摘要：為明確氮肥配施土壤調(diào)理劑對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)及有機(jī)碳組分和莜麥（Avena chinensis L.）產(chǎn)量的影響。本試驗(yàn)設(shè)置不添加（CK）、80%氮肥（N80）、100%氮肥（N100）、80%氮肥+調(diào)理劑（PN80）、100%氮肥+調(diào)理劑（PN100）5個(gè)處理，研究其對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)與土壤有機(jī)碳組分和莜麥產(chǎn)量之間的相互作用關(guān)系。結(jié)果表明：在氮肥基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑能夠通過增加土壤毛管孔隙度（7.2%～30.6%）、降低土壤容重（3.4%～13.5%），改善土壤物理結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤有機(jī)碳組分含量（2.8%～73.4%），增加莜麥地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量。其中，80%氮肥+調(diào)理劑（PN80）處理能夠在產(chǎn)量穩(wěn)定的情況下進(jìn)一步改善土壤物理結(jié)構(gòu)和促進(jìn)有機(jī)碳組分的積累。該結(jié)果明確了調(diào)理劑對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)及有機(jī)碳組分和莜麥產(chǎn)量的作用方式，這為當(dāng)?shù)剌溇G色生產(chǎn)提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：調(diào)理劑；土壤物理結(jié)構(gòu)；土壤有機(jī)碳組分；莜麥產(chǎn)量；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S156 " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " "文章編號(hào)：1007-0435（2025）01-0147-10

Effects of Nitrogen Fertilizer Combined with Conditioner on Soil Aggregate， Organic Carbon and Yield of Naked Oats

YANG Jin-han， TIAN Xiao-ming*， HU Chen-yang， SUO Wen-kang， DONG Meng-meng， XIE Shi-xing， WANG Meng-yuan

（College of Agriculture and Forestry Science and Technology， Hebei North University， Zhangjiakou， Hebei Province 075000， China）

Abstract：To determine the effects of nitrogen fertilizer combined with soil conditioner on soil physical structure， organic carbon composition and yield of naked oats （Avena chinensis L.）， five treatments including no （CK）， 80% nitrogen fertilizer （N80）， 100% nitrogen fertilizer （N100）， 80% nitrogen fertilizer + conditioner （PN80）， 100% nitrogen fertilizer + conditioner （PN100） were set up in this experiment to study the interaction between soil physical structure and soil organic carbon components and the yield of naked oats. The results showed that adding conditioner on the basis of nitrogen fertilizer increased the capillary porosity （7.2%-30.6%）， reduced the soil bulk density （3.4%-13.5%）， improved the soil physical structure， promoted the content of soil organic carbon （2.8%-73.4%）， and increased the dry matter quality and yield of naked oats. Among them， 80% nitrogen fertilizer+conditioner （PN80） treatment further improved the soil physical structure and promoted the accumulation of organic carbon components under the condition of stable yield. The results showed the action mode of the conditioner on soil physical structure， organic carbon component and yield of naked oats， which provided a technical basis for local green production of naked oats.

Key words：Conditioner；Soil physical structure；Soil organic carbon composition；Buckwheat output；Correlation

