白怡婧，劉彥伶*，李 渝，黃興成，張雅蓉，蔣太明，秦 松

長(zhǎng)期不同輪作模式對(duì)黃壤團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳的影響①

白怡婧1,2，劉彥伶1,2*，李 渝1,2，黃興成1,2，張雅蓉1,2，蔣太明2,3，秦 松1

(1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，貴陽(yáng) 550006；2農(nóng)業(yè)部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，貴陽(yáng) 550006；3貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，貴陽(yáng) 550006)

依托23 年的黃壤長(zhǎng)期定位田間試驗(yàn)，對(duì)比研究玉米單作(MM)、小麥||綠肥–玉米輪作(WMR)和油菜–玉米輪作(RMR)對(duì)土壤團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳的影響。結(jié)果表明：各處理機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體均以大團(tuán)聚體(>0.25 mm的團(tuán)聚體)為優(yōu)勢(shì)團(tuán)聚體，占比高達(dá)93.04% 和74.59% 以上；WMR和RMR處理較MM處理顯著提高了5 ~ 2 mm和2 ~ 1 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量及>5 mm和5 ~ 2 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量；WMR處理的水穩(wěn)性團(tuán)聚體MWD(平均重量直徑)較MM處理顯著增加了50%；WMR、RMR處理的PAD(團(tuán)聚體破壞率)和LT(土壤團(tuán)聚體不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù))較MM處理分別顯著降低了31.32%、25.97% 和35.90%、30.65%；不同粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體中均以WMR處理的有機(jī)碳含量最高，>5、1 ~ 0.5、0.5 ~ 0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量比MM處理顯著增加了17.60%、34.41%、45.67%；土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳主要集中在>0.25 mm的大團(tuán)聚體中，而在微團(tuán)聚體中含量較少，輪作主要提高了>5 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體中有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率，WMR、RMR處理較MM處理分別提高了23.18和9.16個(gè)百分點(diǎn)。小麥||綠肥–玉米輪作能有效改善土壤團(tuán)聚體組成，提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性和有機(jī)碳含量，可作為貴州黃壤旱地較佳的輪作模式。

輪作模式；土壤團(tuán)聚體；穩(wěn)定性；土壤有機(jī)碳

近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)集約化程度不斷提高，長(zhǎng)期高強(qiáng)度利用和不合理的土壤耕作方式導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、肥力下降等耕地土壤質(zhì)量問(wèn)題凸顯。為恢復(fù)和提高土壤地力，實(shí)現(xiàn)“藏糧于地”戰(zhàn)略目標(biāo)，2016年農(nóng)業(yè)部出臺(tái)了《探索實(shí)行耕地輪作休耕制度試點(diǎn)方案》[1]。輪作是一定地塊在一定耕作周期內(nèi)以種類多樣性和轉(zhuǎn)換性種植農(nóng)作物的耕作方式，也是促使土地利用自身的“內(nèi)源技術(shù)”來(lái)增加土壤肥力的生態(tài)方式[2]。輪作通過(guò)不同作物之間的時(shí)序和空間配置，更好地利用不同作物對(duì)環(huán)境、水分和養(yǎng)分等生態(tài)因素需求的差異性，以改善土壤結(jié)構(gòu)、均衡利用土壤養(yǎng)分、提高土壤肥力，從而提高生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益[3]。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元[4]，其形成是土壤微生物、植物根系及復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程的共同作用結(jié)果，它的數(shù)量和分布反映了土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗蝕性[5]，主要受到土壤有機(jī)碳含量、種植制度和輪作模式等的影響[6]。土壤有機(jī)碳是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的重要參與者，也是土壤環(huán)境質(zhì)量演變的核心。研究表明，疏松熟化層表土中近90% 的土壤有機(jī)碳存在于團(tuán)聚體內(nèi)[7]。土壤團(tuán)聚體和有機(jī)碳相互作用[8]，土壤團(tuán)聚體為有機(jī)碳提供物理保護(hù)[9]，有機(jī)碳促進(jìn)團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定[10]。

