減施化肥下紫云英翻壓量對土壤團(tuán)聚體及鐵錳氧化物的影響

徐永昊，聶 軍，魯艷紅，耿明建，黃 麗*

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070； 2.湖南省土壤肥料研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部湖南耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，湖南 長沙 410125）

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)最基本的單元，對土壤理化性質(zhì)有著重要影響，是土壤肥力的基礎(chǔ)［1］。良好的團(tuán)聚體組成可促進(jìn)植物對土壤養(yǎng)分的吸收，維持生物群落多樣性，抵抗地表土壤侵蝕［2］。土壤團(tuán)聚體的分布與穩(wěn)定性受到眾多因素的影響；通常，團(tuán)聚體穩(wěn)定性與團(tuán)聚體的膠結(jié)物質(zhì)呈正相關(guān)［3］。氧化物是團(tuán)聚體的重要膠結(jié)物質(zhì)之一，其在土壤中的類型、含量以及分布等直接影響土壤團(tuán)聚體的形成與穩(wěn)定［4］。

紫云英是南方稻田的一種主要綠肥作物，紫云英翻壓能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且能長效地為土壤提供氮素，一定程度上起到替代化肥的作用［5］。曹衛(wèi)東等［6］研究認(rèn)為，在翻壓紫云英22.5 t·hm-2后，減少20%～40%的化肥用量，水稻產(chǎn)量仍有提高。在實(shí)際生產(chǎn)中，紫云英作為有機(jī)物料加入土壤中被微生物分解產(chǎn)生膠結(jié)物質(zhì)［7］，促使土壤顆粒粘結(jié)形成團(tuán)聚體，且微生物分解利用產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物提高了團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，有研究指出，翻壓紫云英雖未顯著提高土壤中大團(tuán)聚體的含量，但明顯提高了團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，隨著紫云英翻壓量的提高，團(tuán)聚體平均重量直徑（MWD）逐漸增加［8］。紫云英作為有機(jī)肥，其翻壓在影響土壤團(tuán)聚體分布的同時(shí)，可以改變團(tuán)聚體中氧化物的分布，在不同程度上影響氧化物的轉(zhuǎn)化［9］。有報(bào)道，長期施用化肥及化肥與紫云英、稻草、豬糞配施顯著地提高了各級團(tuán)聚體中的非晶質(zhì)鐵含量（增幅10.5%～58.5%），降低了游離鐵的含量（降幅0.4%～13.8%），團(tuán)聚體中鐵的活化度提高了19%～76%［10］。

紫云英翻壓能給土壤帶來大量的外源有機(jī)物料，促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，并且水稻土頻繁的干濕交替環(huán)境也會影響鐵錳氧化物的形態(tài)。目前，對于紫云英翻壓配合化肥減施的研究主要針對土壤肥力、水稻產(chǎn)量等方面，而土壤團(tuán)聚體中鐵錳氧化物的轉(zhuǎn)化及其與團(tuán)聚體穩(wěn)定性之間的關(guān)系并不清楚。為此，本文以湖南省南縣長期紫云英種植還田的水稻土為對象，探討在化肥用量減少20%和40%的情況下，翻壓不同量紫云英對土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)性以及鐵錳氧化物的影響，明確減施化肥條件下紫云英的適宜翻壓量，以期為南方雙季稻種植區(qū)紫云英的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2009年在湖南省南縣三仙湖鄉(xiāng)萬元橋村（N 29°13′，E 112°28′，海拔高度30 m）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶濕潤氣候，年均降水量 1 238 mm，年均氣溫16.6℃，全年日照時(shí)數(shù)1 775 h。供試土壤為河湖沉積物母質(zhì)發(fā)育的紫潮土。試驗(yàn)前耕層0～20 cm土壤的pH 7.78、有機(jī)質(zhì)47.9 g·kg-1、全氮2.52 g·kg-1、全磷1.05 g·kg-1、全鉀20.9 g·kg-1、堿解氮219 mg·kg-1、有效磷23.4 mg·kg-1、速效鉀92.3 mg·kg-1［11］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置10個(gè)處理：

