砒砂岩与沙复配土耕种后机械稳定性团聚体变化研究

师晨迪 王曙光 李娟 郭振

摘要：通过分析不同耕种年限下（2a和9a），不同比例的砒砂岩与沙复配土中机械稳定性团聚体各组分含量的变化情况，探明了不同耕种年限不同复配比例对复配土机械稳定性团聚体各组分的影响。结果表明：耕种2a的复配土中，各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm，3种比例含量依次呈现为1∶1>1∶2>1∶5，即为18%、10%、6%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的，3种比例分别约占到了1∶5>1∶2>1∶1，即为85%、81%、53%。耕种9a的复配土中，各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm，3种比例含量依次呈现为1∶5>1∶2>1∶1，即为28%、24%、22%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的，3种比例含量依次呈现1∶2>1∶1>1∶5，即为61%、54%、51%。随着种植年限的不断增加，小团聚体不断的形成大团聚体，尤其是0.25～0.5mm的降幅较为明显。

关键词：砒砂岩;机械稳定性;团聚体;组分

中图分类号：S-3

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215003

引言

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，同时也是土壤有机质保持的场所，是土壤肥力的物质基础[1]，土壤团聚体作为土壤重要的物理性状，解释了土壤的结构状况，不同粒径的团聚体在营养保持、供应和转化能力等方面有着不同的作用[2]。机械稳定性团聚体是能够抵抗外力破坏的团聚体，常用干筛后团聚体的组成量来反映。一般将粒径>0.25mm的团聚体称为大团聚体，大团聚体含量越高说明土壤团聚体结构越稳定[3]。Six等[4]认为>0.25mm的团聚体即土壤团粒结构体，是土壤中最好的结构体，其数量与土壤的肥力状况呈正相关，可以反映土壤结构的优劣。

毛乌素沙地是我国典型的生态脆弱区，该区广泛分布的砒砂岩[5]，成岩程度低高、结构松散、易风化，给当地的生态环境造成较大的影响。然而，毛乌素沙地土地面积广，光热资源丰富，具有巨大的耕地挖掘潜力。目前，利用砒砂岩和风沙土进行复配的研究取得了较大的进展。张卫华等[6]研究发现，当砒砂岩与风沙土按1∶2～1∶5比例复配时，相比风沙土，复配土体的结构、质地、毛管孔隙度和饱和导水率均得到了显著的改善。研究表明，砒砂岩富含丰富的蒙脱土等粘土矿物，是土壤团聚体的主要来源之一[7，8]。

以往针对砒砂岩与沙复配的研究主要集中在不同复配比例对成土作用[9]、氮素淋溶[10]及固沙作用[11]等方面，对于影响复配土的团聚体的系统研究还很少见[12-14]。因此通过研究不同种植年限砒砂岩与沙不同复配比例下土壤中机械稳定性团聚体各组分的含量变化关系，探究不同复配比例和耕种年限对团聚体各组分的影响，以期为实现复配土体良好的土体结构提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验设计

试验采用田间小区试验，在陕西省渭南市富平县褚塬村富平中试基地进行。为模拟毛乌素沙地砒砂岩与沙混合层的土地状况，试验小区在0～30cm铺设砒砂岩或黄土与沙的混合物质，30～70 cm填充风沙土。砒砂岩和沙均取自榆林榆阳区小纪汗乡大纪汗村。试验共设4个处理，砒砂岩与沙按体积比1∶1（C1）、1∶2（C2）、1∶5（C3）复配，每个处理重复3次，共布设9个小区，小区面积为4m2（2m×2m），采取自南向北“一”字型布设，研究不同种植年限（2a和9a）不同复配比例下土壤水稳性团聚体的变化。

试验采用小麦和玉米轮作模式，其中小麦品种为小偃22，玉米品种为户单4号。各小区均采用当地农民传统的水肥管理模式。播种前，施入基肥（磷酸二铵300kg/hm2、尿素150kg/hm2）;在小麦生长期间，灌溉3次，每次灌水90mm，追施尿素1次，每次为150～225kg/hm2;在玉米种植期间，灌溉1次，追施尿素1次，每次为150kg/hm2。本次团聚体采集0～30cm土层样品。

