砒砂巖與沙復(fù)配土耕種后機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體變化研究

師晨迪 王曙光 李娟 郭振

摘要：通過分析不同耕種年限下（2a和9a），不同比例的砒砂巖與沙復(fù)配土中機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體各組分含量的變化情況，探明了不同耕種年限不同復(fù)配比例對復(fù)配土機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體各組分的影響。結(jié)果表明：耕種2a的復(fù)配土中，各團(tuán)聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶1>1∶2>1∶5，即為18%、10%、6%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例分別約占到了1∶5>1∶2>1∶1，即為85%、81%、53%。耕種9a的復(fù)配土中，各團(tuán)聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶5>1∶2>1∶1，即為28%、24%、22%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例含量依次呈現(xiàn)1∶2>1∶1>1∶5，即為61%、54%、51%。隨著種植年限的不斷增加，小團(tuán)聚體不斷的形成大團(tuán)聚體，尤其是0.25～0.5mm的降幅較為明顯。

關(guān)鍵詞：砒砂巖;機(jī)械穩(wěn)定性;團(tuán)聚體;組分

中圖分類號：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215003

引言

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，同時(shí)也是土壤有機(jī)質(zhì)保持的場所，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，土壤團(tuán)聚體作為土壤重要的物理性狀，解釋了土壤的結(jié)構(gòu)狀況，不同粒徑的團(tuán)聚體在營養(yǎng)保持、供應(yīng)和轉(zhuǎn)化能力等方面有著不同的作用[2]。機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體是能夠抵抗外力破壞的團(tuán)聚體，常用干篩后團(tuán)聚體的組成量來反映。一般將粒徑>0.25mm的團(tuán)聚體稱為大團(tuán)聚體，大團(tuán)聚體含量越高說明土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[3]。Six等[4]認(rèn)為>0.25mm的團(tuán)聚體即土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體，是土壤中最好的結(jié)構(gòu)體，其數(shù)量與土壤的肥力狀況呈正相關(guān)，可以反映土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。

毛烏素沙地是我國典型的生態(tài)脆弱區(qū)，該區(qū)廣泛分布的砒砂巖[5]，成巖程度低高、結(jié)構(gòu)松散、易風(fēng)化，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成較大的影響。然而，毛烏素沙地土地面積廣，光熱資源豐富，具有巨大的耕地挖掘潛力。目前，利用砒砂巖和風(fēng)沙土進(jìn)行復(fù)配的研究取得了較大的進(jìn)展。張衛(wèi)華等[6]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)砒砂巖與風(fēng)沙土按1∶2～1∶5比例復(fù)配時(shí)，相比風(fēng)沙土，復(fù)配土體的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、毛管孔隙度和飽和導(dǎo)水率均得到了顯著的改善。研究表明，砒砂巖富含豐富的蒙脫土等粘土礦物，是土壤團(tuán)聚體的主要來源之一[7，8]。

以往針對砒砂巖與沙復(fù)配的研究主要集中在不同復(fù)配比例對成土作用[9]、氮素淋溶[10]及固沙作用[11]等方面，對于影響復(fù)配土的團(tuán)聚體的系統(tǒng)研究還很少見[12-14]。因此通過研究不同種植年限砒砂巖與沙不同復(fù)配比例下土壤中機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體各組分的含量變化關(guān)系，探究不同復(fù)配比例和耕種年限對團(tuán)聚體各組分的影響，以期為實(shí)現(xiàn)復(fù)配土體良好的土體結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用田間小區(qū)試驗(yàn)，在陜西省渭南市富平縣褚塬村富平中試基地進(jìn)行。為模擬毛烏素沙地砒砂巖與沙混合層的土地狀況，試驗(yàn)小區(qū)在0～30cm鋪設(shè)砒砂巖或黃土與沙的混合物質(zhì)，30～70 cm填充風(fēng)沙土。砒砂巖和沙均取自榆林榆陽區(qū)小紀(jì)汗鄉(xiāng)大紀(jì)汗村。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，砒砂巖與沙按體積比1∶1（C1）、1∶2（C2）、1∶5（C3）復(fù)配，每個(gè)處理重復(fù)3次，共布設(shè)9個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為4m2（2m×2m），采取自南向北“一”字型布設(shè)，研究不同種植年限（2a和9a）不同復(fù)配比例下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化。

