不同培肥方式對茶園土壤團聚體中有機碳和全氮分布的影響

王利民，黃東風，李清華，何春梅，張輝，劉彩玲，栗方亮，黃毅斌

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不同培肥方式對茶園土壤團聚體中有機碳和全氮分布的影響

王利民，黃東風*，李清華，何春梅，張輝，劉彩玲，栗方亮，黃毅斌*

福建省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，福建 福州 350013

通過長期定位試驗，研究不施肥（CK）、100%化肥（CF）和50%化肥＋50%有機肥＋豆科植物（IF）等3種處理對茶園黃紅壤團聚體及其有機碳（TOC）和全氮（TN）分布的影響。結果表明，各處理均以≥2?mm水穩(wěn)性團聚體占優(yōu)勢，其質量分數(shù)高達54.95%~66.97%；同時，該級水穩(wěn)性團聚體中TOC、TN儲量分別是相應全土總量的33.31%~45.45%和33.76%~46.60%。其中，不同粒徑水穩(wěn)性團聚體TOC和TN的貢獻率在IF和CF處理中的大小排序為（≥2?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<1~0.5?mm）>（<2~1?mm）>（<0.25~0.106?mm），而在CK中為（≥2 mm）>（<1~0.5?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<2~1?mm）>（<0.25~0.106?mm）。與CK相比，IF處理可顯著（＜0.05）提升≥2?mm水穩(wěn)性團聚體的含量和平均重量直徑，增加該粒徑水穩(wěn)性大團聚體中TOC和TN的含量及儲量。而且，≥2?mm水穩(wěn)性團聚體含量與全土TOC、TN含量均呈極顯著（＜0.01）的正相關。但是，IF處理土壤不同粒徑團聚體的C:N比值一般比CK低。綜上表明，處理IF不僅能增加土壤及其水穩(wěn)性團聚體中TOC和TN的含量及儲量，而且提高水穩(wěn)性團聚體的穩(wěn)定性，是茶園黃紅壤固碳供氮的合理培肥模式。

茶園土壤；培肥措施；土壤團聚體；土壤有機碳；土壤全氮；養(yǎng)分貢獻率

團聚體是土壤結構的基本單元，它能協(xié)調土壤水、肥、氣、熱的關系。因此，研究土壤團聚體有機碳（TOC）和全氮（TN）的動態(tài)特征對了解土壤肥力和結構的變化具有重要的意義[1-2]。其中，培肥措施是影響土壤團聚體分布及其碳、氮積累的一個重要因素。目前，國內外有關培肥措施對土壤團聚體TOC和TN的影響進行了大量報道。一些報道指出，大團聚體比微團聚體含有更高水平的碳氮含量[3-4]；但另一些研究發(fā)現(xiàn)，土壤碳氮元素在微團聚體中的含量高于大團聚體[5-6]。由此可知，有關土壤團聚體粒徑對碳氮含量影響的研究結論存在爭議。另外，這些研究的對象主要集中在水稻土、菜地和森林土壤等土壤類型[3, 7-8]，而對茶園黃紅壤的研究甚少。