貴州是全國(guó)唯一沒(méi)有平原支撐的典型喀斯特省份，人均耕地面積少且土壤質(zhì)量低[11]，合理的輪作技術(shù)在保持土壤養(yǎng)分的前提下提高有限耕地的生產(chǎn)力對(duì)貴州糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。研究表明，不同輪作模式會(huì)對(duì)不同粒級(jí)團(tuán)聚體之間的轉(zhuǎn)化和再分布造成不同程度的影響[12]，進(jìn)而影響有機(jī)碳分布、土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗侵蝕能力，且不同作物輪作下水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量、平均重量直徑、各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量高于單一作物種植。關(guān)于土壤有機(jī)碳在團(tuán)聚體中的分布研究結(jié)果不盡一致，一部分研究認(rèn)為土壤有機(jī)碳主要分布在 >0.25 mm的大團(tuán)聚體中[13-14]，另一部分研究則認(rèn)為土壤有機(jī)碳主要分布在 <0.25 mm的微團(tuán)聚體中[15-16]。黃壤是貴州分布最廣且面積最大的耕地土壤，玉米是貴州旱地種植面積最大的農(nóng)作物，玉米單作或者與油菜、小麥輪作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的種植模式。目前，關(guān)于施肥對(duì)黃壤養(yǎng)分影響的研究較多[17-20]，而關(guān)于不同輪作模式對(duì)黃壤養(yǎng)分，尤其是對(duì)黃壤團(tuán)聚體影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究依托國(guó)家黃壤肥力與肥效長(zhǎng)期定位試驗(yàn)平臺(tái)，分析比較不同輪作模式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳含量的影響，旨在探尋有效改善土壤結(jié)構(gòu)、維持土壤質(zhì)量的輪作模式，為貴州黃壤旱地的可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于貴州省貴陽(yáng)市花溪區(qū)貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)(106°39′52″ E、26°29′49″ N)，地處黔中黃壤丘陵區(qū)，海拔1 071 m，年均氣溫15.3℃，年均降雨量1 100 ~ 1 200 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 354 h，相對(duì)濕度75.5%，全年無(wú)霜期270 d左右。試驗(yàn)地土壤為黃壤土類黃泥土土種，成土母質(zhì)為三疊系灰?guī)r與砂頁(yè)巖殘積物，耕層(0 ~ 20 cm)基礎(chǔ)土樣有機(jī)質(zhì)36.2 g/kg、全氮1.96 g/kg、全磷0.96 g/kg、全鉀10.5 g/kg、pH 6.87。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

黃壤肥力與肥效長(zhǎng)期定位試驗(yàn)始于1995年，共設(shè)12個(gè)處理，本研究選取其中3個(gè)處理作為研究對(duì)象，分別是：玉米單作(maize monoculture system，MM)；小麥||綠肥–玉米輪作(wheat (intercropping green manure)-maize rotation，WMR)；油菜–玉米輪作(rape-maize rotation，RMR)。采用大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，每處理小區(qū)面積340 m2，未設(shè)重復(fù)，無(wú)灌溉設(shè)施。試驗(yàn)用氮肥為尿素(含N 460 g/kg)，磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O5160 g/kg)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 600 g/kg)。玉米季每年施N 165 kg/hm2、P2O582.5 kg/hm2、K2O582.5 kg/hm2，小麥季作物每年施N 82.5 kg/hm2、P2O541.3 kg/hm2、K2O541.3 kg/hm2。小麥和油菜每年10月播種，4月初收獲。綠肥品種為光葉苕子，盛花期干物質(zhì)量為1 200 kg/hm2，每年10月播種，小麥?zhǔn)斋@后翻壓還田。玉米每年4月播種，9月底收獲。玉米、小麥、油菜秸稈地上部分均移除，根茬還田。