莜麥（Avena chinensis L.）又稱裸燕麥，是冀西北地區(qū)的主要糧食作物之一。在生產(chǎn)過程中，人們?yōu)榱俗非蟾弋a(chǎn)，普遍存在著過量施用化肥的現(xiàn)象，特別是氮肥。由于氮肥中的氮元素在土壤的轉(zhuǎn)化過程中會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如銨態(tài)氮在微生物作用下轉(zhuǎn)化為硝酸，引起土壤酸化，而土壤酸化不僅破壞了土壤結(jié)構(gòu)，還會(huì)加速有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化，增加了活性態(tài)AI、Mg的含量，進(jìn)一步加劇了土壤酸化；過量施用氮肥還會(huì)導(dǎo)致土壤碳氮比例失衡，進(jìn)而影響土壤的供氮能力和肥力，導(dǎo)致有機(jī)碳含量降低［1-3］。研究發(fā)現(xiàn)，土壤結(jié)構(gòu)是土壤功能的基礎(chǔ)，不僅影響土壤養(yǎng)分的供應(yīng)、水分的保持及滲透、氣體的交換等過程，還為土壤微生物提供了物理生存環(huán)境，并調(diào)控土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)這一關(guān)鍵過程［4］。土壤有機(jī)碳是作物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，也是陸地重要的碳匯，在全球碳平衡中起著關(guān)鍵的作用［5］。而土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和肥力的重要載體，在保護(hù)土壤有機(jī)碳以維持土壤肥力和質(zhì)量方面起著至關(guān)重要的作用［6］。因此，研究減氮對(duì)土壤有機(jī)碳組分的影響機(jī)制對(duì)于調(diào)控土壤結(jié)構(gòu)，增加作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土壤調(diào)理劑作為一種良好的土壤膠結(jié)劑，能夠調(diào)節(jié)土壤pH值，改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)，在農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)中得到了普遍應(yīng)用［7-9］。劉昊貺［10］研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用生物炭、聚丙烯酰胺等，能夠增加土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性和土壤質(zhì)地，從而減少氮素的流失。Tian等［11］報(bào)道，聚丙烯酰胺和聚乙烯醇配施提高了小麥葉片、穗和籽粒的N含量和干重，且最大的N吸收發(fā)生在開花期。韋婉羚等［12］的研究表明，土壤調(diào)理劑能增加土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)碳含量?？梢钥闯?，土壤調(diào)理劑能夠改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)物含量，為作物生長(zhǎng)提供良好的生態(tài)環(huán)境。因此，針對(duì)過量施肥造成的土壤污染、肥力下降等問題，施用土壤調(diào)理劑是有效的改良措施之一。

目前大部分研究主要集中在化肥配施調(diào)理劑與土壤養(yǎng)分及作物生長(zhǎng)之間的影響，而有關(guān)土壤結(jié)構(gòu)對(duì)土壤養(yǎng)分影響機(jī)理的科學(xué)問題需要進(jìn)一步凝練。本研究提出兩個(gè)科學(xué)問題：（1）常規(guī)施氮或減氮添加調(diào)理劑對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)和有機(jī)碳及莜麥產(chǎn)量的影響？（2）氮肥添加調(diào)理劑與土壤物理結(jié)構(gòu)及有機(jī)碳組分和莜麥產(chǎn)量之間具有怎樣的相互作用規(guī)律？基于此，本研究通過探究不同氮肥用量基礎(chǔ)上添加土壤調(diào)理劑對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)及有機(jī)碳組分和莜麥產(chǎn)量的影響，揭示氮肥添加調(diào)理劑與土壤物理結(jié)構(gòu)及有機(jī)碳組分和莜麥產(chǎn)量之間的相互作用規(guī)律，為冀西北地區(qū)土壤物理結(jié)構(gòu)-有機(jī)碳組分-莜麥產(chǎn)量間作用機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于河北省張家口市宣化區(qū)沙嶺子鎮(zhèn)二里半村河北北方學(xué)院南校區(qū)實(shí)驗(yàn)站（40°50′N左右， 114°45′E左右）。該地區(qū)為石灰性栗鈣土，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同季，晝夜溫差大，年平均降雨量為416.4 mm，年平均蒸發(fā)量1712.3 mm，年平均氣溫7.6℃，處于降水較少的干旱及半干旱區(qū)。土壤全氮含量為1.09 g·kg-1，土壤有機(jī)質(zhì)含量為16.0 g·kg-1，土壤速效磷含量為2.2 mg·kg-1，速效鉀含量為160 mg·kg-1，pH值為7.4。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2021年4月22日至2021年7月25日進(jìn)行大田試驗(yàn)，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置5個(gè)處理（詳見表1），每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)（小區(qū)），小區(qū)規(guī)格均為2.5 m×5 m，小區(qū)設(shè)置0.5 m×5 m的保護(hù)行，滴灌帶為內(nèi)嵌式，采用1管4行，滴頭間距30 cm。在莜麥（‘壩莜5號(hào)’）播種前所有處理均施用基肥P2O5 120 kg·hm-2；K2O 90 kg·hm-2。調(diào)理劑和氮肥在莜麥滴出苗水時(shí)通過施肥罐隨水一次性施入土壤中。其中土壤調(diào)理劑（P）由聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硫酸錳在一定溫度下交聯(lián)合成高分子化合物（發(fā)明專利號(hào)CN105801297），有效成分為2%，其中C和N含量分別占0.2%，0.04%，具有保水、緩釋作用。每個(gè)小區(qū)全生育期總灌水量為3000 m3·hm-2。其他各項(xiàng)田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锕芾硐嗤?/p>

