徐賽亞，徐占軍，畢如田，梁建財(cái)，李曉宇，閆路路

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷 030801；2.北京恒興華建土地科技有限公司，北京 102600）

我國(guó)煤炭資源豐富，在滿足能源供給的同時(shí)，給礦區(qū)周邊的土地資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的破壞。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近20 a 來由于采礦引起的耕地?fù)p毀面積達(dá)4 萬(wàn)hm2[1]，耕地面積銳減，嚴(yán)重威脅我國(guó)的糧食安全。2017 年中共中央國(guó)務(wù)院提出強(qiáng)化耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量和生態(tài)“三位一體”保護(hù)[2]，為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，對(duì)礦區(qū)受損耕地進(jìn)行復(fù)墾是維持耕地總量動(dòng)態(tài)平衡、提高耕地質(zhì)量的重要手段之一。由于采礦活動(dòng)的擾動(dòng)，導(dǎo)致耕地退化，土壤肥力低下，對(duì)土壤基質(zhì)的恢復(fù)與改良是土壤復(fù)墾的重要研究方向。采用傳統(tǒng)的礦區(qū)土壤改良技術(shù)來培育土壤，使其達(dá)到基本的生產(chǎn)能力，周期長(zhǎng)，提升土壤肥力效果并不顯著，嚴(yán)重影響耕地等級(jí)及產(chǎn)能的提升。因此，探索復(fù)墾耕地優(yōu)質(zhì)耕作層工程化快速構(gòu)建技術(shù)來實(shí)現(xiàn)耕層快速熟化，是目前研究的熱點(diǎn)問題。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)耕地快速培肥進(jìn)行了大量研究[3-9]，張佳寶院士提出天然配置型一次性工程化快速構(gòu)建優(yōu)質(zhì)耕作層技術(shù)模式[10]，以添加木本泥炭有機(jī)物料替代土壤養(yǎng)分冗長(zhǎng)培育過程。目前已經(jīng)在紅壤、黃綿土區(qū)先后進(jìn)行了試點(diǎn)工作并取得了較大的成果。曲成闖等[11]研究發(fā)現(xiàn)，木本泥炭與有機(jī)物料的添加可顯著降低紅壤區(qū)新補(bǔ)充耕地耕作層土壤容重，提高土壤總孔隙度和pH，改善紅壤黏重和酸化等特點(diǎn)，且土壤養(yǎng)分和微生物量碳、氮含量均得到了提高。付威等[12]研究發(fā)現(xiàn)，添加木本泥炭改良劑可快速提高土壤有機(jī)質(zhì)和易氧化碳等養(yǎng)分含量，增加土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，維持較高的土壤養(yǎng)分含量，增加玉米籽粒產(chǎn)量。目前，對(duì)木本泥炭及其土壤改良技術(shù)的相關(guān)研究多集中于自然土壤，煤礦復(fù)墾區(qū)土壤由于其成土母質(zhì)和復(fù)墾工藝與常規(guī)復(fù)墾不同，其土壤性狀也與常規(guī)土壤不同，將基于木本泥炭改良劑的一次性工程化快速構(gòu)建優(yōu)質(zhì)耕作層技術(shù)應(yīng)用于礦區(qū)耕地土壤肥力的快速提升相關(guān)研究較少，尤其是木本泥炭添加對(duì)土壤養(yǎng)分、有機(jī)碳及其碳組分的影響機(jī)制尚不清楚。

本研究在大田條件下，以礦區(qū)新復(fù)墾耕地為研究對(duì)象，通過設(shè)置田間試驗(yàn)小區(qū)，對(duì)添加不同有機(jī)物料對(duì)新墾耕地耕層土壤有機(jī)碳及其組分開展對(duì)比試驗(yàn)，系統(tǒng)分析不同有機(jī)物料處理下土壤有機(jī)碳及其組分含量的差異，探討添加木本泥炭天然材料對(duì)優(yōu)質(zhì)耕層快速構(gòu)建的可行性，旨在為礦區(qū)復(fù)墾快速構(gòu)建優(yōu)質(zhì)耕層建設(shè)提供技術(shù)支持，為農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西省大同市某礦區(qū)一新復(fù)墾耕地（N39°48′41.47″、E114°15′29.36″，海拔1 065 m），土壤類型為栗褐土，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫7 ℃，年降水量400～500 mm，無(wú)霜期130 d左右。研究區(qū)基礎(chǔ)土壤的理化性質(zhì)為：pH 值8.95，有機(jī)質(zhì)含量4.39 g/kg，堿解氮含量7.82 mg/kg，速效磷含量5.28 mg/kg，速效鉀含量75.95 mg/kg，全氮含量0.22 g/kg，全磷含量0.23 g/kg，全鉀含量18.65 g/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所需材料木本泥炭和有機(jī)物料由北京中向利豐公司提供，其基本理化性質(zhì)如表1 所示。

