• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于CT扫描技术研究有机无机肥长期配施对土壤物理特征的影响

王宪玲 赵志远 马艳婷 郑朝霞 郑伟 翟丙年 赵政阳

引用本文:
Citation:

基于CT扫描技术研究有机无机肥长期配施对土壤物理特征的影响

    作者简介: 王宪玲E-mail: Xianling07@nwafu.edu.cn;
    通讯作者: 翟丙年, E-mail:zhaibingnian@nwafu.edu.cn
  • 基金项目: 国家苹果现代产业技术体系建设专项经费(CARS-27);公益性行业(农业)科研专项(201303104);陕西省农业科技创新转化项目(NYKJ-2015-17);杨凌示范区农业科技示范推广能力提升项目(2015-TS-18);西北农林科技大学试验示范基地科技成果推广项目(TGZX2014-16);陕西省科技重大专项(2020zdzx03-0201)。

Study on the effects of long-term application of chemical fertilizer combined with manure on soil physical properties of apple orchard based on CT scanning technology

    Corresponding author: ZHAI Bing-nian, E-mail:zhaibingnian@nwafu.edu.cn ;
  • 摘要:   【目的】  研究长期有机无机肥配施对土壤孔隙特征、土壤水分参数等土壤剖面物理特征的影响,深入认识有机无机肥配合施用效果的机理。  【方法】  试验基于渭北旱塬12年苹果园长期定位试验,设不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK) 和有机无机肥配施 (MNPK) 3个处理,采用CT扫描法定量分析了0—40 cm土壤样品中大孔隙 (>1000 μm) 的数量,计算了大孔隙度及大孔隙在土壤剖面中的分布特征, 同时采用常规方法测定了0—10、10—20和20—40 cm土壤样品的土壤容重、田间持水量及饱和导水率等。  【结果】  1) 相比NPK处理,有机无机肥配施对0—20 cm土层土壤大孔隙度有提高的趋势,在20—40 cm土层,有机无机肥配施相比单施化肥土壤大孔隙度提高了91.7% (P < 0.05);MNPK处理土壤大孔隙数量在3个土层均为最大,在0—10和20—40 cm土层,分别较NPK处理提高了38.4%和54.8% (P < 0.05)。NPK处理大孔隙数量在0—10和10—20 cm分别显著高于CK。2) 与不施肥相比,单施化肥除10—20 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量有明显升高外,其它土层没有明显变化,而有机无机肥配施0—10、20—40 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量较不施肥均有明显提升;有机无机肥配施相比不施肥、单施化肥在不同土层的土壤容重均为最小,而20—40 cm土层单施化肥的土壤容重较不施肥提高了2.8% (P > 0.05)。3) 相关分析表明,土壤大孔隙数量、大孔隙度与田间持水量、土壤饱和导水率呈极显著正相关 (P < 0.01),与土壤容重呈极显著负相关 (P < 0.01),而与土壤机械组成无显著相关性。  【结论】  相比单施化肥,长期有机无机肥配施改善了苹果园0—40 cm土层土壤的大孔隙状况和土壤的持水、导水性能,在20—40 cm土层效果更明显,有机无机肥配施可改善渭北旱塬苹果园土壤物理性质。
  • 图 1  不同施肥措施下不同土层土壤大孔隙度、大孔隙数量及孔隙成圆率

    Figure 1.  Macroporosity, number of macropores and circularity of soil in three soil layers under different fertilizer managements

    图 2  不同施肥措施下0—40 cm土层的大孔隙数量及大孔隙度

    Figure 2.  Number of macropores and macroporosity in 0–40 cm soil layer under different fertilizer managements

    图 3  不同施肥措施土壤饱和导水率

    Figure 3.  Saturated hydraulic conductivity under different fertilizer managements

    表 1  不同处理的施肥量 (kg/hm2)

    Table 1.  Fertilizers application rates of different treatments

    处理Treatment羊粪Sheep manureNP2O5K2O
    CK 0 0 0 0
    NPK 0675405405
    MNPK22500 641405405
    下载: 导出CSV

    表 2  不同施肥措施土壤田间持水量 (%)

    Table 2.  Field water capacity of soil under different fertilizer managements

    处理
    Treatment
    土层Soil depth (cm)
    0—1010—2020—40
    CK 30.79 ± 2.76 b27.52 ± 0.91 b23.93 ± 1.71 b
    NPK 34.29 ± 1.24 ab36.26 ± 0.84 a24.94 ± 0.96 b
    MNPK36.14 ± 2.83 a35.39 ± 0.71 a30.77 ± 1.32 a
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters in the same column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 3  不同施肥措施下不同土层土壤机械组成 (%)

    Table 3.  Soil mechanical composition in different depths under different fertilizer managements

    处理
    Treatment
    0—10 cm10—20 cm20—40 cm
    黏粒Clay粉粒Silt砂粒Sand黏粒Clay粉粒Silt砂粒Sand黏粒Clay粉粒Silt砂粒Sand
    CK 3.17 ± 0.27 a83.27 ± 2.14 a 13.44 ± 0.56 ab3.75 ± 0.27 a82.27 ± 2.03 a14.65 ± 0.61 a3.29 ± 0.17 b84.22 ± 2.33 a13.42 ± 0.95 a
    NPK 3.47 ± 0.24 a79.67 ± 4.31 a16.85 ± 1.14 a3.43 ± 0.23 a85.66 ± 2.07 a11.77 ± 0.87 b3.87 ± 0.10 a83.05 ± 1.48 a13.66 ± 0.54 a
    MNPK3.32 ± 0.30 a82.34 ± 3.11 a13.23 ± 0.97 b3.46 ± 0.42 a83.74 ± 1.83 a 12.80 ± 1.62 ab3.99 ± 0.21 a82.03 ± 1.68 a13.36 ± 0.89 a
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters in the same column meant significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 4  不同施肥措施下不同土层土壤容重 (g/cm3)

    Table 4.  Soil bulk density in different depths under different fertilizer managements

    处理
    Treatment
    土层Soil depth (cm)
    0—1010—2020—40
    CK 1.30 ± 0.06 a1.41 ± 0.03 a1.41 ± 0.08 a
    NPK 1.26 ± 0.05 a 1.35 ± 0.06 ab1.45 ± 0.04 a
    MNPK1.22 ± 0.03 a1.28 ± 0.02 b1.37 ± 0.03 a
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters in the same column mean significant difference among treatments (P < 0.05) .
    下载: 导出CSV

