摘 要： 為探究植煙土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性對(duì)不同耕作方式的響應(yīng)，以丘陵煙區(qū)煙田黃壤土為研究對(duì)象，通過(guò)田間定位試驗(yàn)，設(shè)置深松1 遍（T1 處理）、常規(guī)旋耕2 遍（T2 處理）和翻耕1 遍+旋耕1 遍（T3 處理）3 個(gè)處理，研究不同耕作方式對(duì)植煙土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性的影響，包括對(duì)力穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量、水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量、團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑、水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率、構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)的測(cè)定與分析。結(jié)果表明，與T3 處理相比，T1 和T2 處理可使0～20 cm 土壤層的gt;0.25～2.00 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體的力穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量顯著提高，gt;20～30 cm 土壤層的gt;0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體的力穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量顯著提高。T1 和T2 處理可使0～10 和gt;20～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（干篩）值，以及0～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（濕篩）值顯著提高。T1 處理可使0～10 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大，而T2 處理可使gt;10～20 和gt;20～30 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大。采用T1 和T2 處理的耕作方式將有助于貴陽(yáng)市典型丘陵煙區(qū)植煙土壤團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定性的提升，該研究為優(yōu)化丘陵煙區(qū)耕作方式提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：土壤團(tuán)聚體；耕作方式；力穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：S232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）06-0118-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.06.020

0 引言

作為耕作土壤基本單元的土壤團(tuán)聚體對(duì)土壤理化性質(zhì)具有非常重要的影響，其數(shù)量的多少在很大程度上決定耕作土壤在儲(chǔ)存養(yǎng)分、土壤持水性及土壤通透性方面的性能[1-4]。土壤團(tuán)聚體組成和穩(wěn)定性等基本特性是決定土壤壓實(shí)、板結(jié)和侵蝕等過(guò)程與作用的主要指標(biāo)之一，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和肥力基礎(chǔ)的關(guān)鍵參數(shù)[5-10]。

土壤退化已然成為丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)面臨的重要問(wèn)題，土壤結(jié)構(gòu)退化作為土壤退化的重要過(guò)程，主要表現(xiàn)為土壤團(tuán)聚體組成比例及其穩(wěn)定性下降，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性生產(chǎn)影響較大[6，9]。土壤團(tuán)聚體（尤其是≥0.25 mm）對(duì)土壤耕作措施反應(yīng)較為敏感。研究表明，翻耕處理會(huì)破壞土壤大團(tuán)聚體，導(dǎo)致其中有機(jī)質(zhì)暴露，此舉不但增加了有機(jī)質(zhì)的流失，甚至還增加了有關(guān)溫室氣體的排放，從而加劇了土壤質(zhì)量的惡化[7，11-12]。因此，若耕作方式不當(dāng)，易破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低耕作土壤的養(yǎng)分和肥力，為改善和緩解丘陵煙區(qū)土壤退化問(wèn)題，亟待尋求更為合理的耕作措施[13-14]。然而，國(guó)內(nèi)外對(duì)耕作土壤團(tuán)聚體影響研究主要聚焦于種植年限、種植方式、添加物和微生物等方面，關(guān)于不同耕作方式對(duì)其影響的研究較少，尤其是針對(duì)丘陵煙區(qū)的研究鮮有報(bào)道[15-18]。

為探究植煙土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性對(duì)不同耕作方式的響應(yīng)，本研究以丘陵煙區(qū)煙田黃壤土為研究對(duì)象，通過(guò)田間定位試驗(yàn)，研究不同耕作方式對(duì)植煙土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性的影響，包括力穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量、水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量、團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑、水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率、構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)的測(cè)定與分析，旨在評(píng)價(jià)丘陵煙區(qū)不同耕作模式對(duì)植煙土壤團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定性的影響，從而為優(yōu)化丘陵煙區(qū)耕作方式提供理論支撐。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在貴陽(yáng)市修文縣六屯鎮(zhèn)選擇具有代表性的煙田進(jìn)行定位試驗(yàn)考察和取樣分析，各試驗(yàn)取樣點(diǎn)的耕作土壤質(zhì)地、肥力營(yíng)養(yǎng)狀況、生產(chǎn)條件基本一致。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3 個(gè)處理如表1 所示。每小區(qū)面積66.7 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)3 次重復(fù)。