表1 木本泥炭等有機(jī)物料的基本理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019 年4 月在大同市廣靈縣進(jìn)行，共設(shè)置4 個(gè)處理，即CK.不施肥，無(wú)優(yōu)質(zhì)耕作層；DZ.腐熟秸稈＋常規(guī)施肥；MT.木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥；DB.秸稈還田＋常規(guī)施肥，為試驗(yàn)區(qū)周邊長(zhǎng)期耕種的高產(chǎn)農(nóng)田。另于2019 年4 月份采集基礎(chǔ)土壤（US）。每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，各小區(qū)之間采用田埂隔離。種植作物為玉米，于播種前將上述材料均勻施撒，利用旋耕機(jī)將各種有機(jī)物料旋耕混勻在0～20 cm土層。其施肥量為：木本泥炭30 t/hm2，腐熟秸稈3 t/hm2，生物激發(fā)劑1.5 t/hm2，常規(guī)施肥（復(fù)合肥（NP2O5－K2O）600 kg/hm2、尿素（N 46%）150 kg/hm2）。試驗(yàn)期間，各小區(qū)田間管理按當(dāng)?shù)剞r(nóng)事日程采取相同措施。

1.4 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

土壤樣品于玉米收獲后（2019 年10 月23 日）采集。用五點(diǎn)混合采樣法采集0～20 cm 表層土壤，將5 個(gè)點(diǎn)的土樣充分混勻作為該小區(qū)代表性土樣。將土樣放于室內(nèi)風(fēng)干，剔除樣品中植物根系、礫石等雜物。另外，采集200 g新鮮土壤，放置于存有冰袋的便攜式冰箱中，帶回實(shí)驗(yàn)室保存于4℃冰箱中，用于土壤微生物量分析。

土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定參照文獻(xiàn)[13]進(jìn)行；土壤總有機(jī)碳（TOC）含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定[13]；微生物量碳（MBC）含量采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測(cè)定[14]；易氧化有機(jī)碳（EOC）含量采用KMnO4氧化比色法測(cè)定[15]；水溶性有機(jī)碳（WSOC）含量采用水浸提-TOC 儀（德國(guó)耶拿Multi N/C2100）測(cè)定[16]；顆粒有機(jī)碳（POC）含量采用六偏磷酸鈉分離法測(cè)定[17]；輕組有機(jī)碳（LFOC）含量和重組有機(jī)碳（HFOC）含量采用密度法測(cè)定[18]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

本研究所有的數(shù)據(jù)分析和制圖都在Microsoft Excel 2013 以及SPSS 22.0 的統(tǒng)計(jì)軟件中完成，圖表中的數(shù)據(jù)均采用平均值，并利用SPSS 進(jìn)行單因素方差分析，顯著性水平設(shè)為α＝0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的影響

表2 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的影響

從表2 可以看出，MT、DB、DZ 處理與CK 相比，土壤各肥力指標(biāo)均有不同程度的提高。對(duì)改善微堿性黃土的影響具體表現(xiàn)為DB＞MT＞DZ＞CK，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。與CK 相比，添加木本泥炭和常規(guī)施肥處理均可增加土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀含量，增幅分別為73.28%～121.13%、34.41%～41.74%、10.00%～22.99%、31.82%～77.27%、11.63%～16.27%、9.79%～24.24%、32.22%～82.5%，MT 處理土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全氮、全磷、全鉀含量與CK間差異顯著（P＜0.05）。在經(jīng)過1 a 的定點(diǎn)試驗(yàn)后，MT 處理中耕作層土壤各養(yǎng)分含量均得到了較大提升，且速效磷、速效鉀、全鉀含量與DB 處理間沒有顯著性差異，說明木本泥炭和其他有機(jī)物料混合施撒可顯著提高耕層土壤肥力水平。