    表 5  土壤孔隙特征与其他土壤物理指标之间的相关系数矩阵 (n = 27)

    Table 5.  Correlation coefficient matrix between soil pore characteristics and other soil indexes

    项目
    Item
    大孔隙数量
    MP
    大孔隙度
    MPS
    饱和导水率
    SHC
    容重
    Bulk density
    田间持水量
    FWC
    黏粒
    Clay
    粉粒
    Silt
    砂粒
    Sand
    大孔隙数量MP1.000
    大孔隙度MPS0.870**1.000
    饱和导水率SHC0.569**0.547**1.000
    容重Bulk density−0.790**−0.727**−0.511**1.000
    田间持水量FWC0.774**0.711**0.717**−0.863**1.000
    黏粒Clay−0.115−0.172−0.1060.434*−0.2511
    粉粒Silt−0.195−0.0410.2780.103−0.088−0.1701
    砂粒Sand0.019−0.093−0.515**−0.014−0.0720.118−0.803**1
    注(Note):MP—Macropore number; MPS—Macroporosity; FWC—Field water capacity; SHC—Saturated hydraulic conductivity; *—P < 0.05; **—P < 0.01.
    下载: 导出CSV
  • [1] Young I M. Interactions and self-organization in the soil-microbe complex[J]. Science, 2004, 304(5677): 1634–1637. doi:  10.1126/science.1097394
    [2] Letey J. The study of soil structure—science or art[J]. Australian Journal of Soil Research, 1991, 29(6): 699. doi:  10.1071/SR9910699
    [3] Pagliai M, Vignozzi N, Pellegrini S. Soil structure and the effect of management practices[J]. Soil and Tillage Research, 2004, 79(2): 131–143. doi:  10.1016/j.still.2004.07.002
    [4] 鞠忻倪, 贾玉华, 甘淼, 等. 黄土沟壑区不同地形部位土壤大孔隙特征研究[J]. 土壤学报, 2018, 55(5): 1098–1107. Ju X N, Jia Y H, Gan M, et al. Characteristics of soil macropores in the gully area of loess plateau as affected by terrain[J]. Acta Pedologica Sinica, 2018, 55(5): 1098–1107.
    [5] Warner G S, Nieber J L, Moore I D, et al. Characterizing macropores in soil by computed tomography[J]. Soil Science Society of America Journal, 1989, 53(3): 653–660. doi:  10.2136/sssaj1989.03615995005300030001x
    [6] 杨永辉, 武继承, 毛永萍, 等. 免耕对土壤剖面孔隙分布特征的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(7): 1019–1028. Yang Y H, Wu J C, Mao Y P, et al. Effect of no-tillage on pore distribution in soil profile[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(7): 1019–1028.
    [7] 赵佐平, 同延安, 刘芬, 等. 渭北旱塬苹果园施肥现状分析评估[J]. 中国生态农业学报, 2012, 20(8): 1003–1009. Zhao Z P, Tong Y A, Liu F, et al. Assessment of current conditions of household fertilization of apples in Weibei Plateau[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012, 20(8): 1003–1009. doi:  10.3724/SP.J.1011.2012.01003
    [8] 高义民, 同延安, 路永莉, 王小英. 陕西渭北红富士苹果园土壤有效养分及长期施肥对产量的影响[J]. 园艺学报, 2013, 40(4): 613–622. Gao Y M, Tong Y A, Lu Y L, Wang X Y. Effects of soil available nutrients and long-term fertilization on yield of Fuji apple orchard of Weibei area in Shaanxi, China[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2013, 40(4): 613–622.
    [9] 马常宝, 卢昌艾, 任意, 等. 土壤地力和长期施肥对潮土区小麦和玉米产量演变趋势的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(4): 796–802. Ma C B, Lu C A, Ren Y, et al. Effect of soil fertility and long-term fertilizer application on the yields of wheat and maize in fluvo-aquic soil[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2012, 18(4): 796–802.
    [10] 王飞, 林诚, 李清华, 等. 长期不同施肥对南方黄泥田水稻子粒品质性状与土壤肥力因子的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(2): 283–290. Wang F, Lin C, Li Q H, et al. Effects of long-term fertilization on rice grain qualities and soil fertility factors in yellow paddy fields of southern China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2011, 17(2): 283–290.
    [11] Bronick C J, Lal R. Soil structure and management[J]. Geoderma, 2005, 124(1−2): 3–22.
    [12] Kaiser M, Ellerbrock R H. Functional characterization of soil organic matter fractions different in solubility originating from a long-term field experiment[J]. Geoderma, 2005, 127(2−4): 196–206.
    [13] Munkholm L J, Schjonning P, Debosz K, et al. Aggregatestrength and mechanical behavior of a sandy loam soil under long-term fertilization treatments[J]. European Journal of Soil Science, 2002, 53: 129–137. doi:  10.1046/j.1365-2389.2002.00424.x
    [14] 武晓莉, 姚晶晶, 贺龙云, 等. 黄土区不同施肥措施对新造农田土壤的改良效果[J]. 中国水土保持科学, 2015, 13(5): 99–104. Wu X L, Yao J J, He L Y, et al. Improvement of new farmland soil in loess area under different fertilization treatments[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2015, 13(5): 99–104.
    [15] 巩庆利, 翟丙年, 郑伟, 等. 渭北旱地苹果园生草覆盖下不同肥料配施对土壤养分和酶活性的影响[J]. 应用生态学报, 2018, 29(1): 205–212. Gong Q L, Zhai B N, Zheng W, et al. Effects of grass cover combined with different fertilization regimes on soil nutrients and enzyme activities in apple orchard in Weibei dryland, China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(1): 205–212.
