合理耕层构造对东北黑土农田土壤结构及有机碳含量的影响

摘要

为解决东北黑土长期重用轻养导致的结构恶化和有机碳流失问题，明确合理耕层构造（OT）对黑土理化性质及有机碳的调控效应，在吉林农业大学试验田设置OT与传统翻耕（PT）2个处理，测定土壤容重、孔隙度、团聚体稳定性及土壤有机碳质量分数（SOC），结合方差分析、冗余分析（RDA）及随机森林模型等方法解析合理耕层构造的土壤结构及SOC质量分数变化。结果表明：与PT相比，OT能够改善土壤结构，0～10 cm土层容重降低5.45%、孔隙度优化至56.24%,>0.250 mm团聚体比例、团聚体重量平均直径（MWD）、几何平均直径（GMD）分别提高18.89%、51.22%和68.42%，不稳定团聚体指数(E_LT)降低64.5%;OT处理显著提升0～10、10～20和20～30 cm SOC质量分数（P<0.05），分别较PT提高48.07%、15.31%和10.74%。冗余分析结果显示，土壤容重、孔隙度、含水量及团聚体稳定性（MWD、GMD、>0.250 mm团聚体比例）是影响SOC的关键因子；随机森林模型结果表明，土壤深度、含水量及团聚体稳定性对SOC贡献显著，且团聚体稳定性可减少有机碳矿化损失。综上，合理耕层构造通过优化土壤三相比、降低容重与紧实度、增强团聚体稳定性，为有机碳固定创造适宜物理环境，是提升土壤固碳能力、改善黑土质量的有效措施，可为东北黑土地保护与可持续利用提供理论支撑。

关键词

合理耕层构造 / 团聚体稳定性 / 固碳 / 黑土地保护

基金资助

吉林农业大学高层次人才项目(202020581); 吉林省科技发展计划项目(20220302008NC); 国家自然科学基金项目(31501248); 国家重点研发计划项目(2016YFD03002)