馬栗炎,姚榮江,楊勁松*
氮肥及黃腐酸對(duì)鹽漬土有機(jī)碳和團(tuán)聚體特征的調(diào)控作用①
馬栗炎1,2,姚榮江1,楊勁松1*
(1 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所,南京 210008;2 揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇揚(yáng)州 225000)
為了探明不同氮肥水平下黃腐酸對(duì)鹽堿障礙土壤的改良及培肥效應(yīng),本研究以濱海灘涂新墾輕中度鹽堿障礙土壤為研究對(duì)象開(kāi)展田間試驗(yàn),采用水稻-小麥輪作種植模式,通過(guò)測(cè)定土壤電導(dǎo)率、pH、有機(jī)碳和土壤團(tuán)聚體含量及其穩(wěn)定性,研究黃腐酸與不同氮肥水平對(duì)土壤鹽分消減調(diào)控和土壤地力提升效應(yīng)。結(jié)果表明:黃腐酸能有效降低耕層土壤鹽分,在氮水平300 kg/hm2條件下黃腐酸處理對(duì)耕層0 ~ 20 cm土壤電導(dǎo)率與pH降低效果最好;黃腐酸可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性,小麥季與水稻季,在氮水平300 kg/hm2條件下黃腐酸處理土壤>2 mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量相較于不施肥對(duì)照分別增加18.6% 和13.8%,土壤團(tuán)聚體平均重量直徑與當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥相比增加38%;圍墾初期,氮水平處理相較于黃腐酸處理對(duì)耕層土壤有機(jī)碳含量的影響更大,氮水平300 kg/hm2處理相較于低氮(225 kg/hm2)與高氮(325 kg/hm2)處理,兩季土壤總有機(jī)碳積累量分別增加31.0% 和120.0%。綜合考慮土壤改良效應(yīng),黃腐酸處理土壤表層鹽分降低、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量增加且穩(wěn)定性增強(qiáng)、有機(jī)碳含量提升,因此黃腐酸結(jié)合適宜用量氮肥是一條輕中度鹽堿障礙土壤的優(yōu)化施肥措施。
鹽漬土;黃腐酸;水穩(wěn)性團(tuán)聚體;有機(jī)碳
我國(guó)濱海地區(qū)有豐富的灘涂資源[1],土壤質(zhì)量低下是制約蘇北海涂土壤開(kāi)發(fā)利用的重要障礙因子[2]。為加速濱海鹽堿地脫鹽、增肥和提升地力,多種改良措施如物理、化學(xué)、生物、工程及其綜合調(diào)控手段已被廣泛應(yīng)用并驗(yàn)證[2-3]。王守純和穆從如[4]及陳恩鳳等[5]先后提出在鹽漬土區(qū)建立“淡化肥沃層”、“治水是基礎(chǔ),培肥是根本”的觀點(diǎn),通過(guò)提高土壤肥力,以肥對(duì)土壤鹽分進(jìn)行時(shí)、空、形的調(diào)控,在農(nóng)作物主要根系活動(dòng)層建立一個(gè)良好的肥、水、鹽生態(tài)環(huán)境,達(dá)到農(nóng)作物持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。但是傳統(tǒng)的施肥措施導(dǎo)致肥料利用率低且土壤次生鹽漬化危害等弊端也暴露出來(lái)。有研究發(fā)現(xiàn),蘇北灘涂圍墾土壤單施有機(jī)肥雖能增加土壤含水量、降低土壤pH,但其土壤電導(dǎo)率升高了11.56%[6];尿素的轉(zhuǎn)化可積累大量的NH4+,引起土壤pH增加2 ~ 3個(gè)單位[7]。同時(shí)我國(guó)土壤氮素平衡問(wèn)題陷入困境,氮肥投入量大而利用率低下[8-9]。研究認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配施有增產(chǎn)、提高當(dāng)季肥料利用率的作用[10]。黃腐酸作為一種新型改良劑,其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面[11-14]:一方面減少作物葉片蒸騰速率;一方面促進(jìn)根系發(fā)育,增強(qiáng)根系活力,使作物吸收較多水分和養(yǎng)料,在灘涂土壤改良中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在鹽堿地的施肥改良應(yīng)用中,以傳統(tǒng)肥料的施肥水平處理、調(diào)理劑和調(diào)控措施[15-16]的研究居多,黃腐酸肥料對(duì)灘涂土壤鹽堿消減和土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳影響的研究尚不多見(jiàn)。
