钾钠离子添加对土土壤团聚体和有机碳矿化的影响

摘要

【目的】评价单价阳离子对团聚体稳定性和土壤有机碳矿化的影响,为有机肥尤其是粪肥的科学施用提供理论依据。【方法】采用恒温培养法,研究了不同钾、钠离子浓度下土壤团聚体的稳定性。供试土壤为土。试验中设置K^(+)梯度分别为120、200、280、370、540 mg/kg;Na^(+)梯度分别为90、180、270 mg/kg;并设置在K^(+)370 mg/kg浓度下,添加Na^(+)0、90、180、270 mg/kg的各处理;并以不添加钾钠离子的处理为对照。土壤在70%田间持水量下培养,定期取样,直到培养105天结束。监测土壤有机碳的矿化动态,以双库指数模型模拟有机碳的矿化特征,湿筛法测定团聚体稳定性。【结果】所有处理中2~0.25 mm和>2 mm团聚体的比例均显著高于0.25~0.053 mm团聚体和2 mm团聚体比例,增加了2~0.25 mm团聚体和<0.053 mm粉黏粒组分比例,从而降低了团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),钾钠共同作用效果更明显。K^(+)120 mg/kg和Na^(+)180 mg/kg两个处理显著降低了有机碳累积矿化量,其余单独添加K^(+)或Na^(+)的处理均无显著影响。钾钠共同处理的土壤有机碳累积矿化量随Na^(+)浓度的增大而减小,降幅为1.2%~22.3%。双库指数模型能较好的模拟有机碳的矿化动态。拟合结果表明,所有处理均增加了来源于活性碳库有机碳的矿化量(Ca),降低了除K^(+)540 mg/kg处理外其他处理源于惰性碳库有机碳的矿化量(Cs),且均降低了活性碳库的矿化速率常数(Ka)。同时,所有处理均增加了Ca占总有机碳矿化量的比例(Ra),而降低了Cs的占比(Rs)。冗余分析(RDA)表明,有机碳累积矿化量与GMD显著正相关,与土壤结构稳定性阳离子比值(CROSS)、钠吸附比(SAR)和可交换性钠百分比(ESP)显著负相关。【结论】钾、钠离子的累积显著影响了土壤团聚体组成,降低了团聚体MWD和GMD,抑制了惰性有机碳的矿化,提高了活性有机碳的矿化量,这可能是施用钾肥很难提高土壤有机质含量的一个原因。