    [16] Scott H D. Soil physics: agricultural and environmental applications[J]. Soil Science, 2000, 166(10): 717–718.
    [17] 张扬, 吴发启, 张进, 许敏. 陕西省优质苹果园表层土壤水分特征[J]. 西北农业学报, 2010, 19(10): 91–95. Zhang Y, Wu F Q, Zhang J, Xu M. Study on topsoil water characteristics of high quality apple orchards in Shaanxi Province[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2010, 19(10): 91–95.
    [18] Poesen J, Ingelmo-Sanchez F. Run off and sediment yield from top soils with different porosity as affected by rock fragment cover and position[J]. Catena, 1992, 19(5): 451–474. doi:  10.1016/0341-8162(92)90044-C
    [19] Li T C, Shao M A, Jia Y H. Application of X-ray tomography to quantify macropore characteristics of loess soil under two perennial plants[J]. European Journal of Soil Science, 2016, 67(3): 266–275. doi:  10.1111/ejss.12330
    [20] 史银光, 李花, 李平儒, 等. 长期施用化肥或不同有机物对土土壤物理性质的影响[J]. 西北农业学报, 2010, 19(9): 124–130. Shi Y G, Li H, Li P R, et al. Effects of long-term application of different organic manure or chemical fertilizer on physical properties of Lou soil[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2010, 19(9): 124–130.
    [21] 侯会静, 韩正砥, 杨雅琴, 等. 生物有机肥的应用及其农田环境效应研究进展[J]. 中国农学通报, 2019, 35(14): 82–88. Hou H J, Han Z D, Yang Y Q, et al. Bio-organic fertilizer: application and farmland environmental effects[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2019, 35(14): 82–88.
    [22] 杨果, 张英鹏, 魏建林, 等. 长期施用化肥对山东三大土类土壤物理性质的影响[J]. 中国农学通报, 2007, 23(12): 244–250. Yang G, Zhang Y P, Wei J L, et al. Effects of long-term chemical fertilization on soil physical properties of three soils in Shandong Province[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2007, 23(12): 244–250.
    [23] 王改兰, 段建南, 贾宁凤, 廖建平. 长期施肥对黄土丘陵区土壤理化性质的影响[J]. 水土保持学报, 2006, 20(4): 82–85, 89. Wang G L, Duan J N, Jia N F, Liao J P. Effects of long-term fertilization on soil physical and chemical property in Loess hilly area[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(4): 82–85, 89.
    [24] Andrenelli M C, Maienzab A, Genesiob L, et al. Field application of pelletized biochar: Short term effect on the hydrological properties of a silty clay loam soil[J]. Agricultural Water Management, 2016, 163: 190–196. doi:  10.1016/j.agwat.2015.09.017
    [25] Yang Y H, Wu J C, Zhao S W, et al. Assessment of the responses of soil pore properties to combined soil structure amendments using x-ray computed tomography[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1): 695–704. doi:  10.1038/s41598-017-18997-1
    [26] Soane B D. The role of organic matter in soil compatibility: A review of some practical aspects[J]. Soil and Tillage Research, 1990, 16(1): 179–201.
    [27] 蔡太义, 张佳宝, 张丛志, 等. 基于显微CT研究施肥方式对砂姜黑土大孔隙结构的影响[J]. 干旱区资源与环境, 2017, 31(12): 143–149. Cai T Y, Zhang J B, Zhang C Z, et al. Effects of fertilization mode on macropore characteristics of the Shajiang black soil (vertisol) based on computed tomography (CT) images[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2017, 31(12): 143–149.
    [28] 路克国, 朱树华, 张连忠. 有机肥对土壤理化性质和红富士苹果果实品质的影响[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 2003, 7(3): 205–208. Lu K G, Zhu S H, Zhang L Z. The effect of bio-fertilizer on soil property and fruit quality of red Fuji apple[J]. Journal of Shihezi University (Natural Science Edition), 2003, 7(3): 205–208.
    [29] 梁向锋, 赵世伟, 张扬, 华娟. 子午岭植被恢复对土壤饱和导水率的影响[J]. 生态学报, 2009, 29(2): 636–642. Liang X F, Zhao S W, Zhang Y, Hua J. Effects of vegetation rehabilitation on soil saturated hydraulic conductivity in Ziwuling Forest area[J]. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(2): 636–642.
    [30] 王道中, 花可可, 郭志彬. 长期施肥对砂姜黑土作物产量及土壤物理性质的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(23): 4781–4789. Wang D Z, Hua K K, Guo Z B. Effects of long-term fertilization on crop yield and soil physical properties in lime concretion black soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(23): 4781–4789.
    [31] 邓超, 毕利东, 秦江涛, 等. 长期施肥下土壤性质变化及其对微生物生物量的影响[J]. 土壤, 2013, 45(5): 888–893. Deng C, Bi L D, Qin J T, et al. Effects of long-term fertilization on soil property changes and soil microbial biomass[J]. Soils, 2013, 45(5): 888–893.
