紫云英和秸秆还田下团聚体稳定性及有机碳的分布特征

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土壤有机碳是团聚体的重要胶结物质,团聚体的形成和稳定与有机碳的含量密切相关,因此研究土壤团聚体及有机碳的分布特征,有利于明确紫云英和秸秆还田下有机碳在土壤中的积累规律。本文基于水稻-紫云英轮作定位试验,选取其中的对照(CK)、单施化肥(NPK)、紫云英还田(MV)、紫云英还田配施化肥(MV+NPK)、秸秆还田配施化肥(S+NPK)、紫云英和秸秆还田配施化肥(MV+S+NPK)6种处理。以河流冲积物Q4(JZ)和第四纪沉积物Q3(WH)母质发育的水稻土为对象,通过湿筛和密度分级相结合的方法,研究紫云英与秸秆还田下土壤团聚体稳定性和团聚体中有机碳组分的分布特征;探讨紫云英和秸秆还田对耕层(0-20cm)土壤容重和团聚体分布的影响;采用添加紫云英室内培养试验,分析紫云英腐解过程中土壤团聚体的变化和团聚体中有机碳的储存特征。为农业生产中绿肥、秸秆合理还田和培肥土壤提供理论依据。主要研究结果如下:(1)紫云英和秸秆还田降低土壤容重,提高土壤总孔隙度和毛管持水量。但各处理在两种土壤的变化规律有一定差异,JZ土壤紫云英和秸秆还田配施化肥处理(S+MV+NPK)土壤容重显著降低8.62%,毛管持水量增加6.44%;WH土壤紫云英还田配施化肥处理(MV+NPK)土壤容重降幅最大,降低了6.06%,毛管持水量增加8.14%。(2)不同粒径水稳性团聚体的分布表现为>5mm团聚体含量最高(43.33%88.22%),其次为20.25mm,52、0.250.053和<0.053mm团聚体含量最低。相比于对照处理,紫云英和秸秆还田后均提高>5mm团聚体的含量,降低20.25和0.250.053mm团聚体的含量。紫云英和秸秆还田均增加团聚体的平均重量直径、几何平均直径、水稳性大团聚体含量,降低分形维数,提高了土壤团聚体稳定性,且紫云英还田配施化肥处理(MV+NPK)团聚体稳定性高于紫云英和秸秆还田配施化肥(S+MV+NPK)处理。(3)紫云英还田配施化肥处理(MV+NPK)在两种土壤中均显著提高了有机碳含量(13.13%23.87%),但紫云英还田下增施秸秆土壤有机碳并无显著变化。不同处理土壤有机碳主要集中在大团聚体中,且>5mm团聚体的有机碳贡献率在50%以上,微团聚体和粉粘粒有机碳含量较低。相比于对照处理,施用紫云英和秸秆增加20.25mm团聚体中有机碳的含量(18.40%65.85%),紫云英配施化肥处理提高大团聚体的有机碳贡献率(3.79%22.77%)。团聚体中矿物结合态有机碳的相对含量最高(72.00%92.45%),其次为细颗粒有机碳,粗颗粒和轻组有机碳的相对含量最低。紫云英还田配施化肥处理增加了矿物结合态有机碳和微团聚体内细颗粒有机碳的含量。(4)添加2%和4%紫云英培养120天均增加>2mm团聚体含量,60天时添加2%紫云英处理增幅最大(78.08%),120天时添加4%紫云英处理的增幅最大(77.31%),且显著提高了团聚体的平均重量直径。>2mm团聚体在第60天含量最高,随着培养时间的增加而减少,<0.053mm团聚体随着培养时间的增加先减少后增加,在180天含量最高。(5)不同培养时期添加紫云英均提高了土壤的有机碳含量,且添加4%紫云英处理土壤有机碳的含量高于2%添加量的,各处理随着培养时间的增加有机碳含量先增加后降低。团聚体中有机碳含量均随着粒级的减小而降低,紫云英添加培养180天后团聚体各粒级有机碳含量均有所提升,且>2mm团聚体的有机碳含量增幅最大(17.17%43.67%)。紫云英添加培养120天主要增加大团聚体(>0.25mm)内各有机碳组分的相对含量,180天时显著增加了微团聚体(0.250.053mm)内细颗粒有机碳的含量。
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