1.2 樣品采集與制備

在對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行不同耕作方式處理后，每個(gè)小區(qū)按5 點(diǎn)取樣法分別采集0～ 10、gt;10～ 20 和gt;20～30 cm 耕層土壤樣品。具體做法：采用環(huán)刀，在試驗(yàn)小區(qū)中畫(huà)S 形，在S 形上等間隔選取5 個(gè)采集點(diǎn)，采集壟上離煙株10 cm 處不同土層的土壤分別制成混合土樣，然后用四分法使采樣土壤總量保持在2.0 kg 左右。土樣采集后，沿其固有的縫隙將其剝成直徑在10～20 cm 的小土塊，并剔除土樣中夾雜的根系和石塊后自然風(fēng)干，用于水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和力穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析。

1.3 土樣采集與測(cè)定

1.3.1 土壤團(tuán)聚體測(cè)定

（1）力穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。用振蕩式機(jī)械篩分儀按照干篩法測(cè)定力穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。取風(fēng)干土樣200 g，將其放置在套篩的最上層（ 套篩孔徑分別為5.00、2.00、1.00、0.50 和0.25 mm），底層安放底盒，以收取lt;0.1 mm 的土壤團(tuán)聚體。在最大功率下振蕩10 min。干篩后，將各級(jí)篩網(wǎng)上的土樣分別收集并稱質(zhì)量，計(jì)算出各級(jí)別團(tuán)聚體百分含量。

（2）水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。用團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析儀按照濕篩法進(jìn)行水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)測(cè)定。取新鮮土樣200 g，將其放置在套篩的最上層（套篩孔徑分別為5.00、2.00、1.00、0.50 和0.25 mm），土樣在水面下浸泡10 min，調(diào)整套篩高度，確保團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析儀在啟動(dòng)時(shí)套篩保持在水面以下。開(kāi)啟團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析儀，設(shè)置速度30 次/min，定時(shí)10 min。濕篩后，將每一層篩上的團(tuán)聚體分別洗入鋁盒并烘干稱質(zhì)量，計(jì)算其在土樣中的質(zhì)量百分含量。

1.3.2 計(jì)算公式

本研究所選參數(shù)主要有團(tuán)聚體百分含量、團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑、水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率、構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)。各參數(shù)計(jì)算公式如下

式中 Wi——各粒級(jí)團(tuán)聚體百分含量

Mi——第i 級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量，g

MWD——團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑，mm

Xi——第i 級(jí)團(tuán)聚體平均直徑，mm

WS——水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率

WSA——gt;0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量，g

A——土樣總體質(zhì)量，g

SDR——團(tuán)聚體構(gòu)體破碎率

R0.25——gt;0.25 mm 力穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)

EL——團(tuán)聚體不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0 和Microsoft Excel 軟件統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對(duì)團(tuán)聚體分布的影響

2.1.1 力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量

由表2 可知，3 種耕作措施下0～10 和gt;10～20 cm土壤層gt;0.25～2.00 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量均比耕作前顯著增加，而gt;20～30 cm 土壤層增幅不明顯，并且0～10 和gt;10～20 cm 土壤層高于gt;20～30 cm 土壤層，其中0～10 和gt;10～20 cm 土壤層T1 處理平均增幅最大。0～30 cm 土壤層T1 和 T2 處理gt;0.25～5.00 mm 粒級(jí)數(shù)量顯著（Plt;0.05）大于T3 處理：0～10 cm 土壤層，T1 處理gt;0.25～2.00 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理提高12.1%，T2 處理gt;2 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3處理提高37.3%；gt;10～20 cm 土壤層，T1 和 T2 處理gt;0.25～2.00 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理分別提高12.3% 和18.5%，T2 處理gt;2 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理提高46.4%；gt;20～30 cm 土壤層，T1和 T2 處理gt;5 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理分別提高85.3% 和130.5%。gt;20～30 cm 土壤層，T1 和 T2處理gt;5 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量顯著（Plt;0.05）大于耕作前含量，而0～10 和gt;10～20 cm 土壤層增幅不顯著。