2.2 不同施肥處理對(duì)土壤總有機(jī)碳含量的影響

從圖1 可以看出，不同施肥處理對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響各不相同。1 a 定位試驗(yàn)結(jié)果顯示，土壤TOC 含量為2.09～7.75 g/kg，總體變化趨勢(shì)為DB＞MT＞DZ＞CK＞US，其中，CK 的TOC 含量最低，僅為2.09 g/kg。DZ 處理的TOC 含量與基礎(chǔ)土壤和CK 間差異顯著，MT 處理TOC 含量為3.81 g/kg，比CK 和DZ 處理分別高82.30%、38.04%（P ＜0.05）?？梢?，施用木本泥炭+腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥對(duì)提升0～20 cm 土層TOC 含量顯著高于其他2 個(gè)處理。

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤活性有機(jī)碳含量的影響

2.3.1 不同施肥處理對(duì)土壤微生物量碳（MBC）含量的影響 由圖2 可知，不同施肥處理對(duì)MBC 含量的影響各不相同。1 a 定位試驗(yàn)結(jié)果顯示，土壤MBC 含量為30.08～91.24 mg/kg，總體變化趨勢(shì)為DB＞MT＞DZ＞CK＞US。其中，CK 的MBC 含量最低，僅為30.08 mg/kg，DZ 處理MBC 含量與基礎(chǔ)土壤和CK 間差異顯著，MT 處理的MBC 含量為74.25 mg/kg，較CK 和DZ 處理分別高146.84%、67.80%（P＜0.05）。可見，施用木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑+常規(guī)施肥對(duì)提升0～20 cm 土層MBC 含量的效果顯著。

2.3.2 不同施肥處理對(duì)易氧化有機(jī)碳（EOC）含量的影響 從圖3 可以看出，不同施肥處理對(duì)EOC含量的影響各不相同。1 a 定位試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤EOC 含量為1.59～2.50 g/kg，總體變化趨勢(shì)為DB＞MT＞DZ＞CK＞US，其中，CK 的EOC 含量最低，僅為1.59 g/kg，DZ 處理的EOC 含量與基礎(chǔ)土壤和CK 間無(wú)顯著差異，MT 處理的EOC 含量為2.50 g/kg，比CK 和DZ 處理分別高57.23%、25.00%，具有顯著性差異（P＜0.05）。可見，木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥對(duì)土壤EOC 含量影響較大，提升效果顯著。

2.3.3 不同施肥處理對(duì)水溶性有機(jī)碳（WSOC）含量的影響 由圖4 可知，不同施肥處理對(duì)WSOC 含量的影響各不相同。研究區(qū)周邊熟化土壤（DB）的水溶性有機(jī)碳含量為87.85 mg/kg，較CK、DZ、MT 處理分別高92.95%、52.74%、24.68%（P＜0.05），DB處理與其他3 種處理均存在顯著性差異。經(jīng)1 a 定位研究表明，CK 的WSOC 含量最低，僅為45.53 mg/kg，DZ 處理WSOC 含量與CK 間無(wú)顯著性差異，與基礎(chǔ)土壤具有顯著性差異。MT 處理WSOC 含量為66.57 mg/kg，與DZ 處理間無(wú)顯著差異?？梢?，與腐熟秸稈＋常規(guī)施肥和不施肥相比，木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥對(duì)土壤WSOC 含量變化影響不大。

2.3.4 不同施肥處理對(duì)顆粒有機(jī)碳（POC）含量的影響 從圖5 可以看出，不同施肥處理對(duì)POC 含量的影響各不相同。1 a 定位試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤POC 含量為0.23～1.88 g/kg，總體變化趨勢(shì)為DB＞MT＞DZ＞US＞CK，其中，CK 的POC 含量最低，僅為0.23 g/kg，DZ 處理POC 含量與基礎(chǔ)土壤和CK 間無(wú)顯著性差異，MT 處理的POC 含量為1.53 g/kg，較DB 處理低18.62%，較CK 和DZ 處理分別高565.22%、292.31%，具有顯著性差異（P＜0.05）?？梢?，木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥對(duì)土壤POC 含量影響比較大，提升效果最為顯著。

