劉 哲, 張 揚(yáng), 雷 娜,張庭瑜, 熊宇斐, 張盼盼, 黎雅楠

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 陜西 西安 710075;2.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710021; 3.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司, 陜西 西安 710021; 4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心, 陜西 西安 710075)

土壤結(jié)構(gòu)的改善及肥力提升對(duì)于黃土高原生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)安全保障與耕地產(chǎn)能提升具有重要的作用[1-2]。而隨著城鎮(zhèn)化、退耕還林工程的實(shí)施，該地區(qū)面臨耕地?cái)?shù)量急劇減少、土壤質(zhì)量退化、人地矛盾加劇的嚴(yán)重問題，為適時(shí)的補(bǔ)充耕地資源，保障糧食安全，該地區(qū)開展了大量的新增耕地整治項(xiàng)目[3-4]。在土地整治過程中，造地土壤主要來源于梁、峁深層未經(jīng)熟化的生土，有時(shí)難免會(huì)將表層土壤與底層未經(jīng)熟化的土壤混合整平，造成工程新增耕地的土壤存在熟化水平低，土壤結(jié)構(gòu)脆弱不穩(wěn)定，生產(chǎn)力低下等問題，與傳統(tǒng)耕種多年的土壤有所差異，嚴(yán)重制約著新增耕地的生態(tài)效應(yīng)和生產(chǎn)能力，因此如何提升黃土高原溝壑區(qū)新增耕地的土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和肥力來達(dá)到改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和土地產(chǎn)能的研究是當(dāng)前亟需解決的新的任務(wù)[5-7]。優(yōu)化施肥方式是影響土壤性質(zhì)和農(nóng)作物生長發(fā)育的關(guān)鍵農(nóng)業(yè)管理措施之一，長期不同的優(yōu)化施肥處理，不僅影響土壤的肥力狀況和土地生產(chǎn)力，而且對(duì)于土壤的健康可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用[8-9]。近些年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，仍然存在著濫用化肥的嚴(yán)重問題，不僅造成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞和土壤板結(jié)，而且導(dǎo)致大量的養(yǎng)分資源浪費(fèi)，化肥的增產(chǎn)效應(yīng)降低，損耗增大，最終進(jìn)一步加劇了土壤、大氣及地下水的污染問題的發(fā)生，嚴(yán)重影響著未來土地的健康可持續(xù)發(fā)展[10-11]。因此，化肥的減量使用和優(yōu)化施肥方式的應(yīng)用研究對(duì)于新增耕地土壤產(chǎn)能提升和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

有機(jī)肥富含有機(jī)物質(zhì)和多種營養(yǎng)元素，肥效持久，能夠有效的改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物和酶的活性，有助于施肥方式的優(yōu)化和化肥的減量施用，在改善新整治耕地質(zhì)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著重要的作用[12-13]。Xin等[14]研究得出，有機(jī)肥施用不僅可以顯著增加水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的含量，提升土壤肥力，而且有助于提高土壤的生產(chǎn)力和維持作物產(chǎn)量的可持續(xù)性。呂欣欣等[15]研究表明，有機(jī)肥配施化肥或單施有機(jī)肥可以有效的改善棕壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高土地的生產(chǎn)力。而新增耕地后期的種植管理過程中，普遍以施用化肥為主，長期的化肥投入導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分含量失衡，土壤團(tuán)聚體數(shù)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，破壞了土壤的多級(jí)孔隙和微生物群落，不利于土壤的快速熟化和可持續(xù)發(fā)展，其物理和化學(xué)性質(zhì)以及農(nóng)作物生長將受到嚴(yán)重影響[3,16]。目前，關(guān)于不同優(yōu)化施肥方式和化肥有機(jī)替代對(duì)新增耕地肥力提升的研究較少，因此，為了構(gòu)建新增耕地土壤良性發(fā)展的優(yōu)化施肥方式，以提升新增耕地的土壤肥力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，本研究以具有代表性的土壤團(tuán)聚體和有機(jī)質(zhì)指標(biāo)來反映新增耕地土壤的質(zhì)量變化，對(duì)比研究不同的施肥處理對(duì)新增耕地土壤團(tuán)聚體數(shù)量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、有機(jī)質(zhì)含量變化和作物產(chǎn)量的影響，評(píng)估土壤有機(jī)質(zhì)含量與團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性MWD和GMD指標(biāo)間的相關(guān)性，以期為新增耕地土壤建立合理的優(yōu)化施肥處理和區(qū)域新造土地的健康可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與供試土樣

