长期施肥对砂姜黑土大孔隙形态和数量特征的影响

摘要

为探明长期施肥对砂姜黑土大孔隙结构的影响,本研究选取37 a田间定位试验的5个处理:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、等氮条件下有机肥与化肥配施(MNPK)和高氮条件下有机肥与化肥配施(HMNPK),通过X射线CT扫描原状土柱(直径7.4 cm,高20 cm),利用图像处理技术进行土壤孔隙三维结构重建。结果表明,各处理下土壤团聚体结构内部以及团聚体之间均存在大孔隙,尤以M处理数量最多;分形维数和各向异性由大到小次序分别为HMNPK>M>MNPK>NPK>CK和MNPK>CK>M>NPK>HMNPK。与CK相比,有机肥配施处理(M、MNPK、HMNPK)的大孔隙度分别增加7、6、10个百分点,大孔隙数量分别增加41.5%、33.3%、26.8%。HMNPK处理孔径分布呈剧烈的双峰曲线波动,第一和第二峰值分别出现在395~577μm和1545~1701μm处。主成分分析表明,<126μm孔径主要受粉粒含量影响,126~500μm孔径受容重影响,500~2500μm孔径则受砂粒含量、黏粒含量、连通性和分形维数等多因素综合影响。研究表明,有机肥和无机肥长期配施,可显著改善砂姜黑土大孔隙数量和形态特征,尤以HMNPK处理效果最佳,而NPK处理效果不明显。分形维数和连通性可作为砂姜黑土结构改良的定量评价指标。