施肥對梨園土壤團聚體中有機碳和土壤養(yǎng)分的影響

關(guān)鍵詞：施肥；梨園土壤團聚體；土壤有機碳；土壤養(yǎng)分

團聚體是土壤的重要組成部分和基本結(jié)構(gòu)單元，是由土壤顆粒膠結(jié)形成的粒狀或小團塊狀結(jié)構(gòu)體。它們通過微團聚體形成和大團聚體周轉(zhuǎn)的相互作用幫助維持土壤的穩(wěn)定性，并通過改善土壤結(jié)構(gòu)增加植物的養(yǎng)分供給。有機碳作為土壤團聚體的主要膠結(jié)物質(zhì)，是土壤養(yǎng)分的重要來源和土壤質(zhì)量評價的重要指標(biāo)。土壤有機碳由于其固有的化學(xué)性質(zhì)，在土壤肥力、植物生產(chǎn)力、生物多樣性、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性和全球氣候變化等方面發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，是團聚體形成和保持穩(wěn)定性的重要因素之一，其主要由芳香族化合物、木質(zhì)素、脂類、含氮化合物、酚類和多糖等生化成分組成。此外，受土地利用方式、耕作和施肥等因素的影響，有機碳含量與土壤團聚體含量密切相關(guān)。不同粒級團聚體養(yǎng)分含量對于土壤養(yǎng)分循環(huán)、團聚體的形成和破壞以及土壤肥力保持具有重要意義。有研究表明，施肥影響土壤團聚體的形成和穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致土壤團聚體中養(yǎng)分分布的差異。施用有機肥能顯著增加耕層土壤的各碳組分含量，若土壤中長期不施肥或僅施無機肥，不僅會影響土壤結(jié)構(gòu)與功能還會導(dǎo)致土壤有機碳含量下降。劉恩科研究表明，化肥與廄肥配施可提高各粒級團聚體的養(yǎng)分含量：邢旭明研究得出，有機肥和無機肥配施可提高土壤各粒級團聚體中有機碳、全氮、全磷和全鉀含量，且在各粒級中含量不同，其中大團聚體中居多。目前關(guān)于施肥對土壤養(yǎng)分含量影響的研究報告較多，而有關(guān)施用不同種類肥料對土壤不同粒級團聚體有機碳和全量養(yǎng)分含量的研究較少。因此，本試驗以庫爾勒市阿瓦提鄉(xiāng)梨園土壤為研究對象，探究4種施肥處理對梨園不同土層土壤團聚體有機碳和全量養(yǎng)分含量的影響，以期為梨園土壤生態(tài)環(huán)境改善提供理論依據(jù)，為后續(xù)梨園施肥策略提供參考。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況及材料

試驗于2019年在新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市阿瓦提鄉(xiāng)梨園（86°24'E，41°37'N，海拔912m）進(jìn)行。該地屬于暖溫帶大陸干旱性氣候，總?cè)照諘r數(shù)2990h，平均無霜期為210d，年平均氣溫11.4℃，最低氣溫-28℃年均降水量59mm，最大蒸發(fā)量2788.2mm。梨園耕層土壤有機質(zhì)含量18.32g/kg、堿解氮40mg/kg、速效磷13.8mg/kg、速效鉀187.5mg/kg，pH值8.85。

梨園庫爾勒香梨樹齡為20年生，梨樹株行距為4.0mx5.0m，栽植約390株/hm2。供試生物有機肥為新疆美麗擴科達(dá)拉農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的液態(tài)生物有機肥，主要成分含量：有機質(zhì)≥300g/L、有效活菌數(shù)0.5億CFU/L、N+P202+K20≥60g/L、Fe2+2n2+≥20g/L、Ca2+≥50g/L;無機肥：尿素（N46%）、磷酸二銨（N18%，P205 46%）、硫酸鉀（ K20 52%）。

