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覆盖作物种植对砂姜黑土团聚体稳定性及其有机碳组分的影响

2023-12-05赵馨雅刘帅徐静怡王玥凯郭自春汤水荣张中彬彭新华

农业资源与环境学报 2023年6期
关键词:苕子土壤有机苜蓿

赵馨雅,刘帅,徐静怡,王玥凯,郭自春,汤水荣,张中彬,彭新华,3

(1.海南大学热带作物学院,海口 570228;2.土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京 210008;3.中国科学院大学,北京 100049)

覆盖作物指在主栽作物生产期间或收获后,能在时间上和空间上填充土壤裸露间隙的作物。大量研究表明,种植覆盖作物具有抑制杂草、减少水土流失、降低土壤中硝态氮淋溶等多方面的生态环境效益[1-2]。由于大部分覆盖作物的根系拥有较强的土壤穿透能力且生物量较大,因此可通过其根系的生长促进土壤团粒结构的形成,增加土壤有机碳,提高土壤质量[3]。Jian 等[4]通过Meta 分析研究发现,种植覆盖作物能显著提高土壤有机碳(SOC)含量,升幅可达15.5%。与覆盖作物单一栽培相比,混合栽培能够更有效地提升SOC含量,其中豆科覆盖作物的增碳效果最佳[5-6]。然而也有学者认为种植覆盖作物并不能增加SOC含量,有研究发现在农田土壤中种植覆盖作物后,SOC 含量在0~50 cm 土层中存在下降的趋势[7]。造成以上不同结果的原因可能归结于土壤性质以及覆盖作物种植年限等条件的差异。相较于SOC总量,土壤有机碳组分对不同覆盖作物的响应更为敏感[8]。通常将粒径≥53 µm的有机碳称作颗粒态有机碳(Particulate Organic Carbon,POC),它是动植物残体向土壤腐殖质转化的活性中间产物,稳定性较低,比SOC 更易受人为管理措施的影响;将粒径<53 µm 的有机碳称作矿物结合态有机碳(Mineral-associated Organic Carbon,MOC),它是与土壤黏、粉粒结合的有机碳,生物利用率低,转化缓慢,属于惰性有机碳[9-11]。两者含量上的变化对土壤团聚体的形成及有机碳的转化发挥着十分重要的作用[12-13]。不同功能类型的覆盖作物对土壤各组分有机碳也存在不同的影响,进而影响土壤有机碳的主要形成途径及稳定性。Puget等[14]在质地黏重的土壤中种植覆盖作物绒毛豌豆,发现土壤中POC 含量呈现增加趋势,且大部分来源于植物根系。Rui等[15]发现在粉砂壤土中引入豆科作物不能增加SOC 和MOC 的含量,而轮牧多年生草地可以显著增加SOC 和MOC 的含量。总体而言,相对于耕作和施肥等管理方式而言,国内外关于覆盖作物种植对土壤有机碳组分影响的研究仍然较少,结果也不尽相同,仍有待进一步深入研究。

土壤团聚体作为土壤结构的重要组成部分,其粒度分布及稳定性对土壤肥力具有重要影响。有研究表明,种植豆科覆盖作物在提高团聚体稳定性、改善土壤结构等方面有显著效果[16-17]。Liu 等[17]发现在哥伦比亚的黏土中种植覆盖作物能够显著增加水稳性团聚体的平均质量直径以及2~6 mm粒级团聚体的百分比。Nouri 等[18]在美国东南部的壤土中通过种植覆盖作物促进了大团聚体的形成,从而提高了团聚体稳定性。Mcvay 等[19]指出种植覆盖作物三年后,砂质土壤的团聚体稳定性有所提高,而黏质土壤的团聚体稳定性则没有改变。Blanco-Canqui 等[16]通过分析大量文献发现,52%的研究表明覆盖作物能够改善土壤团聚体稳定性,48%的研究表明覆盖作物对团聚体稳定性无影响。由此可见,覆盖作物对土壤团聚体稳定性的影响也存在较大差异。