2.1.2 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量

由表3 可知， 0～30 cm 土壤層gt;0.25 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量顯著（Plt;0.05）提高。不同耕作方式下，0～ 0.25 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量差異不明顯。0～10 cm 和gt;10～20 cm 土壤層gt;0.25 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量與耕作前相比增幅較大， 達(dá)到6 倍以上。gt;20～30 cm 土壤層，T1 和 T2 處理gt;0.25 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理顯著增加， 其中g(shù)t;0.25～1.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量高于gt;1 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體。0～ 10 cm 土壤層， T1 和 T2 處理gt;0.50～1.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理分別提高39.1% 和35.4%，gt;1.00～5.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理分別提高88.3% 和24.9%。gt;10～20 cm 土壤層，T1 和 T2 處理gt;1.00～5.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理分別提高2.4 倍和5 倍；gt;20～30 cm 土壤層，T1 和 T2 處理gt;0.25～1.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比T3 處理分別提高近1.5 倍和1.6 倍，gt;1.00～5.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量分別提高1.1 倍和0.5 倍。

2.2 不同耕作方式對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

由表4 可知，不同耕作方式下gt;0.25 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體含量為59.75%～82.51%，gt;0.25 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率為1.87%～17.58%，表明土樣的團(tuán)聚體多數(shù)屬于非水穩(wěn)性團(tuán)聚體。不同耕作方式下0～10 cm土壤層的gt;0.25 mm 力穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)比耕作前顯著（Plt;0.05）增大，增大幅度7.2%～19.7%。T1 和T2 處理0～20 cm 土壤層的gt;0.25 mm 粒級(jí)數(shù)量比T3 處理分別提高10.1% 和19.5%，gt;20～30 cm 土壤層分別增加16.8% 和22.8%。以上結(jié)果表明，T1 和 T2 處理可顯著提升0～30 cm 土壤層的gt;0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體力穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量。

不同耕作方式下團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑（干篩）均大于平均質(zhì)量直徑（ 濕篩） ， 并且0～ 10 和gt;20～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（干篩）均大于耕作前的水平，T1 和 T2 處理0～20 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（干篩）值比T3 處理分別提高13.8% 和25.9%。而T2 處理gt;10～20 cm 土壤層的平均持質(zhì)量直徑（干篩）值比T3 處理提高32.5%，T2 處理和T3 處理相差不大，0～30 cm 土壤層的各耕作方式下平均質(zhì)量直徑（濕篩）明顯高于耕作前的水平，T1、 T2 和T3 處理差異顯著。以上結(jié)果表明，T1 和 T2 處理可使0～10 和gt;20～30 cm土壤層的平均質(zhì)量直徑（干篩）值和0～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（濕篩）值顯著提高。

不同耕作方式下0～30 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率均高于耕作前值，并且0～20 cm 土壤層值高于gt;20～30 cm 土壤層值。0～10 cm 土壤層，T1 處理比T3處理提高23.6%，T2 處理比T3 處理分別提高18.12%。gt;10～20 和gt;20～30 cm 土壤層，T1 處理比T3 處理分別提高50.18% 和47.9%， T2 處理比T3 處理分別提高53.18% 和42.7%。以上結(jié)果表明， T1 處理可使0～10 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大，而T2 處理可使gt;10～20 和gt;20～30 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大。