1.3 樣品采集與測(cè)定方法

在莜麥苗期（2021年5月1日）、拔節(jié)期（6月4日）、揚(yáng)花期（6月23日）和成熟期（7月25日）取0～20 cm土壤用于土壤有機(jī)碳及易氧化有機(jī)碳含量測(cè)定，采集原狀土壤用于土壤物理結(jié)構(gòu)（容重和孔隙結(jié)構(gòu)）和團(tuán)聚體分析。在每小區(qū)中心取1 m×1 m莜麥進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并收集地上部植株將其分為莖、葉片、穎殼+穗軸和籽粒4個(gè)部分用于生物量測(cè)定。

1.3.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 使用環(huán)刀法［13］測(cè)定土壤容重（g·cm-3）；使用環(huán)刀吸水法［13］測(cè)定土壤飽和持水量（Δm1，g）和土壤毛管持水量（Δm2，g）和田間持水量（%）。土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測(cè)定［14］；易氧化有機(jī)碳（Readily oxidizable organic carbon，ROC）含量采用333 mmol·L-1高錳酸鉀氧化-比色法測(cè)定［15］。根據(jù)杜滿聰?shù)鹊姆椒ǎ?6-17］，土壤總孔隙度（Total soil porosity，TP，%）、毛管孔隙度（Capillary porosity，CP，%）和非毛管孔隙度（Nonsoil capillary porosity，N-CP，%）的計(jì)算公式如下：

TP=Δm1/V×100% （1）

CP=Δm2/V×100% （2）

N-CP=TP-CP （3）

式中TP為土壤總孔隙度，%；CP為毛管孔隙度，%；N-CP為非毛管孔隙度，%；Δm1為土壤飽和持水量，g；Δm2為土壤毛管持水量，g。

1.3.2 土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分級(jí) 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的測(cè)定采用ELLIOTT［18］提出的方法。在該方法基礎(chǔ)上略有修改，具體如下：稱取50 g過8 mm篩的風(fēng)干土樣于2 mm篩上，同時(shí)下置1 mm，0.25 mm和0.053 mm孔徑的3個(gè)篩子，然后將整套篩子慢慢地放到裝滿2/3蒸餾水的桶中，浸泡5 min，上下振蕩5 min，振幅為3 cm，將各個(gè)篩子中的土樣洗至已知重量的鋁盒中，于130 ℃烘至恒重，冷卻后稱重，即得到gt;2 mm，1～2 mm，0.25～1 mm，0.053～0.25 mm粒徑的土壤團(tuán)聚體和lt;0.053 mm粉黏粒組分的質(zhì)量，并稱重記錄。

1.3.3 團(tuán)聚體穩(wěn)定性的計(jì)算

（4）

（5）

R0.25=Mtgt;0.25/Mt （6）

式中（Mean weight diameter， MWD）為平均重量直徑，mm；（Geometricmean Diameter， GMD）為幾何平均直徑，mm；R0.25為gt;0.25 mm團(tuán)聚體占土壤團(tuán)聚體總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；Xi代表i粒級(jí)團(tuán)聚體平均直徑，mm；Wi代表i粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量占土壤團(tuán)聚體總質(zhì)量的百分比；Mi代表i粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量；Mt代表土壤團(tuán)聚體總質(zhì)量；n 代表團(tuán)聚體分級(jí)數(shù)。