砂姜黑土属于黄淮海平原的三大中低产土壤类型之一,面积超过400万hm2,该区域具有地理位置优越、水热资源丰富、地形平坦等优势,是我国重要的粮食生产基地[20-22]。但是,砂姜黑土质地黏重,有机质含量低,且团聚体稳定性也较差[23]。熊鹏等[24]调查发现淮北平原砂姜黑土区中低产田占调查面积的81%,土壤有机碳含量仅为11.1~13.0 g·kg-1,且与玉米产量呈正相关;同时发现中低产田容重高达1.44~1.53 g·cm-3,存在较为严重的土壤压实问题,这是限制玉米产量的关键因素之一。因此,尝试通过种植覆盖作物提升砂姜黑土有机碳含量,改善砂姜黑土结构,可以为砂姜黑土的产能提升提供新的思路。鉴于此,本研究在典型砂姜黑土区设置不同压实处理和覆盖作物种植处理,明确覆盖作物种植对不同压实处理砂姜黑土团聚体组成及各组分有机碳库的影响,以期为砂姜黑土的地力提升提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本试验地点位于安徽省蚌埠市怀远县龙亢农场(33°32′ N,115°59′ E),该区属暖温带半湿润季风气候,年均气温14.8 ℃,年均降雨量900 mm。土壤类型为河湖相石灰性沉积物发育而来的砂姜黑土,砂粒(>0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)、黏粒(<0.002 mm)质量百分比分别为8.00%、54.1%、37.9%。试验开始前耕层平均容重为1.50 g·cm-3,有机碳8.14 g·kg-1,全氮0.88 g·kg-1,全磷0.45 g·kg-1,全钾14.48 g·kg-1,碱解 氮64.62 mg·kg-1,速效磷21.22 mg·kg-1,速效钾144.58 mg·kg-1。

1.2 试验设计与田间管理

试验始于2017 年秋季,试验区采取裂区设计,首先间隔设置不压实和压实两个主处理,每个主处理下设置4 个副处理,分别是不种植覆盖作物(休闲)和种植不同覆盖作物(苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播)处理,共8 个处理,每个处理设3 次重复,共24 个小区,每个小区长、宽分别为10 m 和7 m。其中压实处理通过大型农业机械凯迪拉克KAT1504 轮式拖拉机(质量为7 400 kg)以轮迹平排的方式连续碾压3次;不压实处理采用深松机对其间隔深松至35 cm。压实和深松操作仅在2017 年秋季试验开始时进行一次,此后不再实施。压实对容重和紧实度等土壤物理性质的影响参见严磊等[25]的研究结果。为便于播种,每季作物种植前用小型旋耕机浅旋5~10 cm,然后采用人工撒种方式播种覆盖作物。第二年5 月人工刈割覆盖作物地上部并移除,地下部根系留在土壤中。覆盖作物收获后,各处理均浅旋5~10 cm 后种植玉米,玉米季基肥N、P2O5和K2O 用量分别为100、60 kg·hm-2和90 kg·hm-2;玉米拔节期追施N 80 kg·hm-2。人工播种玉米的株、行距分别为30、60 cm,玉米成熟后将地上部移除,根茬还田。各处理只在覆盖作物或玉米出苗期间遇到干旱情况时适量灌溉,农药施用等田间管理措施均保持一致。2021 年1 月至2022 年1 月试验地平均地下水位为0.99 m,其中最高水位为0.06 m,最低水位为1.98 m。

1.3 样品采集与测定

2022 年5 月覆盖作物移除后采集各小区土壤样品。用土钻采集0~10 cm 和10~20 cm 土层土样,每个小区随机选择3 个样点混合成一个土样,将土壤样品带回实验室风干备用。

1.3.1 土壤团聚体筛分

采用Elloitt[26]的方法对不同粒径团聚体进行筛分。称取50 g 风干土,将土样均匀铺撒在2 000 µm的筛子上,用蒸馏水充分浸泡5 min,然后人工手动匀速地在2 min 内上下振荡50 次,用水慢慢淋洗筛子上的土,并收集未过筛的土(≥2 000µm)于铝盒中。然后将<2 000µm 的土样倒入250µm 的筛网上重复以上操作,得到粒径为250~<2 000 µm 的土样。再将<250µm 的土样倒入53µm 的筛网上重复以上操作,得到粒径为53~<250 µm 的土样。最后收集<53 µm的土样,最终得到四种粒级的团聚体:≥2 000µm(大团聚体)、250~<2 000 µm(小团聚体)、53~<250 µm(微团聚体)、<53µm(粉-黏团聚体)。将各粒级团聚体在60 ℃下烘干,并称质量。