1.3 樣品采集和分析

由于歷史原因，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)小區(qū)面積較大未設(shè)置重復(fù)，本研究將試驗(yàn)地延長(zhǎng)邊三等分，設(shè)置3個(gè)調(diào)查取樣重復(fù)小區(qū)，于2017年玉米收獲后采用梅花形5點(diǎn)取樣法采集0 ~ 20 cm土層土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室去除肉眼可見(jiàn)的植物殘?bào)w和石塊，再將大土塊沿其自然結(jié)構(gòu)掰開(kāi)至1 cm左右，自然風(fēng)干備用。

機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體測(cè)定：干篩法[12-15]。取400 g混合土樣置于套篩(孔徑依次為5、2、1、0.5、0.25 mm)頂部，用振動(dòng)篩分儀(GRINDER SS200)進(jìn)行振蕩篩分，振幅2.0 mm，篩分時(shí)長(zhǎng)為10 min，測(cè)定各孔徑篩分后的土壤質(zhì)量。

水穩(wěn)性團(tuán)聚體測(cè)定：濕篩法[12-15]。按照干篩后土壤各粒級(jí)質(zhì)量比稱取50 g混合土樣，將其置于套篩(孔徑依次為5、2、1、0.5、0.25 mm)頂部，放于恒溫土壤團(tuán)粒分析儀(Daiki DIK-2012)的配套桶內(nèi)，沿邊緣緩慢加入去離子水至刻度線，確保最頂層篩的上邊緣低于水面，靜置10 min后開(kāi)啟振蕩開(kāi)關(guān)，以30次/min的頻率振蕩10 min。收集各級(jí)篩層團(tuán)聚體并分別轉(zhuǎn)移至鋁盒中，烘干稱重。

有機(jī)碳測(cè)定：重鉻酸鉀容量法(外加熱法)[12-15]。

1.4 計(jì)算公式

利用各粒級(jí)團(tuán)聚體數(shù)據(jù)，計(jì)算平均重量直徑(mean weight diameter, MWD)、幾何平均直徑(geometric mean diameter, GMD)、>0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.25)[5,14]。

式中：X為第級(jí)團(tuán)聚體平均直徑(mm)；m為第級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量(g)，t為供試土壤總質(zhì)量(g)，0.25為 >0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量。

土壤團(tuán)聚體破壞率(PAD)[21]：

式中：DR0.25為 >0.25 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)；WR0.25為 >0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。

土壤團(tuán)聚體不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)(LT)[22]：

式中：0.25、t意義同前。

團(tuán)聚體有機(jī)碳對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率()[22]：

式中：為團(tuán)聚體中有機(jī)碳對(duì)土壤中有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率(%)；OC為第級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量(g/kg)；SOC為土壤中有機(jī)碳含量(g/kg)；m、t意義同前。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010和SPSS 18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用一般線性模型進(jìn)行方差分析，最小顯著極差法(Duncan法)進(jìn)行多重比較，顯著性水平<0.05，文中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(=3)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輪作模式下土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成

各輪作模式機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體均以>5 mm的團(tuán)聚體為主，且表現(xiàn)出隨粒級(jí)減小含量(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，下同)減少的趨勢(shì)(表1)。與MM處理相比，WMR和RMR處理>5 mm的團(tuán)聚體含量顯著降低了20.7% 和29.0%，而5 ~ 2 mm的團(tuán)聚體含量顯著增加了62.67% 和64.18%，2 ~ 1 mm的團(tuán)聚體含量顯著增加了35.74% 和41.28%。此外，WMR和RMR處理<0.25 mm的團(tuán)聚體含量均比MM處理降低了54.17%。。