本文以濱海新墾灘涂輕度鹽漬土為研究對(duì)象,通過(guò)田間試驗(yàn)的方式重點(diǎn)研究了水稻–小麥輪作下,黃腐酸肥料應(yīng)用對(duì)土壤鹽分消減、有機(jī)碳和團(tuán)聚體含量提升的作用,分析了不同種植模式和不同肥料氮水平下土壤鹽分和養(yǎng)分的變化規(guī)律,探討了有機(jī)肥料對(duì)輕度鹽漬化農(nóng)田土壤改良及地力提升效應(yīng),研究結(jié)果對(duì)濱海鹽漬土養(yǎng)分優(yōu)化管理具有重要意義。
研究區(qū)位于江蘇省東臺(tái)市弶港鎮(zhèn)條子泥墾區(qū),地處北亞熱帶和暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)[17]。該區(qū)年平均降水量1 000 mm,年均蒸發(fā)量1 417 mm,且降水量季節(jié)波動(dòng)性較大,降水主要集中在6—9月份的雨季,非雨季農(nóng)田灌溉一般采用當(dāng)?shù)匚⑾趟?。試?yàn)區(qū)2015年圍墾,土壤類(lèi)型為沖積鹽土類(lèi),潮鹽土亞類(lèi),是典型的淤泥質(zhì)海岸帶鹽漬土,表層土壤以黏壤為主,深層土壤以粉砂壤為主,表層、心土層與底土層含鹽量均較高,鹽分組成與海水基本一致,以氯化物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。剖面40 ~ 60 cm深度以下一般呈現(xiàn)灰褐色、青褐色的潛育層,是長(zhǎng)期淹水條件下的典型特點(diǎn)。地下水埋深整體較淺,總體分布在0.8 ~ 1.6 m,礦化度高且有較大波動(dòng),地下水鹽分與土壤鹽分組成也表現(xiàn)出較高的一致性。試驗(yàn)地土壤結(jié)構(gòu)差,緊實(shí)度高,養(yǎng)分含量較低,表層0 ~ 20 cm土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。
本試驗(yàn)采用水稻–小麥輪作方式,共設(shè)置3個(gè)氮水平及有、無(wú)黃腐酸共5個(gè)處理,每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù),完全隨機(jī)排列,具體處理見(jiàn)表2。
表 1 試驗(yàn)地土壤基本特征
表 2 試驗(yàn)處理
試驗(yàn)肥料分基肥和追肥,基肥為復(fù)混肥料和尿素。復(fù)混肥料主要成分為黃腐酸、有機(jī)質(zhì)和N-P-K復(fù)合肥,按照20%、30% 和50% 比例摻混制成。追肥肥料只使用尿素。低、中、高氮水平處理的復(fù)混肥料施用量均為600 kg/hm2,不同氮水平通過(guò)尿素用量調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。
供試作物為水稻和小麥。水稻品種為‘淮稻5號(hào)’,為育苗后移栽,水稻各種植微區(qū)的面積為2 m × 2 m,各微區(qū)種植規(guī)格為6行,每行12穴,每穴5株;小麥品種為‘揚(yáng)麥22’,播種量為375 kg/hm2,行距25 cm。水稻和小麥均采用60% 氮肥作基肥,種植前隨翻耕施入,40% 為追肥,均分兩次追施尿素;磷肥和鉀肥隨基肥一次性施入。試驗(yàn)開(kāi)始于2016年5月,至2017年5月底結(jié)束。試驗(yàn)期間的田間管理如病蟲(chóng)草害防治等按照當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)方式進(jìn)行。
數(shù)據(jù)的作圖用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)軟件,各處理間差異的顯著性檢驗(yàn)應(yīng)用最小顯著性差異法(LSD法)。
土壤鹽分的時(shí)間波動(dòng)性隨著土壤深度的增加有減小的趨勢(shì),旱季表層土壤電導(dǎo)率變化隨季節(jié)降水波動(dòng)明顯。試驗(yàn)的管理與施肥措施對(duì)土壤鹽分調(diào)控作用顯著,本試驗(yàn)的輪作模式和施肥處理對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響隨時(shí)間波動(dòng)以表層0 ~ 20 cm最為顯著(圖1)。從圖1中可以看出,水稻季各處理0 ~ 40 cm土壤電導(dǎo)率均有顯著降低,CK0、CK1、F1N1、F1N2、F1N3處理土壤電導(dǎo)率分別降低37.6%、36.4%、25%、51.3% 和38.9%,其中F1N2處理較CK0與CK1分別降低13.7% 和14.9%,差異達(dá)顯著水平(<0.05)。小麥季表層土壤則表現(xiàn)出積鹽現(xiàn)象,這與旱季水分的大量蒸發(fā)及作物的蒸騰旺盛有關(guān);其中F1N2處理在小麥生育期內(nèi)除施肥初期外的土壤電導(dǎo)率均最低,相較于CK0電導(dǎo)率降低25.8%;20 ~ 40 cm土壤電導(dǎo)率變化差異不顯著,隨著氮水平增加,電導(dǎo)率表現(xiàn)出升高趨勢(shì)。