長期定位試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置在陜西省富平縣試驗(yàn)基地(34°42′N，109°12′E)，該研究區(qū)屬渭北黃土高原溝壑區(qū)，氣候類型為大陸性溫帶半干旱、半濕潤氣候區(qū)，年均氣溫為13.4 ℃，年光能輻射總量為518.6～535.0 kJ/cm2，干濕季節(jié)分明，自然條件可以滿足農(nóng)作物的生長需求。供試土樣類型為黃土母質(zhì)發(fā)育成的黃墡土，是新增耕地土地整治的土壤類型，存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、熟化度低、肥力水平差的嚴(yán)重問題。0—20 cm土層新增耕地土壤基本理化性質(zhì)如下：質(zhì)地類型為粉砂壤土(USDA)，其中砂粒(0.05～2 mm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.06%，粉粒(0.002～0.05 mm)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，75.38%，黏粒(<0.002 mm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.56%，pH值為8.20，電導(dǎo)率值為284 us/cm，陽離子交換量為8.90 cmol/kg，有機(jī)質(zhì)含量為6.78 g/kg，有效磷含量為6.5 mg/kg，速效鉀含量為101.9 mg/kg；>2，1～2，0.5～1，0.25～0.5，<0.25粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.67%，0.84%，1.67%，3.55%，93.27%，水穩(wěn)性團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指標(biāo)MWD，GMD，R0.25和D值分別為0.30 mm，0.27 mm，6.73%和2.99。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用了盆栽試驗(yàn)的研究方法，在2017年7月開始進(jìn)行不同優(yōu)化施肥處理試驗(yàn)。試驗(yàn)共設(shè)置3種施肥處理：有機(jī)肥施肥處理(OF，有機(jī)肥配施化肥處理(NP)，常規(guī)施肥處理(CF)，每種處理設(shè)置6個(gè)重復(fù)。盆栽規(guī)格為頂部直徑48 cm，底部直徑36 cm，高42 cm，土樣自然風(fēng)干后剔除石礫等雜質(zhì)，過5 mm篩后混勻備用，每盆裝土約40 kg，盆栽邊緣設(shè)置有通氣管。常規(guī)施肥方式只施用化學(xué)肥料，有機(jī)肥配施化肥處理施用70%的有機(jī)肥和配施30%的化肥，有機(jī)肥施肥處理只施用有機(jī)肥， 3種施肥處理以等氮量(240 kg/hm)的方式施入土壤，通過養(yǎng)分量轉(zhuǎn)換成有機(jī)肥和化肥的實(shí)物量后，按照處理的不同比例進(jìn)行施用。化學(xué)肥料采用尿素、磷酸二銨和硫酸鉀，有機(jī)肥采用當(dāng)?shù)爻Ｓ玫母煅蚣S。肥料的用量依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)實(shí)踐的推薦施肥量，施肥前測定有機(jī)肥的氮磷鉀含量。有機(jī)肥及磷鉀肥全部基施，氮肥50%用量基施，50%用量根據(jù)作物的生長周期和氣候條件進(jìn)行追施，澆水量、病蟲害防治等其他管理措施與水平保持一致。作物種植制度為油菜—玉米輪作制度，采用人工播種的方式，播種前有機(jī)肥和化肥均勻的撒在土壤表面，然后通過耕作將有機(jī)肥和礦質(zhì)肥料拌入到0—20 cm的表土中，追肥采用相同的施肥方式。每盆玉米種植過程中點(diǎn)播種子3粒，待出苗后于玉米3葉期進(jìn)行間苗，每盆只預(yù)留1株長勢健壯的玉米苗。