    [32] 方堃, 陈效民, 张佳宝, 等. 红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究[J]. 灌溉排水学报, 2008, 27(4): 67–69. Fang K, Chen X M, Zhang J B, et al. Saturated hydraulic conductivity and its influential factors of typical farmland in red soil region[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2008, 27(4): 67–69.
    [33] 陈效民, 黄德安, 吴华山. 太湖地区主要水稻土的大孔隙特征及其影响因素研究[J]. 土壤学报, 2006, 43(3): 509–512. Chen X M, Huang D A, Wu H S. Characteristics of macropores and their affecting factors of major paddy soils in Taihu Lake region[J]. Acta Pedologica Sinica, 2006, 43(3): 509–512.
    [34] 李涛, 李晓琳, 郝新梅, 康绍忠. 应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布[J]. 农业工程学报, 2014, 30(9): 84–92. Li T, Li X L, Hao X M, Kang S Z. Predicting spatial distribution of soil saturated hydraulic conductivity by soil texture on vineyard in arid region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(9): 84–92.
    [35] 吕殿青, 邵明安, 刘春平. 容重对土壤饱和水分运动参数的影响[J]. 水土保持学报, 2006, 20(3): 154–157. Lü D Q, Shao M A, Liu C P. Effect of bulk density on soil saturated water movement parameters[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(3): 154–157.
    [36] 王欢, 付威, 胡锦昇, 等. 渭北旱塬管理措施对冬小麦地土壤剖面物理性状的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(7): 1097–1106. Wang H, Fu W, Hu J S, et al. Effects of agricultural measures on soil profile physical properties of winter wheat field in Weibei highland, China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2019, 25(7): 1097–1106.
  • [1] 魏文良刘路仇恒浩 . 有机无机肥配施对我国主要粮食作物产量和氮肥利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(8): 1384-1394. doi: 10.11674/zwyf.19511
    [2] 梁路马臣张然翟丙年李紫燕王朝辉 . 有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(4): 544-554. doi: 10.11674/zwyf.18182
    [3] 王玫徐少卓刘宇松张素素张红陈学森王艳芳毛志泉 . 生物炭配施有机肥可改善土壤环境并减轻苹果连作障碍. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(1): 220-227. doi: 10.11674/zwyf.17073
    [4] 毛云飞于文章王增辉杨恒峰张佳腾高付凤陈学森毛志泉沈向 . 土施维生素B6对苹果园土壤微生物多样性的影响. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(2): 394-403. doi: 10.11674/zwyf.17323
    [5] 彭星星郭正张玉娇李军 . 长期有机肥与化肥配施对渭北旱塬苹果园水分生产力和土壤有机碳含量影响的定量模拟. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(1): 33-43. doi: 10.11674/zwyf.17045
    [6] 丁奠元冯浩赵英杜璇 . 氨化秸秆还田对土壤孔隙结构的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(3): 650-658. doi: 10.11674/zwyf.15128
    [7] 解开治徐培智蒋瑞萍卢钰升顾文杰李文英李夏孙丽丽 . 有机无机肥配施提升冷浸田土壤氮转化相关微生物丰度和水稻产量. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(5): 1267-1277. doi: 10.11674/zwyf.15306
    [8] 李景云秦嗣军葛鹏吕德国刘灵芝 . 不同生育期苹果园土壤氨氧化微生物丰度研究. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(4): 1149-1156. doi: 10.11674/zwyf.15052
    [9] 唐先干刘光荣徐昌旭袁福生秦文婧王萍李祖章倪康侯红乾 . 有机无机肥配施对稻穗不同部位粒重与结实率的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(5): 1336-1342. doi: 10.11674/zwyf.2015.0529
    [10] 习斌翟丽梅刘申刘宏斌杨波任天志 . 有机无机肥配施对玉米产量及土壤氮磷淋溶的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(2): 326-335. doi: 10.11674/zwyf.2015.0206
    [11] 董春华高菊生曾希柏刘强徐明岗文石林 . 长期有机无机肥配施下红壤性稻田水稻产量及土壤有机碳变化特征. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(2): 336-345. doi: 10.11674/zwyf.2014.0209
    [12] 刘富庭张林森李雪薇李丙智韩明玉谷洁王晓琳 . 生草对渭北旱地苹果园土壤有机碳组分及微生物的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(2): 355-363. doi: 10.11674/zwyf.2014.0211
    [13] 李若楠张彦才黄绍文唐继伟王丽英陈丽莉翟彩霞 . 节水控肥下有机无机肥配施对日光温室黄瓜–番茄轮作体系土壤氮素供应及迁移的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 677-688. doi: 10.11674/zwyf.2013.0319
    [14] 范鹏李军张丽娜曹裕居马汗.卡斯木 . 黄土高原苹果园地深层土壤氮素含量与分布特征. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(2): 420-429. doi: 10.11674/zwyf.2013.0219
    [15] 周江明 . 有机-无机肥配施对水稻产量、品质及氮素吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(1): 234-240. doi: 10.11674/zwyf.2012.11186
    [16] 郁洁蒋益徐春淼沈其荣徐阳春* . 不同有机物及其堆肥与化肥配施对小麦生长及氮素吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(6): 1293-1302. doi: 10.11674/zwyf.2012.12136
    [17] 葛顺峰姜远茂魏绍冲房祥吉 . 不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向初探. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(4): 949-955. doi: 10.11674/zwyf.2011.0543
    [18] 杨雨林郭胜利马玉红车升国孙文艺 . 黄土高原沟壑区不同年限苹果园土壤碳氮磷变化特征 . 植物营养与肥料学报, 2008, 14(4): 685-691. doi: 10.11674/zwyf.2008.0411
    [19] 贾伟周怀平解文艳关春林郜春花石彦琴 . 长期有机无机肥配施对褐土微生物生物量碳、氮量及酶活性的影响 . 植物营养与肥料学报, 2008, 14(4): 700-705. doi: 10.11674/zwyf.2008.0413
    [20] 樊军邵明安郝明德王全九 . 黄土旱塬塬面生态系统土壤硝酸盐累积分布特征. 植物营养与肥料学报, 2005, 11(1): 8-12. doi: 10.11674/zwyf.2005.0102
  • 加载中
图(3)表(5)
计量
  • 文章访问数:  97
  • HTML全文浏览量:  81
  • PDF下载量:  5
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-08
  • 网络出版日期:  2020-10-19
  • 刊出日期:  2020-09-25

