徐爽，王益權(quán)，王浩，祝飛華，冉艷玲，陳靜

(西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100)

土壤團(tuán)聚體及其穩(wěn)定性是影響土壤肥力和環(huán)境問(wèn)題的關(guān)鍵因素之一［1］，也是土壤團(tuán)聚體質(zhì)量的重要特征之一。同時(shí)，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性也受到土壤肥力及環(huán)境的影響。前人已對(duì)土壤肥力與土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成的關(guān)系做了大量研究［2-5］，發(fā)現(xiàn)土壤中＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體與土壤中有機(jī)碳、全氮、全磷、速效磷、碳酸鈣和陽(yáng)離子交換量(CEC)具有極顯著的正相關(guān)性，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量(WSA)和平均重量直徑(MWD)隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增高而增大，土壤有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充減少，礦化速度加快，腐殖質(zhì)品質(zhì)降低，是水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性降低的主要原因。尤其在近十多年來(lái)，眾多學(xué)者進(jìn)行了施肥對(duì)土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)定性影響的研究［6-14］，認(rèn)為施用有機(jī)肥具有明顯改善土壤團(tuán)聚化狀況，促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成和提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性的作用。這些關(guān)于土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的概念與成果基本上體現(xiàn)在水穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性兩個(gè)方面，對(duì)影響團(tuán)聚體穩(wěn)定性的因素研究主要體現(xiàn)在有機(jī)物料數(shù)量與質(zhì)量方面。給土壤施入外源化學(xué)物質(zhì)，諸如多年施用化肥、農(nóng)藥對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響研究仍鮮見(jiàn)報(bào)道。其次，以上關(guān)于團(tuán)聚體穩(wěn)定性的研究結(jié)論均是在純水溶液中進(jìn)行一定程度分散后，通過(guò)篩分分級(jí)定量所得出的，其實(shí)驗(yàn)條件與農(nóng)田土壤狀態(tài)有著很大差異。眾所周知，農(nóng)田長(zhǎng)期大量地施用無(wú)機(jī)化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品，灌溉水體程度不同地?cái)y帶有化學(xué)污染物進(jìn)入土壤，其土壤溶液實(shí)際上是溶解有各種化學(xué)物質(zhì)的稀溶液，會(huì)對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性產(chǎn)生一定作用與影響，足見(jiàn)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性不應(yīng)僅局限于傳統(tǒng)的“機(jī)械穩(wěn)定性、水力學(xué)穩(wěn)定性和生物學(xué)穩(wěn)定性”3個(gè)概念范疇，還理所當(dāng)然地包含著“化學(xué)穩(wěn)定性”的內(nèi)容?；诖?，進(jìn)一步研究不同肥力類(lèi)型團(tuán)聚體穩(wěn)定性對(duì)于投入化學(xué)物品的反應(yīng)程度，建立起土壤團(tuán)聚體的化學(xué)穩(wěn)定性的概念與理論既是當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀的重要課題，又是土壤科學(xué)深入發(fā)展的重要研究?jī)?nèi)容。

土壤團(tuán)聚體的化學(xué)穩(wěn)定性受到多種因素作用，其中土壤肥力水平是最為主要的影響因素，本文選取具有相同發(fā)生學(xué)特征和質(zhì)地類(lèi)型的土作為供試材料，以生產(chǎn)上常使用的氮肥對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響作為研究切入點(diǎn)，在室內(nèi)將不同肥力水平的土壤團(tuán)聚體在不同濃度的氮肥溶液中濕潤(rùn)浸泡與篩分，以分析鹽溶液對(duì)團(tuán)聚體的影響程度與團(tuán)聚體組成的變化趨勢(shì)，以期探求不同肥力水平農(nóng)田土壤團(tuán)聚體的化學(xué)穩(wěn)定性，揭示長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤團(tuán)聚體的影響，從而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保持和改善土壤質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 采樣地區(qū)概況