1.3 樣品采集與指標(biāo)測定

土壤樣品在2019年9月底玉米收獲后，分0—10 cm和10—20 cm采集原狀土樣和混合土樣，在采集和運(yùn)輸土樣的過程中避免對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的影響，然后帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后剔除根系、石礫等雜質(zhì)后進(jìn)行團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)的檢測。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀—外加熱法測定[17]，0—20 cm土層土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)分布和穩(wěn)定性采用濕篩法和干篩法測定[18-19]，>0.25 mm大團(tuán)聚體(R0.25)，平均重量直徑(MWD)，幾何平均直徑(GMD)和分形維數(shù)(D)詳細(xì)計(jì)算見公式(1)—(4)和相關(guān)參考文獻(xiàn)[20-21]。在玉米成熟后，根系生物量、地上部分生物量、百粒重及單株產(chǎn)量采用常規(guī)稱重法測算，將玉米根系和地上植株曬干，分別裝袋后于烘箱中烘干至恒重后稱重，玉米百粒重及單株產(chǎn)量在玉米收獲后將籽粒烘干后稱取記錄。

(1)

(2)

(3)

(4)

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)由Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理和分析。采用SigmaPlot 12.5軟件進(jìn)行圖形繪制與生成。通過IBM SPSS Statistics 22.0采用LSD法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性統(tǒng)計(jì)分析，顯著性檢驗(yàn)水平p<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)化施肥方式對(duì)新增耕地土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布的影響

優(yōu)化施肥方式對(duì)不同粒級(jí)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布產(chǎn)生了顯著的影響(圖1—2)。與常規(guī)施肥處理(CF)相比，在0—10 cm土層，有機(jī)施肥處理(OF)下>5，2～5，1～2，0.5～1，0.25～0.5 mm粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體顯著增加，<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體顯著減少(p<0.05)；有機(jī)肥配施化肥處理(NP)下2～5，1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體顯著增加，其他粒級(jí)團(tuán)聚體變化差異不是很顯著(圖1)。

注：①OF為有機(jī)施肥； NP為有機(jī)配施化肥； CF為常規(guī)施肥； ②小寫字母表示優(yōu)化施肥處理下差異顯著性(p<0.05)，下同。

OF和NP處理下>0.25 mm粒級(jí)水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量分別比CF處理增加了148.3%和40.9%，OF處理下>0.25 mm粒級(jí)水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的含量增加幅度最大，與NP處理和CF處理差異顯著(p<0.05)。在10—20 cm土層，OF和NP處理下>5，2～5，1～2，0.5～1，0.25～0.5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體相比于對(duì)照CF相比也得到了顯著增加(p<0.05)，其中OF和NP處理下>0.25 mm粒級(jí)水穩(wěn)性大團(tuán)聚體(R0.25)的分布比例分別比CF處理增加了138.2%和88.0%，OF處理與NP處理間在>0.25 mm粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚數(shù)量上差異不顯著(圖2)。綜上所述，有機(jī)肥的增施促進(jìn)了新增耕地土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的團(tuán)聚膠結(jié)，增加了水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的含量。

圖2 優(yōu)化施肥處理下10—20 cm土層各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量

2.2 優(yōu)化施肥處理對(duì)新增耕地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)MWD，GMD，R0.25和D的影響

濕篩法和干曬法測定的新增耕地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)據(jù)表明，在0—10 cm和10—20 cm土層中，OF和NP處理下的MWD，GMD，R0.25值均高于常規(guī)CF處理，D值小于CF處理(表1)。