1.3.4 莜麥植株干物質(zhì)量與產(chǎn)量 2021年7月25日莜麥成熟后，每小區(qū)取10株有代表性的植株，在105℃下殺青30 min，然后在80℃下烘干至恒質(zhì)量，然后分別稱莖、葉、穎殼+穗軸和籽粒質(zhì)量測(cè)定其各器官的干物質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2018和 IBM SPSS Statistics 24軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及方差分析和LSD鄧肯（Duncan）多重比較，檢驗(yàn)不同處理之間的顯著差異性，利用Pearson系數(shù)法進(jìn)行相關(guān)性分析。Origin 8.5進(jìn)行相關(guān)關(guān)系的擬合并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥和調(diào)理劑對(duì)土壤團(tuán)聚體組成的影響

由圖1可知，與CK處理相比，N80處理顯著提高了莜麥苗期、拔節(jié)期和成熟期的lt;0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為24.4%，34.2%和26.3%），增加了成熟期的gt;0.25～1 mm和gt;0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為24.5%和45.6%），以及拔節(jié)期的gt;2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（50.7%，Plt;0.05）；N100處理顯著增加了莜麥苗期、拔節(jié)期和揚(yáng)花期的gt;2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為98.7%，69.6%和29.4%），以及拔節(jié)期、揚(yáng)花期和成熟期的lt;0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為75.6%，21.4%和40.3%），提高了苗期gt;1～2 mm（54.0%），以及成熟期的gt;0.25～1 mm和gt;0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為41.3%和35.6%，Plt;0.05）；與N80處理相比，PN80處理顯著提高了苗期和拔節(jié)期的gt;0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為10.1%和22.5%），增加了揚(yáng)花期和成熟期的gt;1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為50.5%和117%），以及苗期的gt;2 mm（198.5%，Plt;0.05）粒級(jí)團(tuán)聚體。與N100處理相比，PN80處理顯著提高了莜麥拔節(jié)期、揚(yáng)花期和成熟期的gt;1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為35.1%，89.3%和196%），增加了苗期、拔節(jié)期和揚(yáng)花期的gt;0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為12.6%，34.6%和32.5%），以及苗期的lt;0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（26.2%，Plt;0.05）；PN100處理顯著提高了拔節(jié)期和揚(yáng)花期的gt;0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為25.0%和25.1%），以及拔節(jié)期和成熟期的gt;1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（分別為75.2%和108.3%，Plt;0.05）；增加了苗期的lt;0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（44.9%）、拔節(jié)期的gt;0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（65.0%）和成熟期的gt;2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體（100.3%，Plt;0.05）。

2.2 氮肥和調(diào)理劑對(duì)土壤容重和孔隙結(jié)構(gòu)的影響

與CK處理相比，N80處理顯著增加了莜麥揚(yáng)花期和成熟期的土壤毛管孔隙度（分別為8.0%和14.0%），顯著降低了成熟期的土壤非毛管孔隙度（30.3%，圖2）。與N80處理相比，PN80處理顯著提高了莜麥拔節(jié)期和揚(yáng)花期的土壤總孔隙度（分別為6.1%和17.1%）、毛管孔隙度（分別為15.6%和7.2%），降低了苗期的土壤非毛管孔隙度（43.3%）和拔節(jié)期的土壤容重（3.4%）。與N100相比，PN80處理顯著提高了莜麥拔節(jié)期和揚(yáng)花期的土壤總孔隙度（分別為14.8%和19.0%），增加了苗期、拔節(jié)期和揚(yáng)花期的土壤毛管孔隙度（分別為13.5%，17.5%和21.4%，Plt;0.05），降低了苗期和成熟期的土壤非毛管孔隙度（分別為39.5%和45.8%，Plt;0.05），以及拔節(jié)期和揚(yáng)花期的土壤容重（分別為4.3%和10.3%，Plt;0.05）；PN100處理顯著提高了拔節(jié)期和揚(yáng)花期的土壤總孔隙度（分別為6.8%和29.0%），增加了揚(yáng)花期的土壤毛管孔隙度（30.6%，Plt;0.05），降低了莜麥揚(yáng)花期和成熟期的土壤容重（分別為13.5%和6.3%），以及成熟期的土壤非毛管孔隙度（42.5%，Plt;0.05）。