濱海灘涂圍墾土壤pH整體偏高(圖2),在兩季試驗(yàn)期內(nèi)土壤pH具有一定程度的波動(dòng)性,其變化范圍在9.00 ~ 9.62,具有明顯的堿化特征。從圖2可以看出,水稻季土壤pH介于CK0與CK1之間,其中CK0、F1N2、F1N3處理均有所升高,且F1N2> F1N3>F1N1,表明常規(guī)施肥處理對(duì)水稻季土壤pH降低效果最好,不同氮水平處理下,F(xiàn)1N1處理效果優(yōu)于F1N2和F1N3處理。小麥季土壤pH隨時(shí)間表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),pH升高主要原因是種植初期氮肥轉(zhuǎn)化引起的,且由水田土壤脫水引起的膠體對(duì)土壤Na+和HCO– 3的吸附增加,土壤堿化進(jìn)一步增強(qiáng)。整個(gè)小麥季土壤pH結(jié)果表明,常規(guī)施肥處理pH升高,黃腐酸各處理pH均降低,F(xiàn)1N1、F1N2和F1N3處理分別降低0.2、0.38和0.22個(gè)單位,其中F1N2處理相較與CK1降低0.5個(gè)單位,表明黃腐酸在氮肥用量為300 kg/hm2時(shí)對(duì)旱作土壤pH降低效果最好。
從連續(xù)兩季土壤團(tuán)聚體含量(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))變化結(jié)果(圖3)可以看出,灘涂土壤團(tuán)聚體含量的主要粒徑分布為>2 mm與<0.053 mm;其次為0.053 ~ 0.25 mm團(tuán)聚體,約占總量的15%;0.25 ~ 2 mm團(tuán)聚體含量最少,約占總量的5%。在一季水旱輪作后土壤>2 mm團(tuán)聚體含量顯著增加,與不施肥處理相比,3種含黃腐酸施肥處理土壤中<0.053 mm團(tuán)聚體含量顯著降低。水稻季,與CK0與CK1相比,黃腐酸各不同氮水平處理均顯著增加>2 mm團(tuán)聚體含量,其中F1N2處理分別增加18.6% 和22.9%;顯著降低<0.053 mm團(tuán)聚體含量,其中F1N2處理分別降低17.7%和18.7%;各處理間0.053 ~ 2 mm團(tuán)聚體含量變化差異不顯著。小麥季,F(xiàn)1N2處理顯著促進(jìn)>2 mm團(tuán)聚體含量增加和<0.053 mm團(tuán)聚體含量的降低,與CK0和CK1相比,>2 mm團(tuán)聚體含量分別增加13.8% 和14.5%;與水稻季相比,各處理0.053 ~ 0.25 mm團(tuán)聚體含量均增加,表明在微團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)(<0.25 mm)分布上整體有從<0.053 mm向0.053 ~ 0.25 mm緩慢轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。
圖1 水稻–小麥輪作體系下0 ~ 40 cm土壤電導(dǎo)率的時(shí)間變化規(guī)律
圖2 水稻–小麥輪作體系下0 ~ 20 cm土壤pH的變化
土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)是反映土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的重要指標(biāo),MWD越大表明土壤大團(tuán)聚體含量越多,土壤抗侵蝕能力越強(qiáng),穩(wěn)定性越高[22]。從圖4可以看出,CK0與CK1小麥季MWD高于水稻季,表明旱作更利于團(tuán)聚作用的發(fā)生;水稻季與小麥季F1N2處理MWD均最高,且小麥季MWD較水稻季增加10.3%,而F1N1與F1N3處理小麥季較水稻季分別降低7.1% 和15.7%,表明旱季低氮與高氮處理均不利于土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的增加,原因可能是由于新墾灘涂土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)較差,土壤高鹽分含量使土壤的聚合作用因表層鹽分離子濃度的升高而降低,從而導(dǎo)致大團(tuán)聚體含量降低[19,22]。隨著氮素水平的增加,MWD在兩季均呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì),F(xiàn)1N2處理MWD增加73.6%。因此,F(xiàn)1N2處理對(duì)促進(jìn)灘涂水稻–小麥輪作體系土壤結(jié)構(gòu)改善、團(tuán)聚體形成效果最顯著。