不同耕作方式下0～30 cm 土壤層的結(jié)構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)和耕作前相比均有所降低，T1 和 T2處理0～20 cm 土壤層的降幅明顯高于T3 處理。T1 和T2 處理0～10 cm 土壤層的結(jié)構(gòu)體破碎率比T3 分別降低3.4% 和2.5%，不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)分別降低3.8% 和2.5%。T1 和 T2 處理gt;10～20 cm 土壤層的結(jié)構(gòu)體破碎率比T3 處理均降低了13.0%，不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)分別降低8.7% 和10.2%。以上結(jié)果表明，T1 和 T2 處理極大降低淺表層土壤的結(jié)構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)，有助于提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

3 討論

不同的耕作方式會(huì)影響大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體之間的轉(zhuǎn)化和分布，進(jìn)一步影響土壤層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)不同耕作方式處理后，與T3 處理相比，T1 和T2 處理可使0～ 20 cm 土壤層的gt;0.25～2.00 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量顯著提高， gt;20～30 cm 土壤層的gt;5.00 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量顯著提高，這可能是由于T3 處理減輕了對(duì)土壤層的機(jī)械擾動(dòng)，改善了淺表層土壤結(jié)構(gòu)，而翻耕處理不利于大團(tuán)聚體的形成。

gt;1.00 mm 粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體對(duì)耕作處理模式較為敏感，可將其作為表征耕作方式對(duì)團(tuán)聚體特征影響的一個(gè)重要指標(biāo)。與T3 處理相比較而言，在0～10 cm 土壤層，T1 和T2 處理gt;1.00～5.00 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體分別提高88.7% 和4.9%，gt;10～20 cm 土壤層則分別提高2.4 倍和5 倍。T1 和T2 處理0～ 20 cm 土壤層的gt;0.25 mm 粒級(jí)數(shù)量比T3 處理分別提高10.1% 和19.5%，gt;20～30 cm 土壤層分別增加16.8% 和22.8%。

各耕作方式下各粒級(jí)團(tuán)聚體分布特征可以用團(tuán)聚體平均直徑值來(lái)表征，本研究結(jié)果表明，T1 和T2 處理可使0～10 和gt;20～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（干篩）值和0～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（濕篩）值顯著提高，這可能是T1 和T2 處理有助于犁底層的去除，更有利于土壤結(jié)構(gòu)的改善。

T1 處理可使0～10 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大，而T2 處理可使gt;10～20 和gt;20～30 cm 土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大。土壤結(jié)構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)與耕作土壤退化密切相關(guān)，可以作為土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的表征指標(biāo)，T1 和T2 處理gt;10～20 cm 土壤層的結(jié)構(gòu)體破碎率比T3 處理均降低13.0%，不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)分別降低了8.7% 和10.2%，這可能是由于T1和T2 處理減少了對(duì)土壤層的機(jī)械擾動(dòng)，進(jìn)而明顯降低了土壤結(jié)構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

與翻耕1 遍+旋耕1 遍（T3）處理相比，在深松1 遍（ T1） 和旋耕2 遍（ T2） 處理模式下， 0～ 10、gt;10～20 和gt;20～30 cm 土壤層的gt;0.25 mm 粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量顯著增大，gt;10～20 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（濕篩）和gt;20～30 cm 土壤層的平均質(zhì)量直徑（干篩）顯著提高，同時(shí)，T1 和T2 處理可使0～30 cm土壤層的水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定率增大。T1 和T2 處理極大降低淺表層土壤的結(jié)構(gòu)體破碎率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)，有助于提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。研究結(jié)果說(shuō)明，采用T1 和T2 處理的耕作方式有助于貴陽(yáng)典型丘陵煙區(qū)植煙土壤團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定性的提升，可為優(yōu)化丘陵煙區(qū)耕作方式提供理論支撐。

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基金項(xiàng)目： 中國(guó)煙草總公司貴州省公司貴陽(yáng)市公司科技項(xiàng)目（黔煙筑科〔2022〕1 號(hào)）；貴州省科技創(chuàng)新基地建設(shè)項(xiàng)目（黔科合中引地[2023]010）