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砂姜黑土主要分布在中国黄淮平原的安徽、河南、山东、江苏等地，面积达400多万公顷，是黄淮海平原三大中低产土壤类型之一。砂姜黑土区属于亚热带向暖温带过渡的季风气候区，水热资源丰富，适宜种植玉米、小麦、大豆等作物，是中国重要的粮食生产基地。但由于砂姜黑土质地粘重、涨缩性强，且有机质含量低，导致土壤结构性差，严重制约了作物生长和农业可持续发展。团聚体是构成土壤结构最基本的单元，也是土壤肥力的物质基础。团聚体形成稳定过程与胶结剂、分散剂等数量变化有密切的关系。而胶结剂与分散剂的数量变化又易受单施化肥、秸秆还田、增施有机肥等农田管理措施的影响。因此，深入研究不同培肥措施下胶结剂、分散剂的变化规律，揭示农田管理措施下土壤团聚体形成过程与稳定机制，为指导砂姜黑土结构改良及其培肥、提升地力提供理论依据。
本研究以黄淮平原典型的砂姜黑土作为研究对象，依托安徽蒙城两个长期定位试验平台。其中一个长期定位试验(1982-2016)共设置6个处理，分别为:不施肥(Control)、单施氮磷钾化肥(NPK)、半量麦秸配施化肥(NPKLS)、全量麦秸配施化肥(NPKHS)、猪粪配施化肥(NPKPM)和牛粪配施化肥(NPKCM)。另一个长期定位试验(2008-2019)采用两因素六水平的随机区组设计，其中秸秆处理为秸秆全量粉碎还田和秸秆移除两种方式;氮肥施用为0，360，450，540，630和720kg N ha-1yr-1六个水平，施用磷钾肥且各处理用量相等，年施用量分别为P2O5180kg ha-1、K2O180kg ha-1。利用有机碳物理分组技术和固态13C核磁共振技术，研究不同培肥措施（不施肥、单施化肥、秸秆还田和施用厩肥）对砂姜黑土有机碳固持及其化学结构的影响，旨在揭示不同培肥措施下砂姜黑土固碳机制;同时，通过田间取样和室内模拟，结合胶结剂和分散剂数量的变化规律，旨在阐明长期施用氮肥、厩肥和秸秆还田对砂姜黑土土壤团聚体形成的影响机制。在此基础上，基于中国9个长期施肥定位试验（祁阳红壤、江西红壤旱地、江西水稻土、公主岭黑土、沈阳棕壤、蒙城砂姜黑土、栾城潮土、杨凌娄土、长武黑垆土），进一分析长期施用厩肥下团聚体稳定性特征，旨在验证和回答长期施用厩肥是否能够提高团聚体稳定性。本研究主要结果如下:
(1)长期施肥处理下碳固持速率(0.16-0.66Mg C ha-1yr-1)要远远高于对照处理下的碳固持速率(0.08Mg C ha-1yr-1)，且碳投入速率与碳固持速率呈线性正相关关系(R2=0.92，P＜0.01)。在有机碳的五个组分中，粉粘粒组分(S+C_mM、S+C_M组分)所占比例最大(74-92％)，而颗粒有机碳组分(cPOM组分、fPOM、iPOM组分)仅占8-26％。与单施化肥处理相比，秸秆还田、施用厩肥显著提高了cPOM组分(57-238％)、fPOM组分(77-313％)、iPOM组分(74-319％)和S+C_mM组分(32-130％)的含量（P＜0.05），但是对S+C_M组分并没有显著影响(P＞0.05)，这主要取决于C投入的数量。在四大碳官能团比例中烷氧碳所占比例最大(50.9-55.2％)，其次是烷基碳(22.5-26.1％)和芳香碳(12.2-14.3％)，羰基碳所占比例最小(8.6-10.0％)。与单施化肥处理相比，施用厩肥显著增加了烷基碳和芳香碳含量，降低了烷氧碳含量（P＜0.05）。然而，半量秸秆还田、全量秸秆还田均对土壤有机碳各官能团所占比例没有显著影响（P＞0.05），这主要与C投入的质量有关。
(2)长期过量施用氮肥显著降低了团聚体稳定性（P＜0.05），尤其是当氮肥施用量超过360kg ha-1时。在秸秆不还田条件下，团聚体稳定性与土壤pH(R2=0.87，P＜0.01)呈显著的正相关关系，与铵离子（R2=0.68，P＜0.05）和硝酸根离子(R2=0.83，P＜0.05)呈显著的负相关关系。室内模拟实验发现团聚体稳定性随NH4+浓度增加呈指数趋势下降(P＜0.001)。在相同施氮量的条件下，秸秆还田则显著提高了土壤有机碳、球囊霉素和微生物生物量碳的含量(P＜0.05)，并未增加NH4+含量（P＞0.05），进而显著提高了团聚体稳定性(P＜0.05)。