2.3 氮肥和調(diào)理劑對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

由表2可知，與CK相比，N100顯著提高了莜麥苗期和揚(yáng)花期的MWD（分別為50.2%和12.8%），增加了苗期的GMD和R0.25（分別為76.1%和20.1%）；N80顯著提高了揚(yáng)花期的R0.25（5.9%）。與N80相比，PN80顯著提高了莜麥苗期、拔節(jié)期和揚(yáng)花期的R0.25含量（分別為20.1%，7.3%和4.2%），增加了苗期和揚(yáng)花期的GMD（分別為76.1%和17.0%，Plt;0.05），以及增加了苗期的MWD（67.1%）；與N100相比，PN100顯著提高了拔節(jié)期和成熟期的GMD（分別為28.4%和80.9%）和R0.25（分別為13.7%和11.2%），以及成熟期的MWD（62.4%）；PN80顯著提高了拔節(jié)期和揚(yáng)花期的GMD（分別為24.8%和32.3%）和R0.25（分別為16.5%和17.5%）。

2.4 氮肥和調(diào)理劑對(duì)土壤有機(jī)碳組分含量的影響

與CK相比，N80顯著提高了莜麥成熟期的SOC（4.2%），以及揚(yáng)花期和成熟期的ROC（分別為38.6%和164.8%，圖3）；N100提高了莜麥苗期、拔節(jié)期、揚(yáng)花期和成熟期的ROC（分別為27.4%，52.8%，110.8%和327.8%），增加了成熟期的SOC（2.8%，Plt;0.05）。與N80相比，PN80顯著提高了拔節(jié)期SOC（9.6%），增加了揚(yáng)花期和成熟期的ROC（分別為27.6%和73.4%，Plt;0.05）。與N100相比，PN100提高了莜麥拔節(jié)期、揚(yáng)花期和成熟期的SOC（分別為15.5%，4.7%和2.8%，Plt;0.05）；PN80顯著提高了拔節(jié)期SOC（9.2%）和成熟期的ROC（7.3%）。

2.5 土壤有機(jī)碳組分與物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系

通過土壤有機(jī)碳組分與土壤物理結(jié)構(gòu)間關(guān)系分析可知，SOC與0.25～1 mm（R2=0.394）和0.053～0.25 mm（R2=0.102）團(tuán)聚體含量分別呈極顯著和顯著正相關(guān)；與gt;2 mm、1～2 mm、MWD、GMD和N-CP（R2=0.170，0.286，0.219和0.128）分別呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)（圖4）。ROC與1～2 mm（R2=0.100）團(tuán)聚體含量呈顯著正相關(guān)，與TP（R2=0.124）和CP（R2=0.11）呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)性（圖5）。

2.6 氮肥和調(diào)理劑對(duì)莜麥各器官干物質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

在氮肥基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑能夠顯著提高莜麥產(chǎn)量（表3）。與CK相比，N80顯著提高了莜麥莖、地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量（分別為11.9%，9.5%和16.7%），N100顯著提高了莜麥莖、葉、地上部的干物質(zhì)量以及產(chǎn)量（分別為10.9%，22.7%，13.3%和32.1%）。與N80相比，PN80顯著提高了莜麥莖（11.1%）、穎殼＋穗軸（5.1%）、地上部（9.2%）的干物質(zhì)量和莜麥產(chǎn)量（15.8%）；與N100相比，PN100和PN80均顯著提高莖的干物質(zhì)量（分別為7.1%和12.1%）。PN100處理的莜麥產(chǎn)量最高為2997 kg·hm-2。