2.4 不同施肥處理對(duì)土壤輕、重組有機(jī)碳（LFOC、HFOC）含量的影響

由圖6 可知，經(jīng)過1 a 的定點(diǎn)檢測(cè)，LFOC 和HFOC 含量分別占總碳8.07%～62.87%和37.13%～91.93%。新墾耕地的LFOC 與HFOC 含量隨施入有機(jī)物料的增加而有所提高，MT 處理的LFOC 和HFOC 含 量 較DZ、CK 分 別 高96.67%、280.64%（P＜0.05）和21.75%、46.11%（P＜0.05），較US 分別高140.82%（P＜0.05）和31.5%（P＜0.05），但較DB 處理分別低283.90%（P＜0.05）和22.43%（P＜0.05）。各施肥處理較不施肥對(duì)照均顯著提高了土壤LFOC 和HFOC 含量，其中以DB 處理含量最高，與其他處理差異顯著，平均值分別為4.53、3.22 g/kg；同時(shí)單施化肥處理較不施肥處理提高了新墾耕地土壤HFOC 含量，CK 較US 處理的LFOC 和HFOC含量均有所下降，DZ 處理在一定程度上提高了HFOC 含量，而木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥則更有利于土壤LFOC 和HFOC 含量的增加。

2.5 土壤有機(jī)碳組分間及其與土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析

表3 土壤有機(jī)碳組分間的相關(guān)性分析

表4 土壤理化性質(zhì)與土壤有機(jī)碳組分的相關(guān)性分析

從表3 可以看出，土壤有機(jī)碳各組分間相關(guān)性密切，TOC與MBC、EOC、WSOC、POC、HFOC 和LFOC均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），表明各組分含量的增加有助于TOC 含量的提高，二者之間相輔相成，輕、重組有機(jī)碳與其他各有機(jī)碳組分之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

從表4 可以看出，不同土壤理化性狀與有機(jī)碳組分之間相關(guān)性不同，土壤有機(jī)碳各組分與土壤全量指標(biāo)和堿解氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與速效磷則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。有機(jī)碳組分TOC、POC、HFOC 和LFOC 與速效磷呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù) 分 別 為-0.437、-0.445、-0.477 和-0.406，P ＜0.05），MBC 與速效磷則呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝-0.485，P＜0.01）。有機(jī)碳各組分與速效鉀無(wú)顯著相關(guān)性。

2.6 不同處理對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響

由圖7 可知，不同施肥處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響各不相同。1 a 定位試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米產(chǎn)量變化范圍為2.32～6.06 t/hm2，總體變化趨勢(shì)為MT＞DB＞DZ＞CK，添加木本泥炭處理較DB、DZ、CK 分別高14.34%、61.6%、161.21%，且差異均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）?？梢?，木本泥炭＋腐熟秸稈＋生物激發(fā)劑＋常規(guī)施肥對(duì)作物產(chǎn)量影響較大，提升效果最為顯著。

3 討論

3.1 木本泥炭添加劑對(duì)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的影響

pH 不僅是反映酸堿程度的指標(biāo)，而且對(duì)土壤養(yǎng)分的有效性、微生物活動(dòng)及作物生長(zhǎng)均有一定程度的影響。若要提高土壤養(yǎng)分含量，首先是改善土壤pH 狀況。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，施用木本泥炭有機(jī)物料處理下的土壤pH 值較基礎(chǔ)土壤下降了4.2%，這與付威等[12]的研究結(jié)果一致，其原因是木本泥炭呈酸性，對(duì)堿性土壤有一定的中和作用。礦區(qū)復(fù)墾地肥力偏低是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制性因素之一。已有研究表明，添加木本泥炭可顯著提高耕層有效養(yǎng)分，增加土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)作物對(duì)有效養(yǎng)分的吸收利用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，添加木本泥炭等有機(jī)物料對(duì)全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀均有不同程度的提高，顯著優(yōu)于其他處理，這與曲成闖等[11]、李司童等[19]的研究結(jié)論一致。其原因可能是，一方面木本泥炭腐殖質(zhì)含量豐富，比表面積大，離子交換能力強(qiáng)，是改善土壤顆粒團(tuán)聚體、增加多級(jí)團(tuán)聚體數(shù)量和質(zhì)量的理想膠結(jié)物質(zhì)，可吸附土壤中的礦物質(zhì)，避免養(yǎng)分離子隨水流失，間接增加了土壤有效養(yǎng)分[20-21]。另一方面，pH 狀況的改善為微生物活動(dòng)提供了適宜的環(huán)境，木本泥炭是碳源豐富的有機(jī)物料，為微生物繁衍、代謝提供了持久而豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)微生物數(shù)量與豐度的提高也間接增強(qiáng)了土壤中的氮磷鉀循環(huán)，進(jìn)而提高了土壤中有效養(yǎng)分含量[22]。