表1 優(yōu)化施肥處理下新增耕地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)的比較

濕篩法測定的結(jié)果顯示，在0—10 cm土層，OF處理下的MWD，GMD，R0.25值分別比CF處理高62.5%，21.4%和148.3%，D值比CF處理低1.7%，OF與CF處理間差異顯著(p<0.05)。NP處理下的MWD，GMD，R0.25值分別比CF處理高18.8%，3.6%和40.9%，D值比CF處理低0.3%， NP處理與CF處理在R0.25值上間差異顯著。在10—20 cm土層，OF處理下的MWD，GMD，R0.25值分別比CF處理高28.6%，11.5%和138.2%，D值比CF處理低0.3%，OF與CF處理在MWD和R0.25值上差異顯著(p<0.05)。NP處理下的MWD，GMD，R0.25值分別比CF處理高17.8%，7.7%和88.0%，D值比CF處理低0.4%，NP與CF處理在MWD和R0.25值上差異顯著(p<0.05)。干篩法測定的團(tuán)聚體穩(wěn)定性結(jié)果與濕篩法有相似的趨勢，相比于CF處理，OF和NP處理均提高了MWD，GMD，R0.25值，降低了D值，OF處理下團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)改善效果最好。上述結(jié)果表明，在化肥的減量施用下，有機(jī)肥添加促進(jìn)了新增耕地土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升，有利于后期新增耕地土壤的質(zhì)量改善和侵蝕防治，其中OF處理下團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的改善效果最佳。

2.3 優(yōu)化施肥處理對(duì)新增耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

相比于常規(guī)CF處理，在0—10 cm和10—20 cm土層，OF和NP處理顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量(p<0.05)，優(yōu)化施肥處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量的大小順序均為CF

圖3 優(yōu)化施肥處理對(duì)新增耕地不同土層土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.4 新增土壤有機(jī)含量與水穩(wěn)性團(tuán)聚體 MWD，GMD間的相關(guān)關(guān)系

由圖4可以看出，土壤有機(jī)質(zhì)含量與水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)間呈顯著正相關(guān)關(guān)系(MWD，R2=0.661 0，p<0.000 1；GMD，R2=0.627 5，p<0.000 1);相關(guān)性分析數(shù)據(jù)表明隨著化肥的減量施用，外源有機(jī)肥的增施促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，有利于水穩(wěn)性微團(tuán)聚體向水穩(wěn)性大團(tuán)聚的團(tuán)聚，>0.25 mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體(R0.25)含量顯著增大。隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量和水穩(wěn)性大團(tuán)聚含量的增加，土壤團(tuán)聚體的GMD，MWD值就越高，新增耕地土壤顆粒的團(tuán)聚性和水穩(wěn)性越強(qiáng)，土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就越高。

圖4 優(yōu)化施肥處理下團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指標(biāo)MWD，GMD與土壤有機(jī)質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系

2.5 優(yōu)化施肥處理對(duì)新增耕地玉米生物量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

隨著有機(jī)肥的施用，玉米根系生物量、地上部分生物量、百粒重和單株產(chǎn)量呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(表2)。其中，OF處理下玉米根系生物量和地上部分生物量分別比CF處理增加了29.5%和7.4%，NP處理下玉米根系生物量和地上部分生物量分別比CF處理增加了18.4%和5.4%，OF處理下的增幅較大。隨著玉米生物量的增加，OF和NP處理下的玉米百粒重和單株產(chǎn)量均顯著高于CF處理，玉米單株產(chǎn)量分別比CF處理增加了34.5%和25.5%。結(jié)果表明，由于有機(jī)肥富含多種營養(yǎng)元素，優(yōu)化施肥處理在增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和改善土壤結(jié)構(gòu)的同時(shí)，促進(jìn)了玉米根系和植株的生長發(fā)育，增加了新增耕地玉米的生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。OF和NP處理下玉米的產(chǎn)量分別比CF處理增加了24.5%和35.5%，但由于折算等養(yǎng)分的處理下有機(jī)肥的施用量較大，OF和NP處理下的肥料投入成本比CF處理的高，導(dǎo)致OF和NP處理下的產(chǎn)投比與CF處理差異不顯著。總體而言，優(yōu)化施肥方式下的OF和NP處理對(duì)土壤質(zhì)量的提升是單施化肥所不能相比的，對(duì)于新增耕地土壤的健康可持續(xù)發(fā)展及作物品質(zhì)的提升具有明顯的優(yōu)勢[22]。