黃紅壤是中國中低山區(qū)廣泛分布的酸性土壤，它的成土過程以脫硅富鋁化作用為主[9]。由于地處山區(qū)，土壤和空氣濕度較高，導致土體內氧化鐵的結晶水含量增加，剖面呈黃紅過渡色，顯示紅壤向黃壤過渡的特征[10]。該區(qū)水熱資源豐富，雨熱同期，生產(chǎn)潛力巨大，是重要的茶葉產(chǎn)地。茶樹屬于多年生木本常綠植物，一年中多次采摘嫩梢、嫩葉，養(yǎng)分消耗大，肥料就是茶樹的“糧食”，是茶樹高產(chǎn)優(yōu)質的物質基礎。然而，試驗區(qū)40%的茶園土壤肥力處于中下水平[11]。茶農(nóng)長期重施化肥，輕施有機肥，造成土壤酸化、板結，土地生產(chǎn)力下降。因此，如何培肥茶園土壤，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，備受關注。研究表明，化肥配施有機肥并套種豆科綠肥的培肥措施能增加土壤有機質，從而提升茶葉產(chǎn)量和品質[12-13]。但是，這些報道主要是研究培肥措施對茶園土壤理化性狀、酶活性和微生物性質的影響[13-15]，而有關茶園土團聚體碳、氮的報道較少。而且，土壤團聚體碳、氮對培肥措施的響應，在不同的作物和土壤中是不一樣的[16]。即使是同一種土壤，在不同肥力水平下，它們的團聚體組成也會發(fā)生變化[4]。目前，長期培肥措施下茶園黃紅壤團聚體TOC和TN的分布規(guī)律尚不十分清楚。為了弄清楚這個科學問題，我們假設化肥配施有機物質的培肥措施能有效改善土壤團聚體組成，并增加團聚體中TOC和TN的儲量。由于TOC和TN積累和動態(tài)是一個長期的過程，因此本研究利用長達10年的培肥定位試驗，分析了單施化肥（CF）、有機無機肥配施并套種圓葉決明（(Pers.) Greene var.）（IF）等培肥措施下土壤水穩(wěn)性團聚體TOC和TN的分布特征，旨在理解這些措施的土壤碳氮積累機制，從而為茶園黃紅壤科學培肥提供一定的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗小區(qū)于2006年布設在福安市福建雋永天香茶業(yè)有限公司茶葉種植基地（119°23′~ 119°51′E，26°41′~27°24′N）。該區(qū)屬于中亞熱帶海洋性季風氣候，年均氣溫為19.3℃，年日照時數(shù)1836.6?h，年降水量1539.9?mm。供試土壤為酸性黃紅壤，適宜茶樹生長。試驗前0~20?cm土壤基本理化性質為：pH值5.19，有機質（OM）含量7.40?g·kg-1，全氮（TN）0.40?g·kg-1，全磷（TP）0.10?g·kg-1，全鉀（TK）22.40?g·kg-1，堿解性氮（AN）58.34?mg·kg-1，有效磷（AP）0.87?mg·kg-1，速效鉀（AK）77.20?mg·kg-1。

1.2 園間試驗

試驗共設3個處理：不施肥（CK）、100%化肥、50%化肥＋50%有機肥＋圓葉決明（(Pers.) Greene var.），并采用隨機區(qū)組設計。試驗以等氮量施用為基礎，兼顧磷鉀養(yǎng)分平衡。每個處理重復3次，共9個小區(qū)，小區(qū)面積為13.65?m2。供試茶樹品種為黃觀音（‘Huangguanyin’），為2年生實生苗。圓葉決明在當年的3月中旬進行行間播種，播種量為7.5?kg·hm-2，在冬季自然枯萎，落于表土，于第二年春天自然萌發(fā)。生物有機肥的肥力情況為OM 368.9?g·kg-1，TN 9.0?g·kg-1，TP 22.90?g·kg-1及TK 5.29?g·kg-1。圓葉決明植株的養(yǎng)分含量為TN 22.44?g·kg-1，TP 1.99?g·kg-1和TK?7.31 g·kg-1。試驗用的化肥分別是尿素、磷酸一銨和氯化鉀。這些肥料在每年的11月上旬進行溝施，具體試驗方案見表1。

1.3 樣品采集與處理

2016年5月，在每個小區(qū)按“S”線路采集5個點0~20?cm 土層土樣1.5?kg左右。采樣時避免土塊受到擠壓以保持原有結構，剝去土塊外直接與土鏟接觸而變形的土壤后將土塊裝于硬質塑料保鮮盒中，帶回實驗室后在硬紙板上攤開成均勻的薄層，將土壤沿自然斷裂面掰成直徑1?cm左右的小土塊，剔除動植物殘體和石塊，置于透氣通風處自然風干。一部分風干土樣用于土壤團聚體分析，而剩余土樣用于土壤理化性狀測試。

1.4 測定方法

1.4.1團聚體分離方法

水穩(wěn)性團聚體的分離參照Elliott等[17]的濕篩法，采用德碼zy200型土壤團粒分析儀（上海德碼信息技術有限公司生產(chǎn)）進行分離。首先，稱取100?g風干土樣，攤平放在最大孔徑篩上（套篩孔徑自上而下依次為2、1、0.5、0.25、0.106?mm），沿桶壁緩慢加入去離子水將土樣淹沒（水層深約2 cm），并浸泡5?min；然后，以40次·min-1頻率和3?cm振幅振蕩套篩5?min，分別得到相應孔徑的水穩(wěn)性團聚體；最后，將留在各孔徑篩子上的土樣用蒸餾水分別沖洗到鋁盒中，在65℃下干燥48?h后稱重，計算各級水穩(wěn)性團聚體的質量分數(shù)，并將樣品磨碎過100目篩，供土壤TN和TOC分析。

表 1 各處理小區(qū)的施肥情況

注：有機物質處理為有機肥套種豆科植物圓葉決明。

Note: Organic matter treatment means poultry manure plus legume () residue.