1.2試驗設(shè)計及方法

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置4個處理，分別為不施肥（CK）、單施無機肥（H）、無機肥+生物有機肥配施（HS）、單施生物有機肥（S），具體施肥用量見表1。每處理選擇5棵梨樹，重復(fù)3次。于2019年1 1月果實采摘后將各處理50%的肥料基施，次年5月中旬第一次追肥20%，6月底第二次追肥30%。施肥方式采用環(huán)狀溝施，單獨灌水，其他管理措施與當(dāng)?shù)亓?xí)慣一致。

1.3土壤樣品采集

于2020年9月在小區(qū)內(nèi)隨機選取代表性梨樹3株，避開施肥點，在距離樹干100cm處設(shè)置采樣點，挖取長60cm、寬50cm、深70cm的土壤剖面，分別取0～20、20～40、40～60cm三個土層的原狀土樣，裝入硬質(zhì)塑料盒帶回實驗室。將采集的土壤樣品在室內(nèi)沿自然結(jié)構(gòu)輕輕掰成直徑約1cm的小土塊，除去植物殘體、小石塊以及蚯蚓等物體后，用沙維諾夫干篩法分離出gt;2mm、0.25～2mm、0.053～0.25mm、lt;0.053mm土壤團聚體顆粒，用于測定各粒級團聚體有機碳及全量養(yǎng)分含量。

1.4測定指標(biāo)及方法

土壤指標(biāo)的分析方法參照文獻(xiàn)，土壤全氮采用HCl04-H2 S04消煮一凱氏定氮法測定，全鉀采用HCl04-H2 S04消煮一火焰光度法測定，全磷采用HCl04-H2S04消煮一鉬銻抗比色法測定，土壤有機碳采用重鉻酸鉀容量法一外加熱法測定。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計和分析，采用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行顯著性檢驗，采用鄧肯氏法進(jìn)行多重比較，使用Origin 2021軟件繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對梨園土壤有機碳含量的影響

由表2可知，不同土層各處理不同粒級土壤團聚體有機碳含量有明顯差異。0～20cm土層中，不同粒級間比較，對照（CK）gt;2mm土壤團聚體有機碳含量最高，達(dá)20.56g/kg，HS和S處理lt;0.053mm土壤團聚體有機碳含量均最高，分別達(dá)19.54g/kg和14.24g/kg；HS較H、S處理顯著提高lt;0.053mm團聚體有機碳含量，增幅分別為16.59%、37.22%。20～40cm土層中，CK、H和HS施肥處理下lt;0.053mm團聚體有機碳含量均高于gt;2mm（Plt;0.05）、2～0.25mm、0.25～0.053mm團聚體：在lt;0.053mm團聚體中，HS處理的有機碳含量較CK、H、S分別顯著提高18.60%、67.74%、53.91%。40～60cm土層中，S處理下lt;0.053mm團聚體有機碳含量顯著高于其他粒級團聚體，HS處理下gt;2mm團聚體有機碳含量最高，達(dá)10.42g/kg．lt;0.053mm團聚體有機碳含量較低。HS處理下不同粒級團聚體（2～0.25mm除外）有機碳含量各土層表現(xiàn)為0～20cmgt;20～40cmgt;40～60cm。

2.2不同施肥處理對梨園土壤全量養(yǎng)分含量的影響

2.2.1對梨園土壤全氮含量的影響由圖1可知，不同施肥處理對梨園土壤團聚體全氮含量的影響差異明顯。0～20cm土層中，CK土壤各粒級團聚體全氮含量無顯著差異：H處理全氮含量隨著團聚體粒徑的減小而增加，0.25～0.053mm和lt;0.053mm團聚體全氮含量達(dá)到最高，均為0.39g/kg；HS處理下gt;2mm、0.25～0.053mm團聚體全氮含量最高，均為0.25g/kg，較lt;0.053mm團聚體增加127.27%，差異達(dá)顯著水平；S處理團聚體全氮含量隨粒徑的減小呈先降低后增加趨勢，gt;2mm團聚體全氮含量最高，達(dá)到0.39g/kg，0.25～0.053mm團聚體全氮含量最低，僅為0.05g/kg。