基于CT扫描技术研究有机无机肥长期配施对土壤物理特征的影响

    作者简介:王宪玲E-mail: Xianling07@nwafu.edu.cn
    通讯作者: 翟丙年, zhaibingnian@nwafu.edu.cn
  • 1. 西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100
  • 2. 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西杨凌 712100
  • 3. 西北农林科技大学苹果试验站,陕西白水 715600
  • 基金项目: 国家苹果现代产业技术体系建设专项经费(CARS-27);公益性行业(农业)科研专项(201303104);陕西省农业科技创新转化项目(NYKJ-2015-17);杨凌示范区农业科技示范推广能力提升项目(2015-TS-18);西北农林科技大学试验示范基地科技成果推广项目(TGZX2014-16);陕西省科技重大专项(2020zdzx03-0201)。
  • 摘要:   【目的】  研究长期有机无机肥配施对土壤孔隙特征、土壤水分参数等土壤剖面物理特征的影响,深入认识有机无机肥配合施用效果的机理。  【方法】  试验基于渭北旱塬12年苹果园长期定位试验,设不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK) 和有机无机肥配施 (MNPK) 3个处理,采用CT扫描法定量分析了0—40 cm土壤样品中大孔隙 (>1000 μm) 的数量,计算了大孔隙度及大孔隙在土壤剖面中的分布特征, 同时采用常规方法测定了0—10、10—20和20—40 cm土壤样品的土壤容重、田间持水量及饱和导水率等。  【结果】  1) 相比NPK处理,有机无机肥配施对0—20 cm土层土壤大孔隙度有提高的趋势,在20—40 cm土层,有机无机肥配施相比单施化肥土壤大孔隙度提高了91.7% (P < 0.05);MNPK处理土壤大孔隙数量在3个土层均为最大,在0—10和20—40 cm土层,分别较NPK处理提高了38.4%和54.8% (P < 0.05)。NPK处理大孔隙数量在0—10和10—20 cm分别显著高于CK。2) 与不施肥相比,单施化肥除10—20 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量有明显升高外,其它土层没有明显变化,而有机无机肥配施0—10、20—40 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量较不施肥均有明显提升;有机无机肥配施相比不施肥、单施化肥在不同土层的土壤容重均为最小,而20—40 cm土层单施化肥的土壤容重较不施肥提高了2.8% (P > 0.05)。3) 相关分析表明,土壤大孔隙数量、大孔隙度与田间持水量、土壤饱和导水率呈极显著正相关 (P < 0.01),与土壤容重呈极显著负相关 (P < 0.01),而与土壤机械组成无显著相关性。  【结论】  相比单施化肥,长期有机无机肥配施改善了苹果园0—40 cm土层土壤的大孔隙状况和土壤的持水、导水性能,在20—40 cm土层效果更明显,有机无机肥配施可改善渭北旱塬苹果园土壤物理性质。

    English Abstract

    • 土壤孔隙是土壤结构的重要组成部分,研究土壤孔隙能够真实地反映土壤结构状况[1-3]。而土壤大孔隙是固相土壤颗粒与团聚体之间容纳水分和气体的空间,它既是土壤中物质和能量交换的通道,又是植物根系、土壤动物和微生物活动的场所。土壤大孔隙的数量、大小和空间结构对土壤的透气性、持水保水性能以及植物根系在土壤空间的伸展有着重要的影响[4]。CT扫描技术具有对土体非破坏性分析、成像速度快、分析精度可达微米尺度等优点,便于对土壤结构进行定量评价;同时,CT 扫描技术可准确揭示大孔隙 (直径 >1 mm) 的数量、大小和位置[5],且用常规方法计算出的总孔隙度与 CT 法得出的结果较为一致[6]。目前,CT 技术被广泛应用于土壤特性测定。

      陕西在我国乃至世界的苹果产业发展中有着极其重大的影响力,近年以渭北旱塬为代表的陕西苹果产业得到迅猛发展,但当地果园粗放管理现象严重,对合理施肥认识缺乏,果园施肥长期以化肥为主,忽视有机肥的施用,导致土壤板结、肥力下降、养分不平衡等问题[7],造成果园产量低且不稳定[8]。大量的长期定位试验研究结果表明,化肥与有机肥配施能增加土壤有机质和土壤养分含量,提高作物产量,提升土壤肥力水平[9-10],但长期施用无机肥料会使土壤密度容重增加、田间持水量降低[11-12]、土壤退化等[13],且对土壤和农产品带来一定的污染和影响[14]。目前对渭北果园土壤质量的研究多集中在养分状况和生物学[15]方面,基于CT扫描技术对于土壤孔隙特征及其他土壤指标的研究比较缺乏,因此,探明长期有机无机肥配施对土壤孔隙特征、土壤结构及土壤水分参数等土壤剖面物理特征影响,可为果菜茶有机肥替代化肥方案的实施提供科学依据。

      • 试验在陕西省渭南市白水县西北农林科技大学苹果试验站进行。试验地年平均气温 11.4℃,昼夜温差大,无霜期207天左右,多年平均降水量570 mm,日照充足,光热资源丰富。试验地土壤类型为黄墡土,质地中壤,其基础肥力水平为:有机质含量13.0 g/kg、全氮1.0 g/kg、速效氮24.9 mg/kg、有效磷15.9 mg/kg、速效钾151.3 mg/kg、pH 8.3。

      • 田间试验为2008年秋开始的长期定位试验,至今已有12年。供试品种为‘长富二号’(Malus pumila Mill),基砧为M26 (矮化中间砧),株行距2 m × 4 m,树形为自由纺锤形,小区面积为24 m2。在长期定位试验中选取不施肥处理 (CK)、单施化肥处理 (NPK)、有机无机肥配施处理 (MNPK) 3个处理,每个处理取3次重复。施用肥料为尿素 (N 46%)、硫酸钾 (K2O 50%) 和磷酸二铵 (P2O5 44%、N 16%),有机肥为羊粪 (全氮5.3 g/kg、有机质350 g/kg)。果树养分需求量随树龄变化,近3年施肥量如表1所示。磷肥和有机肥以基肥的形式于秋季一次施入,氮肥及钾肥分3次,其50%、30%和20%分别于秋季、坐果期和膨果期施入,基肥采用沟施,施肥深度40 cm左右,追肥采用穴施,施肥深度20 cm左右,试验地其它管理同当地果园。

        表 1  不同处理的施肥量 (kg/hm2)

        Table 1.  Fertilizers application rates of different treatments

        处理Treatment羊粪Sheep manureNP2O5K2O
        CK 0 0 0 0
        NPK 0675405405
        MNPK22500 641405405
      • 土壤样品于2019年9月初采集,采集之前清除地表枯落物,然后利用事先准备好的PVC管 (长400 mm、直径75 mm、管壁厚2.5 mm),在距主干80 cm处 (施肥沟) 采集原状土柱,并进行密封处理。用环刀分层采集0—10、10—20、20—40 cm土壤 (测定土壤饱和导水率、土壤容重及田间持水量),并分层采集扰动土样 (测定土壤机械组成) 带回室内进行试验分析。

      • 本试验扫描过程在杨凌示范区医院进行,采用飞利浦16排螺旋扫描仪 (荷兰阿姆斯特丹) 扫描土柱。扫描时电压设置为140 kV,电流设置为316 mA,扫描时间为27.205 s,扫描厚度为0.375 mm。参数设定好后,将土柱放置于扫描台上,从顶端每隔0.375 mm扫描一个横截面,共扫描1066幅图片。由于在采集、运输和扫描过程中对土柱两端有扰动,不分析土柱两端各20 mm土层,因此CT扫面分析的土层厚度为360 mm,由于CT扫描土柱图片量大,因此每个土柱选取20、38、56、74、92、110、……、326、344、362、380 mm (间隔18 mm) 共21幅图片进行分析。

