黃尚書,江新鳳,朱 同,林小兵,何紹浪,王斌強,吳 艷,雷禮文,孫永明

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源與環(huán)境學(xué)院,江西 南昌 330045;2.江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所,江西省茶葉質(zhì)量與安全控制重點實驗室,江西 南昌 330203;3.江西省紅壤及種質(zhì)資源研究所,江西 南昌 330046;4.景德鎮(zhèn)學(xué)院,江西 景德鎮(zhèn) 333032)

我國茶園管理過程中存在單施、偏施或重施化肥等不合理的施肥方式[1],引起了茶園土壤退化和環(huán)境質(zhì)量下降等問題[2-4],影響了我國茶產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。為此,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》等多種形式的茶園化肥減施增效技術(shù)方案,以加快推動我國茶產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。在此背景下,國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者開展了茶園有機肥替代化肥技術(shù)研究,多數(shù)研究認(rèn)為有機肥替代化肥具有改善茶園土壤質(zhì)量、提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)等正面效果[5-7]。進(jìn)一步探討茶園實施有機肥替代化肥后土壤肥力提升的內(nèi)在機制具有重要的理論和實踐意義。

土壤團(tuán)聚體是決定土壤質(zhì)量和土壤肥力的重要指標(biāo)之一,在維護(hù)土壤結(jié)構(gòu)和保護(hù)土壤肥力具有重要作用,顯著影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力[8]。茶樹作為葉用作物對氮素的需求量大,施肥(尤其是氮肥投入)一直是提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的農(nóng)業(yè)措施[9-10]。由于不同粒徑土壤團(tuán)聚體對氮素的吸收、固持及轉(zhuǎn)化能力存在明顯差異[11],不同培肥措施及氮素投入不僅可影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性,還可改變土壤團(tuán)聚體氮素分布,進(jìn)而影響土壤氮素的積累與轉(zhuǎn)化[12-14]。受土壤類型、土壤性質(zhì)等因素的影響,不同區(qū)域及土地利用方式下土壤團(tuán)聚體氮素分布特征存在一定爭議[15-16]。如,王景燕等[17]在川南坡地不同退耕模式中的研究發(fā)現(xiàn),土壤團(tuán)聚體全氮含量隨粒徑的減小呈“V”形變化趨勢,而劉毅等[18]在黃土高原的研究發(fā)現(xiàn),不同類型土壤團(tuán)聚體中團(tuán)聚體氮素含量隨粒徑變化無明顯規(guī)律。目前,有關(guān)學(xué)者開展了茶樹品種[19]、植茶年限[20]及利用方式變化[21]對茶園土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定及氮素分配的影響,而有機肥全量替代化肥下茶園土壤團(tuán)聚體氮素分配的研究較為匱乏,難以深入理解有機肥在維持茶園土壤氮素肥力方面的地位和作用。此外,南方丘陵茶園生產(chǎn)期主要集中在春季和夏秋季,兩季降雨量和氣溫差異明顯、土壤含水量等條件差異較大,土壤水熱變化和干濕交替過程可以改變土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其氮素分布[22],探討季節(jié)對茶園土壤團(tuán)聚體氮素分布特征的影響,有助于深入認(rèn)識有機肥全量替代化肥對茶園土壤氮素肥力可持續(xù)性的影響。因此,本研究以單施化肥為對照,在雨季和旱季研究有機肥全量替代化肥對茶園土壤機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體無機氮分布特征的影響,并揭示團(tuán)聚體無氮分布的影響因素,以期加深對土壤團(tuán)聚體在維持茶園土壤氮素肥力作用的認(rèn)識,豐富和完善茶園有機肥替代化肥技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于江西省蠶桑茶葉研究茶葉試驗基地內(nèi)(N28°22′20",E116°0′6"),區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候,雨量充沛,四季分明。地形為典型低丘,茶園土壤為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅壤,土層深厚、肥力中等、質(zhì)地黏重,試驗前表層土壤基本理化性質(zhì)為:pH值3.80,有機質(zhì)含量22.70 g/kg、陽離子交換量18.24 cmol/kg、速效氮含量57.15 mg/kg、有效磷含量23.25 mg/kg、速效鉀含量101.83 mg/kg、砂粒含量7.67%、粉粒含量46.96%、黏粒含量45.37%。