20～40cm土層中，CK的lt;0.053mm團聚體全氮含量最高，為0.67g/kg，顯著高于其他粒級，0.25～0.053mm團聚體全氮含量最低，為0.09g/kg，gt;2mm和2～0.25mm團聚體全氮含量無顯著差異；H處理下gt;2mm團聚體全氮含量最高，但僅與lt;0.053mm團聚體差異顯著：HS處理下lt;0.053mm團聚體全氮含量最高，為0.25g/kg，顯著高于其他粒級團聚體：S處理各粒級團聚體全氮含量差異均不顯著。

40～60cm土層中，CK土壤全氮含量主要集中在gt;2mm和lt;0.053mm團聚體中，0.25～0.053mm團聚體含量較低，與其他粒級團聚體差異顯著。H處理lt;0.053mm團聚體全氮含量最低，顯著低于其他粒級，其他粒級間全氮含量無顯著差異。HS處理在lt;0.053mm團聚體中含最高，為0.18g/kg。

HS處理各粒級團聚體全氮含量均無顯著差異。HS處理下gt;2mm團聚體全氮含量隨土層的加深而減少，其中以0～20cm土層含量最高，為0.25g/kg，較20～40cm和40～60cm土層差異顯著，增幅為38.89%和127.27%。S處理下20～40、40～60cm兩個土層0.25～0.053mm團聚體全氮含量最高，均為0.25g/kg。

2.2.2對梨園土壤全磷含量的影響如圖2所示，0～20cm土層各處理lt;0.053mm團聚體中全磷含量均最高，顯著高于其他粒級團聚體。HS處理的gt;2mm、2～0.25 mm、0.25～0.053mm和lt;0.053mm團聚體全磷含量較S處理分別增加9.76%、12.82%、7.50%、10.87%;S處理2～0.25mm團聚體全磷含量最低，顯著低于其他粒級團聚體。

20～40cm土層中，各處理lt;0.053mm團聚體全磷含量均顯著高于其他粒級。CK土壤2～0.25mm團聚體中全磷含量顯著高于gt;2mm和0.25～0.053mm團聚體；H處理下團聚體全磷含量（除lt;0.053mm團聚體外）各粒級間無顯著差異：HS處理下隨著團聚體粒徑的減小全磷含量總體呈增加趨勢，lt;0.053mm團聚體最高，為0.50g/kg·gt;2mm團聚體最低，為0.33g/kg，顯著低于其他粒級：S處理下各粒級團聚體全磷含量變化與HS處理基本一致，lt;0.053mm團聚體全磷含量最高，為0.49g/kg，gt;2mm團聚體最低，為0.35g/kg。

40～60cm土層中，各施肥處理團聚體全磷含量隨粒徑的減小均呈現(xiàn)先增加后降低再增加的變化趨勢。CK土壤0.25～0.053mm團聚體全磷含量低于其他粒級，為0.39g/kg，lt;0.053mm團聚體最高，為0.54g/kg;H和HS處理下gt;2mm團聚體中全磷含量均為最低，顯著低于其他粒級，lt;0.053mm團聚體最高，分別為0.43、0.42g/kg；S處理下lt;0.053mm團聚體全磷含量最高，達(dá)到0.50g/kg，0.25～0.053mm團聚體全磷含量最低，為0.32g/kg。