        孔隙参数提取在ImageJ (1.48版本) 中进行。选取图像分析尺寸为64.45 mm × 64.45 mm,面积为3260 mm2。PVC管中不同密度的物质以不同灰度值的形式在图片中反映。基于密度值,对土壤孔隙进行分离。图像的灰度值从1~255不等,选取灰度值40进行阈值分割。基于扫描分辨率的限制,本研究中的孔隙均为土壤大孔隙[16]

        CT测定的孔隙度为土壤孔隙面积占图像面积的百分数,孔隙的成圆率采用公式:

        C=4πA/L2

        式中,C为孔隙成圆率,范围在0~1;A为孔隙面积 (mm2);L为孔隙周长 (mm)。

      • 土壤饱和导水率采用恒定水头法,土壤容重和田间持水量采用环刀法,土壤机械组成采用激光粒度仪Mastersizer 2000 (Malvern Instruments,Malvern,England) 测量,按照美国制土壤机械组成分级标准,将土壤颗粒分为黏粒 (直径0~0.002 mm)、粉粒 (直径0.002~0.05 mm)、砂粒 (直径0.05~2 mm)。

      • 本试验均采用SPSS 22.0进行方差分析,采用LSD (Least Significant Difference) 法进行多重比较,P < 0.05为差异显著。

      • 不同施肥措施影响土壤大孔隙及其垂直分布 (图1)。从图1 (a) 可以看出,在0—10 cm土层,MNPK处理的土壤大孔隙度较CK提高了120.6% (P < 0.05),CK与NPK处理没有显著差异,在10—20 cm土层,各处理土壤大孔隙度的变化趋势与0—10 cm土层变化趋势基本一致,而在20—40 cm土层,与CK相比,NPK处理土壤大孔隙度提高了24.1%,但差异并不显著,与CK、NPK处理相比,MNPK处理土壤大孔隙度分别提高了137.9%和91.7% (P < 0.05)。同一处理随着土层深度的加深,土壤大孔隙度呈现下降趋势,但MNPK处理较其它处理土壤大孔隙度在不同土层均达到最大值,说明相比单施化肥,有机无机肥配施更能提高不同土层土壤大孔隙度,在20—40 cm土层效果最明显。

        图  1  不同施肥措施下不同土层土壤大孔隙度、大孔隙数量及孔隙成圆率

        Figure 1.  Macroporosity, number of macropores and circularity of soil in three soil layers under different fertilizer managements

        图1 (b) 可以看出,在0—10 cm土层,NPK处理较CK土壤大孔隙数量提高95.5% (P < 0.05),MNPK处理较CK和NPK处理分别提高170.1%和38.4% (P < 0.05)。在10—20 cm土层,与CK相比,NPK处理土壤大孔隙数量提高86.1% (P < 0.05),MNPK处理提高111.1% (P < 0.05),此外,MNPK处理较NPK处理提高13.4% (P > 0.05)。在20—40 cm土层,MNPK处理较CK和NPK处理分别提高91.4% 和54.8% (P < 0.05)。同一处理,随着土壤深度加深,土壤大孔隙数量逐渐降低,但MNPK处理较其他处理土壤大孔隙数量在不同土层均为最大值,说明MNPK处理较单施化肥处理对提高土壤大孔隙数量效果更为显著。

        土壤孔隙成圆率是表征土壤孔隙特征的一个重要参数[6]。孔隙成圆率越大,表明土壤孔隙越接近圆形,孔隙形状越规则。从图1 (c) 可知,在0—10 cm土层,MNPK处理土壤孔隙成圆率最大,其次为NPK处理,CK土壤孔隙成圆率最小。在20—40 cm土层,MNPK处理、NPK处理与CK处理相比,土壤孔隙成圆率分别提高了5.0%和5.3%,但各处理之间差异不显著。除CK外,MNPK处理及NPK处理平均孔隙成圆率在20—40 cm土层达到最大值,说明随着土层加深,MNPK处理及NPK处理改善了土壤孔隙形态,使土壤孔隙更规则,有利于土壤水分的供应与储存。

      • 图2 (a) 显示,随着土壤深度加深,MNPK处理土壤大孔隙数量整体变化趋势为先减少再增加;NPK处理在0—20 cm土层呈现下降趋势,在20 cm土层以下逐渐趋于稳定。在0—20 cm土层,相比CK,MNPK与NPK处理的土壤大孔隙数量有明显增加,但后二者之间差异不显著;在20 cm土层以下,相比CK,有机无机肥配施明显提高了土壤大孔隙数量,而单施化肥与不施肥处理相比,二者差异不明显。

        图  2  不同施肥措施下0—40 cm土层的大孔隙数量及大孔隙度

        Figure 2.  Number of macropores and macroporosity in 0–40 cm soil layer under different fertilizer managements

        图2 (b) 显示,随着土层的加深,CK土壤大孔隙度逐渐趋于稳定,MNPK处理较CK、NPK处理土壤大孔隙度变化范围更大。在0—9 cm土层,相比CK、NPK处理,MNPK处理的土壤大孔隙度有明显增加,而单施化肥与不施肥处理无明显差异;在16—26 cm土层,MNPK处理及NPK处理土壤大孔隙度变化趋势均为先增加后降低,但MNPK处理与NPK处理相比土壤大孔隙度有明显增加,这可能与有机肥的施用方法与施用位置有关。

      • 土壤饱和导水率是研究土壤介质透水性能的重要指标,主要受土壤孔隙、土壤容重等的影响[17]图3显示,在0—10 cm土层,MNPK处理较CK、NPK处理土壤饱和导水率分别提高了169.2%和111.1% (P < 0.05),而NPK处理与CK相比,土壤饱和导水率有所提高但差异不显著。在10—20 cm土层,NPK处理土壤饱和导水率最大,与CK和MNPK处理相比差异显著,其次为MNPK处理,CK土壤饱和导水率最低。在20—40 cm土层,MNPK处理土壤饱和导水率最大,较CK、NPK处理分别提高了391.2%和100% (P < 0.05),CK饱和导水率最低,NPK处理与CK相比差异不显著。

