土壤有机碳(SOC)矿化一般通过培养松散土样来测定,但是松散土样与原状土的结构存在很大差异,二者之间SOC矿化的关系尚不明确;通过填装土柱可以获得接近田间状态的土壤样品,但填装的紧实程度会改变土壤孔隙结构,因此可能影响SOC矿化.本研究首先以施用不同量有机肥的红壤为研究对象,设置松散土样和填装土柱两个处理,采用室内培养法比较二者之间SOC矿化的差异;然后选择其中一种土壤填装土柱,设置BD1.1、BD1.3、BD1.5、BD1.7四个紧实程度处理,容重分别为1.1、1.3、1.5和1.7 g·cm–3,利用X射线显微CT(Computed Tomography,CT)成像技术分析土壤孔隙结构,分析紧实程度对土壤孔隙结构及SOC矿化的影响.结果表明,松散土样与填装土柱的SOC矿化量有显著差异,培养结束时(第57天),松散土样的有机碳累积矿化量约是填装土柱的4倍.紧实程度增加较大程度地降低了土壤的总孔隙度和大孔隙度(>16μm),降低比例分别为12.9％～17.4％和18.7％～88.5％;并且使充气孔隙度从63.6％降至8.2％,而充水孔隙度从36.4％增至91.8％.填装土柱的SOC矿化量随紧实程度增加呈先增加后降低的趋势,培养结束时(第28天),BD1.5的SOC矿化量最高.回归分析的结果表明,SOC矿化量与总孔隙度、大孔隙度(>16μm)、充水孔隙度(Water-filled pore space,WFPS)或充气孔隙度(Air-filled pore space,AFPS)之间存在显著的非线性关系.当总孔隙度或大孔隙度低于46％或3.7％时,SOC矿化量随孔隙度增加而增加;反之,SOC矿化量随孔隙度增加而降低.SOC矿化量与WFPS或APFS之间的关系呈现出类似的规律,当WFPS为66％或AFPS为34％时,SOC矿化量最高.以上结果说明,通过培养松散土样测定SOC矿化将会高估田间SOC的矿化潜力;紧实程度的变化会改变土壤的孔隙结构进而影响填装土柱的SOC矿化;SOC矿化量与孔隙度之间存在显著的非线性关系.

土壤孔隙;X射线显微CT;充水孔隙度;土壤通气性;紧实程度;土壤有机碳矿化

荣慧;房焕;蒋瑀霁;赵旭;彭新华;孙波;周虎

土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京 210008;中国科学院大学,北京 100049;河海大学农业科学与工程学院,南京 210098;中国农业大学土地科学与技术学院,北京 100193

土壤学报

[1]荣慧;房焕;蒋瑀霁;赵旭;彭新华;孙波;周虎-.松散土样和填装土柱及紧实程度对土壤有机碳矿化的影响)[J].土壤学报,2022(06):1551-1560

充水孔隙度,AFPS,APFS

散土,填装,土柱,紧实程度,土壤有机碳矿化,SOC,原状土,田间,土壤样品,土壤孔隙结构,先以,施用,不同量,有机肥,红壤,室内培养,培养法,后选择,BD1,容重,Computed,Tomography,碳累积,总孔隙度,大孔隙,充气,气孔,增至,Water,filled,pore,space,WFPS,Air,非线性关系,反之,高估,土壤通气性

0.183847