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user: 3. 结果与分析 3.1. 整秸杆还田对土壤团聚体稳定性的影响 由于秸秆还田后土壤有机物能增强团聚体之间的粘结力和抗张强度，提高团聚体的稳定性 [ 15 ] [ 15 ]，玉米整秸秆还田3年后，土壤机械稳定性团聚体数量和水稳定性团聚体数量均有变化，但各个粒径团聚体数量变化不同。从表1可以看出，CK处理后表层土壤中机械稳定性团聚体主要集中在>2 mm、1~0.25 mm和0.25~0.053 mm三个粒径中。玉米秸秆还田后，各处理>2 mm机械稳定性团聚体数量比CK增加5.75%~49.14 %，但与CK相比差异不显著。0.25 mm~0.053 mm土壤机械稳定性团聚体数量比CK降低(p < 0.05)，其中，C2处理比CK降低最多，为58.74%。<0.053 mm团聚体数量除C2处理外各处理与均比CK下降，但差异不显著。亚表层秸秆还田各处理>2 mm团聚体数量均高于CK处理，而2~1mm和1~0.25 mm粒径团聚体的数量除C1处理外也均高于CK。 Table 1 The distribution characteristics of soil mechanical stable aggregates after the whole maize stalk returne 土壤层次 Soil horizon 处理 Treatment 团聚体含量(%) The amount of soil aggregates >2 mm 2~1 mm 1~0.25 mm 0.25~0.053 mm <0.053 mm 表层 CK 31.44 ± 2.80 a 10.45 ± 0.09 b 24.71 ± 2.78 a 29.06 ± 1.32 a 4.37 ± 1.43 a C1 46.89 ± 2.11 a 11.42 ± 0.37 ab 19.98 ± 1.42 a 17.95 ± 2.94 c 3.77 ± 0.97 a C2 33.25 ±11.11 a 23.37 ± 14.31 a 25.63 ± 8.42 a 11.99 ± 0.95 b 5.78 ± 3.86 a C3 43.08 ± 0.47 a 16.75 ± 0.61 ab 20.37 ± 0.13 a 16.09 ± 0.38 b 3.71 ± 0.38 a C4 46.34 ± 7.56 a 10.00 ± 1.22 b 25.18 ± 3.85 a 15.32 ± 3.35 bc 3.17 ± 0.32 a 亚表层 CK 39.58 ± 7.86 a 10.24 ± 1.60 a 24.04 ± 3.85 ab 23.83 ± 4.85 a 3.05 ± 0.42 a C1 53.46 ±10.76 a 8.83 ± 1.59 a 19.07 ± 3.56 b 16.31 ± 7.94 a 2.33 ± 0.20 ab C2 50.74 ±10.43 a 10.29 ± 1.12 a 22.24 ± 1.68 ab 14.57 ± 8.80 a 2.16 ± 0.25 ab C3 49.97 ± 9.77 a 10.68 ± 1.63 a 21.88 ± 2.21 ab 15.28 ± 6.32 a 2.21 ± 0.65 ab C4 41.81 ± 8.26 a 10.34 ± 1.04 a 25.77 ± 2.04 a 20.71 ± 7.42 a 1.36 ± 0.02 b 表1. 整秸杆还田后土壤机械稳定性团聚体的分布特征 注：不同处理间的差异显著性比较采用Duncan法分析，字母不同表示处理之间差异显著(p < 0.05)，以下同。 通过土壤团聚体稳定性的计算可以看出，整秸秆还田后，无论是表层土壤还是亚表层土壤，秸秆还田后>0.25 mm大团聚体数量均增加(图1)，其中C2处理比CK增加最多，表层和亚表层土壤比对照分别增加23.5%和24.2%，而小团聚体(<0.25 mm)的数量降低；整秸秆还田后土壤机械稳定性团聚体平均重量直径均增大，而土壤的分形维数比对照均降低。 注：不同处理间的差异显著性比较采用Duncan法分析，字母不同表示处理之间差异显著(p < 0.05)，以下同。 图1. 整秸杆还田对土壤>0.25 m机械稳定性团聚体、平均重量直径和分形维数的影响 虽然土壤的机械稳定性团聚体能够在一定程度上表征土壤的团聚程度，具有一定的稳定性，但其容易被降雨、灌溉所打散，而水稳定性团聚体更能够代表土壤团聚体的稳定性 [ 16 ] [ 16 ]。秸秆还田后，土壤水稳定性团聚体分布与机械稳定性团聚体粒径分布差异较大。从表2中可以看出，土壤水稳性团聚体以小团聚体数量居多，CK团聚体主要集中在0.25~0.053 mm和<0.053 mm两个粒径，占土壤总重的85%~87%。玉米秸秆还田后，表层土壤>2 mm粒径水稳性团聚体数量增加，且随着秸秆添加量的增大而增大，亚表层土壤与表层土壤相比作用更为显著；2~1 mm粒径团聚体数量虽然比对照增加，但表层土壤与对照间差异不显著。