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不同秸秆还田方式下砂姜黑土团聚体内颗粒有机质的空间分布特征——基于X射线CT技术和机器学习

文献类型： 中文期刊

作者： 丁天宇;郭自春;王玥凯;蒋发辉;张平;彭新华

作者机构：

关键词： 团聚体;颗粒有机质;孔隙;砂姜黑土;深翻还田;XCT扫描

期刊名称：土壤学报

ISSN： 0564-3929

年卷期： 2025 年

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 为优选培肥改良砂姜黑土的秸秆还田方式，该研究基于砂姜黑土连续6年耕作与秸秆还田定位试验，结合高分辨率X射线CT技术（XCT）和机器学习方法，探究不同秸秆还田方式（免耕还田、旋耕还田、深翻还田）对不同土层（0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm）6～8 mm团聚体内颗粒有机质（particulate organic matter,POM）（包括新鲜残体和旧POM）空间分布及其孔隙特征的影响。研究结果表明：整体而言，三种秸秆还田处理下各土层中团聚体内POM以新鲜残体为主，占76.4%～87.0%；免耕还田处理下0～10 cm土层团聚体存在大量POM，其中新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.788和0.569；深翻还田处理下20～40 cm土层团聚体POM体积密度较高，新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.729和0.536。与旋耕还田相比，免耕还田使0～10 cm土层中团聚体内总POM和新鲜残体体积密度分别提高了54.4%和56.7%(P <0.05)；然而，在10～20 cm土层中，三种还田方式下新鲜残体和旧POM体积密度及其在连通性孔隙中的分布无显著性差异（P> 0.05）；在20～40 cm土层中，与旋耕还田相比，深翻还田使总POM体积密度分别显著提高了2.78倍，其中新鲜残体和旧POM体积密度分别提高了3.10倍和1.72倍，同时显著提高了团聚体孔隙度（>16μm）、连通孔隙度（P <0.05）。综上所述，新鲜残体构成了POM主要成分，在免耕还田表层（0～10 cm）和深翻还田深层（20～40 cm）土壤中，团聚体内POM体积密度提升主要以通过新鲜残体体积密度显著增加实现的，连通性孔隙是新鲜残体累积和分解转化的重要场所。本研究认为深翻还田有利于深层（20～40 cm）土壤团聚体连通性孔隙形成和POM累积，对农田土壤质量提升和土壤固碳具有重要意义。

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