        图  3  不同施肥措施土壤饱和导水率

        Figure 3.  Saturated hydraulic conductivity under different fertilizer managements

        随着土层深度的增加,除NPK处理土壤饱和导水率在10—20 cm土层达到最大值外,CK和MNPK处理土壤饱和导水率整体呈现下降趋势,但在0—10、20—40 cm土层,MNPK处理土壤饱和导水率显著大于CK、NPK处理大,说明随着施肥年限的增加,单施化肥对于改善表层土壤入渗性的显著作用限于10—20 cm土层,而有机无机肥配施的改善作用涉及整个0—40 cm土层,因而改善了土壤剖面整体透水状况。

        表2可知,在0—10 cm土层,MNPK处理较CK、NPK处理田间持水量分别提高了17.4% (P < 0.05) 和5.4% (P > 0.05),NPK处理较CK提高了11.4% (P > 0.05)。在10—20 cm土层,MNPK处理田间持水量较CK提高了28.6% (P < 0.05),NPK处理较CK提高了31.8% (P < 0.05)。在20—40 cm土层,MNPK处理田间持水量较CK、NPK处理分别提高了28.6%和23.4% (P < 0.05),NPK处理较CK提高了4.2% (P > 0.05)。随着土壤深度增加,不同处理土壤田间持水量总体呈现下降趋势,NPK处理提高田间持水量的效果限于10—20 cm土层,而MNPK处理的提升效果几乎涵盖了0—40 cm土层的整个剖面。

        表 2  不同施肥措施土壤田间持水量 (%)

        Table 2.  Field water capacity of soil under different fertilizer managements

        处理
        Treatment
        土层Soil depth (cm)
        0—1010—2020—40
        CK 30.79 ± 2.76 b27.52 ± 0.91 b23.93 ± 1.71 b
        NPK 34.29 ± 1.24 ab36.26 ± 0.84 a24.94 ± 0.96 b
        MNPK36.14 ± 2.83 a35.39 ± 0.71 a30.77 ± 1.32 a
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters in the same column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 表3所示,在0—10 cm土层,对于土壤砂粒含量而言,MNPK处理与CK相比没有明显差异,NPK处理较CK和MNPK处理土壤砂粒含量分别提高了25.4% (P > 0.05) 和27.4% (P < 0.05)。在10—20 cm土层,MNPK处理和NPK处理土壤黏粒含量、粉粒含量与CK之间均没有显著差异,但是NPK处理的砂粒含量比CK显著降低了19.7%,MNPK与CK的砂粒含量也没有显著差异。在20—40 cm土层,MNPK、NPK处理土壤黏粒含量比CK分别提高了21.3%和17.6% (P < 0.05),粉粒和砂粒含量三者之间差异不显著。

        表 3  不同施肥措施下不同土层土壤机械组成 (%)

        Table 3.  Soil mechanical composition in different depths under different fertilizer managements

        处理
        Treatment
        0—10 cm10—20 cm20—40 cm
        黏粒Clay粉粒Silt砂粒Sand黏粒Clay粉粒Silt砂粒Sand黏粒Clay粉粒Silt砂粒Sand
        CK 3.17 ± 0.27 a83.27 ± 2.14 a 13.44 ± 0.56 ab3.75 ± 0.27 a82.27 ± 2.03 a14.65 ± 0.61 a3.29 ± 0.17 b84.22 ± 2.33 a13.42 ± 0.95 a
        NPK 3.47 ± 0.24 a79.67 ± 4.31 a16.85 ± 1.14 a3.43 ± 0.23 a85.66 ± 2.07 a11.77 ± 0.87 b3.87 ± 0.10 a83.05 ± 1.48 a13.66 ± 0.54 a
        MNPK3.32 ± 0.30 a82.34 ± 3.11 a13.23 ± 0.97 b3.46 ± 0.42 a83.74 ± 1.83 a 12.80 ± 1.62 ab3.99 ± 0.21 a82.03 ± 1.68 a13.36 ± 0.89 a
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters in the same column meant significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 表4显示,随着土层深度增加,不同处理的土壤容重呈现增加趋势。在0—10 cm土层,CK土壤容重最大,MNPK处理比CK、NPK处理分别降低6.2%和3.2% (P > 0.05)。在10—20 cm土层,MNPK处理土壤容重比CK降低9.2% (P < 0.05),比NPK处理降低5.2% (P > 0.05)。在20—40 cm土层,单施化肥的土壤容重较不施肥提高了2.8%,3个处理的土壤容重没有显著差异。综上所述,单施化肥对土壤容重没有显著影响,而有机无机肥配施可显著降低10—20 cm土层的土壤容重,有利于水分继续向下渗透。

        表 4  不同施肥措施下不同土层土壤容重 (g/cm3)

        Table 4.  Soil bulk density in different depths under different fertilizer managements

        处理
        Treatment
        土层Soil depth (cm)
        0—1010—2020—40
        CK 1.30 ± 0.06 a1.41 ± 0.03 a1.41 ± 0.08 a
        NPK 1.26 ± 0.05 a 1.35 ± 0.06 ab1.45 ± 0.04 a
        MNPK1.22 ± 0.03 a1.28 ± 0.02 b1.37 ± 0.03 a
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters in the same column mean significant difference among treatments (P < 0.05) .
      • 表5显示,土壤大孔隙数量、大孔隙度与田间持水量、土壤饱和导水率呈极显著正相关关系 (P <0.01),与土壤容重呈极显著负相关关系 (P < 0.01),说明土壤饱和导水率、容重及田间持水量受土壤大孔隙数量和土壤大孔隙度显著影响,土壤大孔隙数量、大孔隙度值越大,土壤饱和导水率及田间持水量值越高,而土壤容重值越低。土壤饱和导水率与土壤容重呈极显著负相关关系 (P < 0.01),与田间持水量呈极显著正相关关系 (P < 0.01),土壤容重与土壤田间持水量呈极显著负相关关系,说明三者之间有极显著的相关性,可以用其中一个指标来表征其他指标。土壤黏粒含量与土壤容重呈显著正相关关系 (P < 0.05),与其他指标无显著相关性,土壤砂粒含量与土壤粉粒含量呈极显著负相关关系 (P < 0.01),并且土壤砂粒含量与土壤饱和导水率呈极显著负相关关系,说明在渭北旱塬果园土壤砂粒含量越低,土壤饱和导水率越高。