(圖中不同小寫(xiě)字母表示同一粒徑團(tuán)聚體含量在不同處理間差異顯著(P<0.05))
(圖中不同小寫(xiě)字母表示同一種植季不同處理間差異在P<0.05水平顯著,下同)
土壤有機(jī)碳含量是表征土壤潛在肥力的重要指標(biāo)。為消除本底差異,通過(guò)試驗(yàn)初始與當(dāng)季作物收獲后有機(jī)碳含量的變化來(lái)表征有機(jī)碳對(duì)不同處理的響應(yīng)。由圖5結(jié)果可以看出,種植前各處理有機(jī)碳差異不顯著,兩季試驗(yàn)結(jié)束后各處理土壤有機(jī)碳含量差異顯著,水稻季有機(jī)碳積累顯著高于小麥季,主要原因可能是新圍墾土壤由于種植導(dǎo)致土壤微生物活性增加[24],從而大幅增加土壤微生物生物量碳。CK0有機(jī)碳含量呈少量積累,第二季共增加0.25 g/kg,表明濱海新圍墾灘涂土壤發(fā)育程度低,農(nóng)業(yè)種植增加碳輸入,有利于土壤有機(jī)碳緩慢積累。由于水田土壤厭氧環(huán)境一定程度抑制微生物呼吸代謝[23]及短期試驗(yàn)條件等,土壤有機(jī)碳含量變化不明顯。與CK0相比,F(xiàn)1N2處理水稻季有機(jī)碳含量增加0.49 g/kg,有機(jī)碳積累率達(dá)到14.6%。水稻季,F(xiàn)1N2與F1N3處理有機(jī)碳含量均顯著高于CK0(<0.05),但F1N1處理水稻季有機(jī)碳含量降低3.6%,旱季則增加16.7%,表明低氮處理不利于水田有機(jī)碳的積累,旱作促進(jìn)有機(jī)碳積累。小麥季,F(xiàn)1N2處理有機(jī)碳含量較F1N1與F1N3處理分別增加(<0.05),F(xiàn)1N3處理有機(jī)碳基本無(wú)積累,主要原因可能是土壤微生物的活性增強(qiáng),高氮水平促進(jìn)有機(jī)碳礦化過(guò)程,以及作物根系反饋給土壤根際環(huán)境的分泌物及團(tuán)聚作用減弱[25],從而減少有機(jī)碳的形成。CK1與F1N2處理氮水平相同,有機(jī)碳均表現(xiàn)出積累現(xiàn)象,且積累量基本相同;F1N2處理較F1N1與F1N3處理兩季總有機(jī)碳積累量分別增加31.0% 和120.0%,表明氮水平較黃腐酸處理對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響更大,常規(guī)氮水平300kg/hm2效果最好。
從圖6可以看出,黃腐酸各處理可以顯著提高土壤大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,與表層土壤總有機(jī)碳趨勢(shì)相同,隨著施氮量的增加,水穩(wěn)性團(tuán)聚體有機(jī)碳含量先增加后降低,F(xiàn)1N2處理含量最高;與CK0相比,F(xiàn)1N1、F1N2和F1N3處理有機(jī)碳含量分別增加12.8%、15.6% 和6.0%,差異達(dá)顯著水平(<0.05)。CK1與CK0有機(jī)碳含量差異不顯著,表明常規(guī)施肥短期內(nèi)對(duì)促進(jìn)團(tuán)聚體有機(jī)碳的含量效果不明顯。土壤大團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量高于表層0 ~ 20 cm土壤均值,表明土壤有機(jī)碳主要在大團(tuán)聚體中匯集,碳密度高于其他各粒徑團(tuán)聚體。不同肥料處理通過(guò)改變土壤結(jié)構(gòu)以及土壤有機(jī)碳的分布影響團(tuán)聚體的形成和分布,因此土壤有機(jī)碳與團(tuán)聚體有機(jī)碳表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系,表明土壤有機(jī)碳能夠促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成,提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性,進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)組成。
圖5 不同施肥處理土壤有機(jī)碳含量
