土壤碳（C）和氮（N）含量在农田作物养分利用和循环中起着关键作用。土壤团聚体的C、N含量和稳定性是表征土壤结构、退化和稳定性的重要指标。姜-稻轮作和姜-菜轮作为水旱轮作和旱地轮作，具有不同的C、N保护机制。为探究不同轮作模式下农田土壤团聚体分布规律、稳定性和C、N含量的变化特征，寻求最优的轮作模式，以安徽省铜陵市姜-菜轮作和姜-稻轮作模式下的农田为研究对象，采集0~20cm深度的土壤样品，测定不同粒级土壤团聚体的质量分数，并使用单因素方差分析土壤团聚体及C、N含量的差异性。通过土壤团聚体稳定性指标平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、大团聚体含量（DR0.25）和分形维数（D）来衡量土壤团聚体的稳定，并使用皮尔逊相关系数分析土壤团聚体和团聚体C、N与土壤稳定性指标的关系。
安徽省铜陵市位于长江中下游(E117°42′~118°10′、N30°45′~31°07′)，属北亚热带湿润季风气候，年均气温16.4℃，年均日照时间为2025h，年日照率为43%，年均降水量1360.3mm。采样点土壤类型以水稻土和红壤为主，轮作模式为姜-菜轮作和姜-稻轮作，试验地已经历经5次轮作。姜-菜轮作研究样点位于安徽省铜陵市郊区大通镇大院村，为秋葵-白姜轮作模式，每2~3年轮作换茬1次。
研究区地理位置
2020年8月，用采土器分别采集姜-菜轮作和姜-稻轮作样地0~20 cm深度的土壤样品，每种处理采集5个重复，部分样品4 ℃冷藏保存，另一部分样品挑出根系和植物残体等杂质后，等自然风干后，过100目筛后待用。土壤团聚体含量通过湿筛法测定，土壤有机质含量通过土壤有机碳含量转换，土壤大团聚体含量与土壤团聚体稳定性指标平均质量直径和几何平均直径参照罗晓虹等的方法计算得出，分形维数与团聚体贡献率分别参照杨培岭等和邱莉萍等的方法计算得出，土壤C、N采用土壤碳氮元素分析仪(Elemental Analyzer Vario EL Ⅲ，Germany)测定，土壤密度和含水量分别采用环刀法和烘干法测定，土壤pH采用pH计(STARTER 300，USA)测定，水土质量比为2.5∶1，土壤电导率采用电导仪(2265FS，USA)测定。
(1)姜-菜轮作下姜季>0.053~0.25mm微团聚体质量分数比菜季显著增加53%(P<0.05),姜-稻轮作下姜季≤0.053mm微团聚体质量分数比稻季显著降低39%(P<0.05),>0.25~1.00mm大团聚体质量分数比稻季显著增加约2倍(P<0.05);>1.00 mm大团聚体质量分数比稻季降低37%(P < 0.05)。
不同轮作模式土壤团聚体质量分数
(2)与姜-稻轮作相比，姜-菜轮作分别显著降低姜季≤0.053mm微团聚体C、N质量分数32%与33%(P<0.05),>1.00mm大团聚体C、N含量分别显著降低39%与33%(P<0.05)；
不同轮作模式土壤团聚体C、N质量分数的变化
(3)姜-稻轮作下姜季>1.00mm大团聚体C的贡献率显著高于姜-菜轮作24%(P<0.05),>0.25~1.00mm大团聚体C、N贡献率分别显著低于姜-菜轮作32%与25%(P<0.05)；
不同粒级土壤团聚体C、N累计贡献率
(4)GMD和DR0.25均与>0.25~1.00mm大团聚体质量分数显著正相关(P<0.01),MWD与>1.00mm大团聚体含量显著正相关(P<0.01)，MWD、GMD、DR0.25均与>0.25mm大团聚体C、N显著正相关(P<0.05)。
土壤团聚体C、N质量分数与稳定性性指数相关性分析
结论：
相对于姜-菜轮作下的旱地轮作，水旱轮作下的姜-稻轮作模式可以持续改善土壤团聚体稳定性和维持高效的土壤C、N的养分利用，是实现铜陵市水土保持与养分协调利用的最优轮作模式，有利于维系白姜的可持续生产。
本研究由全球重要农业文化遗产项目"安徽铜陵姜-稻轮作系统"（DH-1612）赞助。
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