處理1：紫云英單獨(dú)翻壓（MV），不施化肥、種植翻壓紫云英22.5 t·hm-2；

處理2：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)全量100%施肥（F），冬季休閑、不種植翻壓紫云英；

處理3至6：化肥減量20%條件下（F 80），分 別 翻 壓15.0、22.5、30.0、37.5 t·hm-2紫 云 英（鮮重），分別表示為：15 t+F 80，22.5 t+F 80，30 t+F 80，37.5 t+F 80；

處理7至10：化肥減量40%條件下（F 60），分 別 翻 壓15.0、22.5、30.0、37.5 t·hm-2紫 云 英（鮮重），分別表示為：15 t+F 60，22.5 t+F 60，30 t+F 60，37.5 t+F 60；

上述減肥處理中氮、鉀肥均同比例減施，磷肥用量不變。10個(gè)處理在田間采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，紫云英翻壓時(shí)，小區(qū)內(nèi)多余紫云英移出，若不足則從鄰近地塊移入、按量補(bǔ)足。

全量100%化肥施用量為：N 150 kg·hm-2；P2O575 kg·hm-2；K2O 120 kg·hm-2。氮磷鉀化肥品種分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀；氮肥50%作基肥于移栽前1 d施入，50%作追肥在分蘗盛期施入，磷肥和鉀肥均在移栽前作基肥施入。

早稻于每年4月中旬移栽，7月中旬收獲，品種（組合）為湘早秈45號；晚稻在每年7月中下旬移栽，10月中旬收獲，品種（組合）為黃 華占。

1.3 樣品采集與測定

2018年4月紫云英盛花期，按照隨機(jī)取樣法取表層（0～20 cm）土樣，帶回室內(nèi)風(fēng)干，剔除其中的石塊、根系，分別過0.85、0.25和0.15 mm篩待測。

將一定重量土樣通過孔徑依次為5、2、0.25、0.053 mm套篩，分別稱重計(jì)算出各級干篩團(tuán)聚體占土壤總量百分率，并按干篩的比例配成100 g的風(fēng)干土樣。然后用Elliott［12］的土壤團(tuán)聚體濕篩法獲得不同粒徑的水穩(wěn)性團(tuán)聚體：將樣品放置于孔徑自上而下為5、2、0.25、0.053 mm套篩之上，先用水浸潤10 min，豎直上下震蕩10 min；收集各級篩子上的團(tuán)聚體并分別轉(zhuǎn)移至鋁盒中，依次得到>5、5～2、2～0.25、0.25～0.053、<0.053 mm水 穩(wěn)性團(tuán)聚體，然后40℃烘干稱重。

水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)，使用平均重量直徑（MWD）、幾何平均直徑（GMD）、分形維數(shù)（D）［13］表示，分別見公式（1）～（3）。

游離態(tài)鐵錳用連二亞硫酸鈉-檸檬酸鈉-重碳酸鈉（DCB）提取，非晶質(zhì)鐵錳用酸性草酸銨提取，絡(luò)合鐵錳用焦磷酸鈉提取，用原子吸收光譜法（AA240FS型原子吸收光譜儀）測定各形態(tài)鐵錳的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差異顯著性分析、相關(guān)性分析用SPSS 22.0，通徑分析使用R語言，Origin 8.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布和穩(wěn)定性

試驗(yàn)結(jié)果（圖1）表明，不同處理下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體表現(xiàn)出相似的分布規(guī)律。各粒級水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量由高到低依次為>5、2～0.25、5～2和<0.053、0.25～0.053 mm。>5 mm粒級團(tuán)聚體的含量為55.58%～80.78%，與MV處理相比，除37.5 t+F 80、15 t+F 60處理外，其他紫云英與化肥配施各處理均顯著提高了>5 mm團(tuán)聚體的含量，15 t+F 80、30 t+F 80、22.5 t+F 60處理分別增加了43.71%、33.59%、41.20%。5～2 mm粒級團(tuán)聚體的含量為8.10%～16.95%，較MV處理，化肥減施與不同紫云英翻壓量處理降低了該粒級團(tuán)聚體的含量，降幅為0.81%～36.04%。2～0.25 mm粒級團(tuán)聚體的含量為7.94%～17.17%，在減施化肥20%條件下，不同處理間表現(xiàn)為團(tuán)聚體含量隨著紫云英翻壓量的增加逐漸減小。0.25～0.053 mm粒級團(tuán)聚體的含量為1.29%～4.88%，15 t+F 80處理的含量最低，較MV處理降低了69.12%。不同處理較MV處理均顯著地降低了<0.053 mm團(tuán)聚體的含量，降幅為27.59%～93.94%。