圖6 小麥季土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量(A)及其與土壤總有機(jī)碳含量(B)的相關(guān)性
從土壤電導(dǎo)率及pH變化來(lái)看,黃腐酸的低、高氮肥處理都不利于土壤鹽分的降低。肥料中黃腐酸是能夠有效降低土壤鹽分的主要原因[26],一方面是黃腐酸及肥料中的有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)有一定的改善作用[27],通過(guò)形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞鹽分沿土壤毛管孔隙隨水分上升的條件,降低土壤耕層的鹽分積累。另一方面,黃腐酸與有機(jī)質(zhì)絡(luò)合、螯合土壤中的金屬陽(yáng)離子形成的膠體結(jié)構(gòu)以及其多孔性(比表面大)可吸附土壤溶液中的鹽分離子[28],從而降低土壤中鹽含量。同時(shí)由于降雨等條件也加速土壤表層鹽分離子淋洗,促進(jìn)鹽分含量降低。前人研究表明[1],隨著土壤脫鹽,Na+及HCO– 3在土體中的移動(dòng)增加了土壤膠體的吸附量,使土壤堿化,pH升高。而本研究表明,氮肥配施黃腐酸對(duì)表層0 ~ 20 cm土壤pH降低具有促進(jìn)作用。肥料的水旱輪作試驗(yàn)?zāi)軌蛴行Ы档屯寥纏H,一方面體現(xiàn)在黃腐酸對(duì)土壤pH的緩沖作用上;另一方面,水田在淹水條件下土壤毛管孔隙封閉減少了對(duì)Na+及HCO– 3的吸附[22],在旱季施肥后黃腐酸減緩了尿素在土壤中轉(zhuǎn)化的速率,放緩了尿素分解引起的pH增加,降低小麥初期堿害威脅。
黃腐酸對(duì)表層0 ~ 20 cm土壤有機(jī)碳積累有顯著促進(jìn)作用,在氮肥用量為300 kg/hm2時(shí)效果最好。在耕作初期,土壤鹽分較高且結(jié)構(gòu)性差,土壤中微生物多樣性與活性相對(duì)較低,不同的氮水平處理影響土壤中碳氮比,對(duì)微生物代謝過(guò)程具有較高的影響,進(jìn)而影響有機(jī)質(zhì)積累和轉(zhuǎn)化。同時(shí),土壤大團(tuán)聚體與有機(jī)碳有密切關(guān)系[29],土壤中有機(jī)碳與微生物分泌的各種膠結(jié)劑如球囊霉素等可以有效促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成且有較高穩(wěn)定性[29]。因此氮肥及黃腐酸處理通過(guò)對(duì)土壤表層鹽分和土壤結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用直接影響土壤中微生物代謝和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程,通過(guò)降低表層鹽分含量和提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)含量促進(jìn)土壤有機(jī)碳含量的增加。梁雷等[24]研究認(rèn)為,入侵植物對(duì)土壤總有機(jī)碳含量無(wú)顯著影響,但降低了土壤易氧化碳和可溶性碳含量,增加了土壤微生物生物量碳含量。但在本試驗(yàn)中表現(xiàn)為有機(jī)碳含量的增加,主要因?yàn)橛袡C(jī)碳本底值較低且土壤結(jié)構(gòu)性差導(dǎo)致的微生物活性低。水稻季有機(jī)碳積累量高于小麥季,主要原因與土壤水分和鹽分有關(guān),旱季土壤蒸發(fā)及植物蒸騰作用強(qiáng)烈,土壤鹽分隨水分在表層聚集,對(duì)根際微生物的活動(dòng)有一定的抑制作用[25]。
土壤大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與表層土壤0 ~ 20 cm土壤總有機(jī)碳含量變化表現(xiàn)出顯著正相關(guān),這與前人研究認(rèn)為土壤有機(jī)碳在0.5 ~ 1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體中含量最高且與水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量的變化呈正相關(guān)[19,30]相一致。表明在濱海灘涂圍墾地區(qū),鹽漬土壤有機(jī)碳含量的增加能夠顯著促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成,改善土壤結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,提高灘涂土壤地力與可耕性。