(3)与对照处理相比，连续34a施用猪粪(15Mg ha-1yr-1)、牛粪(30Mg ha-1yr-1)虽显著提高了砂姜黑土胶结剂土壤有机碳、球囊霉素和微生物生物量碳的含量(P＜0.05)，但是并未提高甚至降低了团聚体稳定性（P＞0.05）。相对而言，秸秆还田由于显著增加了胶结剂含量进而促进了较大团聚体(＞2.0mm)的形成，提高了土壤团聚体稳定性(P＜0.05)。同时，长期施用厩肥显著提高了交换性K+和Na+的含量（P＜0.05），而秸秆还田则没有（P＞0.05）。此外，土壤团聚体稳定性与钠离子含量呈显著负相关关系(R2=0.48，P＜0.01)。
本研究以黄淮平原典型的砂姜黑土作为研究对象，依托安徽蒙城两个长期定位试验平台。其中一个长期定位试验(1982-2016)共设置6个处理，分别为:不施肥(Control)、单施氮磷钾化肥(NPK)、半量麦秸配施化肥(NPKLS)、全量麦秸配施化肥(NPKHS)、猪粪配施化肥(NPKPM)和牛粪配施化肥(NPKCM)。另一个长期定位试验(2008-2019)采用两因素六水平的随机区组设计，其中秸秆处理为秸秆全量粉碎还田和秸秆移除两种方式;氮肥施用为0，360，450，540，630和720kg N ha-1yr-1六个水平，施用磷钾肥且各处理用量相等，年施用量分别为P2O5180kg ha-1、K2O180kg ha-1。利用有机碳物理分组技术和固态13C核磁共振技术，研究不同培肥措施（不施肥、单施化肥、秸秆还田和施用厩肥）对砂姜黑土有机碳固持及其化学结构的影响，旨在揭示不同培肥措施下砂姜黑土固碳机制;同时，通过田间取样和室内模拟，结合胶结剂和分散剂数量的变化规律，旨在阐明长期施用氮肥、厩肥和秸秆还田对砂姜黑土土壤团聚体形成的影响机制。在此基础上，基于中国9个长期施肥定位试验（祁阳红壤、江西红壤旱地、江西水稻土、公主岭黑土、沈阳棕壤、蒙城砂姜黑土、栾城潮土、杨凌娄土、长武黑垆土），进一分析长期施用厩肥下团聚体稳定性特征，旨在验证和回答长期施用厩肥是否能够提高团聚体稳定性。本研究主要结果如下:
(1)长期施肥处理下碳固持速率(0.16-0.66Mg C ha-1yr-1)要远远高于对照处理下的碳固持速率(0.08Mg C ha-1yr-1)，且碳投入速率与碳固持速率呈线性正相关关系(R2=0.92，P＜0.01)。在有机碳的五个组分中，粉粘粒组分(S+C_mM、S+C_M组分)所占比例最大(74-92％)，而颗粒有机碳组分(cPOM组分、fPOM、iPOM组分)仅占8-26％。与单施化肥处理相比，秸秆还田、施用厩肥显著提高了cPOM组分(57-238％)、fPOM组分(77-313％)、iPOM组分(74-319％)和S+C_mM组分(32-130％)的含量（P＜0.05），但是对S+C_M组分并没有显著影响(P＞0.05)，这主要取决于C投入的数量。在四大碳官能团比例中烷氧碳所占比例最大(50.9-55.2％)，其次是烷基碳(22.5-26.1％)和芳香碳(12.2-14.3％)，羰基碳所占比例最小(8.6-10.0％)。与单施化肥处理相比，施用厩肥显著增加了烷基碳和芳香碳含量，降低了烷氧碳含量（P＜0.05）。然而，半量秸秆还田、全量秸秆还田均对土壤有机碳各官能团所占比例没有显著影响（P＞0.05），这主要与C投入的质量有关。
(2)长期过量施用氮肥显著降低了团聚体稳定性（P＜0.05），尤其是当氮肥施用量超过360kg ha-1时。在秸秆不还田条件下，团聚体稳定性与土壤pH(R2=0.87，P＜0.01)呈显著的正相关关系，与铵离子（R2=0.68，P＜0.05）和硝酸根离子(R2=0.83，P＜0.05)呈显著的负相关关系。室内模拟实验发现团聚体稳定性随NH4+浓度增加呈指数趋势下降(P＜0.001)。在相同施氮量的条件下，秸秆还田则显著提高了土壤有机碳、球囊霉素和微生物生物量碳的含量(P＜0.05)，并未增加NH4+含量（P＞0.05），进而显著提高了团聚体稳定性(P＜0.05)。
(3)与对照处理相比，连续34a施用猪粪(15Mg ha-1yr-1)、牛粪(30Mg ha-1yr-1)虽显著提高了砂姜黑土胶结剂土壤有机碳、球囊霉素和微生物生物量碳的含量(P＜0.05)，但是并未提高甚至降低了团聚体稳定性（P＞0.05）。相对而言，秸秆还田由于显著增加了胶结剂含量进而促进了较大团聚体(＞2.0mm)的形成，提高了土壤团聚体稳定性(P＜0.05)。同时，长期施用厩肥显著提高了交换性K+和Na+的含量（P＜0.05），而秸秆还田则没有（P＞0.05）。此外，土壤团聚体稳定性与钠离子含量呈显著负相关关系(R2=0.48，P＜0.01)。