供試土樣采自陜西關(guān)中地區(qū)楊凌渭河頭道塬區(qū)農(nóng)田表層(0—20 cm)土壤，土壤類(lèi)型屬由黃土母質(zhì)上發(fā)育的土(系統(tǒng)分類(lèi)為土墊旱耕人為土，Earthcumuli-orthic anthrosols)。土是具有人為土糞堆墊層的人為影響下形成的土壤，土糞堆墊層是因?yàn)殚L(zhǎng)期施用大量土雜肥形成的，由于早期村莊分布稀疏，受到運(yùn)輸條件限制，土糞培肥呈現(xiàn)距離村莊越遠(yuǎn)，土糞施用量越少的規(guī)律，由此造成了土發(fā)育形成后土壤肥力等性質(zhì)存在一定差異。

楊凌地區(qū)年平均降水量為650.6 mm、年平均氣溫為12.9℃、無(wú)霜凍日數(shù)為219 d/a、平均日照時(shí)數(shù)為2196 h、活動(dòng)積溫為4185.0℃、總輻射量為114.8 kcal/cm2。多年來(lái)實(shí)行小麥—玉米一年兩熟輪作種植制度。

1.2 樣品采樣及制備方法

于2010年4月小麥返青期進(jìn)行采樣。選擇在同一個(gè)地區(qū)具有相同土壤發(fā)生學(xué)特性和物理特性、依據(jù)田間小麥長(zhǎng)勢(shì)和實(shí)地調(diào)查情況，判斷在具有3種肥力水平的田塊里設(shè)置采樣點(diǎn)，并在長(zhǎng)勢(shì)較好、長(zhǎng)勢(shì)一般和長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較差的農(nóng)田各選取2塊田作試驗(yàn)重復(fù)，在每塊農(nóng)田按照“S”型布置了15個(gè)采樣點(diǎn)，分別采集耕層原狀土壤樣品和擾動(dòng)樣品。原狀土樣品用塑料飯盒盛裝，防止運(yùn)輸過(guò)程中被破壞，在室內(nèi)風(fēng)干過(guò)程中沿自然裂隙用手掰成直徑在1 cm以上的小土塊，用作團(tuán)聚體組成和穩(wěn)定性的測(cè)定。擾動(dòng)土樣在室內(nèi)經(jīng)風(fēng)干過(guò)篩后用于土壤質(zhì)地和土壤肥力測(cè)定，其中供試土壤質(zhì)地測(cè)定用吸管法，供試土壤砂粒(0.05 ～1 mm)含量為18.4% ～20.3%，粉粒(0.001 ～0.05 mm)含量為 46.8% ～ 47.6%，粘粒(＜0.001 mm)含量為32.1% ～34.8%，物理性粘粒(＜0.01 mm)含量為 54.8% ～57.2%，依據(jù)卡慶斯基質(zhì)地分類(lèi)制，供試土壤的質(zhì)地類(lèi)型為重壤質(zhì)，3種肥力水平的土壤質(zhì)地?zé)o顯著差異。土壤其它理化性狀見(jiàn)表1。土壤有機(jī)質(zhì)含量用丘林法測(cè)定，土壤堿解氮含量用擴(kuò)散法測(cè)定，土壤速效磷含量用Olsen法測(cè)定，土壤速效鉀含量用NH4OAc提取—火焰光度法測(cè)定，土壤碳酸鈣含量用氣量法測(cè)定［15］。根據(jù)測(cè)定結(jié)果將樣品分為高、中、低3個(gè)肥力等級(jí)。根據(jù)表1結(jié)果，供試土壤肥力等級(jí)差異明顯。供試土壤屬于石灰性母質(zhì)，其碳酸鈣作為無(wú)機(jī)膠結(jié)劑在團(tuán)聚體穩(wěn)定性方面具有重要作用，3種肥力土壤碳酸鈣含量雖然有差異，但未達(dá)到顯著水平。