利用各粒级团聚体数据,计算平均质量直径(MWD)

式中:Xi为第i级团聚体平均直径,mm;Mi为第i级团聚体质量,g;Mt为团聚体总质量,g。

1.3.2 土壤有机碳分组

通过Cambardella 等[27]的方法对土壤有机碳进行分组:取25 g 风干且过2 mm 筛的土壤样品于250 mL的塑料瓶中,然后加入100 mL 的5 g·L-1六偏磷酸钠溶液,盖上盖子振荡16 h。将土壤悬浮液过53 µm筛,用蒸馏水反复冲洗,直至冲洗液澄清,留在筛子上的即为颗粒有机质(Particulate Organic Matter,POM),其中的有机碳称为颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)。将过筛的物质用烧杯收集即为矿物结合态有机质(Mineral-Associated Organic Matter,MOM),其中的有机碳称为矿物结合态有机碳(Mineral-associated Organic Carbon,MOC)。将分离的各组分在60 ℃下烘干,计算其所占土壤的百分含量。土壤颗粒回收率大于97%。

土壤全土有机碳、团聚体各粒级有机碳及各组分有机碳含量均采用重铬酸钾容量法-外加热法测定[28]。

颗粒有机碳(POC)含量=颗粒物中有机碳(SOC)含量×颗粒物占土壤的百分含量;

矿物结合态有机碳(MOC)含量=矿物结合态有机碳(SOC)含量×矿物结合态有机物占土壤的百分含量。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用SPSS 26.0 进行单因素方差分析(One-Way ANOVA),并用邓肯法(Duncan)进行多重比较,差异显著性水平为P<0.05。绘图使用Origin 2019软件完成。

2 结果与分析

2.1 全土有机碳对覆盖作物种植的响应

不同覆盖作物对0~10 cm 和10~20 cm 土层土壤有机碳含量的影响如图1 所示。2 个压实处理下,相较于休闲处理,覆盖作物(苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子混播)处理0~10 cm 土层中SOC 含量均有显著增加(P<0.05);其中苜蓿处理0~10 cm 土层中SOC 含量较休闲处理增幅最大,在不压实和压实处理下均增加了14.3%,其次是油菜处理,分别增加9.14%(不压实)和9.97%(压实)。在10~20 cm 土层仅苜蓿处理显著增加了SOC含量,分别增加9.17%(不压实)和10.8%(压实)。压实处理对土壤有机碳含量无显著影响。

图1 不同处理0~10 cm和10~20 cm土层土壤有机碳含量Figure 1 Soil organic carbon contents at the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers under different treatments

2.2 不同覆盖作物对土壤团聚体组成及稳定性的影响

种植覆盖作物对砂姜黑土0~10 cm 和10~20 cm土层MWD的影响如图2所示。2个压实处理下,相较于休闲处理,覆盖作物(苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子混播)均能显著提高0~10 cm 土层水稳性团聚体MWD(P<0.05),其中苜蓿处理较休闲处理增幅最大,分别增加11.3%(不压实)和10.0%(压实);而在10~20 cm土层中,仅苜蓿处理较休闲处理有显著提高(P<0.05),分别增长10.4%(不压实)和16.0%(压实),其他处理间均无显著差异。压实和不压实处理土壤的MWD也均无显著差异。

图2 不同处理0~10 cm和10~20 cm土层土壤团聚体平均质量直径Figure 2 Aggregate MWD at the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers under different treatments

由图3 可知,团聚体粒径分布在不同覆盖作物处理下存在明显差异。在0~10 cm 土层,2 个压实处理下,相较于休闲处理,覆盖作物(苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子混播)均能显著增加≥2 000µm团聚体含量(P<0.05);在不压实土壤中,萝卜+毛苕子处理增幅最大(36.7%);在压实土壤中,苜蓿处理增幅最大(30.3%)。在10~20 cm 土层,两个压实处理下仅苜蓿处理≥2 000 µm 团聚体含量与休闲处理之间差异达到显著水平,分别增加15.4%(不压实)和23.9%(压实)。在0~10 cm 土层,2 个压实处理下,苜蓿和油菜处理250~<2 000 µm 团聚体含量均显著高于休闲处理(P<0.05),其中苜蓿在不压实土壤中增幅最大(10.6%),油菜在压实土壤中增幅最大(10.9%)。但是,苜蓿和油菜处理53~<250µm 团聚体含量在两个土层中(不压实10~20 cm 土层油菜处理除外)均显著低于休闲处理(P<0.05)。