        表 5  土壤孔隙特征与其他土壤物理指标之间的相关系数矩阵 (n = 27)

        Table 5.  Correlation coefficient matrix between soil pore characteristics and other soil indexes

        项目
        Item
        大孔隙数量
        MP
        大孔隙度
        MPS
        饱和导水率
        SHC
        容重
        Bulk density
        田间持水量
        FWC
        黏粒
        Clay
        粉粒
        Silt
        砂粒
        Sand
        大孔隙数量MP1.000
        大孔隙度MPS0.870**1.000
        饱和导水率SHC0.569**0.547**1.000
        容重Bulk density−0.790**−0.727**−0.511**1.000
        田间持水量FWC0.774**0.711**0.717**−0.863**1.000
        黏粒Clay−0.115−0.172−0.1060.434*−0.2511
        粉粒Silt−0.195−0.0410.2780.103−0.088−0.1701
        砂粒Sand0.019−0.093−0.515**−0.014−0.0720.118−0.803**1
        注(Note):MP—Macropore number; MPS—Macroporosity; FWC—Field water capacity; SHC—Saturated hydraulic conductivity; *—P < 0.05; **—P < 0.01.
      • 长期不同施肥措施会对土壤产生深远影响,主要表现为土体水分参数、土壤团粒结构及土壤孔隙等的变化。土壤孔隙结构及在土壤中的分布影响水分在土壤中的迁移,与土壤渗透性及表面径流之间有非常密切的关系[18]。土壤大孔隙是利于水分入渗的优先通道,可以增加降雨入渗和降低地表径流,也是土壤空气与大气交换的直接通道[19]

        土壤的水气状况根本上取决于土壤孔隙的大小和数量,土壤持水性能也主要取决于土壤的孔隙状况。施用有机肥能够改善土壤结构和土壤孔隙,增加土壤水分入渗[20],提高土壤持水性能,改良土壤[21]。本研究发现,与CK相比,NPK处理25 cm土层以上土壤大孔隙数量及大孔隙度明显增加,有利于改善果园表层土壤的结构状况,这与杨果等[22]研究一致,而与王改兰等[23]研究相反,这可能与土壤类型、施肥方法或气候条件有关,需要进一步深入研究。此外,本研究发现长期配施有机无机肥较单施化肥明显提高了0—40 cm土层土壤大孔隙数量及土壤大孔隙度,在20—40 cm土层效果更明显,分析原因一方面可能是由于有机肥具有表面多孔性和自身巨大的比表面积,自身较大的孔隙度可以增加土壤大孔隙度[24-25],另一方面有机无机肥配施,增加了各层土壤的有机质含量,土壤有机质中长链分子能够有效地黏结矿物颗粒,促进团聚结构的形成和发育[26],改善了土壤团粒结构[27],促进了土壤大孔隙数量及其孔隙度的提高,除此之外,有机肥料营养全面,能极大满足果树营养需求,有利于根系发育,根系的活性和大量根系分泌物都有利于土壤结构的改善[28]

        土壤入渗性能可以用土壤饱和导水率来表征,相同质地的土壤渗透能力越高,渗透水的能力越强[29],而在黄土高原地区降雨集中且多强降雨,超过土壤的入渗速率,即产流方式为超渗产流,所以提高土壤饱和导水率有利于降雨就地入渗,增加土壤储水量。此外,土壤蓄水、保水和供水性能的优劣可以用土壤田间持水量表征[30]。本研究表明,单施化肥对于提高10—20 cm土层土壤饱和导水率和田间持水量有明显作用,而有机无机肥配施均衡提高了0—40 cm土层土壤饱和导水率和田间持水量,进而改善了土壤剖面整体透水和持水状况,这可能是因为有机无机肥配施相比单施化肥能均衡增加各层土壤的有机碳含量和土壤通气孔隙[31],本研究通过相关性分析也证实了土壤饱和导水率与土壤大孔隙数目、大孔隙度有极显著正相关关系,说明通过有机无机肥长期配施,增加了0—40 cm土层土壤剖面的大孔隙数量和大孔隙度,进而提高了土壤饱和导水率。质地也是影响土壤饱和导水率的因素之一[32],在10—20 cm土层,相比不施肥处理单施化肥明显降低了土壤砂粒含量,而在同一土层单施化肥处理土壤饱和导水率最高,说明土壤砂粒含量的降低使得土壤含水量增加,有利于土壤饱和导水率提高,同时本研究通过相关性分析也证实了土壤饱和导水率与土壤砂粒含量有着极显著负相关关系,而土壤黏粒含量与土壤饱和导水率没有显著相关关系,这与陈效民等[33]的研究结果一致,而与李涛等[34]的研究结果相反,可能是由于土壤形成过程中特殊的沉积状态造成的,具体机理有待进一步研究。

        土壤孔隙的大小、数量对土壤中水分运动有着重要的影响,而土壤孔隙往往通过土壤容重来表达[35],本研究发现,有机无机肥配施降低了0—40 cm土层土壤容重,改良了土壤物理性状,有利于果树根系生长,主要原因是加入的有机肥本身容重低于矿质土壤,加入土壤后产生稀释效应,从而降低了土壤容重[36],而单施化肥造成20—40 cm土层土壤容重增大,不利于果树生长发育,此外本研究发现单施化肥降低了20—40 cm土层土壤有机质含量,说明长期单施化肥促进了20—40 cm土层土壤有机质的分解,破坏了土壤良好的团粒结构,造成土壤结构恶化,而长期配施有机无机肥改善了0—40 cm土层整体土壤物理性状,这对渭北旱塬苹果园土壤可持续发展具有重要意义。

      • 相比单施化肥,长期配施有机无机肥有利于改善渭北旱塬苹果园0—40 cm土层土壤的孔隙度,降低土壤容重,进而提升土壤的导水和持水性能,在20—40 cm土层作用效果更明显。因此,有机无机肥配施是改善渭北旱塬苹果园0—40 cm土层土壤物理性状的较优施肥模式。

    参考文献 (36)

    目录

      /

      返回文章
      返回