表1 供試土壤肥力狀況Table 1 Fertility situation of tested soil

1.3 土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性分析

1.3.1 土壤團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性分析 團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性測(cè)定采用干篩法，在電震動(dòng)篩分機(jī)上進(jìn)行干篩［16］。將自然風(fēng)干的原狀土樣先除去植物殘?bào)w及小石塊。每次取100 g，放入最大孔徑(10 mm)的土壤篩上面，套篩下邊的土壤篩孔徑依次為7、5、3、2、1、0.5 及 0.25 mm，底層放置底盒，以備收取 ＜0.25 mm的土壤團(tuán)聚體。將盛土套篩放在電振蕩篩分機(jī)上篩分5 min，依次取樣并稱(chēng)量，按照?qǐng)F(tuán)聚體直徑大小依次分為 ＜0.25 mm、0.25～0.5 mm、0.5～1 mm、1～2 mm、2～3 mm、3～5 mm、5～7 mm和7～10 mm共計(jì)8個(gè)級(jí)別，計(jì)算干篩后土壤團(tuán)聚體組成情況。

1.3.2 土壤團(tuán)聚體化學(xué)穩(wěn)定性分析 土壤團(tuán)聚體化學(xué)穩(wěn)定性采用了在不同濃度氮肥鹽溶液中濕篩分散、分級(jí)定量的研究方法。濕篩采用薩維若夫(Саввинов)法，以干篩法所得土壤團(tuán)聚體的組成百分比為基礎(chǔ)，從各級(jí)別團(tuán)聚體中稱(chēng)量，組配成用于濕篩的土壤樣品50 g，為了防止堵塞篩孔，樣品不含＜0.25 mm的微團(tuán)聚體，將樣品放入500 mL三角瓶中，每個(gè)土樣重復(fù)4次。試驗(yàn)處理分別設(shè)置0 mol/L(純水)、0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.5 mol/L 的NH4Cl氮肥溶液共計(jì)4個(gè)水平，取各濃度氮肥溶液300 mL，沿三角瓶壁緩慢加入以便濕潤(rùn)土樣，然后浸潤(rùn)土樣24 h，將經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)處理的土壤樣品分別轉(zhuǎn)入容量為1000 mL的沉降筒中，補(bǔ)加各濃度氮肥溶液至600 mL處，擰緊沉降筒塞的螺母以便密封，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄5 min(30次/min)，使土壤樣品在溶液中被沖擊與分散。將分散完成后的土壤樣品轉(zhuǎn)移至淹埋在水中的篩孔從上到下分別為5 mm、3 mm、2 mm、1 mm及0.25 mm的一組套篩上，在水中上下晃動(dòng)數(shù)次后，將留到各級(jí)篩子上的團(tuán)聚體沖洗入蒸發(fā)皿，在水浴鍋上蒸干后移入烘箱烘至恒重并稱(chēng)重，測(cè)定在不同鹽溶中經(jīng)濕篩后的土壤團(tuán)聚體組成。

1.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)測(cè)定后獲得的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算＞0.25 mm團(tuán)聚體的含量(R0.25)，平均重量直徑(MWD)，幾何均重直徑(GMD)，團(tuán)聚體破壞率(PAD)等指標(biāo)［17］，用于評(píng)價(jià)團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

為了更直觀地分析鹽濃度對(duì)土壤團(tuán)聚體的作用，本文將土壤團(tuán)聚體破壞率(PAD)稍作修改，表達(dá)為PADx/w，姑且稱(chēng)之為“土壤團(tuán)聚體鹽破壞率”。

式中:Ww表示在純水中濕篩后直徑＞x(mm)的團(tuán)聚體重量百分含量;Wx表示在鹽溶液中經(jīng)濕篩處理后直徑＞x(mm)的土壤團(tuán)聚體的重量百分含量。PADx/w若為正值，表示鹽溶液處理后土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性能降低(分散)，PADx/w若為負(fù)值則表示鹽處理后土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性能增加(抑制分散)，數(shù)值的絕對(duì)值越大，表明作用越明顯。

數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析，多重比較采用鄧肯法。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性與肥力水平的關(guān)系