表1 不同輪作模式下土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)；下同。

2.2 不同輪作模式下土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成

不同處理各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布特征不盡相同(表2)，MM處理以<0.25 mm及1 ~ 0.5 mm的團(tuán)聚體為主，>5 mm的團(tuán)聚體含量最少；WMR處理以>5 mm的團(tuán)聚體為主，其他各粒級(jí)團(tuán)聚體含量相當(dāng)；RMR處理各粒級(jí)團(tuán)聚體含量相當(dāng)。與MM處理相比，除WMR處理>5 mm的團(tuán)聚體含量顯著增加468.98%，1 ~ 0.5 mm的團(tuán)聚體含量顯著降低40.5% 外，不同輪作模式間其他各粒級(jí)團(tuán)聚體含量無(wú)顯著差異。WMR和RMR處理<0.25 mm的團(tuán)聚體含量均比MM處理降低了35.89% 和31.25%。

表2 不同輪作模式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成

2.3 不同輪作模式下土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性

MWD和GMD可表征土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，其值越大表示平均粒徑團(tuán)聚度越高，穩(wěn)定性越強(qiáng)。不同輪作模式下土壤機(jī)械穩(wěn)定性顯示，WMR處理GMD和0.25含量均較MM處理大(表3)。水穩(wěn)性團(tuán)聚體MWD值以WMR處理最高，比MM處理顯著提高了50%，各處理之間GMD和0.25值差異不顯著。不同輪作模式下PAD和LT規(guī)律基本一致(圖1)，與MM處理相比，WMR和RMR處理的團(tuán)聚體PAD分別顯著降低了31.32% 和25.97%，LT分別顯著降低了35.90% 和30.65%?？梢?jiàn)，輪作尤其是小麥||綠肥–玉米輪作能有效提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，降低土壤團(tuán)聚體破壞率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)。

表3 不同輪作模式對(duì)土壤機(jī)械穩(wěn)定性/水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定指數(shù)的影響

2.4 不同輪作模式下水穩(wěn)性團(tuán)聚體中有機(jī)碳分布

本研究各處理耕層有機(jī)碳含量為WMR(26.21 g/kg)> RMR(21.29 g/kg)>MM(19.26 g/kg)，且水穩(wěn)性團(tuán)聚體有機(jī)碳回收率均在95% 以上。不同耕作模式下土壤有機(jī)碳在不同團(tuán)聚體粒徑中分布存在差異(圖2)，不同輪作能不同程度地提高團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量。不同粒級(jí)團(tuán)聚體中均以WMR處理的有機(jī)碳含量最高。與MM處理相比，WMR處理 >5、1 ~ 0.5、0.5 ~ 0.25 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別顯著提高了17.60%、34.41%、45.67%；RMR處理0.5 ~ 0.25 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著增加了41.32%，其他各粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量無(wú)顯著變化?？梢?jiàn)，兩種輪作模式均能增加各粒徑團(tuán)聚體尤其是大團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量，尤以小麥||綠肥–玉米輪作增幅最大。

2.5 不同輪作模式下各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率

不同輪作模式下不同粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率差異較大(圖3)，其中 >0.25 mm大團(tuán)聚體中有機(jī)碳對(duì)土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率均較高，高達(dá)78% 以上，這與團(tuán)聚體含量分布特征相似。>0.25 mm大團(tuán)聚體中，MM處理2 ~ 1 mm和1 ~ 0.5 mm團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率較高，為23.35% 和21.70%，而>5 mm團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率僅為5.55%；WMR處理>5 mm團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率高達(dá)28.73%，其他各粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率為11.45% ~ 16.38%；RMR處理各粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率相當(dāng)，為12.29% ~ 18.93%。<0.25 mm微團(tuán)聚體中，WWR和RMR處理有機(jī)碳貢獻(xiàn)率比MM處理降低了8.29和6.98個(gè)百分點(diǎn)。可見(jiàn)，輪作有利于提高大團(tuán)聚體中尤其是>5 mm團(tuán)聚體中有機(jī)碳貢獻(xiàn)率，其中小麥||綠肥–玉米輪作增幅最大。