1.2 試驗設(shè)計

供試茶樹品種為福鼎大白,有機肥為當(dāng)?shù)貞T用的油菜枯餅,該枯餅含有機質(zhì)70.3%、N 5.01%,P2O51.08%,K2O 1.82%。于2017年選擇自然生態(tài)環(huán)境和茶樹生長狀態(tài)基本一致的成齡茶園作為試驗地塊,以當(dāng)?shù)赝扑]化肥施用量(N 300 kg/hm2,P2O560 kg/hm2,K2O 120 kg/hm2)為對照(CF),以土壤氮投入量等同下的全量施用有機肥(6 000 kg/hm2,OF)作為處理,各處理養(yǎng)分投入量見表1。試驗采用完全隨機設(shè)計,3次重復(fù),共6個小區(qū)。各處理化肥及有機肥作為基肥時一次性施入,施肥深度30 cm,試驗區(qū)雜草控制、病蟲害防治等茶園管理方式一致。

表1 試驗設(shè)計

1.3 測定項目及方法

茶園生產(chǎn)期主要集中春季和夏秋季,根據(jù)氣候特點,可以將茶園生產(chǎn)期分為雨季(3—6月)和旱季(7—10月),區(qū)域近3 a(2019—2021年)每月平均降雨量和氣溫見圖1,區(qū)域氣象數(shù)據(jù)來源于國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://data.cma.cn/)。其中,雨季降雨量較大,氣溫相對較低,土壤溫度大;進(jìn)入7月后,氣溫較高、降雨量逐漸減少,此時土壤蒸發(fā)量大、水分含量較低。本研究于2021年雨季(4月)和旱季(9月)采集有機肥全量替代肥定位試驗CF和OF處理0～20 cm土層原狀土樣和擾動土樣。原狀土樣運輸過程盡量避免擠壓,以保持土壤結(jié)構(gòu)。原狀土樣帶回實驗室,沿自然斷裂面輕輕掰成直徑約10 mm的小土塊,除去植物殘體、礫石等雜物,自然風(fēng)干后采用干篩法[23]分離出>2.00 mm,0.25～2.00mm,<0.25 mm共3級團(tuán)聚體,測定各粒徑團(tuán)聚體的土壤質(zhì)量,計算平均重量直徑(Mean weight diameter,MWD)和幾何平均直徑(Geometric mean diameter,GMD)[24]。

圖1 試驗區(qū)2019—2021年每月平均降雨量和平均氣溫

將干篩分離的各粒徑團(tuán)聚體研磨過篩制成待測樣品,用于測定團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量,利用c(KCl)=2 mol/L的浸提液對團(tuán)聚體研磨過篩后的土樣進(jìn)行混合、振蕩,將水溶態(tài)和交換態(tài)無機氮浸出,分別采用靛酚藍(lán)比色法和鍍銅鎘還原-重氮化偶合比色法測定銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量[25],并計算各級團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比。擾動土樣經(jīng)風(fēng)干、去除雜質(zhì)后,研磨過篩用于土壤pH值、有機質(zhì)含量、陽離子交換量等土壤理化性質(zhì)的測定。其中,全氮采用凱氏定氮法測定,pH值采用復(fù)合電極法測定(土水比1.0∶2.5),有機質(zhì)含量采用K2Cr2O7-H2SO4氧化法測定,陽離子交換量采用乙酸銨交換法測定[25]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理,運用SPSS 17.0進(jìn)行方差分析、顯著性檢驗(LSD法)及Pearson相關(guān)性分析,采用Origin 8.1進(jìn)行圖片繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下雨季和旱季茶園土壤理化性質(zhì)

如表2所示,在雨季,與CF處理相比,OF處理的有機質(zhì)含量、全氮含量分別顯著提高106.31%,19.85%,銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量分別降低8.15%,12.92%,且硝態(tài)氮含量顯著降低;在旱季,OF處理的pH值、有機質(zhì)含量、陽離子交換量、全氮含量、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量比CF處理顯著高3.46%,99.21%,27.02%,62.10%,58.97%,266.84%。季節(jié)對土壤陽離子交換量、全氮含量、硝態(tài)氮含量存在顯著影響,其中CF處理下,旱季土壤陽離子交換量、全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量較雨季顯著下降25.99%,33.48%,32.36%,47.64%;OF處理下,旱季全氮含量較雨季顯著下降10.04%,而銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量顯著增加17.07%,120.56%。此外,處理和季節(jié)交互作用對陽離子交換量、全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量還存在極顯著影響。

表2 不同處理下雨季和旱季0～20 cm土壤理化性質(zhì)

2.2 不同處理對雨季和旱季機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體分布特征及穩(wěn)定性的影響