土壤團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性可以用經(jīng)震動(dòng)干篩后團(tuán)聚體組成情況來(lái)衡量。表層團(tuán)聚體的機(jī)械穩(wěn)定性用來(lái)度量抗機(jī)械破壞的能力，決定著土壤的氣體交換、抗風(fēng)蝕的能力，與土壤肥力水平有著明顯的相關(guān)性。圖1為不同肥力水平團(tuán)聚體組成的累計(jì)曲線，表明在土壤顆粒組成與其它化學(xué)性狀基本一致的情況下，不同肥力水平土壤團(tuán)聚體的機(jī)械穩(wěn)定性差異明顯。肥力水平較低土壤的機(jī)械穩(wěn)定性的團(tuán)聚體在直徑較小區(qū)域內(nèi)遞增明顯，表明其團(tuán)聚體穩(wěn)定性較差;高肥力土壤的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體是在直徑較大范圍區(qū)域才明顯遞增，說(shuō)明其團(tuán)聚體穩(wěn)定程度較高。

從表2可以看出，3種肥力水平土壤之間＞0.25mm團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量(R0.25)、團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑(MWD)值和幾何均重直徑(GMD)值均有不同程度的差異性，統(tǒng)計(jì)分析顯示，相同肥力水平不同重復(fù)處理間其差異不明顯，而在不同肥力水平間其差異達(dá)到顯著或極顯著水平，表明土壤肥力水平較高的土壤團(tuán)聚體各項(xiàng)指標(biāo)值較大，穩(wěn)定性差異較為明顯。

圖1 土壤團(tuán)聚體累積曲線Fig.1 Accumulation curve of soil aggregation

表2 土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體性狀Table 2 Characteristics of the mechanically stable aggregates

2.2 土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)定性與肥力水平的關(guān)系

土壤團(tuán)聚體的水力學(xué)穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到土壤水分的入滲性能與保蓄能力，也是評(píng)價(jià)土壤抗水蝕性的重要指標(biāo)。在純水中濕篩后的土壤團(tuán)聚體組成同樣與土壤肥力水平之間表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。不同肥力水平土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成見(jiàn)表3。

表3 水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成Table 3 Composition of the water-stable aggregates

威廉姆斯(Вильямс)認(rèn)為，直徑 ＞0.25 mm 的團(tuán)聚體是評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)［18］，從表3可以看出，不同肥力土壤間直徑＜0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量存在顯著差異，呈現(xiàn)為土壤肥力水平越高，＜0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量明顯減少，也意味著＞0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量(R0.25)就越多(表4)，供試土壤團(tuán)聚體的MWD值和GMD值等指標(biāo)與R0.25一樣，也均與土壤肥力水平間呈現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性，同樣表現(xiàn)為肥力水平越高，其數(shù)值越大的規(guī)律。不同大小的團(tuán)聚體具有不同的農(nóng)學(xué)價(jià)值和水文學(xué)及環(huán)境學(xué)價(jià)值，直徑過(guò)大的團(tuán)聚體間孔隙過(guò)大，易漏水漏肥，過(guò)小團(tuán)聚體遇水易堵塞孔隙，影響水分入滲和土壤氣體交換。就供試土壤而言，肥力較高土壤的直徑在0.25～5 mm間的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量明顯高于中低等肥力的土壤，特別是直徑在0.25～1 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量隨著土壤肥力的下降顯著降低。不同肥力水平間直徑＞5 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量沒(méi)有顯著差異。如果按照Вильямс、Соколовский、Саввинов 等人［19］提出的直徑在 1 ～5 mm的團(tuán)聚體才是農(nóng)業(yè)上最有價(jià)值的觀點(diǎn)看，供試土壤級(jí)別的水穩(wěn)性團(tuán)聚非常少，整體上其團(tuán)聚體水穩(wěn)性很差，但是直徑在1～5 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量與土壤肥力水平間卻存在著顯著的相關(guān)性，高肥力土壤該級(jí)別團(tuán)聚體為2.80%，中肥力土壤為1.47%，低肥力土壤僅為0.84%，證明培肥土壤有助于改善土壤團(tuán)聚體狀況。

