连续施用土壤改良剂对砂质潮土团聚体及作物产量的影响

[目的]研究施用无机和有机土壤改良剂对团聚体形成和作物产量的影响,为新型土壤改良剂的应用提供理论依据.[方法]以河北廊坊砂质潮土为研究对象,以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂(SC)和以凹凸棒土为核心材料的无机土壤改良剂(SA)为试材,进行4年(2015—2019)定位试验.试验设4个处理:单施化肥(CK)、化肥+无机改良剂(SA)、化肥+有机改良剂(SC)、化肥+无机改良剂+有机改良剂(SCA).种植方式为小麦-玉米轮作.2019年小麦和玉米收获后,测定作物产量并采集耕层土壤,测定土壤理化指标、微生物量碳氮含量、团聚体组成及其碳氮含量.[结果]在小麦季和玉米季,SCA处理均可显著提高作物产量,较CK处理分别提高了54.16％和24.26％;在小麦季,SC处理较CK处理显著提高土壤全氮(TN)、有机碳(SOC)、速效钾(AK)和有效磷(AP)含量,微生物量碳(MBC)显著提高8.82％,pH显著降低3.19％;在玉米季,SCA处理较CK显著提高了土壤TN、SOC、AK、AP含量,MBC显著提高了33.65％,土壤pH显著降低了5.92％;在小麦季和玉米季,土壤团聚体均以粒径0.053～0.25 mm为主;与CK处理相比,小麦季SC处理土壤粒径>0.25 mm的大团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著提高42.51％、22.41％和20.35％,玉米季SCA处理3个指标分别显著提高68.71％、35.47％和29.65％;各粒级团聚体中SOC和TN含量都以粒径>0.25 mm大团聚体最高,且SCA处理显著增加土壤各级别团聚体SOC和TN含量;施用土壤改良剂增加粒径>0.25 mm大团聚体SOC和TN贡献率,小麦季SC处理较CK处理分别增加了29.06％和69.24％,玉米季SCA处理较CK处理分别增加了61.62％和114.20％;通过冗余分析和结构方程模型分析发现,粒径>0.25 mm大团聚体与pH呈负相关关系,与AP、MBC、SOC以及各粒级团聚体中碳含量呈正相关关系;稳定的团聚体结构会影响SOC含量和pH,改善土壤C/N,进而影响作物产量.[结论]在砂质土壤上,单独施用以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂或与无机土壤改良剂配施均可改善土壤理化性质,促进大团聚体形成,提高团聚体稳定性,稳定的土壤团聚体可通过改善土壤碳氮比以提高作物产量.