地下水位与施肥措施改变对红壤性水稻土团聚体孔隙特征的影响及驱动

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地下水位及施肥管理是影响土壤团聚体孔隙变化的重要环境因子,本文以具有35年历史的红壤性水稻土为研究材料,选择两种地下水位(20 cm、80 cm)的3个长期施肥处理(高量有机肥:HO、常量有机肥:NO、化肥:C)及20 cm地下水位的4个施肥措施改变处理(高改化:HO-C、常改高:NO-HO、常改化:NO-C、化改常:C-NO)的土壤,通过压汞法技术获取孔隙累积曲线、微分曲线、基本孔隙参数、孔隙大小分布等孔隙特征参数,分别探讨了长期不同地下水位和施肥的土壤团聚体孔隙特征,以及施肥措施改变后的土壤团聚体孔隙变化特征,并采用相关分析、聚类分析方法对团聚体孔隙大小分布与土壤理化指标的耦合关系进行了分析,明确不同土壤管理下孔隙大小分布的驱动因素及其差异,以期为红壤性水稻土的地下水位调控和施肥管理提供依据。主要研究结果如下:(1)高、低两个地下水位(20 cm和80 cm)长期施肥红壤性水稻土团聚体孔隙均呈“双峰”模式,在5~0.2μm、0.2~0.01μm依次出现最大峰和次峰,主要由0.5~0.005μm孔隙(58.17%)、50~0.5μm孔隙(36.92%)构成。地下水位、施肥处理、以及二者的交互作用对土壤团聚体总孔容、总孔隙度、平均孔隙直径、孔隙大小分布以及孔隙渗透率均存在极显著相关,并以地下水位的影响更为显著。与低地下水位相比,高地下水位更有利于增加土壤团聚体总孔容、总孔隙度、平均孔隙直径、孔隙渗透率,同时增加200~50μm和50~0.5μm孔隙,减少0.5~0.005μm孔隙;与化肥相比,施用有机肥(HO、NO)会增加土壤团聚体总孔容、孔隙度、平均孔隙直径、孔隙渗透率,高地下水位下以NO的最大,低地下水位下以HO的最大;此外,施用有机肥均会增加50~0.5μm孔隙,减少0.5~0.005μm孔隙,并以NO变化最为明显。(2)20 cm地下水位下长期培肥及施肥措施改变后的水稻土团聚体孔隙均呈“双峰”模式,在7~0.2μm、0.1~0.01μm依次出现最大峰和次峰,主要由0.5~0.005μm孔隙(57.80%)、50~0.5μm孔隙(37.38%)构成。短期的施肥措施改变,不论是减少有机肥施用量(HO-C、NO-C)还是增加有机肥施用量(NO-HO、C-NO)均会显著降低土壤团聚体总孔容、孔隙度、平均孔隙直径、孔隙渗透率,同时减少200~0.5μm孔隙,增加0.5~0.005μm孔隙。(3)相关性和聚类分析结果显示:在地下水位变化和施肥措施改变两种条件下,总有机碳、易氧化有机碳、轻组有机碳均影响团聚体总孔容、200~50μm孔隙、50~0.5μm孔隙,而游离氧化铁、络合态氧化铁、2~0.25 mm细大团聚体、0.25~0.053 mm微团聚体均影响团聚体0.5~0.005μm孔隙。其中总有机碳、易氧化有机碳、轻组有机碳的增加会促进总孔容、200~50μm孔隙、50~0.5μm孔隙的增加,而游离氧化铁、0.25~0.053 mm微团聚体的增加会促进0.5~0.005μm孔隙的增加。地下水位变化的条件下,总孔容、200~50μm孔隙、50~0.5μm孔隙以及0.5~0.005μm孔隙还受无定形氧化铁、>2 mm粗大团聚体、2~0.25 mm细大团聚体的影响,其中无定形氧化铁和>2 mm粗大团聚体增加会使总孔容、200~50μm孔隙、50~0.5μm孔隙增加,2~0.25 mm细大团聚体增加会促进0.5~0.005μm孔隙的增加。
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