冬季覆盖作物与土壤改良剂对免耕玉米田土壤氮素及团聚体分布的影响机制研究

本研究针对免耕农业系统中土壤氮(N)动态与团聚体稳定性的关键问题，通过整合冬季覆盖作物(CCs)与土壤改良剂(如FGD石膏、褐煤)的应用，系统评估了其对土壤团聚体分布、氮素固存及碳氮比(C/N)的影响。结果表明，家禽粪便(PL)与改良剂联用显著提升大团聚体(>2 mm)氮含量31.88%，微团聚体(0.25-0.053 mm)贡献了31.4%的土壤总氮库。研究为优化免耕系统氮管理提供了理论依据，发表于《npj Sustainable Agriculture》。

　　

土壤氮素管理的困境与突破
现代农业面临的核心挑战之一是如何在保障产量的同时维持土壤健康。氮(N)作为作物生长的关键元素，其动态过程直接影响土壤肥力和碳汇潜力。然而，传统耕作导致的氮素流失、团聚体破坏等问题日益突出，尤其在免耕(no-till)系统中，氮素在土壤团聚体中的分布机制尚不明确。美国密西西比农业与林业实验站的研究团队通过四年田间试验，揭示了冬季覆盖作物与土壤改良剂对氮素固存的协同效应，相关成果为可持续农业实践提供了新思路。

关键技术方法
研究采用随机区组设计，比较了覆盖作物(daikon radish-cereal rye-crimson clover混合)与无覆盖对照，结合五种施肥处理（包括家禽粪便PL、FGD石膏、褐煤等）。通过湿筛法分离团聚体(>2 mm至0.25-0.053 mm)，利用元素分析仪测定碳氮含量，计算平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)评估团聚体稳定性。

研究结果

团聚体分布与稳定性
微团聚体(0.25-0.053 mm)占总量38.3-50.1%，是主导组分。家禽粪便(PL1)处理使MWD达1.47 mm，表明其促进大团聚体形成，但统计差异不显著。

土壤氮含量与储量
PL2处理使土壤氮含量提升31.88%（对照CK），氮储量增加24.48%。覆盖作物(CC)使>2 mm团聚体氮含量降低31.58%，但PL2处理逆转此趋势，使>2 mm团聚体氮含量提升85.04%。

碳氮比动态
PL处理显著提高碳氮比(PL2达12.3)，表明有机质积累。微团聚体的碳氮比(均值6.9)低于大团聚体(均值8.3)，反映其更高的氮保护效率。

结论与意义
研究首次阐明家禽粪便与FGD石膏-褐煤联用可协同提升大团聚体氮储量，而微团聚体(0.25-0.053 mm)作为氮库"稳定器"的作用被量化。这一发现为免耕系统设计了"大团聚体增氮-微团聚体保氮"的双路径优化策略。尽管覆盖作物短期效果有限，但长期数据暗示其在极端气候下的潜在价值。成果对实现《巴黎协定》农业减排目标具有实践指导意义。