3 討論

土壤學(xué)將當(dāng)量粒徑10 ~ 0.25 mm的團(tuán)聚體稱為大團(tuán)聚體，其含量越高，說(shuō)明土壤團(tuán)聚性越好；<0.25 mm的團(tuán)聚體稱為微團(tuán)聚體，其是機(jī)械穩(wěn)定性較差的團(tuán)聚體，這一級(jí)別團(tuán)聚體所占比重越高，表明土壤愈分散[23]。MWD和GMD常用來(lái)反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀況，GMD是對(duì)土壤團(tuán)聚體主要粒級(jí)分布的描述，而MWD為各級(jí)團(tuán)聚體的綜合指標(biāo)[24]。一般認(rèn)為，大團(tuán)聚體含量、MWD和GMD值越大表示團(tuán)聚體的平均粒徑團(tuán)聚度越高，團(tuán)聚體穩(wěn)定性越強(qiáng)[25]。本研究結(jié)果表明，各輪作模式機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體均以大團(tuán)聚體為優(yōu)勢(shì)團(tuán)聚體，占比分別高達(dá)93.04% 及74.59% 以上；而水穩(wěn)性微團(tuán)聚體中< 0.25 mm 的團(tuán)聚體含量比機(jī)械穩(wěn)定性中<0.25 mm的團(tuán)聚體含量高13.10 ~ 18.45個(gè)百分點(diǎn)，這與張欽等[23]在黃壤上的研究結(jié)果一致。油菜–玉米輪作和小麥||綠肥–玉米輪作較玉米單作能顯著提高5 ~ 2 mm和2 ~ 1 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量及>5 mm水穩(wěn)定團(tuán)聚體含量，并顯著降低PAD和LT，尤以小麥||綠肥–玉米輪作效果更佳，說(shuō)明輪作能改善團(tuán)聚體組成，提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，這與其他研究[23,26-30]結(jié)果一致?？梢?jiàn)，黃壤上不同作物與綠肥間套輪作可在常規(guī)輪作模式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善土壤團(tuán)聚體組成并提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性。李陽(yáng)兵等[31]研究表明，團(tuán)聚體穩(wěn)定性下降和水穩(wěn)性團(tuán)聚體減少的主要原因是有機(jī)質(zhì)含量下降，而本研究中土壤的有機(jī)碳含量表現(xiàn)為小麥||綠肥–玉米輪作>油菜–玉米輪作>玉米單作，故土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性也呈現(xiàn)出一致的規(guī)律。

土壤有機(jī)質(zhì)與團(tuán)聚體關(guān)系密切[32-33]，其含量的提高有利于土壤結(jié)構(gòu)形成，增強(qiáng)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而團(tuán)聚體形成反過(guò)來(lái)影響土壤有機(jī)碳分解[34-35]。本研究結(jié)果表明，不同處理 >0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體中有機(jī)碳對(duì)土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率高達(dá)78% 以上，說(shuō)明土壤有機(jī)碳主要集中在 >0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體中，微團(tuán)聚體中含量較少，這與張鳳華等[36]研究結(jié)果一致。小麥||綠肥–玉米輪作和油菜–玉米輪作中，各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量基本都高于玉米單作，尤以小麥||綠肥–玉米輪作增幅較大，說(shuō)明玉米與其他作物輪作尤其是小麥季作物間套作綠肥有利于土壤團(tuán)聚體的養(yǎng)分積累。這可能是因?yàn)椴煌喿飨到y(tǒng)作物的根系分布、根系分泌物種類和數(shù)量、根系周轉(zhuǎn)特征等存在差異，當(dāng)不同的植物殘茬增加時(shí)，可促進(jìn)團(tuán)聚體中顆粒有機(jī)質(zhì)的形成，在有機(jī)質(zhì)膠結(jié)作用下，微團(tuán)聚體、顆粒有機(jī)質(zhì)等相結(jié)合形成大團(tuán)聚體，從而促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體數(shù)量的增加并提高有機(jī)質(zhì)含量[37-40]。本研究中，輪作的冬季作物(小麥和油菜)根茬還田，增加了外源有機(jī)物的投入，從而增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量。小麥||綠肥–玉米輪作中，由于綠肥翻壓還田進(jìn)一步增加了外源有機(jī)物的投入，因而有機(jī)碳含量最高。另外，本研究中輪作顯著提高了>5 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及其對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率，降低了土壤團(tuán)聚體破壞率并提高了團(tuán)聚體穩(wěn)定性，穩(wěn)定的團(tuán)聚體能夠?qū)?chǔ)存于其中的有機(jī)碳形成有效保護(hù)，且通常大團(tuán)聚體能夠儲(chǔ)存更多的有機(jī)碳，故輪作可提高土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量。