1.4.2 土壤理化性質

土壤TOC采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法，TN用半微量凱氏法，pH用電位法，電導率用電極法測定[18]。土壤水分采用烘干法，土壤顆粒組成用比重計法測試[19]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

團聚體的穩(wěn)定性用平均重量直徑（MWD）進行描述，根據(jù)式（2）進行計算[20]：

各粒徑土壤團聚體TOC、TN在土壤中的貢獻率參照邱莉萍等[20]的方法進行計算：

上述測定結果用Excel 2010進行數(shù)據(jù)的初步整理和匯總，并用SAS 8.02統(tǒng)計分析軟件進行ANOVA方差分析、Duncan’s新復極差法多重比較和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理下茶園土壤理化性質變化

與CK相比，長期培肥措施可以提高TOC和TN的含量（表2）。其中，CF和IF處理的TOC含量分別較CK 增加了17.09%和53.85%；土壤含水量在處理IF中較高，而在CK與CF處理中較低（表2），說明IF處理能改善土壤水肥條件，有利于促進茶樹生長。土壤電導率是測定土壤水溶性鹽的指標，而土壤水溶性鹽是土壤的一個重要屬性。由表2可知，處理IF的土壤電導率分別比CK、CF處理顯著（< 0.05）增加了55.95%、77.71%。此外，茶園土壤經(jīng)長期處理后，其pH在5.20~6.00范圍內變化，屬于弱酸性或酸性；相比于CK，CF處理土壤pH值未有明顯差異，而IF處理土壤則顯著（< 0.05）升高（表2）。顆粒組成可以反映土壤粗細狀況，它既影響土壤水分、空氣和熱量的運動，也影響?zhàn)B分的轉化。與CK相比，處理CF土壤的砂粒、粉粒和粘粒含量均無明顯（< 0.05）的變化，而IF處理土壤粉粒和粘粒含量分別增加了63.46%和16.0%、砂粒含量減少了10.05%（表2）。其中，粘粒多呈片狀，常以復粒存在，具有很強的粘性和可塑性，蓄水保肥能力強，而粉粒則比表面積大，保水性較強，因此IF處理土壤中這兩種顆粒含量的增加有利于增強土壤蓄水保肥性能。同時，參照美國制土壤質地分類三角坐標圖可得，試驗區(qū)土壤質地屬于砂質粘壤土。

2.2 不同處理下茶園土壤水穩(wěn)性團聚體組成和穩(wěn)定性

經(jīng)過不同處理后，≥2?mm、<2~1?mm、<1~ 0.5?mm、<0.5~0.25?mm、<0.25~0.106?mm等粒級水穩(wěn)性團聚體的平均含量分別為59.92%、7.68%、10.29%、10.79%、4.59%（圖1），其中，≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體含量在各處理中的大小順序為IF>CF>CK（圖1）。這說明≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體在不同處理土壤中占優(yōu)勢，尤其是IF處理土壤該粒徑水穩(wěn)性大團聚體增幅更加明顯。此外，各處理土壤MWD差異雖不顯著，但以IF處理較高（表2）。由此可知，IF處理不僅能提高≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體含量，而且可增強土壤團聚體的穩(wěn)定性。

表 2 不同處理下茶園土壤特征

注：CK：不施肥；CF：單施化肥；IF：綜合培肥。表中同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（< 5%）。表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差（n=3）。

17:28 2018/8/16Note: CK: non-fertilizer. CF: chemical fertilizers. IF: the integrated use of chicken manure and legume straw with chemical fertilizers. The different litters mean significant at 5% level within the same column. Data in the table are average ± SD (n=3).