图3 不同处理0~10 cm和10~20 cm土层土壤团聚体粒径分布Figure 3 Soil aggregates distributions at the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers under different treatments

2.3 不同覆盖作物处理土壤团聚体中有机碳含量的分布特征

各处理不同粒级团聚体有机碳含量分布如图4所示。覆盖作物各处理间不同粒级团聚体有机碳含量均较休闲处理呈现出增加的趋势。与休闲处理相比,苜蓿处理0~10 cm 和10~20 cm 土层≥2 000µm 团聚体有机碳含量均有显著增加(P<0.05),0~10 cm 土层的增幅(13.4%~15.3%)高于10~20 cm 土层(8.39%~9.65%)。萝卜+毛苕子混播处理也显著增加了10~20 cm 土层≥2 000 µm 团聚体有机碳含量(P<0.05),分别增加9.65%(不压实)和8.39%(压实)。0~10 cm 土层中,不同覆盖作物处理土壤250~<2 000µm 团聚体有机碳含量较休闲处理均有显著提升(P<0.05),其中苜蓿处理增幅最大,分别为22.3%(不压实)和21.4%(压实)。在10~20 cm土层中,仅有苜蓿处理250~<2 000µm团聚体有机碳含量较休闲处理有显著增加,分别增加17.0%(不压实)和18.0%(压实)(P<0.05)。苜蓿和油菜处理53~<250µm团聚体有机碳含量在2个土层和2个压实处理下均显著高于休闲处理(P<0.05),且均为苜蓿处理增幅最大(15.8%)。两个压实处理下各粒径团聚体内有机碳含量无显著差异。

图4 不同处理0~10 cm和10~20 cm土层土壤各粒径团聚体有机碳含量Figure 4 Organic carbon contents in soil aggregates at the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers under different treatments

2.4 不同覆盖作物处理土壤POC和MOC含量的差异

不同处理颗粒及矿物结合态有机碳在土壤总有机碳中的占比如图5 所示。在0~10 cm 土层,MOC 占比为79%~83%,POC占比为17%~21%;三种覆盖作物在压实和不压实土壤中POC 所占比例均较休闲处理有显著增加(P<0.05)。10~20 cm土层,MOC占土壤有机碳的百分比增加至81%~86%,而POC 的占比下降至14%~19%;在两种压实处理下,苜蓿和油菜处理土壤中POC的占比相较于休闲处理显著增加(P<0.05)。

图5 不同处理0~10 cm和10~20 cm土层土壤中颗粒态有机碳及矿物结合态有机碳占比Figure 5 Proportions of POC and MOC at the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers under different treatments

不同覆盖作物处理0~10 cm 和10~20 cm 土层的POC 和MOC 含量如图6 所示。在压实和不压实处理下,相较于休闲处理,苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子处理均能显著增加0~10 cm 和10~20 cm 土层POC 的含量(P<0.05)。在0~10 cm 土层,苜蓿处理在不压实和压实处理下相较于休闲处理POC 含量增幅均最大,分别增加25.2%(不压实)和34.5%(压实);10~20 cm 土层,苜蓿处理的增幅依然最大(不压实33.6%,压实28.9%)。在两个土层中,相较于休闲处理,苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子处理的MOC 含量均有增加的趋势,但差异都未达到显著水平。压实和不压实处理两个土层土壤的POC和MOC含量均无显著差异。

图6 不同处理0~10 cm和10~20 cm土层土壤颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳含量Figure 6 POC and MOC contents at 0-10 cm and 10-20 cm soil layers under different treatments