4 結(jié)論

輪作在改善土壤團(tuán)聚體組成、提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量方面具有良好效果，小麥||綠肥–玉米輪作效果尤為顯著。貴州冬綠肥資源豐富，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)選擇合適的綠肥品種進(jìn)行間套作輪作，充分發(fā)揮綠肥的培肥改土作用，提高土壤質(zhì)量。小麥||綠肥–玉米輪作可作為貴州黃壤旱地較佳的輪作模式。

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Effects of Different Long-term Rotation Patterns on Aggregate Composition and Organic Carbon in Yellow Soil

BAI Yijing1,2, LIU Yanling1,2*, LI Yu1,2, HUANG Xingcheng1,2, ZHANG Yarong1,2, JIANG Taiming2,3, QIN Song1

(1Institute of Soil and Fertilizer, Guizhou Academy of Agriculture Sciences, Guiyang 550006, China; 2 Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation and Agricultural Environment (Guizhou), Ministry of Agriculture, Guiyang 550006, China; 3 Institute of Tea, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006, China)

The effects of rotation patterns on soil aggregate composition and soil organic carbon were studied in this paper in order to setup rational rotation pattern in yellow soil based on a successive 23-year field experiment, in which three treatments were chosen: maize monoculture system (MM), wheat (intercropping green manure)-maize rotation (WMR) and rape-maize rotation (RMR). The results showed that >0.25 mm aggregates were the dominant component of the mechanically stable and water stable aggregates with the proportion beyond 93.04% and 74.59% respectively. Compared with MM treatment, WMR and RMR treatments significantly improved the contents of 5–2 mm, 2–1 mm mechanical stability aggregates and the contents of >5 mm, 5–2 mm water stable aggregates; WMR treatment significantly increased MWD (mean weight diameter) of water stable aggregates by 50%; WMR and RMR treatments significantly decreased PAD (percentage of aggregate destruction) andLT(soil aggregates unstable mass index) by 31.32%, 25.97% and 35.90%, 30.65% respectively. WMR treatment had the highest organic carbon content in different size levels of water stable aggregates, and organic carbon contents in >5, 1–0.5, 0.5–0.25 mm aggregates increased by 17.60%, 34.41% and 45.67% respectively compared with MM treatment. The contents of soil aggregate organic carbon was mainly in >0.25 mm aggregates, higher than that in microaggregate (<0.25 mm). Rotation measures mainly increased the contribution rate of organic carbon in >5 mm water stable aggregates, WMR and RMR treatments increased 23.18 and 9.16 percentage points respectively compared with MM treatment. In summary, wheat (intercropping green manure)-maize rotation can effectively improve the composition of soil aggregates, improve the stability of soil aggregates and organic carbon content, thus, is a reasonable rotation pattern in the yellow soil of Guizhou.

Rotation pattern; Soil aggregate; Stability; Soil organic carbon

S152.4；S156.6

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.022

白怡婧, 劉彥伶, 李渝, 等. 長(zhǎng)期不同輪作模式對(duì)黃壤團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳的影響. 土壤, 2021, 53(1): 161–167.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(32060302)、貴州省科技創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目(黔科合平臺(tái)人才[2018]5604)和中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)(黔科中引地[2019]4003)資助。

(lyl890615@163.com)

白怡婧(1994—)，女，貴州江口人，碩士研究生，研究方向?yàn)楦乇Ｓ?。E-mail: baiyijing7@163.com