2.7 土壤有機(jī)碳組分與莜麥各器官生物量及產(chǎn)量的關(guān)系

通過土壤有機(jī)碳組分與莜麥各器官生物量及產(chǎn)量間關(guān)系分析可知（圖6），土壤有機(jī)碳與莜麥莖（P=0.743）和穎殼+穗軸（P=0.594）干物質(zhì)量分別呈極顯著和顯著正相關(guān)。易氧化有機(jī)碳與莜麥莖（P=0.716**）和葉（P=0.691**）的干物質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與穗軸+穎殼（P=0.594）干物質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。土壤有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳與莜麥地上部干物質(zhì)量（P=0.714和0.764）和產(chǎn)量（P=0.795和0.724）均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

3 討論

土壤團(tuán)聚體是土壤的基本功能單位之一，是評(píng)價(jià)土壤肥力狀況的重要指標(biāo)［19］。董少文等［20］研究發(fā)現(xiàn)，隨著粉煤灰基調(diào)理劑的增加，土壤大團(tuán)聚體含量明顯增多，土壤顆粒間孔隙增大。李繼成等［21］研究發(fā)現(xiàn)，施用保水劑或保水劑與肥料配施后土壤團(tuán)聚體含量有顯著的提高。馬征等［22］研究表明，保水劑對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成有促進(jìn)作用，0.5～1 mm和0.25～0.5 mm團(tuán)聚體改善土壤結(jié)構(gòu)有顯著效果。本研究發(fā)現(xiàn)，在同等氮肥用量基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑主要增加了莜麥生育中后期土壤gt;2 mm，1～2 mm和0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量；與常規(guī)施肥相比（N100），施用80%氮肥+調(diào)理劑（PN80）同樣顯著提高了莜麥生育中后期土壤1～2 mm和0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量（圖1）。主要是該調(diào)理劑由陰離子聚丙烯酰胺合成，一方面可以通過自身膠結(jié)作用，增強(qiáng)土壤中分散微粒的黏結(jié)力，從而形成較大的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)［23-24］；另一方面其活性基團(tuán)可以和土壤顆粒表面的活性基團(tuán)或離子發(fā)生相互作用，促成某些化學(xué)鍵和氫鍵的形成以及增加分子間的作用力，促使分散的土壤顆粒團(tuán)聚［25-26］。研究還發(fā)現(xiàn)，在氮肥基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑（PN80和PN100）的MWD，GMD和gt;0.25 mm團(tuán)聚體含量（R0.25）在整個(gè)生育期內(nèi)較單施氮肥（N80和N100）分別提高了62.4%～67.1%，17.0%～80.9%和4.2%～20.1%（Plt;0.05）（表2）。說明增加大團(tuán)聚體可以促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的水穩(wěn)定性的提升。這與調(diào)理劑的膠結(jié)能力［27］和活性基團(tuán)［28］存在密切相關(guān)。土壤孔隙結(jié)構(gòu)能直接影響土壤持水、保肥和通氣能力，進(jìn)而影響土壤肥力和植被生態(tài)狀況。陳源泉等［29］研究發(fā)現(xiàn)，施用土壤調(diào)理劑能有效增加土壤通氣孔隙度，降低土壤容重。本研究顯示，在同等氮肥用量基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑能夠增加莜麥生育中期的土壤TP和CP，降低了莜麥生育中后期的土壤BD和N-CP（圖2）。其原因主要是調(diào)理劑能夠促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成，使土壤中大小顆粒膠結(jié)在一起，增加了土壤通氣性，從而提高土壤孔隙度，降低土壤容重，使土壤結(jié)構(gòu)變得疏松［30］。此外，調(diào)理劑的施用也促進(jìn)了干濕交替過程土壤結(jié)構(gòu)的形成和重組發(fā)生變化，最終增加了土壤的總孔隙度［31］。

