锰肥及锰、锌、硼肥配施对烤烟K生长和产质量的影响

孙彦敏 何元胜 亚平等

摘要[目的]了解不同土地利用方式下团聚体变化规律，旨在为合理优化紫色丘陵区土地利用方式、提高土壤有机碳储量及质量提供依据。[方法] 采取野外调查与室内分析相结合方法，对丘陵地区紫色土林地、撂荒地、水田、旱地土壤剖面（0～40 cm）团聚体进行研究。[结果] MWD值均大于0.500 mm，且均随土层深度的增加而减小。林地、撂荒地、水田、旱地以大团聚体（>0.250 mm）为主，其中林地以>2.000 mm粒径团聚体为主，撂荒地、水田、旱地以0.250～2.000 mm粒径团聚体为主。旱地、撂荒地<0.250 mm粒径团聚体明显大于水田、林地，特别是旱地表现出最大值。 [结论] 有机碳与MWD、>2.000 mm团聚体比例存在显著正相关，>2.000 mm团聚体组分有助于土壤有机碳的积累，而有机碳与<0.053、0.053～0.250、0.250～2.000 mm团聚体所占比例具有负相关关系。<0.053、0.053～0.250 mm粒径团聚体可能会抑制土壤有机碳的积累。

关键词紫色丘陵区；土地利用；团聚体；土壤

中图分类号S158文献标识码A文章编号0517-6611（2014）23-07851-04

基金项目“十二·五”国家科技支撑计划（2012BAD141318）。

作者简介郑杰炳（1981- ），男，四川隆昌人，工程师，硕士，从事土壤质量与环境方面的研究。

收稿日期20140708土壤有机碳变化受土壤扰动程度、土壤有机物质数量所影响，而不同土地利用方式则通过制约上述因素改变土壤中有机碳的储存和分解，如森林向农业生态系统转变将导致土壤有机碳储量减少20%～50%[1]。有研究表明，微团聚体保护、与黏土、砂土颗粒的结合、通过生物化学活动形成有机质复合物3种有机碳固定方式是土壤中有机碳稳定存在的重要因素，因此土壤有机碳含量并不会表现出随外部碳输入的增加而增加[2-3]。其中，团聚体对有机碳的保护机理主要来源于其在微生物、酶及其基质间形成物理障碍、影响微生物群落结构、养分解吸及吸附等因素[4-10]。随着有机碳浓度的增加，团聚体粒径也逐步变大，并且大团聚体中的有机碳含量与大团聚体所占比例具有更好的相关关系[11-12]。减少土壤的扰动，可增加大团聚体含量，从而保存更多有机物，增加有机碳含量[13]。鉴于有机碳的积累受团聚体的物理保护影响较大，笔者通过对丘陵地区紫色土开展不同土地利用方式下团聚体及其与有机碳含量关系的研究，了解不同土地利用方式下团聚体变化规律，旨在为合理优化紫色丘陵区土地利用方式、提高土壤有机碳储量及质量提供依据。

1材料与方法

1.1研究区域概况研究区域位于29°38′50″～29°39′20″ N，105°23′37″～105°24′19″ E，行政区划属于重庆市荣昌县吴家镇。该区域地处渝西方山丘陵区，土壤以红棕紫泥为主，属于典型的紫色土丘陵区。区域内土地利用方式以水田、林地、撂荒地、旱地为主。水田一年一季水稻，并且常年处于淹水状态；林地植被为生长年限12年的柏树辅以地表杂草；撂荒地为耕地撂荒8年形成；旱地种植以小麦-玉米轮作制度为主。

1.2研究方法

1.2.1采样方法。选择水田、林地、撂荒地、旱地4种土地利用方式。各土地利用方式选择3块样地作为重复。样地均选择在较平缓地段且坡向和土壤类型相同，从而减少样地间差异。每个样地挖掘3～5个剖面，采样深度0～40 cm。采样时，首先剥离地面凋落物，按照0～5、5～10、10～20、20～40 cm 4个土层采集，并且将各样地的剖面土样分层混合，去除根系、石砾等杂物，采用四分法采集样品，在室内自然风干后开展土壤理化性质分析。

