土壤学报

作者：荣慧，房焕，蒋瑀霁，赵旭，彭新华，孙波，周虎

单位：荣慧，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；,房焕，河海大学农业科学与工程学院, 南京 210098；,蒋瑀霁，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；,赵旭，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；,彭新华，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；,孙波，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；,周虎，中国农业大学土地科学与技术学院, 北京 100193；zhouhu@cau.edu.cn,

关键词：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

基金：国家自然科学基金委员会-中国科学院大科学装置科学研究联合基金（U1832188）资助

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，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（> 16 μm）、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。

来源：2022年第6期

《土壤学报》期刊编辑部

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