注：CK，不施肥；CF，單施化肥；IF，綜合培肥。不同小寫字母表示同一粒徑團聚體不同處理間差異顯著（P < 5%）。圖中數(shù)據(jù)為平均值±標準差 (n=3)。

2.3 不同處理下土壤水穩(wěn)性團聚體有機碳和全氮分布

不同處理對各粒徑水穩(wěn)性團聚體中TOC和TN含量的影響各不相同（表3）?？傮w而言，各粒徑團聚體TOC和TN的含量在CF處理中較低，而在IF處理中含量相對較高。在0~20 cm土層中，CK和CF處理土壤TOC含量在各粒徑團聚體中的分布呈（≥2?mm）>（<2~1?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<1~0.5?mm）>（<0.25~0.106?mm），而在IF處理中為（<2~1?mm）>（<1~0.5?mm）>（≥2?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<0.25~0.106?mm）；CK和CF處理土壤TN含量在各粒徑團聚體中的分布呈（≥2?mm）>（<2~1?mm）>（<1~0.5?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<0.25~0.106?mm），而在IF處理中為（<2~1?mm）>（≥2?mm）>（<1~0.5?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<0.25~ 0.106?mm）。此外，IF處理土壤各粒徑水穩(wěn)性團聚體中的C:N比值一般低于CK（表3），表明長期配施有機物質處理的土壤氮素累積速度快于有機碳。綜上可知，IF處理更有利于增加各粒徑水穩(wěn)性團聚體中的TOC和TN含量。

2.4 不同處理下土壤有機碳和全氮含量與各粒徑團聚體含量間的相關性

由相關性分析可得，土壤TOC和TN含量與≥2?mm水穩(wěn)性團聚體含量間均存在極顯著（<0.01）的正相關，而與其他粒徑團聚體含量未有明顯的相關性（表4）。這表明土壤中固定的碳氮元素主要向≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體富集。

表 3 不同處理下茶園土壤團聚體有機碳、全氮和C/N比值

注：CK：不施肥；CF：單施化肥；IF：綜合培肥；TOC：有機碳。表中同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（< 5%）。

Note: CK: non-fertilizer. CF: chemical fertilizers. IF: the integrated use of chicken manure and legume straw with chemical fertilizers. TOC: soil organic carbon. The different letters mean significant at 5% level within the same column.

表 4土壤有機碳和全氮含量與不同粒徑團聚體含量間的相關性

Table 4 Correlation between the contents of organic carbon, total nitrogen in soils and the percentage of water-stable aggregates in different soil aggregate size classes

0.05=0.666，=9，*＜0.05；0.01=0.798，=9，**＜0.01。

2.5 不同處理下土壤水穩(wěn)性團聚體有機碳和全氮貢獻率

經(jīng)過長期處理后，各粒徑水穩(wěn)性團聚體TOC和TN貢獻率的大小排序在各處理中不盡相同（圖2-A、圖2-B）。不同粒徑水穩(wěn)性團聚體TOC和TN貢獻率的大小排序在對照CK中均為（≥2?mm）>（<1~0.5?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<2~1?mm）>（<0.25~0.106?mm），在處理CF和IF中為（≥2?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<1~0.5?mm）>（<2~1?mm）>（<0.25~0.106?mm）（圖2-A，圖2-B）。同樣，不同粒徑水穩(wěn)性團聚體TN貢獻率在CK中的大小順序為（≥2?mm）>（<1~0.5?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<2~1?mm）>（<0.25~0.106?mm），而在CF和IF處理中為（≥2?mm）>（<0.5~0.25?mm）>（<1~0.5?mm）>（<2~1?mm）>（<0.25~0.106?mm）（圖2-B）。綜上表明，各處理均以≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體TOC和TN的儲量較高，且IF處理對土壤碳氮的固定和積累能力較強。