1.2.2土壤有机碳的测定。土壤有机碳的测定采用K2Cr2O7外加热法。不同土地利用方式土壤有机碳含量见。

1.2.3团聚体的测定。团聚体测定采用湿筛法[14]，将团聚体分为>2.000、0.250～2.000、0.053～0.250、<0.053 mm 4个等级。将2.000、0.250和0.053 mm筛子浸泡在去离子水中，称取过8 mm筛的土样50 g，迅速放于2.000 mm筛上5 min，并手提筛子在水中上下3 cm移动2 min约50次，2.000 mm筛子上团聚体为>2.000 mm粒径组分（Large macroaggregate），0.250 mm筛子上团聚体为0.250～2.000 mm粒径组分（Small macroaggregate），0.053 mm筛子上团聚体为0.053～0.250 mm粒径组分（Microaggregate），通过0.053 mm筛子的团聚体为<0.053 mm粒径组分（Silt and clay fraction）。在50 ℃条件下烘干所有团聚体组分，测定各组分含量。

1.2.4数据处理。数据分析采用SPSS13.0软件，图表制作采用Sigmaplot10.0软件。

MWD=（4 000+2 000）/2*A%+（2 000+250）/2*B%+（250+53）/2*C%+（53+0）/2*D%100[14]

式中，MWD为平均重量直径；A%为>2.000 mm粒径组分所占重量百分比；B%为2.000～0.250 mm粒径组分所占重量百分比；C%为0.025～0.053 mm粒径组分所占重量百分比；D%为<0.053 mm粒径组分所占重量百分比。

2结果与分析

2.1土地利用方式对团聚体粒径分布的影响由可知，水田大团聚體粒径（>0.250 mm）占80%，其中0.250～2.000 mm团聚体含量随土层深度增加而增加，而>2.000 mm粒径团聚体含量变化则相反。旱地团聚体粒径以0.053～2.000 mm粒径为主，其中以0.250～2.000 mm粒径所占比例最大，各粒径团聚体受土层深度影响不大。林地大团聚体粒径（>0.250 mm）占95%。当土层深度小于20 cm时，林地以>2.000 mm 粒径团聚体为主，但随着土层深度的增加，其含量明显降低，而0.250～2.000 mm团聚体含量则明显增加。撂荒地以大团聚体为主，但当土层深度大于20 cm时>2.000 mm团聚体含量急剧减小，而 <0.053 mm团聚体则急剧增加。

不同土地利用方式土壤有机碳含量从土地利用方式来看，林地>2.000 mm团聚体在0～20 cm土层所占比例达80%，是水田、撂荒地2倍以上，然而当土层深度大于20 cm时林地与撂荒地>2.000 mm团聚体比例明显下降；水田0.250～2.000 mm团聚体所占比例最大，其次为撂荒地、旱地，林地所占比例最小；旱地微团聚体所占比例是水田、撂荒地的2倍，相比林地甚至大10倍； 对于<0.053 mm团聚体，旱地与撂荒地所占比例明显高于水田和林地，相差近4倍。

2.2土地利用方式对MWD的影响由可知，林地MWD值大于2.000 mm，水田、撂荒地MWD在1.000～1.500 mm间，而旱地MWD值在0.500～1.000 mm之间，说明4种土地利用方式均以大团聚体存在。其中，林地土壤剖面MWD值相比水田、旱地、撂荒地分别高50%～100%、117%～223%、78%～168%，特别是随着土层深度的增加，林地与水田、旱地MWD值差距逐渐增加，直到土层达到20 cm时差距达到最小值，但林地与撂荒地整个土壤剖面MWD值差距均随土层深度增加而增加，说明土层深度小于20 cm时水田、旱地MWD值相比林地随土层深度增加而减小的幅度较大，而撂荒地MWD值随土层深度增加而减小幅度均大于林地。水田MWD均大于旱地、撂荒地。当土层深度大于10 cm时，水田MWD值减小幅度大于旱地，而撂荒地在土层深度大于20 cm时MWD值减小幅度则明显大于水田。旱地与撂荒地之间除20～40 cm土层外撂荒地MWD值明显大于旱地。

