亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征

CharacteristicsofsoilaggregatestructureandorganiccarbonandnitrogendistributioninorchardsofdifferentplantingageinsubtropicalareasLINCheng1,ZHENGXiang-zhou1,GUOBao-ling1,DINGHong1,XIEYu2,ZHANGYu-shu1*（1.InstituteofSoilandFertilizer,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou350013,China;2.InstituteofAgro-EnvironmentandSoil,HainanAcademyofAgriculturalSciences,Haikou571100,China）Abstract：Toinvestigatetherelationshipbetweenplantingageandsoilaggregatestructureaswellasthedistributioncharacteristicsofor⁃ganiccarbonandnitrogen,soilsfromawoodland（0a）andorchardsofdifferentplantingage（2,10,20,30a）werecollectedandanalyzedinthisstudy.Theresultsshowedthatthecontentofsoilaggregateswithsize2mmincreasedafterconversionfromwoodlandtoorchard.Inorchardlands,thesoilaggregatecontentdecreasedwithitssizeandwasdominatedbytheparticlesizeclassesof2mmand0.25~2mm,whichwere40.1%~64.9%and30.6%~46.4%ofallsizeclasses,respectively.However,therewerenosignificantdifferencesinsoilaggre⁃gatestructureamongthedifferentplantingages.Thesoilorganiccarbonandtotalnitrogencontentsincreasedwithineachaggregatesizeclasswithplantingage,whereastheC/Nratiodecreased.Theincreasedsoilorganiccarbonandtotalnitrogencontentsweremainlydistrib⁃2019，38（7）:1560-15662019年7月农业环境科学学报JournalofAgro⁃EnvironmentScience林诚，郑祥洲，郭宝玲，等.亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征[J].农业环境科学学报,2019,38（7）：1560-1566.LINCheng,ZHENGXiang-zhou,GUOBao-ling,etal.Characteristicsofsoilaggregatestructureandorganiccarbonandnitrogendistributioninorchardsofdifferentplantingageinsubtropicalareas[J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2019,38（7）:1560-1566.亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征林诚1，郑祥洲1，郭宝玲1，丁洪1，解钰2，张玉树1*（1.福建省农业科学院土壤肥料研究所，福州350013；2.海南省农业科学院农业环境与土壤研究所，海口571100）收稿日期：2018-09-19录用日期：2018-12-28作者简介：林诚（1981—），福建永泰人，助理研究员，主要从事土壤养分循环研究。E-mail：[e-mail]*通信作者：张玉树E-mail：[e-mail]基金项目：国家自然科学基金项目（41771330，41401339，41330744）；福建省自然科学基金项目（2018J01058，2019J01105，2019J01104）；海南省自然科学基金项目（317190）；福建省属公益类科研院所基本科研专项（2016R1021-1，2019R1025-1）；福建省农业科学院科技项目（YC2015-6，AB2017-2，SIIT2017-1-9）Projectsupported：TheNationalNaturalScienceFoundationofChina（41771330，41401339，41330744）;TheNaturalScienceFoundationofFujianProv⁃ince（2018J01058，2019J01105，2019J01104）;TheNaturalScienceFoundationofHainanProvince（317190）;TheBasicScientificFoundationofPublicServiceResearchInstitutesofFujianProvince（2016R1021-1，2019R1025-1）;FoundationofFujianAcademicofAgriculturalSciences（YC2015-6,AB2017-2,SIIT2017-1-9）摘要：研究不同种植年限果园土壤团聚体结构变化规律，探究各粒级团聚体有机碳、全氮分布变化特征，旨在为亚热带地区果园土壤肥力形成和变化规律等相关研究提供参考。