3.2 木本泥炭添加劑對(duì)土壤有機(jī)碳及其碳組分的影響

木本泥炭在有機(jī)物料改善土壤結(jié)構(gòu)、提高作物產(chǎn)量及植物殘?bào)w和根系還田量等方面效果顯著[23-26]。本研究經(jīng)1 a 定位試驗(yàn)結(jié)果表明，與試驗(yàn)前期相比，各處理均能顯著增加TOC 含量，其中以MT 處理最為顯著，這與陶朋闖等[27]、吳濤等[28]的研究結(jié)果一致。木本泥炭之所以能提高TOC 含量，一方面是因?yàn)樵囼?yàn)基礎(chǔ)土壤有機(jī)質(zhì)極低，僅為1.94 g/kg，另一方面是因?yàn)槟颈灸嗵渴且环N有機(jī)質(zhì)含量極高的外源碳材料（有機(jī)質(zhì)含量686.96 g/kg），其施入土壤相當(dāng)于直接向土壤中輸入外源有機(jī)碳。也有相關(guān)研究表明[29]，木本泥炭具有很強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，短時(shí)間內(nèi)不易被微生物分解，則以惰性碳的形式封存于土壤中，從而有利于土壤有機(jī)碳的固定。

土壤微生物量碳（MBC）是土壤碳庫(kù)中最為活躍的部分，雖然僅占總碳含量的一小部分，卻對(duì)土壤碳庫(kù)循環(huán)至關(guān)重要[30]，與土壤養(yǎng)分狀況密切相關(guān)。本研究表明，各處理均可以提高土壤微生物量碳含量，MT 和DZ 處理較CK 處理高47.11%～146.84%，MT 處理增加最為顯著。這與黎嘉成等[31]的研究結(jié)果一致，盡管木本泥炭含有的活性碳含量較低，但施入土壤后，一方面，木本泥炭疏松多孔，比表面積大空隙內(nèi)又儲(chǔ)存了足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且改善了土壤的pH 狀況，為微生物提供了良好的棲息地和持久豐富的養(yǎng)分來源，促進(jìn)了微生物活性和豐度的大大提高[32-34]。另一方面，玉米生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，對(duì)養(yǎng)分消耗少，被植物吸收利用的活性有機(jī)碳較少，加之生物激發(fā)劑對(duì)木本泥炭和腐熟秸稈的激活作用，從而使微生物量碳顯著增加[28]。

易氧化有機(jī)碳（EOC）是土壤碳庫(kù)中易被強(qiáng)氧化劑氧化或土壤中易被分解的敏感性有機(jī)碳，是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)。其主要來源于作物殘?bào)w的分解，根系分泌物和微生物活動(dòng)及死亡時(shí)所釋放的原有有機(jī)碳[35]。本研究中，外源有機(jī)碳材料的施入顯著增加了土壤TOC 含量，與EOC 呈極顯著正相關(guān)（r＝0.670），說明EOC 含量的增加很大程度上依賴于TOC 含量的增加。羅梅等[36]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭還田可顯著提高作物生物量，增加紫色土壤中EOC 含量。在本試驗(yàn)中，MT 和DZ 處理下的土壤EOC 含量均高于CK 25.00%～57.23%，MT 處理最顯著，DZ 處理與CK 則無(wú)顯著性差異。其原因可能是不同外源碳材料的可利用程度不一，加之施入量的差異，故造成EOC 含量的漲幅不同。

水溶性有機(jī)碳（WSOC）是土壤碳庫(kù)中活性較高，具有一定水溶性的組分，在土壤中轉(zhuǎn)移快，易被礦化分解。其主要來源于植物凋零物、微生物活動(dòng)、根系分泌物以及人為施肥等，其淋失與礦化（氧化）分解是有機(jī)碳損失的主要途徑[37]。在本研究中施入木本泥炭、腐熟秸稈等有機(jī)物料對(duì)其含量影響不大，提升效果并不明顯。這與包建平等[38]的研究結(jié)果不一致，原因可能是木本泥炭施入土壤后，其中的活性有機(jī)碳在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)作為碳源被微生物分解，導(dǎo)致盡管在耕層中投入了較多的有機(jī)碳，但水溶性有機(jī)碳含量并沒有顯著提高。