團(tuán)聚體破壞率是表征其穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，表4表明，直徑 ＞0.25 mm 團(tuán)聚體的破壞率(PAD0.25)隨著土壤肥力的變化呈現(xiàn)極顯著的變化規(guī)律，土壤肥力越高，濕篩后團(tuán)聚體遭到的破壞程度越小，表征著其團(tuán)聚體的水穩(wěn)定性就越強(qiáng)，相反，肥力水平較低者，團(tuán)聚體的水穩(wěn)性很差，培肥土壤有助于改善土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量。

表4 土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體性狀Table 4 Characteristics of the water-stable aggregates

2.3 土壤團(tuán)聚體化學(xué)穩(wěn)定性與肥力水平的關(guān)系

土壤中的化學(xué)物質(zhì)通過(guò)離子交換過(guò)程改變膠體上的離子組成、影響礦物膨脹性能，土壤溶液中化學(xué)物質(zhì)溶解團(tuán)聚體的膠結(jié)劑使大團(tuán)聚體分散和破壞，也可以通過(guò)電解質(zhì)對(duì)分散粘粒的絮凝作用促進(jìn)團(tuán)聚化作用影響團(tuán)聚狀況。長(zhǎng)期使用化學(xué)物質(zhì)對(duì)團(tuán)聚狀況及其對(duì)團(tuán)聚體質(zhì)量的影響一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的重要問(wèn)題。

R0.25和 GMD是表征土壤團(tuán)聚體組成的參數(shù)［20］，就此而言，由圖2和圖3首先可以清楚地看出不同肥力土壤在不同濃度氯化銨溶液濕篩處理后，直徑＞0.25 mm的團(tuán)聚體含量和GMD值均隨著土壤肥力水平的增加而提高，證實(shí)提高土壤肥力改善了土壤團(tuán)聚狀況。其次，與用純水濕篩對(duì)照處理相比，經(jīng)不同濃度氯化銨溶液處理的土壤其R0.25總體上也有增大趨勢(shì)(圖2)，說(shuō)明氯化銨溶液處理增加了直徑＞0.25 mm的團(tuán)聚體含量。圖3表明，不同肥力水平土壤在不同鹽溶液中濕篩后，其團(tuán)聚體幾何均重直徑(GMD)變化規(guī)律有明顯的差異性。對(duì)于低肥力土壤而言，較低濃度氯化銨(0.1、0.3 mol/L)處理土壤GMD值增大，當(dāng)氯化銨溶液濃度達(dá)到0.5 mol/L時(shí)，GMD值減小;但氯化銨溶液處理土壤的GMD值始終大于純水處理。對(duì)于中、高肥力土壤，0.1 mol/L氯化銨處理的GMD值小于不加鹽處理，0.3 mol/L和0.5 mol/L氯化銨處理的土壤GMD值均大于不加鹽處理。鹽溶液對(duì)不同肥力土壤團(tuán)聚體組成有一定的影響，其影響程度既取決于土壤的肥力水平，也取決于鹽溶液濃度。不同性狀的土壤中未被團(tuán)聚的活性粘粒含量不同，鹽分對(duì)其團(tuán)聚化過(guò)程的作用方向不同。

圖2 不同濃度的氯化銨溶液對(duì)＞0.25 mm化學(xué)穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量的影響Fig.2 Effect of different NH4Cl concentrations on R0.25(percentage of＞0.25 mm of chemical-stable aggregates)

R0.25和GMD等只能表征土壤團(tuán)聚體組成的整體狀況，不能作為受外界因素影響條件下團(tuán)聚體變化方向和變化程度的敏感指標(biāo)。表5顯示經(jīng)不同濃度氯化銨溶液處理后，3種不同肥力水平土壤團(tuán)聚體組成表現(xiàn)出的變化規(guī)律。一般情況而言，隨氯化銨溶液濃度遞增，有破壞土壤中直徑＞2 mm的且最有農(nóng)業(yè)價(jià)值的較大水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，增加直徑0.25～2 mm較小團(tuán)聚體含量的趨勢(shì)。