表2 優(yōu)化施肥處理對(duì)玉米生物量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

3 討 論

土壤有機(jī)質(zhì)是反映土壤肥力狀況和理化性質(zhì)的重要指標(biāo)，在改善土壤結(jié)構(gòu)，維持土壤生產(chǎn)力方面起著關(guān)鍵作用[15,23]。OF和NP處理由于化肥的減量施用，外源有機(jī)肥的輸入可以直接向土壤中補(bǔ)充大量活性有機(jī)物質(zhì)和豐富均衡的營養(yǎng)元素，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)作物的生長發(fā)育，而且植物殘?bào)w和根系的歸還量也會(huì)高于CF處理，因此對(duì)新整治耕地有機(jī)質(zhì)含量有著顯著的提升，有助于增加新增耕地土壤的保肥供肥能力，這與付威等[24]和Song等[25]的研究結(jié)果相似，他們的研究表明外源有機(jī)肥的施用有利于黑土等耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高。但由于土地整治后新增耕地土壤不同于傳統(tǒng)的耕種多年的土壤，存在成熟度低、結(jié)構(gòu)差、生產(chǎn)力低等問題[6-7]，亟需改善其結(jié)構(gòu)和肥力特性，優(yōu)化施肥處理在新增耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升幅度上要高于傳統(tǒng)的耕地土壤。而CF處理由于單一施用化肥沒有外源有機(jī)物質(zhì)的輸入，加之可能因作物對(duì)不同電荷離子的選擇吸收、土壤吸附作用差異等因素加劇了對(duì)土壤陽離子損失，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量的不斷減少[26-27]。

土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗侵蝕能力取決于穩(wěn)定團(tuán)聚體的數(shù)量，大團(tuán)聚體被認(rèn)為是土壤中的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)體，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和抗侵蝕能力的重要指標(biāo)，其含量越高，土壤的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和肥力狀況越好[28-29]。本研究中OF與NP處理下水穩(wěn)性和機(jī)械穩(wěn)定性大團(tuán)聚體比例增加的可能原因是化肥的減量施用以及外源有機(jī)肥的輸入，緩解了土壤的板結(jié)惡化現(xiàn)象，增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，而有機(jī)質(zhì)是土壤團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定的重要膠結(jié)物質(zhì)，促使微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體的膠結(jié)團(tuán)聚，從而增加大團(tuán)聚體的含量，改善了土壤結(jié)構(gòu)。這些研究結(jié)果表明，化肥的減量施用下，外源有機(jī)肥的施用有助于提高新整治耕地土壤團(tuán)聚體的膠結(jié)團(tuán)聚能力，增強(qiáng)土壤的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗侵蝕能力。我們的結(jié)果與付威等[24]和Meng等[30]的研究結(jié)果相似。Meng等發(fā)現(xiàn)外源有機(jī)肥的施用對(duì)土壤團(tuán)聚體的分布有重要影響，可以顯著的提高水穩(wěn)性大團(tuán)聚的數(shù)量，改善土壤結(jié)構(gòu)，但由于新增耕地處于土壤熟化的早期，其結(jié)構(gòu)改善對(duì)于后期肥力和生產(chǎn)力提升非常關(guān)鍵，相比于傳統(tǒng)耕地土壤，優(yōu)化施肥方式將對(duì)新增耕地土壤團(tuán)聚體形成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生更為重要的促進(jìn)作用。