張麗娜等［32］研究發(fā)現(xiàn)，施土壤調(diào)理劑處理的田塊土壤有機(jī)碳含量比對(duì)照顯著高出19%。田露等［33］研究表明，與常規(guī)施肥措施相比，在此基礎(chǔ)上添加保水劑可以提高土壤有機(jī)碳含量3.1%～13.2%；于國(guó)康等［34］研究發(fā)現(xiàn)，施用聚丙烯酰胺對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)的含量影響較大，在各個(gè)氮肥水平下，隨著聚丙烯酰胺的施加，土壤中有機(jī)質(zhì)含量總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。在本試驗(yàn)中，在同等氮肥基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑（PN80和PN100）可以提高莜麥生育中后期土壤SOC和ROC，較N80和N100處理分別增加2.8%～15.5%和27.6%～73.4%（Plt;0.05）（圖3）。這可能是調(diào)理劑中含有大量的羧基（-COO-）、羥基（-OH）、季銨鹽等親水性官能團(tuán)，對(duì)水分和養(yǎng)分均具有一定固持能力［35］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，土壤SOC和ROC分別與0.25～1 mm和1～2 mm團(tuán)聚體含量存在極顯著和顯著正相關(guān)（圖4和圖5），其原因主要是穩(wěn)定的大團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)能夠提高有機(jī)碳固定并對(duì)其起到物理保護(hù)作用［36］，使其更能夠抵抗微生物降解［37］，符合Six提出的大團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳具有較好的保護(hù)作用的理論［38］。同時(shí)也表明調(diào)理劑提高有機(jī)碳及其組分含量主要通過增加土壤中大團(tuán)聚體含量來實(shí)現(xiàn)。

研究表明，農(nóng)作物的產(chǎn)量很大程度上取決于各器官干物質(zhì)的累積量［39］。呂濤等［40］研究發(fā)現(xiàn)，與CK相比，添加3種土壤調(diào)理劑（植物纖維黏合劑、沙漠抗旱保水保肥改良劑、沙漠保水改良劑）均能不同程度的提高沙米（Agriophyllum squarrosum）的總干物質(zhì)量。程萬莉等［41］的研究也發(fā)現(xiàn)，施用土壤調(diào)理劑處理的玉米產(chǎn)量較CK均有顯著增加，增幅為8.11%～27.18%。在本試驗(yàn)施用氮肥（N80和N100）能夠顯著提高莜麥地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量，在同等氮肥基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑對(duì)莜麥地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量的提升效果更為明顯，特別是PN80處理（較N80處理分別提高了9.2%和15.8%，Plt;0.05）（表3）?？赡苁钦{(diào)理劑可改善土壤物理結(jié)構(gòu)并提升土壤養(yǎng)分（有機(jī)質(zhì)），為促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育提供良好平臺(tái)，進(jìn)而增加了莜麥產(chǎn)量。岳會(huì)錦［42］在針對(duì)小麥的研究中發(fā)現(xiàn)，土壤總有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和微生物量碳與小麥干物質(zhì)量呈正相關(guān)性（Plt;0.01）。何堂慶［43］研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)碳含量與玉米籽粒產(chǎn)量、干物質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)。本研究表明，土壤有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳與莜麥地上部干物質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖6）。說明在氮肥基礎(chǔ)上添加調(diào)理劑通過增加土壤毛管孔隙度、降低土壤容重，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)土壤有機(jī)碳組分含量，從而增加莜麥地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量。

4 結(jié)論

在施用氮肥基礎(chǔ)上添加土壤調(diào)理劑可以提高莜麥生育中后期土壤gt;0.25 mm團(tuán)聚體含量以及團(tuán)聚體穩(wěn)定性，增加土壤總孔隙度和毛管孔隙度，降低土壤容重和非毛管孔隙度，提高土壤有機(jī)碳組分含量，促進(jìn)莜麥干物質(zhì)量和產(chǎn)量的提升。以減肥增效角度來看，80%氮肥+土壤調(diào)理劑能夠在產(chǎn)量穩(wěn)定的情況下進(jìn)一步改善土壤物理結(jié)構(gòu)和提升土壤有機(jī)碳及其組分。

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