綜上看來，隨著土層加深各處理不同粒徑團聚體全磷含量均為降低趨勢。

2.2.3對梨園土壤全鉀含量的影響由圖3看出，不同施肥處理對梨園土壤團聚體全鉀含量影響顯著。0～20cm土層中，CK、H、HS處理下lt;0.053mm團聚體全鉀含量分別較gt;2mm團聚體顯著高出40.50%、26.14%、13.18%，較2～0.25mm團聚體顯著高出20.33%、31.29%、35.17%，較0.25～0.053mm團聚體顯著高出86.99%、57.55%、68.80%。S處理下2～0.25mm和lt;0.053mm團聚體全鉀含量差異不顯著，但均顯著高于gt;2mm、0.25～0.053mm團聚體。

20～40cm土層中，CK土壤各粒級團聚體全鉀含量差異顯著，其中l(wèi)t;0.053mm團聚體全鉀含量最高，0.25～0.053mm團聚體最低：H處理下gt;2mm和lt;0.053mm團聚體全鉀含量較高，二者差異不顯著但均顯著高于其他粒級：HS處理下gt;2mm團聚體全鉀含量最高，較CK提高66.54%，顯著高于其他粒級，其次是2～0.25mm和lt;0.053mm團聚體，0.25～0.053mm團聚體全鉀含量最低，顯著低于其他粒級：S處理下gt;2mm和2～0.25mm團聚體全鉀含量較高，二者差異不顯著但均顯著高于其他粒級，gt;2mm團聚體中全鉀含量最高，為4.89g/kg．0.25～0.053mm團聚體中含量最低，為2.62g/kg。

40～60cm土層中，CK、H處理土壤全鉀含量在lt;0.053mm團聚體中最高，分別為4.20、3.74g/kg，最低在0.25～0.053mm團聚體中，分別為2.09、2.35g/kg;HS、S處理gt;2mm團聚體全鉀含量最高，分別為3.49、4.12g/kg，0.25～0.053mm團聚體最低，分別為2.28、2.01g/kg，HS處理較CK顯著增加了gt;2mm團聚體中全鉀含量，增幅為20.34%。綜上，CK和H處理團聚體全鉀含量主要集中在lt;0.053mm團聚體中，而HS和S處理團聚體全鉀含量主要集中在gt;2 mm團聚體中，但4個處理全鉀含量最低均出現(xiàn)在0.25～0.053mm團聚體中。

3討論

團聚體是土壤有機碳的主要儲存場所，有機碳是團聚體形成過程中的重要膠結(jié)物質(zhì)，是土壤養(yǎng)分最主要的來源，也是評價土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。它能改善土壤物理性質(zhì)，從而使土壤疏松，形成穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)。

劉恩科研究表明，lt;0.25mm團聚體有機碳含量顯著高于其他粒級團聚體，從gt;5mm至0.25～0.5mm．團聚體粒徑減小，有機碳含量增加，以0.25～0.5mm團聚體有機碳含量較高。本研究結(jié)果與之相似，在0～20、20～40cm土層中，HS處理下lt;0.053mm團聚體有機碳含量顯著高于其他粒級團聚體，團聚體粒徑越小有機碳含量越高。Li等研究得出，有機碳含量隨團聚體粒徑的增大而增加，大團聚體較微團聚體高，表明土壤有機碳庫與水穩(wěn)性團聚體之間關(guān)系密切。本研究中0～20cm土層CK與40～60cm土層HS處理下gt;2mm團聚體有機碳含量變化與上述結(jié)論一致。李輝信等通過對不同施肥處理下紅壤團聚體有機碳分布研究發(fā)現(xiàn)，團聚體粒徑越大，有機碳含量越低，這可能與土壤本身特性有關(guān)，不同土壤中團聚體形成的膠結(jié)物質(zhì)數(shù)量和種類有很大差異。綜上，施肥可以增加各粒級團聚體土壤有機碳含量，但由于不同肥料在不同土壤中的分解速率和殘留量上的差異，導(dǎo)致不同施肥處理下同一粒級團聚體中有機碳含量不同。