MWD，GMD，R0.25，D是反映土壤團(tuán)聚體粒徑幾何形狀與穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，土壤團(tuán)聚體的MWD，GMD，R0.25值越高，D值越小，表明土壤的團(tuán)聚性和穩(wěn)定性越好，土壤結(jié)構(gòu)性越好[20,27]。相比于原始土樣和常規(guī)CF處理，OF和NP處理均增強(qiáng)了新增耕地土壤的團(tuán)聚性和穩(wěn)定性，改善了土壤結(jié)構(gòu)，在增強(qiáng)土壤抗侵蝕能力、保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面具有積極的作用。其中，OF處理對(duì)于團(tuán)聚體的團(tuán)聚性和穩(wěn)定性的改善效果最好。分析原因可能是土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低與土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定性密切相關(guān)，在等量養(yǎng)分投入量下，OF處理施用的有機(jī)肥比NP處理施用的有機(jī)肥量更大，增加土壤有機(jī)質(zhì)的作用更明顯，而有機(jī)質(zhì)是土壤團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定的重要膠結(jié)物質(zhì)，這些重要的有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)增強(qiáng)了團(tuán)聚體的團(tuán)聚粘結(jié)力，對(duì)土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定將產(chǎn)生更為積極的促進(jìn)作用[12,31]。

新增耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量與團(tuán)聚體的平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。這些研究結(jié)果與趙紅等[31]和Wang等[32]的研究結(jié)果相似，趙紅等和Wang等的研究表明與常規(guī)施用化肥相比，優(yōu)化施肥方式下的土壤有機(jī)質(zhì)含量與團(tuán)聚體的數(shù)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性呈正相關(guān)關(guān)系，促進(jìn)了水穩(wěn)性大團(tuán)聚的形成和團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的改善，而且優(yōu)化施肥方式對(duì)新增耕地團(tuán)聚體GMD，MWD值和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性改善程度要好于傳統(tǒng)耕種多年的土壤。同時(shí)，OF和NP處理對(duì)于新增耕地玉米生物量和經(jīng)濟(jì)效益也產(chǎn)生了一定的影響，玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益顯著高于CF處理[33]。但由于有機(jī)肥的有效養(yǎng)分投入成本高于化肥，OF和NP處理的產(chǎn)投比與CF處理差異不明顯，但對(duì)于新增耕地土壤的健康可持續(xù)發(fā)展、作物品質(zhì)的提升和環(huán)境的改善要具有明顯的優(yōu)勢[34-36]。綜上所述，優(yōu)化施肥方式下OF和NP處理在提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)，能顯著增加土壤中水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高玉米的產(chǎn)量，是增加新整治耕地土壤肥力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生產(chǎn)力的有效措施。

4 結(jié) 論

相比于常規(guī)CF處理，化肥有機(jī)替代方式下的OF和NP處理顯著增加了新增耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高了團(tuán)聚體的MWD，GMD，R0.25值，降低了D值，增加了玉米產(chǎn)量(p<0.05)，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性明顯得到改善，其中OF處理對(duì)新整治耕地土壤保肥特性、團(tuán)聚體數(shù)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的改善效果最佳。土壤有機(jī)質(zhì)含量與水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.001)，表明隨著化肥的減量施用，外源有機(jī)肥的加入有利于土壤有機(jī)質(zhì)含量的增大，促進(jìn)了>0.25 mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的團(tuán)聚，提高了新增耕地土壤的團(tuán)聚體數(shù)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，這些結(jié)果證實(shí)了優(yōu)化施肥方式下的OF和NP處理對(duì)黃土高原地區(qū)新整治耕地土壤肥力提升、團(tuán)聚體數(shù)量增加與結(jié)構(gòu)改善的益處，是有利于提高新增耕地土壤質(zhì)量、土地生產(chǎn)力和健康可持續(xù)發(fā)展的有效措施。