrients in the same layers had no significant differences in different places. Total nitrogen in the commissure were significantly higher than those in other places (<0.05). pH was increased but available nitrogen and soil organic carbon were reduced with the increase of depth. The segmented and removed soil in the commissure is still loose in the deep layers even after 5 years, and soil fusion effect is decreased with the increase of depth.

Black soil long-term located experiment; Soil segmentation and removal; Soil physical-chemical properties; Bulk density; Field capacity; Porosity

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41171244)和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300806-2)資助。

(fqchi2013@163.com)

匡恩俊(1982—)，女，黑龍江海林人，碩士，助理研究員，主要研究方向?yàn)橥寥婪柿?。E-mail: kuangenjun2002@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.01.020

S153.622

A