試驗(yàn)采用小麥和玉米輪作模式，其中小麥品種為小偃22，玉米品種為戶單4號。各小區(qū)均采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)的水肥管理模式。播種前，施入基肥（磷酸二銨300kg/hm2、尿素150kg/hm2）;在小麥生長期間，灌溉3次，每次灌水90mm，追施尿素1次，每次為150～225kg/hm2;在玉米種植期間，灌溉1次，追施尿素1次，每次為150kg/hm2。本次團(tuán)聚體采集0～30cm土層樣品。

1.2檢測指標(biāo)和檢測方法

土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體采用濕篩法測定。

2結(jié)果

2.1不同復(fù)配比例下砒砂巖與沙復(fù)配土耕種2a后機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體對比變化分析

通過不同比例的砒砂巖與沙進(jìn)行復(fù)配，探究不同耕種年限下復(fù)配土中土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體各組分分布特征。結(jié)果表明（見圖1）：耕種2a的3種砒砂巖與沙復(fù)配土中，1∶1的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，≥10mm的組分占比最多，約為29%;1∶2和1∶5的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，0.25～0.5mm含量最高，分別約占到52%和47%;1∶1的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，3～5mm含量最低，約為1.84%;1∶2和1∶5的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，5～7mm含量最低，約為1.08%和0.75%。總體而言，各團(tuán)聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶1>1∶2>1∶5，即為18%，10%，6%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例分別約占到了1∶5>1∶2>1∶1，即為85%、81%、53%。

耕種9a的砒砂巖與沙3種復(fù)配土中（見表2），1∶1的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，仍然是≥10mm的組分占比最多，約為24%;1∶2和1∶5的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，0.5～1mm含量最多，分別約占到25%和22%;1∶1的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，3～5mm含量最低，約為2.13%;1∶2和1∶5的復(fù)配土團(tuán)聚體組分中，5～7mm含量最低，約為2.68%和2.29%。總體而言，各團(tuán)聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶5>1∶2>1∶1，即為28%、24%、22%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例含量依次呈現(xiàn)1∶2>1∶1>1∶5，即為61%，54%，51%。

2.2不同耕種年限復(fù)配土中機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體變化

砒砂巖與沙不同比例的復(fù)配土耕種2a和9a后土壤機(jī)械穩(wěn)性團(tuán)聚體各組分變化較為明顯（如圖3），各組分中降幅最明顯的是1∶2和1∶5復(fù)配土中0.25～0.5mm的組分，降幅均為31%左右，其次為1∶2的復(fù)配土中小于0.25的組分，降幅約為6%;1∶1的復(fù)配土降幅主要表現(xiàn)在0.25～0.5mm和≥10mm組分，降幅約為5%左右;復(fù)配土各組分機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量增幅主要體現(xiàn)在大于0.5mm的組分中，其中增量最大的是1∶2復(fù)配土中0.5～1mm的組分中，增幅約為18%，其次是1∶5的復(fù)配土中>10mm的組分，增幅為12%，1～10mm團(tuán)聚體組分含量均有不同程度的增加。總體而言，機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體各組分中小團(tuán)聚體不斷的轉(zhuǎn)化為大團(tuán)聚體，尤其是0.25～0.5mm的降幅較為明顯。隨著種植年限的不斷增加，砒砂巖與沙按照1∶5和1∶2復(fù)配種植的土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體中各粒徑組分的變化明顯大于砒砂巖與沙1∶1的復(fù)配土。

3結(jié)論

通過分析耕種2a和9a的不同比例的砒砂巖與沙復(fù)配土中機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的變化，得到如下結(jié)論。

耕種2a的復(fù)配土中，各團(tuán)聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶1>1∶2>1∶5，即為18%、10%、6%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例分別約占到了1∶5>1∶2>1∶1，即為85%、81%、53%。

耕種9a的復(fù)配土中，各團(tuán)聚體組分中占比最少的組分主要集中在1～10mm，3種比例含量依次呈現(xiàn)為1∶5>1∶2>1∶1，即為28%、24%、22%。各組分中小于1mm的組分是占主要的組成的，3種比例含量依次呈現(xiàn)1∶2>1∶1>1∶5，即為61%、54%、51%。

隨著種植年限的不斷增加，小團(tuán)聚體不斷的形成大團(tuán)聚體，尤其是0.25～0.5mm的降幅較為明顯。

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作者簡介：

師晨迪（1987-），男，碩士，工程師。研究方向：土壤生態(tài)學(xué)。