3 讨论

3.1 覆盖作物对土壤团聚体组成及稳定性的影响

大量试验结果表明,种植覆盖作物可对土壤团聚体及其稳定性产生积极影响[16-17]。本研究发现两个压实处理下0~10 cm 土层苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子处理和10~20 cm土层苜蓿处理较休闲处理显著增加了≥2 000µm 团聚体含量(P<0.05);苜蓿和油菜处理0~10 cm 土层250~<2 000µm 团聚体含量在两个压实处理下均显著高于休闲处理(P<0.05,图3)。这些结果表明3 种覆盖作物都能够增加土壤中的水稳性大团聚体(≥250 µm 团聚体)含量,促进土壤团聚体形成。Sainju等[29]的研究也表明种植覆盖作物可增加大团聚体的含量,提高团聚体稳定性。张顺涛等[30]也曾报道油菜作为绿肥压青后,大团聚体质量百分含量上升。本研究中覆盖作物增加水稳性大团聚体的含量主要归因于土壤有机碳含量的增加。Blanco-Canqui 等[31]指出有机碳是土壤团聚体形成最重要的胶结物质,有机碳的含量与团聚体稳定性呈显著正相关。本研究发现,种植覆盖作物显著增加了土壤有机碳含量(图1),且通过相关性分析发现,土壤有机碳含量与MWD之间呈极显著线性正相关关系(P<0.01,图7)。研究进一步发现,不同覆盖作物处理对土壤团聚体的影响也存在差异:相较于休闲处理,苜蓿处理对两个压实处理和两个土层(尤其是10~20 cm 土层)MWD的改善效果均优于油菜和萝卜+毛苕子处理(图2)。Elhakeem等[32]曾报道香根草对土壤MWD的提升效果优于油菜和苜蓿,原因之一在于香根草的根长密度最高,更有利于与土壤颗粒接触,通过根系穿插和切割或根系分泌物等作用促进土壤颗粒团聚。本课题组前期的研究也发现苜蓿的根长密度高于油菜和萝卜+毛苕子处理,因而也可能更有利于提高团聚体稳定性[25]。另外,苜蓿处理的总有机碳含量和各个粒级团聚体的有机碳含量均高于油菜和萝卜+毛苕子处理(图1和图4),从而更有利于促进土壤颗粒团聚,提高团聚体稳定性[33],因而苜蓿处理对土壤团聚体稳定性的提升效果优于其他覆盖作物处理。苜蓿作为豆科作物,其根系碳氮比低于油菜和萝卜,能够快速被微生物分解利用,产生使土壤团聚的胶结剂,从而快速增强土壤团聚体稳定性[34];虽然毛苕子根系碳氮比也较低,但其根系生物量不高。覆盖作物根系碳氮比的不同也可以部分解释各处理团聚体稳定性的差异。

图7 土壤有机碳与MWD和颗粒有机碳含量的相关关系Figure 7 Relationships between soil organic carbon content and MWD and POC content

3.2 覆盖作物对土壤有机碳组分的影响

颗粒有机碳作为植物残体向腐殖质转化的中间产物,相较于总有机碳更易受土地利用方式改变和植被覆盖变化的影响[35]。Duval 等[36]通过研究种植覆盖作物后土壤中SOC 和POC 之间的关系,指出覆盖作物之所以可以增加土壤有机碳含量主要是由于土壤中颗粒有机碳含量的提高。在本研究中也发现了相似的规律,土壤有机碳和颗粒有机碳之间呈现极显著的线性正相关关系(图7),进一步表明颗粒有机碳对覆盖作物种植的响应十分敏感。本研究发现两个压实处理下种植覆盖作物(苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子)均能显著提高0~10 cm 和10~20 cm 土层颗粒有机碳的含量(P<0.05),且相较于休闲处理,苜蓿处理对两个压实处理和两个土层POC 含量的提升效果均优于油菜和萝卜+毛苕子处理(图6),与Vandenbygaart等[37]的研究结果基本一致,其在研究中发现种植覆盖作物,特别是豆科覆盖作物,可以显著增加土壤中POC 含量。苜蓿作为典型的固氮作物拥有较高的根系生物量,且根系会产生一些有机分泌物,可直接增加土壤有机质含量,进而促进土壤活性有机碳的转化[38]。有研究表明,地下碳输入量与POC含量呈极显著的线性正相关关系[39],且POC中来源于植物根系的碳输入是地上部分的两倍[40]。严磊[23]的研究发现苜蓿的地下部生物量高于油菜和萝卜+毛苕子处理,从而更有利于苜蓿处理POC含量的增加。此外,本研究还发现POC含量最高的苜蓿处理,其≥250µm 粒级水稳性团聚体含量也最高,且团聚体稳定性也最好(图2和图3)。这是因为种植苜蓿后有机物输入量较高,促进了土壤大团聚体的形成;而大团聚体可以通过物理保护作用包裹颗粒有机碳,避免颗粒有机碳被分解,从而更有利于土壤颗粒有机碳含量增加[39]。

