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陕西关中平原是我国粮食主产区之一,冬小麦-夏玉米轮作的高度集约化种植方式导致土壤质量降低。有机物料还田对于改善土壤结构、调控土壤养分平衡、增加土壤有机碳含量等有重要作用。但不同有机物料施入土壤后对土壤团聚体的影响机制存在差异。为此,本研究选用玉米秸秆、有机肥、生物质炭和小麦秸秆四种有机物料作为研究对象,通过培养试验,研究四种有机物料在不同施用量(0%、1%、2%和4%)和不同培养时间(60、120、180、240、300和360 d)下的土壤有机碳(SOC)组成,如轻组有机碳(LFOC)、多糖、水溶性有机碳(WSS)、富里酸碳(FAC)、胡敏酸碳(HAC)含量以及团聚体稳定性的动态变化,采用通径分析探索施用四种有机物料条件下土壤团聚体的稳定机制,以期为农田土壤结构改良和质量提升提供一定的理论支撑。为了探索田间试验条件有机物料还田对土壤团聚体和有机碳分布的影响,开展了3 a的定位施肥试验,共设置7个试验处理:(1)不施肥处理(CK);(2)单施化肥(NPK);(3)化肥+秸秆(SNPK);(4)化肥+有机肥(M1NPK);(5)化肥+高量有机肥(M2NPK);(6)化肥+有机肥+菌剂(M1NPKM’);(7)化肥+高量有机肥+菌剂(M2NPKM’)。主要结果如下:(1)培养至360 d时,与对照相比,用量为1%4%的玉米秸秆和小麦秸秆处理SOC、轻组比例和WSS分别增加了l22.8%86.7%和27.5%92.0%、78.0%479.4%和113.0%505.4%、81.2%247.8%和53.3%189.6%,生物质炭处理土壤LFOC增加了230.3%331.4%,有机肥处理土壤HAC和FAC增加了42.5%88.3%和3.3%46.9%,且随用量的增加而增加,但土壤多糖在生物质炭处理中没有显著变化,HAC/FAC比值仅在生物质炭处理中显著增加。相关分析表明,土壤轻组比例、WSS和HAC在任何外源碳添加的情况下都能很好表征土壤有机碳的变化。施用玉米秸秆和小麦秸秆增加土壤<0.25 mm团聚体中的有机碳含量,而降低>2 mm团聚体中的有机碳含量,促进土壤有机碳向大团聚体(>0.25 mm)中分配(最高达70%以上);施用有机肥虽然能提高土壤各级团聚体中的有机碳含量,但不能有效提高土壤有机碳在大团聚体中的分配比例;施用生物质炭则主要增加了>2和<0.25 mm团聚体中的有机碳,提高了大团聚体中有机碳的分配比例(300 d以前)。施用四种有机物料均对21 mm和<0.25 mm的团聚体多糖含量影响最显著。>0.25 mm团聚体中多糖分配比例在施用有机肥的处理中并无显著变化,而在施用玉米秸秆、生物质炭和小麦秸秆的处理中分别在培养至240 d、360d和180 d时有所降低。(2)随着四种有机物料用量的增加,土壤>2 mm的力稳性团聚体和<0.25 mm的水稳性团聚体含量降低,而其它粒径团聚体含量增加。与对照相比,培养至360 d时,用量为1%4%的玉米秸秆、有机肥、生物质炭和小麦秸秆的处理土壤水稳性团聚体平均重量直径(WMWD)增加了1.84.1倍、9.4%60.1%、1.4%36.0%和2.13.0倍,土壤团聚体破坏率(PAD)降低了37.8%86.0%、2.5%14.7%、10.0%40.5%和42.2%79.5%,>0.25 mm的水稳性团聚体含量(WR0.25)在用量为1%4%的玉米秸秆、生物质炭和小麦秸秆处理中增加了1.32.4倍、14.7%88.6%和1.22.2倍,在用量为4%的有机肥处理中增加了49.2%,施用玉米秸秆、有机肥、生物质炭炭和小麦秸秆的处理土壤WR0.25分别在培养至360、180、240和180 d时降低。相关性分析表明,对于施用有机肥的处理,土壤WSS在土壤结构体稳定性方面的作用与SOC相当,而施用生物质炭处理,土壤LFOC、WSS和HAC在土壤团聚体稳定性方面的作用与SOC相当,但整体小于有机碳的作用,施用秸秆的处理,土壤多糖和WSS在土壤团聚体稳定性方面的作用大于SOC。通径分析结果表明,施用四种有机物料的条件下影响土壤团聚体稳定性的直接因子均是>2 mm和<0.25 mm的团聚体,而间接影响因子有所差异。如施用玉米秸秆通过增加土壤多糖、HAC、WSS和>2 mm水稳性团聚体含量而导致<0.25 mm的团聚体含量降低,WMWD增加,而施用有机肥通过增加SOC,使<0.25 mm的团聚体减少,>2 mm的大团聚体增加,从而导致WMWD增加。(3)田间条件下在010 cm土层,SNPK处理使土壤力稳性团聚体在>5 mm中增加,而在10.5 mm的粒径中降低,NPK处理使土壤<0.25 mm的力稳性团聚体含量增加。土壤团聚体水稳性方面,NPK处理使土壤<0.25 mm的团聚体含量降低,SNPK、M1NPKM’和M2NPKM’处理使土壤0.50.25 mm的团聚体含量增加。与CK相比,施用秸秆和有机肥的处理SOC含量增加,NPK和SNPK处理土壤0.50.25 mm的团聚体有机碳含量增加,而施用有机肥的处理土壤各级团聚体有机碳均有所提高。以上结果表明,施用玉米秸秆、有机肥、生物质炭和小麦秸秆均能增加土壤有机碳及其组分含量,但生物质炭施用主要增加了土壤LFOC,秸秆施用主要增加了土壤多糖、轻组比例和WSS,而有机肥施用主要增加了土壤HAC和FAC,通过对这些不同组分产生影响从而导致土壤团聚体稳定性发生变化。添加四种有机物料均能提高土壤结构体稳定性,且用量越高,提升效果越显著,但在土壤结构体稳定性方面的作用,玉米秸秆>小麦秸秆>生物质炭>有机肥,在团聚体水稳定性的保持方面,玉米秸秆>生物质炭>有机肥和小麦秸秆,土壤大团聚体的固碳和固糖能力:秸秆>有机肥和生物质炭。