0.25~0.053 mm和 < 0.053 mm水稳性团聚体数量与相同处理机械性团聚体数量相比显著增加，这是由于机械稳定性团聚体主要靠粘结力团聚在一起，湿筛后含水量增大，粘结力下降，因而很多大团聚体崩解变成小团聚体，但秸秆还田各个处理与CK相比并无显著变化。 Table 2 The distribution characteristics of soil mechanical stability aggregates after whole maize stalk returne 土壤层次 Soil horizon 处理 Treatment 团聚体含量(%) The amount of soil aggregates >2 mm 2~1 mm 1~0.25 mm 0.25~0.053 mm <0.053 mm 表层 CK 2.58 ± 0.88 b 2.97 ± 2.46 a 7.21 ± 1.29 a 53.88 ± 3.47 a 33.36 ± 3.17 a C1 2.23 ± 0.37 b 4.36 ± 0.56 a 5.97 ± 0.16 ab 54.73 ± 6.50 a 32.71 ± 7.28 a C2 2.62 ± 0.78 ab 3.64 ± 0.40 a 3.74 ± 1.78 b 52.69 ± 8.56 a 33.69 ± 5.59 a C3 3.19 ± 1.51 ab 4.36 ± 0.95 a 7.20 ± 2.82 a 51.37 ± 2.89 a 33.88 ± 6.24 a C4 5.11 ± 2.18 a 4.38 ± 0.87 a 8.36 ± 1.03 a 59.97 ± 10.43 a 22.18 ± 12.36 a 亚表层 CK 3.44 ± 1.16 d 4.67 ± 0.60 b 6.72 ± 0.76 ab 58.03 ± 0.48 a 27.13 ± 1.47 a C1 4.07 ± 0.81 cd 5.69 ± 1.35 b 8.09 ± 1.26 b 53.26 ± 5.04 a 28.89 ± 7.29 a C2 6.05 ± 0.76 bc 4.78 ± 1.20 b 7.71 ± 0.07 ab 53.41 ± 18.02 a 28.05 ± 7.63 a C3 8.13 ± 0.23 ab 7.87 ± 0.05 a 6.25 ± 0.23 b 50.36 ± 5.64 a 27.39 ± 0.06 a C4 9.03 ± 2.24 a 8.34 ± 0.92 a 7.81 ± 1.23 ab 53.69 ± 5.55 a 21.12 ± 5.20 a 表2. 整秸杆还田后土壤水稳性团聚体的分布特征 从图2可以看出，整秸秆还田后，土壤中>0.25 mm水稳性团聚体数量和团聚体的平均重量直径增加，而分形维数下降。与相同处理机械性稳定性团聚体不同的是，团聚体的稳定性与秸秆添加量的呈线性相关关系，亚表层土壤的团聚体稳定性高于表层土壤。 图2. 整秸杆还田对土壤>0.25 mm水稳性团聚体、平均重量直径和分形维数的影响 3.2. 碎秸还田对土壤团聚体稳定性的影响 从表3中可以看出，未经秸秆还田处理土壤中>2 mm粒径机械稳定性团聚体含量显著高于阜蒙县，这主要是由于凌源市土壤中的粘粒含量高于阜蒙县，土壤的粘结力更强。碎秸秆还田后，表层土壤机械稳定性团聚体有56%~67%都集中在>2 mm粒径团聚体中，除C3秸秆还田处理外，各处理>2 mm粒径团聚体数量均高于CK处理，但经方差检验差异不显著。碎秸秆还田对亚表层土壤团聚体的影响更为明显著，其中C2处理土壤>2 mm粒径机械稳定性团聚体数量比CK增加最多，为26.32%；C3秸秆还田处理虽然比CK相比略有增加，但差异不显著，亚表层2~1 mm、1~0.25 mm粒径团聚体数量与对照相比含量均下降。 Table 3 The distribution characteristics of soil mechanical stable aggregates after the crushing maize stalk returne 土壤层次 Soil horizon 处理 Treatment 团聚体含量(%) The amount of soil aggregates >2 mm 2~1 mm 1~0.25 mm 0.25~0.053 mm <0.053 mm 表层 CK 57.89 ± 1.10 a 9.59 ± 1.63 a 15.48 ± 0.21 a 14.79 ± 3.09 a 2.26 ± 0.16 a C1 66.08 ± 5.70 a 9.31 ± 1.77 a 10.31 ± 2.19 c 11.70 ± 3.99 a 2.60 ± 1.09 a C2 67.03 ± 5.57 a 9.46 ± 2.16 a 8.89 ± 1.84 c 12.34 ± 2.82 a 2.29 ± 0.68 a C3 56.06 ± 5.54 a 11.01 ± 2.26 a 14.04 ± 2.72 ab 14.73 ± 2.05 a 4.12 ± 0.69 a C4 62.79 ± 9.74 