砒砂巖與沙復配土耕種后機械穩(wěn)定性團聚體變化研究

師晨迪 王曙光 李娟 郭振

摘要：通過分析不同耕種年限下（2a和9a），不同比例的砒砂巖與沙復配土中機械穩(wěn)定性團聚體各組分含量的變化情況，探明了不同耕種年限不同復配比例對復配土機械穩(wěn)定性團聚體各組分的影響。結(jié)果表明：耕種2a的復配土中，各團聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶1>1∶2>1∶5，即為18%、10%、6%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例分別約占到了1∶5>1∶2>1∶1，即為85%、81%、53%。耕種9a的復配土中，各團聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶5>1∶2>1∶1，即為28%、24%、22%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例含量依次呈現(xiàn)1∶2>1∶1>1∶5，即為61%、54%、51%。隨著種植年限的不斷增加，小團聚體不斷的形成大團聚體，尤其是0.25～0.5mm的降幅較為明顯。

關(guān)鍵詞：砒砂巖;機械穩(wěn)定性;團聚體;組分

中圖分類號：S-3

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215003

引言

土壤團聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，同時也是土壤有機質(zhì)保持的場所，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，土壤團聚體作為土壤重要的物理性狀，解釋了土壤的結(jié)構(gòu)狀況，不同粒徑的團聚體在營養(yǎng)保持、供應和轉(zhuǎn)化能力等方面有著不同的作用[2]。機械穩(wěn)定性團聚體是能夠抵抗外力破壞的團聚體，常用干篩后團聚體的組成量來反映。一般將粒徑>0.25mm的團聚體稱為大團聚體，大團聚體含量越高說明土壤團聚體結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[3]。Six等[4]認為>0.25mm的團聚體即土壤團粒結(jié)構(gòu)體，是土壤中最好的結(jié)構(gòu)體，其數(shù)量與土壤的肥力狀況呈正相關(guān)，可以反映土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。

毛烏素沙地是我國典型的生態(tài)脆弱區(qū)，該區(qū)廣泛分布的砒砂巖[5]，成巖程度低高、結(jié)構(gòu)松散、易風化，給當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成較大的影響。然而，毛烏素沙地土地面積廣，光熱資源豐富，具有巨大的耕地挖掘潛力。目前，利用砒砂巖和風沙土進行復配的研究取得了較大的進展。張衛(wèi)華等[6]研究發(fā)現(xiàn)，當砒砂巖與風沙土按1∶2～1∶5比例復配時，相比風沙土，復配土體的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、毛管孔隙度和飽和導水率均得到了顯著的改善。研究表明，砒砂巖富含豐富的蒙脫土等粘土礦物，是土壤團聚體的主要來源之一[7，8]。

以往針對砒砂巖與沙復配的研究主要集中在不同復配比例對成土作用[9]、氮素淋溶[10]及固沙作用[11]等方面，對于影響復配土的團聚體的系統(tǒng)研究還很少見[12-14]。因此通過研究不同種植年限砒砂巖與沙不同復配比例下土壤中機械穩(wěn)定性團聚體各組分的含量變化關(guān)系，探究不同復配比例和耕種年限對團聚體各組分的影響，以期為實現(xiàn)復配土體良好的土體結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗設(shè)計

試驗采用田間小區(qū)試驗，在陜西省渭南市富平縣褚塬村富平中試基地進行。為模擬毛烏素沙地砒砂巖與沙混合層的土地狀況，試驗小區(qū)在0～30cm鋪設(shè)砒砂巖或黃土與沙的混合物質(zhì)，30～70 cm填充風沙土。砒砂巖和沙均取自榆林榆陽區(qū)小紀汗鄉(xiāng)大紀汗村。試驗共設(shè)4個處理，砒砂巖與沙按體積比1∶1（C1）、1∶2（C2）、1∶5（C3）復配，每個處理重復3次，共布設(shè)9個小區(qū)，小區(qū)面積為4m2（2m×2m），采取自南向北“一”字型布設(shè)，研究不同種植年限（2a和9a）不同復配比例下土壤水穩(wěn)性團聚體的變化。