注：CK：不施肥；CF：單施化肥；IF：綜合培肥；TOC：有機碳；TN：全氮。不同小寫字母表示同一粒徑團聚體不同處理間差異顯著（P < 5%）。

3 討論

與CK相比，IF處理顯著（<0.05）提高土壤水分、TOC和TN含量（表2）。同時，IF處理相比其他兩個處理還能增加土壤粘粒含量，這與以前的研究結論一致[14]。此外，處理IF、CF、CK在2016年的土壤粘粒含量分別比2010年增加了1.34%、11.68%和8.70%[14]。茶園土粘粒含量的這種年際變化不僅取決于土壤肥力的改變，而且依賴于黃紅壤自身的富鋁化過程，使得膠結劑氧化鐵和氧化鋁富集，有助于粘粒聚集，從而增加土壤粘粒含量[21]。而且，由于土壤礦質養(yǎng)分優(yōu)先富集于粘粒[22]，因此，IF處理可以進一步提升土壤肥力。茶園土壤pH值的變化范圍為5.20~6.00，屬于弱酸性或酸性；與CK相比，土壤pH在CF處理下未有明顯差異，而在IF處理有顯著（<0.05）升高（表2）。然而，Chen等[23]對耕地的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過連續(xù)8年的無機有機肥配施后，土壤pH值未有明顯的改變。這主要是由于不同試驗添加的外源有機質種類和土壤類型不一樣所致[24]。另外，經(jīng)過10年的處理后，CK、CF、IF處理土壤 pH值均比原始土壤高（表2），因為供試土壤屬于鐵鋁土范疇，處于亞熱帶高溫高濕條件下，巖石風化淋溶作用強烈，導致巖石中的礦物大部分風化形成各種堿（或堿土）金屬氧化物，在遭受破壞和淋洗后，土壤溶液pH值會出現(xiàn)升高現(xiàn)象[21]。同時，IF處理土壤電導率分別比CK、CF顯著（<0.05）增加了55.95%、77.71%，因為該處理含有生物有機肥和豆科綠肥等有機物質，能增加土壤有機質，尤其是腐殖質，其內含醌、酚等官能團，具有接受電子和提供電子的能力，在電子傳遞中起到了關鍵的作用[25-26]。

團聚體是維持土壤肥力的基礎，土壤肥力水平與團聚體的大小、分布和穩(wěn)定性具有密切的關系。本研究表明，≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體在各處理土壤中占優(yōu)勢，其含量平均高達59.92%，變化區(qū)間為54.95%~66.97%，尤其是長期配施有機物質的IF處理能明顯增加≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體的含量，而其他粒徑水穩(wěn)性微團聚體含量在各處理間無明顯差異（圖1）。這主要是因為有機物料施入土壤后，分解形成腐殖質，提高了土壤有機質含量，而有機質又是參與土壤水穩(wěn)性大團聚體形成的重要膠結劑，可以促進大團聚體的形成；同時，配施有機物料還能疏松土壤，促進根系和菌絲的生長，它們能通過物理纏繞和分泌有機膠結劑等方式連接土壤顆粒進一步促進團聚體的形成和穩(wěn)定[3, 27-28]。本研究也證實，IF處理可以增加土壤團聚體MWD，進而提高團聚體的穩(wěn)定性（表2）。而且，MWD與有機物料施用量之間呈明顯（＜0.05）的正相關[29]。這說明要改善土壤團聚體的穩(wěn)定性，須不斷補充外源有機物質。同時應強調指出，有機物質投入對土壤水穩(wěn)性大團聚體含量和穩(wěn)定性的促進作用，只限于一定的土壤有機質含量范圍內才起作用，當有機質增至一定量時，促進效應將不再明顯[30]。此外，土壤水穩(wěn)性大團聚體的形成除與有機質的數(shù)量有關，還與有機質的成分密切相關。Kovac等[31]利用傅立葉變換紅外光譜技術和氫譜核磁共振技術對大團聚體進行結構表征，發(fā)現(xiàn)脂肪族鏈烴有利于大團聚體的持久穩(wěn)定。然而，南方黃紅壤水穩(wěn)性大團聚體是由土粒在各種無機膠結劑鐵鋁氧化物、有機膠結劑有機質的共同作用下形成的。Zhao等[21]對紅壤的研究指出，在團聚體的形成過程中，土壤有機質貢獻率占29.0%、鐵鋁氧化物貢獻率占33.8%以及兩種膠結劑互作貢獻率占21.4%。另外，Wang等[32]研究表明，游離鋁氧化物是黃紅壤大團聚體形成的重要膠結劑，而游離鐵氧化物, 非晶形氧化鐵鋁、有機質等為次要的團聚體膠結劑。綜上可知，不同培肥措施對土壤團聚體形成和穩(wěn)定的影響，與土壤類型以及添加的有機物質種類等因素緊密相關。

