耕作方式对旱地麦田土壤团聚体及其碳氮组分分布的影响

为明确蓄水保墒耕作方式下旱地麦田土壤团聚体稳定性、有机碳及碳组分和全氮及氮组分在不同粒径团聚体组分中的分布特征,深入了解不同耕作方式下土壤碳氮固持机制,以连续3 a(2017-2020年)实施不同耕作方式(免耕、深松、深翻)后冬小麦收获期0～20 cm 土壤为研究对象,采用湿筛法测算土壤团聚体的构成与稳定性(R0.25,＞0.25 mm团聚体含量;MWD,平均重量直径;GMD,几何平均直径),并测定各粒径团聚体有机碳(SOC)和碳组分(重组有机碳,HFOC;轻组有机碳,LFOC;易氧化有机碳,EOC;可溶性有机碳,DOC;颗粒有机碳,POC)含量、全氮(TN)和氮组分(硝态氮,NO3--N;铵态氮,NH4+-N;可溶性有机氮,SON)含量,分析了碳氮组分的相关关系.结果显示:(1)免耕和深松处理＞2 mm团聚体土壤比例较深翻处理分别提高8.8％和22.1％,免耕有利于增加＜0.053 mm粉黏粒比例,较深松和深翻处理分别提高46.4％和27.7％.深松处理较深翻处理的R0.25、MWD、GMD分别提高了 2.8％、6.3％和9.0％;(2)免耕和深松处理较深翻提高土壤各粒径团聚体SOC、LFOC、EOC、DOC和POC含量.深松处理各粒径团聚体HFOC含量均高于深翻处理,免耕处理仅＜0.053 mm团聚体HFOC含量比深翻高24.7％;(3)与深翻处理相比,免耕处理有利于提高＞2 mm、0.25～2 mm、0.053～0.25 mm 土壤团聚体TN、NO3--N和NH4+-N含量;深松处理有利于增加土壤各粒径团聚体TN含量以及＞2 mm和0.25～2 mm团聚体NO3--N含量,各粒径团聚体NH4+-N含量低于深翻处理.免耕和深松处理各粒径团聚体SON含量均高于深翻处理.碳氮比(C/N)在不同粒径团聚体均表现为深松＞免耕＞深翻;(4)免耕和深松处理的0～20 cm 土壤碳储量分别比深翻高85.4％和86.3％,土壤氮储量分别比深翻高48.1％和32.5％,而秸秆碳还田量分别比深翻低30.9％和16.4％;(5)通过结构方程模型分析发现,DOC和POC通过协同EOC变化,是影响SOC变化的主导因子.SON是协同TN提升的主导因子.因此,黄土高原旱地麦田实施深松技术可改善土壤团聚体结构,实现土壤固碳保氮的协同效应.