圖1 土壤團(tuán)聚體的分布

土壤平均重量直徑（MWD）、幾何平均直徑（GMD）、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體百分比（WSA）反映了土壤團(tuán)聚體大小分布狀況，其值越大表示團(tuán)聚體的平均團(tuán)聚度越高，其穩(wěn)定性也越好。與MV相比（表1），各處理平均重量直徑增加了0.82%～33.26%，幾何平均直徑增加了6.29%～45.45%，水穩(wěn)性大團(tuán)聚體增加了2.89%～13.61%?；蕼p施與紫云英不同翻壓量處理均降低了團(tuán)聚體的分形維數(shù)。其中15 t+F 80和22.5 t+F 60處理與MV相比分別顯著降低了17.49%和15.96%，22.5 t+F 80、30 t+F 80、37.5 t+F 80處理與15 t+F 80處理相比分別提升了10.14%、5.07%、14.29%。

表1 不同處理對土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

減施化肥20%與40%各處理中隨著紫云英翻壓量的增加團(tuán)聚體穩(wěn)定性的變化不一致，除30 t+F 80處理外，減施化肥20%各處理團(tuán)聚體的穩(wěn)定性均高于減施化肥40%的處理；在減施化肥20%各處理中，15 t+F 80處理團(tuán)聚體穩(wěn)定性最高，相比于MV，平均重量直徑、幾何平均直徑、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體分別增加了33.26%、45.45%、13.61%，分形維數(shù)降低了17.49%。在減施化肥40%各處理中，團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)反映出22.5 t+F 60處理團(tuán)聚體的穩(wěn)定性最高，15 t+F 60處理的最低。

2.2 鐵錳氧化物的分布

2.2.1 游離鐵錳

供試土壤中游離鐵含量為29.9～35.4 g·kg-1（表2），其中化肥減施20%的各處理游離鐵含量均高于化肥減施40%；隨著紫云英翻壓量的增加，化肥減施20%與40%的各處理土壤中游離鐵的含量基本是逐漸下降，降幅為6.06%、8.87%；與MV處理相比，15 t+F 80、22.5 t+F 80處理游離鐵含量均顯著增加，增幅分別為8.97%、5.1%。

各處理團(tuán)聚體的游離鐵含量均高于原土，隨著團(tuán)聚體粒徑的減小逐漸增加；團(tuán)聚體的游離鐵主要集中在0.25～0.053、<0.053 mm的團(tuán)聚體中，大團(tuán)聚體（>0.25 mm）中的游離鐵含量較低。這與Peng等［14］在2015年的研究類似，其團(tuán)聚體內(nèi)游離鐵在砂粒（2～0.25和0.25～0.053 mm）中比粉粒（0.053～0.002 mm）中的含量更高，并且粘粒（<0.002 mm）中游離鐵的含量均高于其他 粒徑。

相比于MV，減施化肥各處理的5～0.053 mm各粒徑中游離鐵的含量均升高；化肥減施40%條件下土壤團(tuán)聚體的游離鐵含量均高于化肥減施20%處理；化肥減施20%與40%的各處理隨著紫云英翻壓量的增加，團(tuán)聚體各粒徑中游離鐵的含量逐漸上升，這與原土的變化趨勢相反。

相比于MV處理（表3），紫云英翻壓與化肥配施各處理游離錳的含量均顯著降低（P<0.05），其中在30 t+F 80處理降幅最大，相比MV降低了39.33%。這可能是由于大量有機(jī)肥配施化肥能使土壤的氧化還原電位降低。

