土壤团聚体是土壤结构的基本单元，是土壤中的各类矿物颗粒、金属氧化物、有机物质等通过胶结团聚过程所形成的多孔结构单元，是衡量土壤耕地质量的重要指标之一。土壤团聚体的稳定性受到多种土壤性质的影响，其中土壤pH会影响土壤中各种物质的存在状态，土壤有机碳和金属氧化物等物质是促进土粒团聚过程的重要胶结物质，这些性质与土壤团聚体的形成和稳定密切相关。施肥是引起土壤性质改变的直接原因。研究长期施肥对土壤性质及土壤团聚体分布和稳定性的影响，查明土壤团聚体稳定性的关键驱动因素，对提高耕地质量具有重要意义。近期，沈阳农业大学土地与环境学院联合中国农业科学院农业资源与农业区划研究所完成的题为“长期施肥对黑土和棕壤团聚体稳定性的影响及驱动因素”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷19期正式发表。依托34年黑土和45年棕壤长期定位试验，选取两定位点共有的不施肥（CK）、化肥（NPK）、化肥配施有机肥（NPKM）处理，以及黑土特有的化肥配施秸秆（NPKS）处理、棕壤特有的有机肥——猪厩肥（M）处理，采集0—20 cm土层土壤样品，测定土壤化学性质，采用湿筛法对土壤团聚体进行筛分。
相比于CK，NPK处理下黑土和棕壤大团聚体（>0.25 mm）比例显著降低8.6%和11.3%，团聚体平均重量直径（MWD）分别显著减少18.6%和10.7%，说明单施化肥导致黑土和棕壤团聚体稳定性显著降低；NPKM和M处理下棕壤的MWD分别显著增加44.2%和17.9%，而NPKM处理下黑土MWD未发生显著变化，但NPKS处理下黑土MWD显著提高11.8%，说明在棕壤中施用猪厩肥，黑土中秸秆还田是提高团聚体稳定性的重要措施。
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不同施肥处理下土壤团聚体稳定性指标平均重量直径、几何平均直径和分形维数土壤团聚体的稳定性主要受土壤化学性质的影响。长期施用化肥（NPK）导致黑土和棕壤的pH和交换性钙、镁离子（Ca2+、Mg2+）降低，阻碍了大团聚体的形成和稳定。施用有机物料（M、NPKM、NPKS）抑制了土壤pH的降低，提高土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）的含量，促进有机碳与铁铝氧化物、钙镁离子的结合，推动了黑土和棕壤颗粒的团聚过程，进而维持和提高了团聚体的稳定性。综合分析表明，影响黑土团聚体稳定的因素从大到小依次为络合态氧化铝（Alp）、Ca2+、POC、pH、MAOC，其中黑土团聚体稳定性与Alp显著负相关，与其余因素显著正相关。影响棕壤团聚体稳定性的关键因素从大到小依次为POC、络合态氧化铁（Fep）、pH、Mg2+、Ca2+、无定形态氧化铝（Alo）、Alp、无定形态氧化铁（Feo），其中棕壤团聚体稳定性与Alo和Feo显著负相关，与其他因素显著正相关。土壤化学性质与团聚体稳定性的关系
化肥配施有机物料（猪厩肥、秸秆）可以抑制土壤酸化，通过增加土壤POC和Ca2+含量，提高黑土和棕壤团聚体的稳定性，是延缓土壤结构退化的重要施肥措施。
该研究获得国家重点研发计划（2022YFD1500101）的资助。
李天娇, 张乃于, 申文艳, 宋天昊, 刘红芳, 刘晓燕, 张秀芝, 彭畅, 杨劲峰, 张淑香. 长期施肥对黑土和棕壤团聚体稳定性的影响及驱动因素[J]. 中国农业科学, 2024, 57(19): 3835-3847.
LI TianJiao, ZHANG NaiYu, SHEN WenYan, SONG TianHao, LIU HongFang, LIU XiaoYan, ZHANG XiuZhi, PENG Chang, YANG JinFeng, ZHANG ShuXiang. Effects of Long-Term Fertilization on Soil Aggregate Stability and Its Driving Factors in Black Soil and Brown Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(19): 3835-3847.
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