濱海灘涂土壤開(kāi)墾初期,土壤以黏壤與粉砂壤為主,土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)差、肥力水平低且保水保肥能力差[3],導(dǎo)致土壤以小粒徑微團(tuán)聚體為主,且存在較大分布差異,土壤在熟化過(guò)程中通過(guò)降低鹽分改善土壤物理結(jié)構(gòu),從而形成更利于土壤團(tuán)聚作用進(jìn)行的條件,促進(jìn)土壤有機(jī)碳形成,而有機(jī)碳含量的增加,也進(jìn)一步促進(jìn)土壤活性有機(jī)碳分解和微生物生物量碳含量增加[24]以及土壤大團(tuán)聚體的形成。與成熟土壤不同,灘涂土壤穩(wěn)定性隨著耕作年限的提高而逐漸增加[25],水旱輪作模式對(duì)土壤鹽分的顯著抑制效果更利于土壤團(tuán)聚體的形成。土壤在水耕熟化過(guò)程中,土壤有機(jī)質(zhì)在淹水條件下經(jīng)微生物厭氧分解過(guò)程較慢,相應(yīng)的腐殖質(zhì)形成有一定程度的積累[31-34],土壤有機(jī)碳及大團(tuán)聚體的含量也相應(yīng)增加。隨著氮肥用量的增加,土壤大團(tuán)聚體含量先增后減且在常規(guī)氮用量達(dá)到最高,差異達(dá)顯著水平,說(shuō)明在灘涂土壤培肥與地力提升過(guò)程中優(yōu)化施肥及用量對(duì)土壤結(jié)構(gòu)形成具有顯著的促進(jìn)與調(diào)控作用。
1)氮肥及黃腐酸處理能夠顯著降低表層土壤電導(dǎo)率和pH,有利于濱海輕中度鹽漬土壤快速脫鹽降堿。黃腐酸在氮肥用量300 kg/hm2時(shí)有效降低表層0 ~ 20 cm土壤鹽分,與不施肥和當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥處理相比,土壤電導(dǎo)率分別降低13.7% 和14.9%,差異達(dá)顯著水平(<0.05)。經(jīng)一季水旱輪作,常規(guī)施肥處理土壤pH升高,黃腐酸各處理的土壤表層pH均降低,且氮水平300 kg/hm2處理效果最好。
2)氮肥及黃腐酸處理能顯著增加土壤有機(jī)碳含量,氮水平300 kg/hm2顯著提高表層0 ~ 20 cm土壤有機(jī)碳積累量和水穩(wěn)性大團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量,且水田更利于有機(jī)碳的積累,相較于低氮(225 kg/hm2)與高氮(325 kg/hm2)處理,兩季土壤總有機(jī)碳積累量分別增加31.0% 和120.0%,加速調(diào)控濱海灘涂土壤的碳匯效應(yīng),有效培肥土壤地力。
3)氮肥及黃腐酸處理能改善土壤結(jié)構(gòu),氮水平300 kg/hm2有效促進(jìn)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的積累并提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性,與不施肥和當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥處理相比,>2 mm團(tuán)聚體含量分別增加13.8% 和14.5%,與不施肥處理相比,團(tuán)聚體MWD增加73.6%。黃腐酸配施適量氮肥可顯著提高土壤可耕性,促進(jìn)濱海灘涂土壤熟化,在加速濱海鹽漬化土壤農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)利用上具有廣闊應(yīng)用前景。
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Regulation of Nitrogen and Fulvic Acid on Soil Organic Carbon and Aggregates in Saline Soil
MA Liyan1,2, YAO Rongjiang1, YANG Jinsong1*
(1 Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu 225000, China)