除MV處理，其他各處理團(tuán)聚體的游離錳含量均高于原土，這與游離鐵類似；游離錳主要集中在<2 mm團(tuán)聚體中，并在2～0.25 mm粒徑中含量最高，變化趨勢為：2～0.25 mm>0.25～0.053 mm>（<0.053 mm）>5～2 mm>（>5 mm）。

不同處理下土壤團(tuán)聚體中游離錳含量差異明顯，化肥減施40%下各處理團(tuán)聚體中游離錳含量均高于化肥減施20%；在化肥減施20%與40%條件下，隨著紫云英翻壓量的增加團(tuán)聚體中游離錳含量顯著提高，特別是在翻壓量30與37.5 t·hm-2下，游離錳含量增加顯著。

表2 化肥減施與綠肥翻壓下土壤和團(tuán)聚體的游離鐵含量 （g·kg-1）

表3 化肥減施與綠肥翻壓下土壤和團(tuán)聚體的游離錳含量 （mg·kg-1）

2.2.2 非晶質(zhì)鐵錳

原土中非晶質(zhì)鐵與游離鐵的表現(xiàn)不同（表4），相比于MV處理，減施化肥與不同紫云英翻壓量配合可以顯著提高土壤的非晶質(zhì)鐵含量，增幅5.15%～19.62%，這與劉侯俊等［15］的研究結(jié)果一致。非晶質(zhì)鐵在化肥減施20%各處理的含量為7.99～8.26 g·kg-1，在30 t+F 80處理的含量最高；化肥減施40%的各處理，非晶質(zhì)鐵含量隨著紫云英翻壓量的增加呈逐漸減小的趨勢，在15 t+F 60處理下非晶質(zhì)鐵含量最高，為8.35 g·kg-1。

減施化肥與不同紫云英翻壓量處理的團(tuán)聚體中，非晶質(zhì)鐵含量較MV處理顯著提高，其中22.5 t+F 80 處理的最高（6.69～8.15 g·kg-1），團(tuán)聚體的非晶質(zhì)鐵含量顯著高于其他處理，這與原土的變化一致；化肥減施20%各處理的團(tuán)聚體中，非晶質(zhì)鐵含量均高于化肥減施40%；在化肥減施20%與40%各處理中，隨著紫云英翻壓量的增加團(tuán)聚體的非晶質(zhì)鐵含量沒有顯著性變化。

土壤非晶質(zhì)錳含量為348～384 mg·kg-1（表5），化肥減施20%各處理土壤的非晶質(zhì)錳含量與化肥減施40%的差異不顯著。同一化肥水平下，不同紫云英翻壓量之間非晶質(zhì)錳含量的差異不顯著。除15 t+F 80和22.5 t+F 80處理外，其他紫云英與化肥配施處理非晶質(zhì)錳含量相比于MV的均下降。

團(tuán)聚體中非晶質(zhì)錳主要集中在<2 mm粒徑中，并在2～0.25或0.25～0.053 mm粒徑中含量最高。不同紫云英翻壓量下，團(tuán)聚體中非晶質(zhì)錳含量差異明顯，在化肥減施20%與40%各處理中，隨著紫云英翻壓量的增加團(tuán)聚體的非晶質(zhì)錳含量顯著提高，特別是在翻壓量37.5 t·hm-2下，這可能是大量有機(jī)物料的翻壓增加了團(tuán)聚體的表面電荷從而促進(jìn)了非晶質(zhì)錳的轉(zhuǎn)化。

表4 化肥減施與綠肥翻壓下土壤和團(tuán)聚體的非晶質(zhì)鐵含量 （g·kg-1）

表5 化肥減施與綠肥翻壓下土壤和團(tuán)聚體的非晶質(zhì)錳含量 （mg·kg-1）

2.2.3 絡(luò)合鐵錳

土壤絡(luò)合鐵的變化趨勢與非晶質(zhì)鐵相似（表6），表現(xiàn)為：F處理>化肥減施與紫云英翻壓各處理>MV（最低，0.58 g·kg-1）；化肥減施20%的各處理隨著紫云英翻壓量的增加，絡(luò)合鐵含量先增加后降低，在22.5 t+F 80處理的含量最高（0.89 g·kg-1）；化肥減施40%各處理的絡(luò)合鐵與化肥減施20%的變化相反，隨著紫云英翻壓量的增加絡(luò)合鐵含量先減小后增加。