土壤全氮是衡量土壤肥力水平的重要指標(biāo)之一，可以反映土壤氮儲量。土壤全氮含量受多種因素影響，本研究中不同施肥處理對不同粒級團聚體全氮含量影響顯著，0～20cm土層HS與S處理和20～40、40～60cm土層H處理下gt;2mm團聚體全氮含量均最高，這與高強等的研究結(jié)果一致，表明大團聚體對于土壤全氮具有一定的富集和保護作用。土壤團聚體全氮含量分布除受施肥影響外，還受土壤深度的影響。本研究中，HS處理下，0～20cm土層gt;2mm團聚體全氮含量高于其他粒級，而在20～40、40～60cm土層恰好相反，原因可能是由于有機肥進(jìn)入土壤，通過破碎和分解先與大粒級團聚體結(jié)合。邢旭明研究表明，不同施肥處理的全氮含量與gt;2mm和gt;0.05mm粒級團聚體含量呈正相關(guān)，本研究中0～20cm土層HS處理與該研究結(jié)果一致，無機肥+生物有機肥可以顯著提高0～20cm土層gt;2mm團聚體全氮含量。施肥影響土壤團聚體的形成和穩(wěn)定性，從而影響土壤團聚體養(yǎng)分分布：隨土壤穩(wěn)定性降低，土壤全氮含量也會降低。

本研究表明，各處理不同土層土壤團聚體全磷含量均在lt;0.053mm團聚體中最高，團聚體粒徑愈小全磷含量愈高。這與李戀卿等研究的全磷含量在小粒徑微團聚體中較高，隨著粒徑的增大全磷含量呈下降趨勢的結(jié)論一致。隨著土層的加深不同粒級團聚體全磷含量隨之減少，表明團聚體全磷含量受土層深度影響，該結(jié)果與張建軍等的研究結(jié)果一致。

何瑞清、梁愛珍等研究表明，不同粒級土壤團聚體的分布會影響鉀含量的分布，隨著粒徑增大，全鉀含量在各粒級團聚體中的分布有所不同。本研究得出，在不同土層中，HS處理對gt;2mm團聚體全鉀含量影響顯著，大團聚體鉀含量高可能是由于在有機膠結(jié)劑作用下形成的膠結(jié)物質(zhì)中包含富含鉀的植物根系和殘體等有關(guān)。王晟強在研究植茶年限對土壤團聚體氮、磷、鉀含量變化上也得出相似的結(jié)論。本研究中HS處理除0～20cm土層中l(wèi)t;0.053mm團聚體全鉀含量最高外，20～40、40～60cm土層gt;2mm團聚體全鉀含量均顯著高于CK和H處理。其主要原因可能是由于土壤大團聚體所占比例較高有關(guān)。

4結(jié)論

隨著土壤團聚體穩(wěn)定性的提高，有機碳含量也相應(yīng)增加，無機肥+生物有機肥處理（HS）較不施肥對照（CK）、單施無機肥（H）、單施生物有機肥（S）顯著提高了20～40cm土層lt;0.053mm團聚體有機碳含量，增幅分別為18.60%、67.74%、53.91%。0～20cm土層．HS處理全氮含量在gt;2mm和0.25～0.053mm團聚體中居多．隨著土層加深，全氮含量在lt;0.053mm團聚體中較高：不同施肥處理全磷含量主要集中在lt;0.053mm團聚體中，隨著土層加深全磷含量降低，各處理間無顯著差異：0～20cm土層中，CK、H、HS處理下全鉀含量均在lt;0.053mm團聚體中最高，隨著土層加深HS處理下全鉀含量在gt;2mm團聚體中較高，HS較CK提高了20～40cm和40～60cm土層gt;2mm團聚體中全鉀含量，增幅為66.54%和20.34%。綜上，無機肥配施生物有機肥可提高梨園土壤團聚體有機碳含量和全量養(yǎng)分含量，改善土壤養(yǎng)分狀況，該結(jié)論可為庫爾勒梨園土壤科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。