a 10.08 ± 2.59 a 10.65 ± 1.88 bc 14.15 ± 5.04 a 3.66 ± 1.59 a 亚表层 CK 57.07 ± 7.03 b 11.74 ± 2.43 a 16.51 ± 1.91a 12.84 ± 3.17 a 1.84 ± 0.47 a C1 70.01 ± 4.06 ab 10.35 ± 2.89 ab 10.79 ± 2.61bc 7.01 ± 4.27 a 1.83 ± 0.87 a C2 72.25 ± 10.06 a 7.67 ± 0.48 b 7.59 ± 2.13c 10.54 ± 5.17 a 1.97 ± 0.15 a C3 57.59 ± 12.38 b 9.55 ± 0.28 ab 13.76 ± 1.99ab 16.13 ± 2.43 a 2.96 ± 1.68 a C4 72.46 ± 2.74 a 9.86 ± 0.42 ab 10.01 ± 0.27c 6.40 ± 1.03 a 1.29 ± 0.37 a 表3. 碎秸秆还田后土壤机械稳定性团聚体的分布特征 从图3可以看出，凌源市土壤中>0.25 mm粒径机械稳定性团聚体的数量显著高于阜蒙县，但表层和亚表层土壤差异不大。秸秆还田处理后，出C3处理外，其余各个处理>0.25 mm粒径团聚体数量均增加，但经方差检验，差异不显著，土壤的平均重量直径和分形维数的变异性较大，这主要是由于碎秸秆还田粉碎还田时较为分散，土壤的空间变异性较大。 图3. 碎秸杆还田对土壤>0.25 mm机械稳定性团聚体、平均重量直径和分形维数的影响 土壤经过湿筛后(表4)，大团聚体含量降低，土壤水稳性团聚体主要分布在0.25~0.053 mm粒组，约占全土的62%~72%，亚表层土壤团聚度略高于表层土壤。碎秸秆还田处理后，除表层土壤C4处理外，0.25~0.053 mm粒组数量与CK相比均降低，其中C2处理比对照降低最多。>2 mm粒组土壤水稳性团聚体数量均显著增加，C2处理作用效果最显著。 Table 4 The distribution characteristics of soil water stable aggregates after the crushing maize stalk returne 土壤层次 Soil horizon 处理 Treatment 团聚体含量(%) The amount of soil aggregates >2 mm 2~1 mm 1~0.25 mm 0.25~0.053 mm <0.053 mm 表层 CK 2.50 ± 0.40 b 5.96 ± 1.12 b 6.38 ± 0.64 b 70.23 ± 2.57 ab 14.94 ± 1.81 a C1 4.93 ± 0.00 a 8.01 ± 0.01 a 8.68 ± 0.25 a 66.95 ± 0.15 bc 11.43 ± 2.11 b C2 4.32 ± 0.34 ab 8.09 ± 0.08 a 7.64 ± 2.14 ab 63.32 ± 3.68 c 16.62 ± 1.29 a C3 4.90 ± 0.87 a 6.85 ± 0.15 ab 6.11 ± 1.18 b 69.65 ± 1.68 ab 12.49 ± 2.13 b C4 4.11 ± 2.93 ab 6.46 ± 2.50 ab 6.24 ± 0.24 b 71.78 ± 4.28 a 11.42 ± 0.91 b 亚表层 CK 3.63 ± 0.43 b 7.41±0.40 a 7.42 ± 0.34 ab 70.44 ± 1.15 a 12.10 ± 0.61 b C1 5.48 ± 0.09 a 6.81±1.12 a 6.57 ± 0.25 b 68.74 ± 1.47 a 12.39 ± 0.02 b C2 5.22 ± 0.31 a 6.97±0.37 a 7.32 ± 0.79 ab 66.28 ± 2.27 ab 14.29 ± 0.79 b C3 5.20 ± 0.45 a 6.86 ± 0.07 a 7.96 ± 1.01 a 64.45 ± 1.07 ab 15.52 ± 0.09 b C4 5.39 ± 0.53 a 6.06 ± 1.97 a 7.30 ± 0.61 ab 61.81 ± 7.94 b 19.44 ± 4.59 a 表4. 碎秸秆还田后土壤水稳性团聚体的分布特征 碎秸秆还田后，各个秸秆还田处理>0.25 mm粒组水稳性团聚体的数量均高于对照处理(见图4)，但表层土壤和亚表层土壤的变化情况不完全一致。表层土壤C1处理中大团聚体数量最高，此后随土壤秸秆添加量的增大随着秸秆还田量增大土壤中大团聚体呈降低趋势。亚表层土壤中>0.25 mm水稳性团聚体含量最高出现在C3处理，当秸秆还田量继续增加，土壤中大团聚体数量降低。由于碎秸秆还田的腐解速度较快，对土壤中水稳性团聚体影响较大。秸秆还田后土壤的平均重量直径与对照相比均增加，但秸秆还田量过高，对土壤中大团聚体的形成有一定的抑制作用。 图4. 碎秸杆还田对土壤>0.25 mm水稳性团聚体、平均重量直径和分形维数的影响