絡(luò)合鐵在大團(tuán)聚體（>5 、5～2、2～0.25 mm）中比微團(tuán)聚體（0.25～0.053 mm）以及粉粘粒（<0.053 mm）的含量高，其在<0.25 mm團(tuán)聚體中的含量比大團(tuán)聚體的降低了14.28%～22.41%，這與Xue等［16］在2019年對湖北省兩個(gè)地區(qū)紅壤團(tuán)聚體的研究結(jié)果類似。

減施化肥20%各處理團(tuán)聚體的絡(luò)合鐵含量均高于減施化肥40%；而在化肥減施20%條件下，在紫云英翻壓量提高到37.5 t·hm-2時(shí)團(tuán)聚體的絡(luò)合鐵含量顯著下降。

除MV、F處理，其余各處理的絡(luò)合錳含量間差異不顯著（表7）；減施化肥20%與40%各處理中，土壤絡(luò)合錳的含量隨著紫云英翻壓量的增加而減??；減施化肥20%各處理的絡(luò)合錳含量相比于減施化肥40%均有所增加，增幅為5.19%～14.49%。

團(tuán)聚體中絡(luò)合錳的含量為59～251 mg·kg-1，其隨著粒徑的減小先增加后降低，在2～0.25 mm 含量最高，30 t+F 80處理團(tuán)聚體的絡(luò)合錳含量顯著高于其他處理。

除37.5 t+F 80，減施化肥20%各處理團(tuán)聚體中絡(luò)合錳含量均高于減施化肥40%；在減施化肥20%下，翻壓量在37.5 t·hm-2時(shí)團(tuán)聚體的絡(luò)合錳含量顯著下降，這與絡(luò)合鐵的變化一致。減施化肥40%各處理隨著紫云英翻壓量的增加團(tuán)聚體的絡(luò)合錳含量沒有顯著變化。

表6 化肥減施與綠肥翻壓下土壤和團(tuán)聚體的絡(luò)合鐵含量 （g·kg-1）

表7 化肥減施與綠肥翻壓下土壤和團(tuán)聚體的絡(luò)合錳含量 （mg·kg-1）

2.3 鐵錳氧化物與團(tuán)聚體穩(wěn)定性的關(guān)系

2.3.1 相關(guān)性分析

供試土壤的平均重量直徑（MWD）、幾何平均直徑（GMD）、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體（R>0.25 mm）與鐵氧化物含量間均呈正相關(guān)（r=0.084～0.332）或顯著和極顯著正相關(guān)（r=0.296*，r=0.479**～ 0.495**）（表8），分形維數(shù)（D）與鐵氧化物含量之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.217～-0.123）或顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.444*）；而團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)與各形態(tài)錳的相關(guān)性不顯著，表明土壤中鐵氧化物對團(tuán)聚體穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)高于錳氧化物。

各形態(tài)鐵錳氧化物對團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)為：絡(luò)合鐵>非晶質(zhì)鐵>非晶質(zhì)錳>游離鐵>絡(luò)合錳、游離錳，表明土壤中鐵氧化物特別是絡(luò)合鐵與非晶質(zhì)鐵的含量與團(tuán)聚體穩(wěn)定性的關(guān)系密切。

非晶質(zhì)鐵和絡(luò)合鐵含量與MWD在2～0.25 mm團(tuán)聚體中呈顯著和極顯著正相關(guān)；在5～2 mm團(tuán)聚體中呈正相關(guān)和極顯著正相關(guān)（表9）。在團(tuán)聚體各形態(tài)氧化物中，絡(luò)合鐵含量與MWD相關(guān)性最高，非晶質(zhì)鐵次之，表明絡(luò)合鐵和非晶質(zhì)鐵是土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定和大團(tuán)聚體形成的關(guān)鍵因素，這與表8的結(jié)果一致。在5～0.25 mm各粒徑團(tuán)聚體中，MWD與游離錳和非晶質(zhì)錳的含量呈負(fù)相關(guān)，與絡(luò)合錳含量呈正相關(guān)。