圖3 不同濃度的氯化銨溶液對(duì)土壤化學(xué)穩(wěn)定性團(tuán)聚體GMD值的影響Fig.3 Effect of different NH4Cl concentrations on GMD of chemical-stable aggregates

對(duì)較大團(tuán)聚體的分散是在中、高肥力土壤上有所顯現(xiàn)的，是因?yàn)樵摰貐^(qū)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體較少的緣故，使得這種規(guī)律表現(xiàn)得不顯著。但隨著氯化銨濃度增加，土壤中直徑為0.25～2 mm較小團(tuán)聚體的含量卻顯著增加，一方面是因?yàn)檩^大團(tuán)聚體被分散的緣故，另一方面是電解質(zhì)溶液對(duì)土壤中未被團(tuán)聚顆粒的絮凝和對(duì)較小微團(tuán)聚體的進(jìn)一步團(tuán)聚作用的緣故，后一種效應(yīng)在低肥力土壤上表現(xiàn)得較為明顯。實(shí)驗(yàn)資料證實(shí)土壤溶液中無(wú)機(jī)化學(xué)物質(zhì)對(duì)大團(tuán)聚體的分散和對(duì)小團(tuán)聚體的再團(tuán)聚作用同時(shí)存在，使得土壤團(tuán)聚體組成趨向單一均質(zhì)化，作用結(jié)果不符合優(yōu)質(zhì)土壤對(duì)多級(jí)團(tuán)聚體組成的要求。

表5 土壤化學(xué)穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成Table 5 Distribution of the soil chemical-stable aggregates

鹽分對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響才是揭示長(zhǎng)年使用化學(xué)物質(zhì)條件下農(nóng)田土壤團(tuán)聚體狀況變化的核心內(nèi)容。圖4為根據(jù)公式(1)，且以純水處理為基礎(chǔ)計(jì)算的不同濃度氯化銨溶液處理后“土壤團(tuán)聚體鹽破壞率”的基本情況，用PAD0.25/w表示。由此可以看出，在不同濃度的氯化銨溶液中濕篩后，各肥力土壤團(tuán)聚體鹽破壞率都為負(fù)值，表明在供試氯化銨溶液濃度范圍內(nèi)各處理均有明顯抑制土壤團(tuán)聚分散的作用。至于抑制原因尚待深入研究，將在另外文章中予以討論。不同肥力水平土壤團(tuán)聚體對(duì)鹽溶液的反應(yīng)具有顯著不同的靈敏度。對(duì)于高肥力土壤而言，其團(tuán)聚化程度與水平相對(duì)較高，團(tuán)聚體穩(wěn)定性對(duì)鹽溶液的反應(yīng)敏感性要比中、低肥力土壤對(duì)鹽溶液的敏感性差很多。中、低肥力土壤的團(tuán)聚化程度低，對(duì)鹽溶液的反應(yīng)極為強(qiáng)烈。

圖4 不同肥力水平下土壤團(tuán)聚體化學(xué)破壞率Fig.4 Percentages of aggregate chemical destruction under different soil fertility levels

3 討論

長(zhǎng)期給土壤投入化學(xué)物質(zhì)，對(duì)土壤團(tuán)聚體有明顯的作用和影響，化學(xué)物質(zhì)對(duì)于土壤團(tuán)聚體既可能產(chǎn)生促進(jìn)作用，也可能產(chǎn)生分散與破壞作用。同時(shí)，土壤肥力水平與團(tuán)聚化程度不同，對(duì)外源化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)也有所不同。