值得注意的是,本研究中覆盖作物只有根茬和根系进行还田,这表明覆盖作物根系在提升土壤总有机碳含量和颗粒有机碳含量方面具有重要作用[41]。Rossi 等[41]也发现根系的生长显著提高了土壤团聚体的稳定性及有机碳含量,这是因为植物根系拥有丰富的共生菌,可以通过改善团聚体结构来增加土壤有机碳的物理保护,使得有机碳不易被微生物及胞外酶分解[42]。Mazzilli等[43]的研究表明,0~10 cm土层颗粒态有机碳中60%~80%的新碳来源于地下部分碳投入,尽管地下部碳投入只占植物碳投入的10%。Berhongaray等[44]也报道,植物地下部碳输入转化为土壤有机碳的效率为76%,而地上部碳输入转化为土壤有机碳的效率仅为9%。本研究结果表明,即使覆盖作物地上部分移除留作他用,其地下部分仍具有增加土壤有机碳的巨大潜力。此外本研究还发现,苜蓿拥有较低的碳氮比,但苜蓿处理SOC 和POC 含量均高于其他处理。这与Marriott等[45]的研究结果一致,低碳氮比的作物其土壤有机碳含量相对较高。Rui等[15]也发现,相较于单作玉米或玉米-大豆种植体系,玉米-苜蓿种植体系中土壤碳氮比更低,其低碳氮比输入提高了土壤中POC含量和微生物碳循环,但对微生物碳利用率和MOC含量没有影响。这可能是由于土壤碳氮比越低其微生物分解矿化作用就越快,从而更有利于土壤有机质的积累[46]。

本研究发现种植覆盖作物后MOC 存在增加的趋势,但较休闲处理没有显著增长(图6)。这可能与MOC 的性质及转化率有关,MOC 与土壤矿物颗粒紧密相连,是土壤中相对稳定的非活性有机碳,因此在短时间内可能不会发生变化[47]。本试验周期只有5年,若要观察到覆盖作物对MOC 含量具有显著影响,可能需要更长的试验周期。然而,Rui 等[15]也报道长期(28 年)种植覆盖作物也未能增加土壤MOC 含量,这可能是MOC 的分解速率增加导致的。覆盖作物对土壤MOC 的影响机制仍有待进一步研究。此外本研究发现压实对土壤SOC、POC 和MOC 含量均无显著影响(图1和6)。这可能是由于压实处理仅在试验初期进行,且对0~10 cm 土层进行了浅旋处理;10 cm 以下土层的压实状况随着种植年限的增加而逐渐减弱,对根系生物量的影响也逐渐减小[24,48]。尽管压实降低了覆盖作物地下部碳的投入,同时也可能降低土壤呼吸和可溶性碳的淋溶,从而减少土壤有机碳的损失[49-50],但总体上压实对土壤有机碳及其组分的影响较弱。

4 结论

(1)本研究中,苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子处理均较休闲处理显著提高了0~10 cm 土层的有机碳含量、团聚体平均质量直径以及250~<2 000 µm 团聚体有机碳含量,其中苜蓿处理的提升效果优于油菜和萝卜+毛苕子处理。在10~20 cm 土层,仅苜蓿处理较休闲处理显著提高了土壤有机碳含量和团聚体平均质量直径,同时也显著增加了≥53µm团聚体有机碳含量。

(2)在0~10 cm 和10~20 cm 土层,与休闲处理相比,3 个覆盖作物处理均显著增加了颗粒有机碳含量,表现为苜蓿>萝卜+毛苕子>油菜;覆盖作物处理对矿物结合态有机碳含量的影响不显著。颗粒有机碳对覆盖作物处理的响应更加敏感,是土壤有机碳增加的主要来源。

(3)种植覆盖作物,尤其是苜蓿,能够显著增加砂姜黑土耕作层团聚体稳定性和颗粒有机碳含量,对提升砂姜黑土质量和生产力有重要作用,是值得推广的种植模式。

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