有机物料投入下土壤胶结物质动态重塑黄壤团聚体结构的机制

《Scientific Reports》：Organic amendments enhance aggregate stability of yellow soils in southwest China: roles of SOC characteristics and Fe oxides

　　

摘要

土壤结构是土壤功能的基础，其广泛退化对土壤健康构成了重大威胁。本研究通过¹³C核磁共振（NMR）波谱和PLS-PM模型，旨在探讨土壤胶结物质（SOC和铁氧化物）在有机物料投入后如何动态重塑土壤结构。在一年的田间试验中设置了四个处理：常规施肥（CK）、生物炭+菜籽饼+秸秆（BC）、菜籽饼+秸秆（RS）和减量氮肥（DP）。结果表明，有机物料投入处理在玉米成熟期显著改善了土壤结构，其中RS处理效果最佳，与CK相比，团聚体平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和R_0.25分别增加了27.15%、32.26%和9.12%。有机物料还增强了抽雄吐丝期和成熟期团聚体关联有机碳的含量，尤其是8–2 mm团聚体（17.05–104.23%）。此外，有机物料对团聚体关联有机碳积累的影响在不同生长阶段有所不同：在拔节期和吐丝期RS优于BC，而在成熟期BC更为优越。与非晶态铁氧化物（Fed）和结晶态铁氧化物（Fep）相比，无定型铁氧化物（Feo）对团聚体稳定性表现出更强的影响。我们进一步观察到，除SOC数量外，SOC的固有特征也对团聚体稳定性起着关键作用。SOC的A/OA、脂肪族化程度、疏水性和烷基碳丰度有利于8 –2 mm团聚体的形成，而含氧取代芳香碳、O-烷基碳和SOC芳香族性则与2–0.25 mm、0.25–0.053 mm和< 0.053 mm团聚体的形成关联更为密切。本研究为中国西南黄壤区SOC特征与团聚体形成提供了新的见解。