土地利用方式对MWD的影响mm

土壤深度∥cm水田旱地林地撂荒地0～51.6110.9312.6401.4805～101.3700.8002.5841.27510～201.2980.8742.6021.21220～401.3090.9302.0180.753

不同土地利用方式式团聚体组成2.3土壤有机碳与团聚体相关关系分析可知，MWD与有机碳含量存在0.01水平显著正相关，说明有机碳含量随着MWD值的增大而增加。然而，土壤中<0.053、0.053～0.250、0.250～2.000 mm粒径团聚体比例则与有机碳含量呈现负相关关系，其中有机碳含量随<0.053 mm粒径团聚体比例增加而降低速率最高，相比0.250～2.000 mm粒径团聚体差异达到6倍，而与>2.000 mm团聚体、有机碳含量间存在0.05水平显著正相关。由此可知，>2.000 mm粒径团聚体有助于土壤有机碳含量的增加，0.250～2.000 mm粒径团聚体对有机碳含量的影响较小，而<0.053、0.053～0.250 mm粒径团聚体可能会抑制土壤有机碳的积累。

3结论与讨论

已有研究表明，农作物种植可为土壤提供大量有机物质，特别是根系腐朽物与渗出物是有机物质的主要来源[15-16]，同时根系渗出物与其他有机要素促进生成土壤表面活性多糖黏结物质[17-18]。这将有助于细胞外黏性多糖物

土壤有机碳与团聚体粒径的线性关系质的生成，从而固定土壤团聚体[19-20]，特别是农作物生成或诱导产生的细胞外糖、多糖、真菌菌丝等能促进大团聚体的形成[18，21]。因此，团聚体稳定性随着碳输入呈线性增加关系[22]。研究中水田、旱地、林地、撂荒地以大團聚体（>0.250 mm）为主，但各土地利用方式间存在较大差异，说明不同土地利用方式对土壤共享的有机物质含量有关，同时土壤深部由于获得有机物质较少，因此>2.000 mm粒径团聚体比例随土层深度增加而减小。

水田、林地、撂荒地相比旱地植物残体较多，可以为团聚体形成提供大量黏结物质，微团聚体在黏结物质促进下形成大团聚体，而林地受人为扰动较少，因此大团聚体所占比例达到90%以上，且多为>2.000 mm团聚体。虽然水田仍以大团聚体为主，但水田每年将受到耕作的影响，导致团聚体遭受破坏，并且土壤团聚体稳定性还决定于有机物质的数量、组成与及分解性[23]，因此水田可能因上述原因而导致>2.000 mm粒径团聚体的形成受到影响。旱地因常年耕作，加深团聚体破碎，同时其有机物质获得数量较少，导致团聚体黏结物质减少，导致微团聚体分离出来，使得微团聚体含量较多而>2.000 mm团聚体含量少。Adesodun等[24]研究表明，耕作使得大团聚体（>0.250 mm）组分减小，其中2.000～4.760 mm团聚体减少74%，0.250～2.000 mm团聚体也减少6%～24%，但<0.250 mm团聚体比例随耕作而增加；Gupta等[25]研究表明，天然林地复耕后微团聚体比例明显增加；Liu等[26] 研究表明，土壤通过农作物覆盖后增加了MWD值，并且2～6 mm粒径团聚体比例明显增加；Dapaah等[27]研究也发现，通过农作物还土可增加土壤团聚体的稳定性。

综上所述，4种土地利用方式均以大团聚体（>0.250 mm）为主，其中林地以>2.000 mm团聚体为主，水田、旱地、撂荒地以0.250～2.000 mm团聚体为主。>2.000 mm粒径团聚体有助于土壤有机碳含量的增加，0.250～2.000 mm粒径团聚体对有机碳含量的影响较小，而<0.053、0.053～0.250 mm粒径团聚体可能会抑制土壤有机碳的积累。

42卷23期郑杰炳等土地利用方式对紫色丘陵区土壤团聚体的影响参考文献

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