2.3.2 通徑分析

根據(jù)相關(guān)性分析的結(jié)果，以土壤各形態(tài)鐵錳氧化物為自變量（X1～X6）與平均重量直徑（MWD）為因變量（Y）進(jìn)行通徑分析。由表10可知，絡(luò)合鐵對MWD等的直接作用最強(qiáng)，非晶質(zhì)鐵次之，呈正效應(yīng)，即絡(luò)合鐵、非晶質(zhì)鐵含量增加可以直接提高M(jìn)WD，從而提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，這與相關(guān)性分析的結(jié)果一致。在錳氧化物中，非晶質(zhì)錳對于團(tuán)聚體穩(wěn)定性的直接作用最強(qiáng)，呈負(fù)效應(yīng)，即非晶質(zhì)錳含量的增加可降低團(tuán)聚體穩(wěn)定性。游離鐵對MWD的間接作用最強(qiáng)，說明游離鐵含量的增加可間接提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

表8 團(tuán)聚體穩(wěn)定性與土壤鐵錳氧化物含量間的相關(guān)性

表9 平均重量直徑（MWD）與團(tuán)聚體鐵錳氧化物含量的相關(guān)性

表10 通徑分析結(jié)果

3 討論

土壤團(tuán)聚體的分布與穩(wěn)定性主要受到施肥方式、種植制度和輪作方式等的影響［17］。張欽等［18］研究發(fā)現(xiàn)，化肥與有機(jī)肥配施有利于大團(tuán)聚體的形成，特別是對5～0.25 mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的促進(jìn)作用最明顯。本研究中，減施20%和40%化肥配施紫云英均能較好地提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，這與上述研究結(jié)果基本相同。在本研究中，減施化肥20%與40%下，適量增加紫云英翻壓量（15、22.5 t·hm-2）有利于>5 mm團(tuán)聚體的形成，并且降低了 <0.25 mm團(tuán)聚體的含量。這主要是由于長期紫云英翻壓后，土壤有機(jī)質(zhì)增加，充足的營養(yǎng)對作物根系生長發(fā)育十分有利，而根系本身可以通過纏繞作用促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成［19］，發(fā)育良好的根系也會增加根際微生物量，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定，進(jìn)而增加土壤的團(tuán)聚性［20］。本研究在減施化肥20%與40%各處理中，當(dāng)紫云英翻壓量超過30 t·hm-2時(shí)，土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量降低，團(tuán)聚體的穩(wěn)定性下降，這可能是豆科作物的紫云英含氮量高，大量紫云英翻壓進(jìn)入土壤，會使土壤C/N失調(diào)，導(dǎo)致微生物活性降低，菌根的生長變緩，因此團(tuán)聚體的形成受到抑制［21］，團(tuán)聚體穩(wěn)定性下降。