1.2检测指标和检测方法

土壤水稳性团聚体采用湿筛法测定。

2结果

2.1不同复配比例下砒砂岩与沙复配土耕种2a后机械稳定性团聚体对比变化分析

通过不同比例的砒砂岩与沙进行复配，探究不同耕种年限下复配土中土壤机械稳定性团聚体各组分分布特征。结果表明（见图1）：耕种2a的3种砒砂岩与沙复配土中，1∶1的复配土团聚体组分中，≥10mm的组分占比最多，约为29%;1∶2和1∶5的复配土团聚体组分中，0.25～0.5mm含量最高，分别约占到52%和47%;1∶1的复配土团聚体组分中，3～5mm含量最低，约为1.84%;1∶2和1∶5的复配土团聚体组分中，5～7mm含量最低，约为1.08%和0.75%。总体而言，各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm，3种比例含量依次呈现为1∶1>1∶2>1∶5，即为18%，10%，6%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的，3种比例分别约占到了1∶5>1∶2>1∶1，即为85%、81%、53%。

耕种9a的砒砂巖与沙3种复配土中（见表2），1∶1的复配土团聚体组分中，仍然是≥10mm的组分占比最多，约为24%;1∶2和1∶5的复配土团聚体组分中，0.5～1mm含量最多，分别约占到25%和22%;1∶1的复配土团聚体组分中，3～5mm含量最低，约为2.13%;1∶2和1∶5的复配土团聚体组分中，5～7mm含量最低，约为2.68%和2.29%。总体而言，各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm，3种比例含量依次呈现为1∶5>1∶2>1∶1，即为28%、24%、22%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的，3种比例含量依次呈现1∶2>1∶1>1∶5，即为61%，54%，51%。

2.2不同耕种年限复配土中机械稳定性团聚体变化

砒砂岩与沙不同比例的复配土耕种2a和9a后土壤机械稳性团聚体各组分变化较为明显（如图3），各组分中降幅最明显的是1∶2和1∶5复配土中0.25～0.5mm的组分，降幅均为31%左右，其次为1∶2的复配土中小于0.25的组分，降幅约为6%;1∶1的复配土降幅主要表现在0.25～0.5mm和≥10mm组分，降幅约为5%左右;复配土各组分机械稳定性团聚体含量增幅主要体现在大于0.5mm的组分中，其中增量最大的是1∶2复配土中0.5～1mm的组分中，增幅约为18%，其次是1∶5的复配土中>10mm的组分，增幅为12%，1～10mm团聚体组分含量均有不同程度的增加。总体而言，机械稳定性团聚体各组分中小团聚体不断的转化为大团聚体，尤其是0.25～0.5mm的降幅较为明显。随着种植年限的不断增加，砒砂岩与沙按照1∶5和1∶2复配种植的土壤机械稳定性团聚体中各粒径组分的变化明显大于砒砂岩与沙1∶1的复配土。

3结论

通过分析耕种2a和9a的不同比例的砒砂岩与沙复配土中机械稳定性团聚体的变化，得到如下结论。

耕种2a的复配土中，各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm，3种比例含量依次呈现为1∶1>1∶2>1∶5，即为18%、10%、6%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的，3种比例分别约占到了1∶5>1∶2>1∶1，即为85%、81%、53%。

耕种9a的复配土中，各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm，3种比例含量依次呈现为1∶5>1∶2>1∶1，即为28%、24%、22%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的，3种比例含量依次呈现1∶2>1∶1>1∶5，即为61%、54%、51%。

随着种植年限的不断增加，小团聚体不断的形成大团聚体，尤其是0.25～0.5mm的降幅较为明显。

参考文献

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作者简介：

师晨迪（1987-），男，硕士，工程师。研究方向：土壤生态学。