以林地土壤（0a）和不同种植年限（2、10、20、30a）果园土壤为研究对象，分析种植年限与土壤团聚体结构及其有机碳和全氮含量的关系。结果表明：与林地土壤相比，开垦为果园后的土壤中2mm团聚体含量显著增加；果园土壤团聚体含量随粒级减小而降低，其中2mm和0.25~2mm粒级分别占40.1%~64.9%和30.6%~46.4%；不同种植年限果园土壤各粒级团聚体含量无显著差异。各粒级团聚体有机碳和全氮含量随着种植年限的延长呈增加趋势，但C/N值呈下降趋势。相关分析表明，随种植年限延长而增加的土壤有机碳或全氮主要分布于0.25~2mm粒级团聚体。亚热带地区林地开垦为果园可增加土壤大团聚体含量，但开垦为果园后种植年限对土壤团聚体各粒级的分布无显著影响。虽然随着种植年限延长可显著提高各粒径下有机质和全氮含量，但C/N降低，建议果园管理过程中应适当减施氮肥、增施有机肥，提高土壤养分有效性。关键词：耕作；土壤团聚体；有机碳；全氮；C/N中图分类号：S153.6文献标志码：A文章编号：1672-2043（2019）07-1560-07doi:10.11654/jaes.2018-1193林诚，等：亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征2019年7月土壤团聚体结构是土壤肥力的主要指标之一，不仅决定土壤肥力，还与土壤的抗蚀能力、固碳潜力和环境质量等有直接关系[1]。良好的团聚体结构具有较好的持水性、孔隙度和通气性，可以满足植物对水、肥、气、热等因素的需求[2]。土壤团聚体是有机碳储存的场所，而有机碳又是水稳性团聚体形成必需的胶结物质[3]，因此土壤有机碳对增强土粒的团聚性、促进团粒结构的形成有重要作用[4]。反之，团聚体的形成又是有机碳固持与稳定的重要过程。有机碳通过被吸附到黏土矿物表面而包被在团聚体内得到物理保护，稳定的团聚体可以对其可矿化有机质进行有效保护从而免受微生物的分解[5]。但不同粒级团聚体有机碳含量存在明显差异。有研究表明，团聚体有机碳含量随粒级的增加而降低[6-7]，但也有研究认为大粒级团聚体有机碳含量更高，0.25mm粒级团聚体有机碳含量相对较低[8-9]。由于果树种植的经济效益较高，近几十年来很多林地被开垦为果园，我国果树种植面积由1980年的178万hm2增加到2016年的1298万hm2[10]。果园是一种特殊的经济林地，管理过程中踩踏多（农药化肥施用、采摘等）、翻耕少[11]，土壤团聚体结构的变化规律可能与常规农业用地不同。此外，高温多雨的气候条件，亚热带土壤的高度风化，脱硅富铝化程度高，富含铁、铝氧化物等[12]，这些特点对于团聚体的形成及稳定性均有一定的影响[13]。本文以亚热带地区不同种植年限柑橘园土壤作为研究对象，分析土壤团聚体结构变化规律及有机碳、氮分布变化特征，旨在为果园土壤肥力形成和变化规律等相关研究提供参考。1材料与方法1.1研究区域概况研究区域选择在福建省泉州市永春县，地跨南亚热带雨林带和中亚热带常绿阔叶林带，原始地带性植被为栲属、石柯属和青冈属植物。土壤以红壤为主，发育于花岗岩母质。年均气温17~21℃，年均降水量1660~2100mm，具有典型的亚热带土壤、气候特征。此外，永春县是我国著名的“芦柑之乡”，柑橘种植面积超过8667hm2。研究区域果园习惯施肥量为：开垦为果园后的前7a每年施用的化肥氮、磷和钾肥大约为300~500kgN·hm−2、100~300kgP2O5·hm−2和150~350kgK2O·hm−2，有机肥2000~8000kg·hm−2。种植10a后化肥氮、磷和钾肥大约为500~600kgN·hm−2，200~400kgP2O5·hm−2和300~500kgK2O·hm−2，有机肥8000~10000kg·hm−2。其中化肥一般由尿素、碳酸铵、过磷酸钙、氯化钾和复合肥等组成，有机肥一般为农家肥。1.2土样采集与分析选择未开垦林地（0a）和种植2、10、20、30a的柑橘园土壤作为研究对象，每个种植年限选择3个果园作为重复（每个果园间隔30m以上）。所有果园的坡向、坡度和管理措施基本一致。于2012年11月（水果采收后）取样。每个果园随机选择6株果树作为研究对象，在每棵果树滴水线内以树干为圆心、在2个不同半径（大约0.5m和0.8m）圆周上各随机取得3点，每个果园共36个子样点混合成一个样品。取样时先剥离土壤表面的枯枝落叶和杂草，采用内径为5cm土钻采集0~20cm土层样品。土壤水稳性团聚体的分离参照Elliott[14]的方法，采用德码zy200型土壤团粒分析仪分析。具体分析方法为：将采集的土壤样品风干后过5mm筛，称取100g风干土，置于2mm土筛上，蒸馏水浸泡10min，然后将土样依次通过0.25mm和0.053mm的土筛，分离出2、2~0.25、0.25~0.053mm和0.053mm共4级团聚体，收集各级筛子上的团聚体并分别转移至铝盒，于60℃下烘干，称量。0.053mm的团聚体通过将溶液沉降、离心获得。把0.25mm粒级的团聚体称为水稳性大团聚体，0.25mm粒级的团聚体称为水稳性微团聚体。土壤有机碳用重铬酸钾外加热法、全氮用凯氏定氮法测定[15]。不同种植年限果园土壤基本性质见表1。1.3数据统计方法采用SPSS18.0进行单因素方差分析，当差异达到5%显著水平时用Duncan进行检验。utedinthesoilaggregateswithsizesof0.25~2mm.Theseresultsindicatedthatsoilmacroaggregatecontent（2mm）increasedaftercon⁃versionfromwoodlandtoorchard,whereastherewerenosignificantdifferencesamongsoilsfromorchardsofdifferentplantingage.Thecontentsoforganiccarbonandtotalnitrogenimpr