減施化肥配合不同紫云英翻壓量的土壤和團(tuán)聚體中，鐵錳氧化物的變化不一致，但對于鐵錳氧化物的提高有積極作用。研究表明，有機(jī)物料翻壓能阻止氧化物的老化，可能是非晶質(zhì)鐵強(qiáng)烈吸附有機(jī)質(zhì)而阻礙氧化鐵晶核的生長［22］，也可能是鐵與富里酸形成絡(luò)合物，影響了結(jié)晶速率和結(jié)晶產(chǎn)物的性質(zhì)［23］。與對照MV相比，紫云英與化肥配施各處理顯著地提高了各粒徑團(tuán)聚體中的非晶質(zhì)鐵含量，這可能是各配施處理的土壤有機(jī)碳組分更易與非晶質(zhì)鐵吸附或結(jié)合，促進(jìn)了非晶質(zhì)鐵的轉(zhuǎn)化。然而，施用100%化肥（F）處理土壤的非晶質(zhì)鐵含量（8.45 g·kg-1）最高，這與王瑩等［10］在2013年的研究結(jié)果一致，可能是化肥中的亞硝酸鹽能作為低價(jià)鐵的電子受體［24］，或者是磷與非晶質(zhì)鐵的吸附與解析［25-26］，促進(jìn)了非晶質(zhì)鐵的轉(zhuǎn)化，使得F處理的非晶質(zhì)鐵含量增加。有研究表明，水稻土中鐵錳氧化物還原過程與土壤pH密切相關(guān)，隨著堿性水稻土pH的降低氧化物還原減弱，而酸性水稻土pH升高促進(jìn)了氧化物的還原［27］。此外，土壤在中性條件下更容易引起非晶型氧化物的沉淀，增加氧化物的活化度［28］。供試土壤中性偏堿性，紫云英作為固氮作物，其與化肥一同進(jìn)入土壤中會使pH降低，向中性靠近，從而有利于非晶質(zhì)鐵錳的形成。翻壓紫云英帶來的有機(jī)質(zhì)與鐵錳氧化物結(jié)合，可以形成有機(jī)-無機(jī)礦物復(fù)合體，從而提高鐵錳氧化物自身的穩(wěn)定性與活性［29］。但相比于MV和F對照處理，減施化肥配施大量紫云英的土壤中各形態(tài)錳氧化物含量下降，可能是大量有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入土壤導(dǎo)致鐵與各形態(tài)錳發(fā)生拮抗反應(yīng)，從而降低了土壤中錳的含量［30］。

相關(guān)性與通徑分析表明，供試土壤中鐵氧化物是團(tuán)聚體穩(wěn)定性和大團(tuán)聚體形成的關(guān)鍵因素。許多研究表明，鐵氧化物是土壤中的主要膠結(jié)劑，它的作用主要是對微團(tuán)聚體甚至小粒徑（<0.053 mm）團(tuán)聚體的膠結(jié)［31］，氧化鐵對陰離子具有高親和力，通過靜電吸附于粘土礦物表面，并通過聚合作用促進(jìn)團(tuán)聚體形成［2］。本研究中各形態(tài)鐵氧化物對團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響最大的是絡(luò)合態(tài)，其次是非晶質(zhì)態(tài)，游離態(tài)最弱。絡(luò)合鐵是一種與有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成的絡(luò)合物［32］，有機(jī)質(zhì)可以通過有機(jī)團(tuán)聚與礦物的結(jié)合來增加團(tuán)聚體內(nèi)部的穩(wěn)定性，絡(luò)合鐵在有機(jī)質(zhì)對團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響上起著中介的作用，其影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

減施化肥與不同紫云英翻壓量處理主要增加了>5 mm團(tuán)聚體、降低了<0.25 mm團(tuán)聚體的含量。減施化肥20%紫云英翻壓量為37.5 t·hm-2時(shí)，>5 mm團(tuán)聚體的含量下降；減施化肥40%下，隨紫云英翻壓量增加提升>0.25 mm團(tuán)聚體的含量（2.9%～12.47%），降低<0.053 mm團(tuán)聚體的含量（27.59%～92%）。減施化肥條件下合理的紫云英翻壓量（15、22.5 t·hm-2）可以顯著提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

相比于單獨(dú)種植翻壓紫云英處理，減施化肥條件下，隨著紫云英翻壓量（15～30 t·hm-2）的增加團(tuán)聚體中游離鐵錳含量逐漸降低，非晶質(zhì)、絡(luò)合態(tài)鐵錳含量顯著提高，在減施化肥40%、紫云英翻壓量為30 t·hm-2時(shí)的非晶質(zhì)、絡(luò)合鐵錳含量達(dá)到最高。

鐵氧化物中的非晶質(zhì)與絡(luò)合態(tài)是影響團(tuán)聚體穩(wěn)定性的直接因素，其含量與團(tuán)聚體穩(wěn)定性呈顯著或極顯著正相關(guān)，游離鐵含量增加間接提高了團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。