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生物质炭与土壤团聚体的形成和稳定性
发表时间:2017-06-29 10:46:36点击:2464
黑垆土有机质含量较低,土壤矿物以2:1型伊利石为主,土壤团聚体分布常出现较大的分异现象,尤其是在土壤表层,即一方面黏粒之间相互团聚形成大团聚体,另一方面团聚体的稳定性差,易崩解破坏形成微团聚体。土壤结构体过大会影响到土壤耕性,而过小则影响到水分入渗等。因此,黑垆土常对土壤耕性和水分入渗产生不良影响。外源物质输入、耕作方式的改变等都会对土壤结构状况和物理性质产生影响。
土壤仪器研究表明,施用生物质炭后0~10cm土层的大团聚体(5~8mm)减少,且随着生物质炭施用量的增加,减少幅度越大;同时增加了中级团聚体(2~5mm、1~2mm)的含量,减少了微团聚体(<0.25mm)含量,这与其他学者研究结果相似。其原因在于生物质炭本身具有较大的比表面积,且含有有机大分子等结构,具有胶结和团聚作用,能微团聚体(5~8mm)向0.25~0.5mm、0.5~1mm团聚体转化,从而使0.25~1mm团聚体随生物质炭施用量提高有一定程度的增加。另一方面,土壤表层的大团聚体(5~8mm)多为黏粒直接胶结团聚而形成,在施用生物质炭的情况下,生物炭可以通过氢键、表面库仑力、分子间的范德华力等吸附在黏粒表面,阻碍了黏粒之间的直接胶结,从而使大团聚体(5~8mm)减少,中级团聚体增加。另外,有研究表明,生物质炭施入土壤中提高了土壤微生物量和微生物活性,从而产生了较多的有机分泌物,土壤颗粒的相互团聚。
目前关于生物质炭对土壤团聚体稳定性影响方面研究较少且结论不一。研究通过室内培养试验,认为生物质炭添加到红壤中不能提高、甚至降低了土壤团聚体的稳定性;但也有一些研究认为生物质炭能显著提高团聚体的稳定性。本研究采用干筛法进行土壤团聚体分级,发现0~10cm土层施用生物质炭后团聚体的平均直径减小,稳定性下降。这与生物质炭的进入阻碍了黏粒之间的直接相互胶结,从而不利于大团聚体(5~8mm)的形成有关。意味着施用生物质炭使耕层土壤结构体的力稳定性降低,这对于质地偏黏的黑垆土而言有利于提高其耕性。而10~20cm土层的团聚体平均直径在施用10~20t.hm-2量时有所增大(与CK相比),在施用30t.hm-2量时又有所减小。
因此,施用生物质炭对亚表层土壤团聚体稳定性的影响较复杂,有待进一步研究。当然,本试验仅以1a的结果为基础,施用生物质炭对土壤表层和亚表层团聚体大小和稳定性的长期影响还需要进一步深入研究。