本研究表明，土壤各粒徑團聚體TOC和TN含量一般在CF處理中較低，而在IF處理中相對較高（表3）。這與劉希玉等[33]的研究結果基本吻合，表明單施或配施有機物質均能顯著增加土壤碳氮的含量。因為施用有機物質不僅直接增加了TOC和TN投入，還能通過土壤中的根系及其分泌物增加而間接提高TOC和TN含量。梁堯等[34]進一步研究指出，≥2?mm、<2~0.25?mm 和<0.25~0.053?mm粒徑中TOC含量隨著有機肥用量的增加而逐漸升高，但<0.053?mm粒徑中TOC含量增幅不顯著。這符合Stewart等[35]提出的土壤TOC等級飽和模型，即TOC濃度與碳輸入量呈非線性相關，隨著碳輸入量的增加，小粒徑的團聚體首先飽和，大粒徑的團聚體后飽和，最終土壤碳庫達到飽和。在熱帶地區(qū)稻田土中，0~15?cm土層土壤大團聚體具有最高含量的TOC（4.13~14.03?g?kg-1）和TN（0.43~1.0? g?kg-1）[3]。這與本研究的結果相類似，CK、CF和IF處理土壤TOC和TN含量均在≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體中較高，而在其他小粒徑微團聚體中含量相對較低。同時，土壤TOC和TN含量與≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體含量間均存在極顯著（<0.01）的正相關性，而與其他粒徑團聚體含量則不存在明顯的相關關系（表4）。這與陳軒敬等[36]對紫色水稻土的研究結果基本一致，說明大團聚體能夠賦存更多的有機質、TN等養(yǎng)分。因為隨著團聚體粒徑增大，烷基碳/烷氧碳比值逐漸減小，導致有機質的分解程度不斷降低，有機質含量升高，由此小粒徑團聚體依靠增加的有機質膠結劑會形成更多的大團聚體，所以這有利于大團聚體中碳氮的累積[37]。但是，許多研究表明[5-6,20]，土壤團聚體中TOC和TN含量隨著粒徑的減小而增加。這是由于當土壤碳庫未飽和時，<0.25?mm微團聚體具有較大的比表面積，該粒徑微團聚體具備很強的優(yōu)先吸附有機物質的能力[38]。而且，微團聚體（< 0.25?mm）因被禁錮于大團聚體內而受到物理保護；當土壤受到外界擾動時，大粒徑的團聚體TOC首先降低，而微團聚體內的TOC對外界環(huán)境的響應具有一定的滯后性[7,20,34,39]。綜上研究結果發(fā)現(xiàn)，關于不同粒徑團聚體對土壤固碳和固氮的貢獻，文獻中的報道存在一定的差異。這種差異性不僅與有機物質的投入量有關，而且與土壤類型、氣候條件以及管理措施等密切相關[1,40-41]。

C:N比值是有機物分解程度的一個指標，該比值越高，有機物分解程度就越低，這有利于土壤中碳的積累，反之亦然[1]。本研究顯示，CK和CF處理土壤C:N比值在<0.5~0.25?mm粒徑團聚體中較大，而IF處理土壤在<1~0.5?mm粒徑團聚體中比值較高；3個處理土壤<0.25~0.106?mm粒徑中中比值均較低（表3）。王鐵成等[42]也發(fā)現(xiàn)了類似的結論，鹽堿土1~0.25?mm粒徑的C:N比值較高，是有利于該土壤肥力儲存的粒徑。相反，Tripathi等[3]對熱帶地區(qū)水稻土的研究表明，長期配施農(nóng)家肥，最大的C:N比值出現(xiàn)在0.1~0.053?mm粒徑團聚體中，而最小比值出現(xiàn)于0.5~0.25?mm粒徑團聚體。由此可知，土壤碳氮的累積模式與團聚體粒徑的大小分布密切相關。另外，袁穎紅等[43]對紅壤水稻土研究發(fā)現(xiàn)，施用有機物料能增加大團聚體中C:N比值，促進土壤碳的累積，這與本研究結果不一致。本研究顯示，不同培肥處理的土壤團聚體C:N比值一般低于CK（表3），因為隨著外源養(yǎng)分的施入，雖然提高了土壤TOC含量，但同時也增加了土壤微生物活性，加速了有機質的分解，導致土壤中氮素的累積速度快于有機碳[27, 44]。