In order to disclose the improvement effects of fulvic acid on soil with saline-alkaline disturbance and fertilizer effects under different nitrogenous fertilizer levels, a field experiment was conducted with the newly- reclaimed soil in the coastal tidal flat under rice-wheat cropping rotation. The effects of fulvic acid and different nitrogen levels on soil salinity control and soil fertility improvement were studied by measuring soil electric conductivity, pH value, organic carbon and the content and stability of soil aggregates. The results showed that fulvic acid could effectively reduce salt content in topsoil. When the nitrogen level was 300 kg/hm2, the effect of fulvic acid were best on decreasing soil electric conductivity and pH value of topsoil (0–20 cm). Fulvic acid could effectively improve soil structure, compared with the no fertilizer control, water-stable macro-aggregates (>2mm) under the nitrogen level of 300 kg/hm2increased by 18.6% in wheat season and 13.8% in rice season, and the mean weight diameter of aggregates increased by 38% compared with the conventional fertilization treatment. In the initial stage of reclamation, the nitrogen level had a greater impact on organic carbon content of topsoil than fulvic acid. Compared with low nitrogen (225 kg/hm2) and high nitrogen (325 kg/hm2), the moderate nitrogen (300 kg/hm2) increased total organic carbon accumulation in two seasons increased by 31.0% and 120.0% respectively. By comprehensively considering the effects of soil improvement, decrease of soil salinity, increase of water-stable macro-aggregates content, its stability and organic carbon content, fulvic acid combined with the appropriate amount of nitrogen is recommended as the optimal fertilization for the slight and moderate saline-alkali soil.
Saline soil; Fulvic acid; Water-stable aggregates; Organic carbon
S156.4
A
10.13758/j.cnki.tr.2020.01.005
馬栗炎, 姚榮江, 楊勁松. 氮肥及黃腐酸對(duì)鹽漬土有機(jī)碳和團(tuán)聚體特征的調(diào)控作用. 土壤, 2020, 52(1): 33–39.
國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0200303)、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)–山東聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目(U1806215),中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(KFZD-SW-112-03-02)和中國(guó)科學(xué)院STS項(xiàng)目(KFJ-STS-ZDTP-053,KFJ-STS-ZDTP-049)資助。
馬栗炎(1992—),男,河南通許人,碩士研究生,主要從事鹽堿地治理改良相關(guān)研究。E-mail: 906230807@qq.com