覆盖作物对棉玉米轮作系统中与土壤团聚体相关的有机碳和氮特性的影响

《Soil Science Society of America Journal》：Effects of cover crops on soil aggregate-associated organic carbon and nitrogen characteristics in a cotton–corn rotation system

该研究通过三年田间试验评估了冬季覆盖作物（无覆盖、黑麦、萝卜、豌豆及混合）对免耕旱地棉-玉米轮作系统中0-10厘米表层土壤团聚体分布、稳定性及有机碳（SOC）、总氮（TN）储存的影响。结果表明，<0.25毫米团聚体占比最高（63.6%-74.8%），贡献了SOC（40.8%-65.9%）和TN（36.1%-65.1%）的主要储存。顺序种植萝卜、豌豆和黑麦的体系在土壤全量中SOC（28.2 Mg/ha）和TN（3.1 Mg/ha）储量最高，且在2-1毫米和1-0.5毫米团聚体中分别提高了38.8%和42.8%的SOC与TN比例。研究指出SOC储量的主要驱动因素为0.5-0.25毫米团聚体的C保存能力及储量，而TN则与>2毫米团聚体的N保存能力相关，表明多物种覆盖作物顺序种植可改善土壤健康。

　　

摘要

这项为期3年的田间研究评估了冬季覆盖作物处理对表土（0–10厘米）团聚体大小分布和稳定性的影响，以及这些处理对土壤有机碳（SOC）和总氮（TN）含量的影响。研究的覆盖作物包括不种植覆盖作物（对照组）、埃尔邦黑麦（Secale cereale L.）、大根萝卜（Raphanus sativus ssp. acanthiformis）、奥地利冬豌豆（Lathyrus hirsutus）及其混合物，在免耕旱地棉花-玉米轮作系统中进行试验。结果表明，0.25毫米大小的团聚体最为常见（占63.6%–74.8%），由于其较高的团聚体含量，它们具有最高的碳和氮保持能力，并对SOC和TN的积累贡献最大，分别占40.8%–65.9%和36.1%–65.1%。不同处理方法之间在团聚体大小分布或稳定性方面没有显著差异。连续三年依次种植萝卜、豌豆和黑麦的处理方法显示出最高的SOC含量（28.2 Mg ha^?1），而豌豆处理方法在土壤总体积中的TN含量最高（3.1 Mg ha^?1）。萝卜-萝卜-混合种植（豌豆+萝卜+黑麦）的顺序增加了2–1毫米和1–0.5毫米团聚体中的SOC（38.8%）和TN（42.8%）比例。在0.25毫米大小的团聚体中，豌豆处理的SOC含量最高（11.2 Mg ha^?1），而先种植两年萝卜再种植豌豆、萝卜和黑麦的处理的TN含量最高（0.8 Mg ha^?1）。影响土壤总体积SOC含量的主要因素是碳保持能力和0.5–0.25毫米团聚体的SOC含量，而土壤总体积TN含量则主要受氮保持能力和大于2毫米团聚体的TN含量的影响。研究结果表明，采用豌豆等覆盖作物并优化作物多样性（如依次种植萝卜、豌豆和黑麦）可以增强SOC和TN的积累，尤其是在0.25毫米大小的团聚体中，从而改善免耕旱地系统的土壤健康状况。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。