长期施肥对小麦-玉米轮作土壤微团聚体组成和分形特征的影响

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1、第48卷第6期土壤学报Vo1．48．No．62011年11月ACTAPEDOLOGICASINICANov．，2011长期施肥对小麦-玉米轮作土壤微团聚体组成和分形特征的影响术龚伟颜晓元”蔡祖聪王景燕(1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)(2四川农业大学林业生态工程省级重点实验室，四川雅安625014)摘要通过对华北平原小麦-玉米轮作农田生态系统18a田间施肥试验，研究了长期不同施肥处理对耕层(0～20cm)土壤微团聚体组成及：分形维数(D)的影响，并探讨了特征微团聚体组成比例(PCM，<20m／(250～20)

2、)、微团聚体测定中<20m与2000～20p,m粒级含量的比值(RMD，<20m／(2000～20)m)和D与土壤肥力之间的关系。施肥处理包括化肥NPK不同组合(NPK、NP、NK、PK)，全部施用有机肥(OM)，1／2有机肥+化肥NPK(1／2OMN)及不施肥(CK)共7个处理。各施肥处理均能降低土壤PCM、RMD和D，提高土壤有效养分含量和酶活性。各处理土壤PCM、RMD和D均为OM处理最低，且有机肥与化肥NPK配施低于单施化肥各处理，而化肥处理中NPK均衡施用的降低效果最好。土壤PCM、RMD和D与作物产量、有机质和碱解氮含量及酶活性之间相关性较好，且P

3、CM、RMD和D三者两两之间也具有较好的相关性。说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是改善微团聚体组成、降低PCM、RMD和D及提高土壤保肥和供肥能力的关键；PCM、RMD和D均可作为评价长期施肥作物系统土壤肥力的综合性定量指标。关键词长期施肥；微团聚体组成；特征微团聚体；分形维数；土壤肥力中图分类号s152．32；S158．5文献标识码A土壤肥力是土壤的基本属性，是土壤物理、化团聚体组成的研究提出，微团聚体测定中<20m学和生物性质的综合反映，也是影响作物生长发育与2000～20Ixm粒级含量的比值(<20I．zm／(2000～和产量的

4、关键因素之一。土壤肥力的维持和提20)m)的高低也应该能够用来表征土壤肥力的高高从根本上决定了人类生存所需的物质和能量等低。土壤是具有不规则形状和自相似性的多孔介质，的获得程度及其可持续性。对土壤肥力实质的具有分形特性。杨培岭等提出用粒径的重量分系统研究表明，不同粒级的微团聚体在营养元素的布取代粒径的数量分布直接计算粒径分布的分形维保持、供应及转化能力等方面发挥着不同的作用，数，表征土壤粒径的大小组成和质地组成的均匀程土壤微团聚体及其适宜的组合是土壤肥力的物质度，并在一定程度上使其定量化，是描述土壤结构特基础，其组成密切影响着土壤的保：水和供水性征的新方法。目

5、前，有关长期施肥对土壤特征微团聚能，是土壤中水分和养分保贮和释供的关键机制，体组成比例方面的研究报道较少，而有关长期与土壤肥力水平存在着明显的相关关系，可以作为施肥对土壤微团聚体分形特征方面的研究尚未见报衡量土壤肥力的综合指标。陈恩凤等对我国道。鉴于此，本研究以河南省封丘县的中国科学院封主要农业土壤大、小粒级土壤微团聚体的组成比例丘农业生态国家实验站为平台，研究长期施肥条件下与土壤肥力的关系进行研究时发现，特征微团聚体小麦-玉米轮作系统不同施肥处理土壤微团聚体组成组成比例(<10m／(250～10)Ixm)能比较综合地比例、分形维数、养分含量和酶活性变化，对深

6、入认识反映土壤对于水肥的保供性能，可作为评断土壤肥土壤性质变化规律与施肥关系，制定合理的施肥措施力水平的有用指标。龚伟等先前对林业土壤微与促进农业生态系统可持续发展具有重要意义。中国科学院知识创新工程重要方向项目(kzex2一yw一406—2，kzcx2一yw一312)资助十通讯作者作者简介：龚伟(198O一)，男，博士，副教授，硕士生导师，博士后，主要从事土壤生态方面研究工作。E-mail：gongwei@sieau．edu．Crl电话：13981601095收稿日期：2010—02—20；收到修改稿日期：2010—07—25l142土壤学报48卷靛酚蓝比色

7、法；土壤微团聚体组成和颗粒组成均1材料与方法采用吸管法。土壤团聚度=(>0．05mm微团聚体分析值一>0．05mm机械组成分析值)／>0．05mm1．1试验区概况机械组成分析值¨。试验在中国科学院封丘农业生态国家实验站陈恩凤等以10Ixm为界划分大、小级别的微(35。O0N，114。24E)内进行。该地区属半干旱、半团聚体，并将它们称为特征微团聚体。微团聚体组成湿润的暖温带季风气候区，年平均降水量605mm，的测定方法与土壤颗粒组成方法相似，土壤粒级划分主要集中于7月至9月，年蒸发量1875mm，年平方案包括国际制、美国制、前苏联制和中国制⋯。因均气温为13．

8、9~C，无霜期220d左右。供试土壤为