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黑土旱地改稻田土壤修复水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

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浏览:- 发布日期:2020-05-11 14:25:50【

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤修复团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其13C、15N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤修复团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤修复团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。

【方法】选择东北典型黑土旱地土壤修复(种植大豆年限大于60年,作为对照)和改种不同年限的稻田土壤修复(3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆),利用土壤修复团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤修复团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。

【结果】在0—60cm土层,与对照土壤修复相比,改种水稻各年限土壤修复中2—0.25mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053mm和<0.053mm团聚体组成有所增加,>2mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053mm团聚体为主;团聚体平均重量直径(MWD)与>2mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系(P<0.01),与0.25—0.053mm、<0.053mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系(P<0.01或P<0.05);水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤修复相比,在0—40cm土层,2—0.25mm、0.25—0.053mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。

总体上,2—0.25mm、0.25—0.053mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60cm土层,>2mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系(P<0.01或P<0.05),在0—20cm土层,2—0.25mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系(P<0.01或P<0.05);<2mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而>0.25mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。

与对照土壤修复相比,各粒级团聚体中δ13C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ15N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ13C、δ15N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ13C随着土层的加深而增大,δ15N无明显变化规律。

【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤修复中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。