在本研究中，各處理以≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體TOC和TN的儲量較高，尤其是IF處理最高（圖2）。Li等[45]在亞熱帶水稻土上的研究也得出類似的結論，大團聚體（≥0.25?mm）中TOC和TN儲量分別占全土的64%~81%和54%~82%。這是因為大團聚體中碳氮不易被物理作用、微生物或者酶降解，因此更難被礦化而扣押于土壤中[46]。而且，長期單施或配施有機肥能促進土壤有機碳的芳構化，使得土壤碳素結構更加穩(wěn)定，不易被分解[47]?？傊瑹o機有機肥配施能顯著增加土壤大團聚體TOC的數(shù)量和化學抗性組分，是加強土壤碳素穩(wěn)定與積累的合理施肥模式。

綜上所述，化肥配施有機物處理能顯著加強土壤的團聚作用，提高土壤中≥2?mm水穩(wěn)性大團聚體含量和團聚體穩(wěn)定性。同時，該處理可改善土壤團聚體的質量，使得≥2?mm團聚體中碳和氮含量都有明顯的增加，這有利于增強土壤供應茶樹碳氮的能力，從而提升茶園黃紅壤的肥力和生產(chǎn)力。

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Organic Carbon and Total Nitrogen Distribution in Aggregates from Yellow-red Soils Under Tea Plantations with Different Fertilizer Managements

WANG Limin, HUANG Dongfeng*, LI Qinghua, HE Chunmei, ZHANG Hui, LIU Cailing, LI Fangliang, HUANG Yibin*

Soil and Fertilizer Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China

Application of livestock manures and plant residues is a feasible practice to largely mitigate soil-degradative trends by increasing amounts of organic matter. However, long-term effects of fertilization regimes on the distribution of organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) in aggregate size fractions were poorly documented in tea ((L.) Kuntze) plantations in subtropical areas. A 10-year study was thus conducted to elucidate the impacts of fertilization patterns on the stability and allocation of TOC, TN and C/N ratio within water stable aggregate (WSA) fractions in soils under non-fertilization control (CK), chemical fertilizers only (CF), and integrated use of chicken manure and legume straw with chemical fertilizers (IF), respectively. Soil (0-20 cm) samples were collected and separated into ≥2, <2-1, <1-0.5, <0.5-0.25 and <0.25-0.106?mm aggregate classes by wet sieving, and finally used for TOC and TN analysis. The results showed that the IF treatment significantly (＜0.05) increased TOC and TN storage in all aggregate fractions relative to that of CK. Irrespective of the fertilization patterns, tea soils in subtropical China stored higher amounts of TOC and TN in the ≥2?mm water-stable fraction. In terms ofthe TOC and TN storage, the order of different aggregate fractions in IF- and CF-treated soils was (≥2? mm ) > (<0.5-0.25?mm) > (<1-0.5?mm) > (<2-1?mm) > (<0.25-0.106?mm), whereas that of CK-treated soils was (≥2?mm) > (<1-0.5?mm) > (<0.5-0.25?mm) > (<2-1?mm) > (<0.25-0.106?mm). Furthermore, the percentage of WSA ≥2?mm ranged from 54.95% under CK to 66.97% under IF treatment. Furthermore, TOC and TN adhered to WSA ≥2?mm, which accounted for 33.31%~45.45% of TOC and 33.76%~46.60% of TN in bulk soils under all treatments. Meanwhile, the IF treatment significantly (＜0.05) increased mean weight diameter (MWD) of aggregates as compared to that in CK- and CF- treated soils. However, a lower C:N ratio was observed in different aggregate fractions in IF-treated soils compared with that of CK. Additionally, WSA ≥2?mm was positively and significantly correlated with TN and TOC contents. In conclusion, the IF treatment improved aggregate stability, increased C and N storage in bulk soil and aggregates, and thus enhanced soil quality in tea farms in subtropical China.

tea soil, fertilization practice, soil aggregate, organic carbon, total nitrogen, nutrient contributing rate

S571.1，S154.3

A

1000-369X(2018)04-342-11

2018-01-18

2018-03-07

省屬公益類基本科研專項（2015R1002-2）、福建省屬公益類基本科研專項（2015R1022-3）、國家家綠肥產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-22-1）

王利民，男，博士，主要從事土壤改良和生態(tài)恢復研究。* 通訊作者: ecohyb@163.com