通过增强腐殖化作用和团聚体稳定性，使用12年的稻草和粪肥改良剂能够有效控制细沟侵蚀现象

《Soils and Foundations》：12-Year straw and manure amendments control rill scouring through enhanced humification and aggregate stabilization

秸秆与粪肥对坡耕地侵蚀防控机制研究显示，小麦秸秆+氮（WN）及粪肥（M）显著提升土壤临界剪切应力（9.89 Pa和7.55 Pa），降低侵蚀模数至8.09和4.63 cm3 N?1 s?1。玉米秸秆过量添加会削弱小麦秸秆效应。水稳性团聚体（2-8mm和<0.053mm）及腐殖酸（E4/E6比值）通过增强土壤胶结与抗冲刷能力有效抑制侵蚀，其中腐殖酸贡献率达-1.67。建议在冬小麦-夏玉米轮作中优先施用粪肥或小麦秸秆+氮肥组合。

　　在本研究中，科学家们探讨了秸秆和有机肥对土壤侵蚀的影响，特别是在小麦与玉米轮作系统中。通过一项为期12年的现场实验，他们分析了不同处理方式对土壤理化性质、沟蚀抗性以及沟蚀能力的影响。研究的目的是为了揭示秸秆和有机肥在控制沟蚀方面的机制，并找出最佳的施用方式。实验的处理方式包括：CK（不施肥）、WN（小麦秸秆+276公斤氮/公顷）、WC（小麦秸秆+玉米秸秆）、WCN（小麦秸秆+玉米秸秆+276公斤氮/公顷）以及M（猪粪60,000公斤/公顷）。这些有机物质被均匀地混入0至20厘米的耕作层中，以评估其对土壤侵蚀的长期影响。

研究结果表明，WN和M处理显著提高了土壤的临界剪切应力，从而增强了土壤的抗侵蚀能力。临界剪切应力是衡量土壤抗侵蚀能力的重要指标，其值的增加意味着土壤在水流作用下更不容易被侵蚀。与此同时，这些处理还显著降低了沟蚀可蚀性，即土壤在水流作用下被侵蚀的速率。这种降低的效果主要归因于有机物质对土壤结构的改善，包括提高土壤的持水能力、降低土壤容重以及促进大团聚体的形成。此外，有机物质的添加还提高了土壤中腐殖酸的含量，腐殖酸作为一种稳定的有机胶结剂，能够增强土壤的结构稳定性，减少沟蚀的发生。

值得注意的是，虽然小麦秸秆和玉米秸秆的混合（WCN）在某些方面表现出与单独使用小麦秸秆（WN）相似的抗侵蚀效果，但其在提升抗侵蚀能力方面的作用有所减弱。这表明，长期使用玉米秸秆可能会部分抵消小麦秸秆的抗侵蚀效果，或者在某些情况下甚至可能产生相反的影响。这一发现对农业实践具有重要意义，特别是在选择何种有机物质进行长期施用时，需要考虑不同作物秸秆之间的相互作用。

此外，研究还发现，猪粪处理（M）在水流剪切应力超过13.02帕时，表现出更强的抗侵蚀能力。这意味着在高强度水流条件下，猪粪的施用能够有效控制土壤侵蚀。这一现象可能与猪粪中富含的有机物质有关，这些物质能够增强土壤的团聚结构，提高土壤的持水能力，从而减少侵蚀的发生。同时，研究还指出，土壤中的水稳性团聚体（2–8毫米）以及细小的水稳性颗粒（<0.053毫米）对临界剪切应力的提升具有显著的正向作用，其贡献主要体现在土壤的胶结性和凝聚力的增强上。然而，0.25–2毫米的水稳性团聚体则表现出负向影响，这可能是因为这些团聚体的结合是暂时性的，无法长期稳定土壤结构。

研究进一步分析了腐殖酸的含量及其对土壤侵蚀的影响。腐殖酸的含量增加能够有效降低沟蚀可蚀性，这表明腐殖酸在土壤抗侵蚀过程中扮演着重要角色。腐殖酸的E4/E6比值反映了其在土壤中的分解程度和脂肪族成分的含量，更高的E4/E6比值意味着更强的腐殖化程度，从而有助于土壤的团聚和水力稳定性。这一发现为农业中如何通过增加腐殖酸含量来改善土壤抗侵蚀能力提供了理论支持。

在实际应用中，秸秆和有机肥的施用对土壤结构和土壤有机质的改善具有重要作用。长期施用有机肥能够显著提高土壤的持水能力，减少土壤容重，并促进大团聚体的形成，从而增强土壤的抗侵蚀能力。然而，短期施用有机肥可能会因为有机物质的快速分解而导致土壤有机质的减少，这一现象被称为“激发效应”。因此，在进行有机肥施用时，需要考虑其施用的时间和频率，以达到最佳的土壤改良效果。

此外，研究还发现，不同作物的轮作系统对有机肥和秸秆的施用效果存在差异。在小麦和玉米轮作系统中，单独施用猪粪或结合小麦秸秆与氮肥能够显著提高土壤的抗侵蚀能力，并减少沟蚀的发生。这表明，在选择有机肥和秸秆的施用方式时，需要根据具体的作物轮作系统进行调整，以实现最佳的土壤改良效果。例如，在小麦和玉米轮作系统中，施用猪粪可能比施用其他类型的有机肥更为有效，因为猪粪中的有机物质能够更好地促进土壤的团聚和稳定性。

综上所述，本研究揭示了秸秆和有机肥在控制沟蚀方面的机制，并提出了最佳的施用方式。研究结果表明，长期施用有机肥能够显著提高土壤的持水能力、降低土壤容重，并促进大团聚体的形成，从而增强土壤的抗侵蚀能力。同时，有机肥中的腐殖酸含量及其E4/E6比值对土壤的抗侵蚀能力具有重要影响。这些发现为农业实践中如何通过有机肥和秸秆的施用来改善土壤质量、减少土壤侵蚀提供了科学依据。