相關(guān)研究表明，土壤團(tuán)聚體破壞率與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.8898［9］，土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，團(tuán)聚體破壞率越低。本文研究不僅同樣證實(shí)了有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤團(tuán)聚體的機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性均高于有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低的土壤，而且得出了團(tuán)聚化水平較高的土壤對(duì)化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的程度低，而團(tuán)聚化較低的土壤對(duì)化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)極為強(qiáng)烈。化學(xué)物質(zhì)對(duì)較大直徑的土壤團(tuán)聚體有破壞作用，對(duì)于較小團(tuán)聚體有提高作用，使得多級(jí)的土壤團(tuán)聚體趨向于單一化。土壤有機(jī)質(zhì)含量不同，團(tuán)聚化水平差異很大，未被團(tuán)聚的活性顆粒多少也有不同，化學(xué)氮肥溶液對(duì)于大團(tuán)聚體的破壞和對(duì)分散顆粒絮凝［20］及對(duì)微團(tuán)聚體再團(tuán)聚的作用程度不同。關(guān)中地區(qū)農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量少，團(tuán)聚體主要依靠無(wú)機(jī)碳酸鈣為膠結(jié)劑，而氯化銨溶液呈弱酸性，對(duì)土壤中碳酸鈣的溶解作用(石灰反應(yīng))，會(huì)增加溶液中鈣離子(Ca2+)含量，鈣離子對(duì)粘粒的絮凝能力較強(qiáng)，且與粘粒和有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體，從而促進(jìn)團(tuán)聚化作用，故氯化銨溶液對(duì)大團(tuán)聚體的分散作用小于團(tuán)聚作用。其次任何電解質(zhì)對(duì)團(tuán)聚體既有分散破壞的作用，又有團(tuán)聚作用，關(guān)鍵取決于濃度大小。已有研究發(fā)現(xiàn)，增大土壤溶液中的氯化鉀濃度，有利于土壤中較小團(tuán)聚體的形成，且能夠增加團(tuán)聚體穩(wěn)定性［21］，土壤溶液中氯化鉀能夠增大土壤中小團(tuán)聚體的含量和穩(wěn)定性，并且能夠增大土壤的剪切力［22］。對(duì)于供試的3種氯化銨溶液濃度而言，超過(guò)了氯化銨對(duì)顆粒的絮凝極限(0.0250～0.0125 mol/L［23］)，使得本試驗(yàn)土壤在氯化銨溶液作用下呈現(xiàn)的團(tuán)聚作用顯著于破壞作用。在田間土壤溶液中電解質(zhì)的濃度一般很低，故對(duì)團(tuán)聚體的破壞作用不得小視。不過(guò)團(tuán)聚化程度高的土壤對(duì)鹽的反應(yīng)敏感度差，因此培肥土壤仍然是關(guān)鍵措施。

4 結(jié)論

土壤團(tuán)聚體的機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性都與土壤肥力水平之間表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，土壤肥力越高團(tuán)聚體穩(wěn)定性越強(qiáng)。氮肥鹽溶液進(jìn)入土壤后，在分散大團(tuán)聚體的同時(shí)，對(duì)微團(tuán)聚的粘粒有絮凝作用，還對(duì)微團(tuán)聚體具有再團(tuán)聚作用，溶液濃度越大對(duì)＞2 mm的大團(tuán)聚體的破壞作用越顯著，對(duì)＜0.25 mm的微團(tuán)聚體的再團(tuán)聚作用也越明顯，在鹽溶液作用下土壤團(tuán)聚體組成向0.25～2 mm的較小直徑范圍內(nèi)集中，降低了團(tuán)聚體質(zhì)量，破壞了土壤多級(jí)團(tuán)聚體組成體系。土壤團(tuán)聚體組成對(duì)氮肥溶液的響應(yīng)程度與土壤肥力水平也存在著顯著的相關(guān)關(guān)系，團(tuán)聚化程度較高的高肥力土壤受氮肥溶液的影響較弱，而團(tuán)聚化程度相對(duì)較低的中、低肥力土壤對(duì)氮肥溶液的響應(yīng)則較為強(qiáng)烈。土壤肥力水平對(duì)團(tuán)聚體的機(jī)械穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性都起到一定的作用。

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