顆粒有機(jī)碳（POC）是新鮮有機(jī)質(zhì)向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過渡成分，屬于碳庫(kù)中相對(duì)易分解、生物活性較高的組分，極易因耕作管理措施的變化而快速喪失，與土壤中氮含量緊密相關(guān)。本研究結(jié)果表明，木本泥炭、腐熟秸稈等顯著增加了外源有機(jī)物質(zhì)的輸入，因而，MT 處理下的POC 含量較CK 和DZ 高292.31%～565.22%，相對(duì)于其他幾種活性有機(jī)碳組分來說，POC 含量增幅最高。本研究結(jié)果與蘇永中等[39]研究結(jié)果一致，這主要與耕層中的砂粒含量有關(guān)。木本泥炭的施用提高了土壤TOC 含量，而有機(jī)碳作為良好的膠結(jié)物質(zhì)促進(jìn)微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化，使得碳素可以更多保存于大團(tuán)聚體中，顆粒有機(jī)碳含量增加，進(jìn)而提高了對(duì)SOC 的貢獻(xiàn)率。

輕組有機(jī)碳（LFOC）是指運(yùn)用物理分組法有效分離出來的密度小于1.7～2.0 g/cm3組分中的活性有機(jī)碳，它包括半分解狀態(tài)的動(dòng)植物殘?bào)w和大部分土壤微生物量等，是一種過渡階段的有機(jī)碳；重組有機(jī)碳（HFOC）與輕組相對(duì)應(yīng)，但其對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)能力和礦化速率都比輕組慢。本研究中，MT 處理可同時(shí)增加土壤輕組、重組有機(jī)碳，較CK 分別高280.64%和46.11%。已有研究表明[40-41]，土壤中的LFOC 含量與添加的有機(jī)物料的種類密切相關(guān)。在肥力相對(duì)偏低的地區(qū)，重組有機(jī)碳的增加很有可能是施肥本身代入的穩(wěn)定性物質(zhì)。梁堯等[42]對(duì)東北黑土經(jīng)10 a 定位研究認(rèn)為，高量有機(jī)肥的施入有利于胡敏酸、胡敏素等積累，從而提高土壤腐殖化程度，增強(qiáng)有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性。本試驗(yàn)在耕層中添加了木本泥炭有機(jī)物質(zhì)，其性質(zhì)穩(wěn)定，富含各種穩(wěn)定的官能團(tuán)，不易在土壤中分解消耗，因此，土壤HFOC 含量顯著增加。

3.3 木本泥炭添加劑對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響

已有研究表明，添加有機(jī)物料可改善土壤養(yǎng)分狀況，增加作物產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與不添加有機(jī)物料相比，添加木本泥炭可顯著提高玉米籽粒產(chǎn)量，短短1 a 已超過熟化農(nóng)田的產(chǎn)量，增產(chǎn)效果明顯。這是由于木本泥炭富含各種礦質(zhì)元素，對(duì)土壤中氮磷鉀和土壤各有機(jī)碳組分含量具有顯著的提升作用，微生物活性增強(qiáng)，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有利于土壤的保水保肥能力。在良好的土壤環(huán)境條件下玉米生長(zhǎng)活動(dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素得到充分補(bǔ)充，最終增加了玉米籽粒產(chǎn)量。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，添加木本泥炭改良劑可降低礦區(qū)耕作層pH，緩解土壤堿化情況，增加土壤有機(jī)質(zhì)和其他養(yǎng)分含量，有利于土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，玉米籽粒產(chǎn)量顯著提高。

木本泥炭含碳豐富，在田間施加1 a 后顯著增加了土壤中有機(jī)碳及其碳組分含量，TOC、MBC、EOC、WSOC、POC、LFOC 和HFOC 較對(duì)照分別提高了82.30%、146.84%、57.23%、92.95%、565.22%、280.64%和46.11%，以顆粒有機(jī)碳含量增加最為顯著。

綜合分析發(fā)現(xiàn)，與其他處理相比，施用木本泥炭處理下的土壤養(yǎng)分指標(biāo)和土壤有機(jī)碳組分經(jīng)過短短1 a 便達(dá)到了較高水平，與熟化土壤差異不顯著。表明以添加木本泥炭改良劑為基礎(chǔ)的一次性工程化構(gòu)建優(yōu)質(zhì)耕作層技術(shù)更有利于礦區(qū)新復(fù)墾耕地耕層土壤理化性質(zhì)和有機(jī)碳組分的恢復(fù)，是改善貧瘠土壤、快速培肥地力的最佳模式。