試驗采用小麥和玉米輪作模式，其中小麥品種為小偃22，玉米品種為戶單4號。各小區(qū)均采用當?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)的水肥管理模式。播種前，施入基肥（磷酸二銨300kg/hm2、尿素150kg/hm2）;在小麥生長期間，灌溉3次，每次灌水90mm，追施尿素1次，每次為150～225kg/hm2;在玉米種植期間，灌溉1次，追施尿素1次，每次為150kg/hm2。本次團聚體采集0～30cm土層樣品。

1.2檢測指標和檢測方法

土壤水穩(wěn)性團聚體采用濕篩法測定。

2結(jié)果

2.1不同復配比例下砒砂巖與沙復配土耕種2a后機械穩(wěn)定性團聚體對比變化分析

通過不同比例的砒砂巖與沙進行復配，探究不同耕種年限下復配土中土壤機械穩(wěn)定性團聚體各組分分布特征。結(jié)果表明（見圖1）：耕種2a的3種砒砂巖與沙復配土中，1∶1的復配土團聚體組分中，≥10mm的組分占比最多，約為29%;1∶2和1∶5的復配土團聚體組分中，0.25～0.5mm含量最高，分別約占到52%和47%;1∶1的復配土團聚體組分中，3～5mm含量最低，約為1.84%;1∶2和1∶5的復配土團聚體組分中，5～7mm含量最低，約為1.08%和0.75%?？傮w而言，各團聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶1>1∶2>1∶5，即為18%，10%，6%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例分別約占到了1∶5>1∶2>1∶1，即為85%、81%、53%。

耕種9a的砒砂巖與沙3種復配土中（見表2），1∶1的復配土團聚體組分中，仍然是≥10mm的組分占比最多，約為24%;1∶2和1∶5的復配土團聚體組分中，0.5～1mm含量最多，分別約占到25%和22%;1∶1的復配土團聚體組分中，3～5mm含量最低，約為2.13%;1∶2和1∶5的復配土團聚體組分中，5～7mm含量最低，約為2.68%和2.29%?？傮w而言，各團聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶5>1∶2>1∶1，即為28%、24%、22%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例含量依次呈現(xiàn)1∶2>1∶1>1∶5，即為61%，54%，51%。

2.2不同耕種年限復配土中機械穩(wěn)定性團聚體變化

砒砂巖與沙不同比例的復配土耕種2a和9a后土壤機械穩(wěn)性團聚體各組分變化較為明顯（如圖3），各組分中降幅最明顯的是1∶2和1∶5復配土中0.25～0.5mm的組分，降幅均為31%左右，其次為1∶2的復配土中小于0.25的組分，降幅約為6%;1∶1的復配土降幅主要表現(xiàn)在0.25～0.5mm和≥10mm組分，降幅約為5%左右;復配土各組分機械穩(wěn)定性團聚體含量增幅主要體現(xiàn)在大于0.5mm的組分中，其中增量最大的是1∶2復配土中0.5～1mm的組分中，增幅約為18%，其次是1∶5的復配土中>10mm的組分，增幅為12%，1～10mm團聚體組分含量均有不同程度的增加?？傮w而言，機械穩(wěn)定性團聚體各組分中小團聚體不斷的轉(zhuǎn)化為大團聚體，尤其是0.25～0.5mm的降幅較為明顯。隨著種植年限的不斷增加，砒砂巖與沙按照1∶5和1∶2復配種植的土壤機械穩(wěn)定性團聚體中各粒徑組分的變化明顯大于砒砂巖與沙1∶1的復配土。

3結(jié)論

通過分析耕種2a和9a的不同比例的砒砂巖與沙復配土中機械穩(wěn)定性團聚體的變化，得到如下結(jié)論。

耕種2a的復配土中，各團聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶1>1∶2>1∶5，即為18%、10%、6%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例分別約占到了1∶5>1∶2>1∶1，即為85%、81%、53%。

耕種9a的復配土中，各團聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶5>1∶2>1∶1，即為28%、24%、22%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例含量依次呈現(xiàn)1∶2>1∶1>1∶5，即為61%、54%、51%。

隨著種植年限的不斷增加，小團聚體不斷的形成大團聚體，尤其是0.25～0.5mm的降幅較為明顯。

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作者簡介：

師晨迪（1987-），男，碩士，工程師。研究方向：土壤生態(tài)學。