如表3所示,不同處理雨季和旱季土壤機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量百分比均表現(xiàn)為0.25～2.00 mm團(tuán)聚體最高(47.52%),>2.00 mm團(tuán)聚體次之(41.52%),<0.25 mm團(tuán)聚體最少(10.97%)。方差分析表明,不同處理對0.25～2.00 mm和<0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比有極顯著影響(P<0.01),其中,0.25～2.00 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比表現(xiàn)為OF處理比CF處理高4.90百分點,且在旱季差異顯著;而雨季和旱季<0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比表現(xiàn)為OF處理比CF處理顯著低3.81百分點。從季節(jié)來看,不同季節(jié)主要影響了0.25～2.00 mm和<0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比,且對<0.25 mm土壤團(tuán)聚體存在顯著影響,其中,0.25～2.00 mm團(tuán)聚體表現(xiàn)為旱季比雨季低1.51百分點,而<0.25 mm團(tuán)聚體表現(xiàn)為旱季比雨季顯著高1.86百分點。與CF處理相比,OF處理一定程度提高了團(tuán)聚體平均重量直徑和幾何平均直徑,分別提高1.81%和4.23%,且在雨季不同處理間幾何平均直徑差異顯著。

表3 不同處理對雨季和旱季機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體分布特征及穩(wěn)定性的影響

2.3 不同處理對雨季和旱季機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體無機氮分布的影響

如表4所示,不同處理雨季和旱季機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為<0.25 mm團(tuán)聚體最高(21.84 mg/kg),0.25～2.00 mm團(tuán)聚體次之(19.04 mg/kg),>2.00 mm團(tuán)聚體最低(14.65 mg/kg)。與CF處理相比,OF處理顯著降低了雨季<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量,降幅為24.94%;而在旱季,不同處理間各級團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量均存在顯著差異,均表現(xiàn)為OF處理顯著高于CF處理,平均高57.65%。從季節(jié)來看,CF處理下旱季>2.00 mm,0.25～2.00 mm,<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量較雨季顯著降低23.42%,32.97%,47.4%;OF處理下旱季各級團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量增加42.21%,5.52%,3.77%,僅>2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量增加顯著。此外,處理與季節(jié)的交互作用對各級團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量均存在極顯著影響。

表4 不同處理對雨季和旱季機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量的影響

如表5所示,與團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量分布規(guī)律類似,團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為<0.25 mm團(tuán)聚體最高(42.20 mg/kg),0.25～2.00 mm團(tuán)聚體次之(37.57 mg/kg),>2.00 mm團(tuán)聚體最低(29.16 mg/kg)。不同處理對雨、旱兩季>2 mm,0.25～2.00 mm團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量的影響各異,其中,雨季表現(xiàn)為OF處理顯著低于CF處理,平均低16.68%;旱季表現(xiàn)為OF處理顯著高于CF處理,平均高264.57%。<0.25 mm團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為OF處理顯著高于CF處理,雨季和旱季分別高16.15%,258.34%。此外,處理與季節(jié)的交互作用對各級團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量均存在極顯著影響。

表5 不同處理對雨季和旱季機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量的影響

如圖2所示,不同處理下團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比均表現(xiàn)為0.25～2.00 mm團(tuán)聚體最高(51.70%,51.14%),>2.00 mm團(tuán)聚體次之(34.59%,35.51%),<0.25 mm團(tuán)聚體最低(13.71%,13.34%)。與CF相比,OF處理主要降低了雨季和旱季<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比,分別降低6.45,3.01百分點,其中,不同處理<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮儲量占比在雨季和旱季均有顯著差異,團(tuán)聚體硝態(tài)氮儲量占比僅在旱季有顯著差異(P<0.05)。與CF相比,OF處理增加了0.25～2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比,分別增加5.72,7.28百分點,其中,不同處理0.25～2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮儲量占比僅在雨季差異顯著,而團(tuán)聚體硝態(tài)氮儲量占比僅在旱季差異顯著。與CF相比,OF一定程度提高了>2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮儲量占比(高0.74百分點),降低了>2.00 mm團(tuán)聚體硝態(tài)氮儲量占比(低4.28百分點),但差異都不顯著。季節(jié)對團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比的影響相對較小,僅OF處理下0.25～2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比表現(xiàn)為雨季顯著高于旱季。

不同大寫字母表示相同季節(jié)不同處理差異顯著(P<0.05);不同小寫字母表示相同處理不同季節(jié)差異顯著(P<0.05)。

2.4 機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響因素

團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與土壤主要性質(zhì)的關(guān)系見圖3,4和表6。所有組分團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量均與CEC存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),>2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量與土壤pH值存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),0.25～2.00 mm和<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量與土壤全氮含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。所有組分團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量均與pH值存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),<0.25 mm團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量與土壤有機質(zhì)含量和全氮含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)(MWD和GWD)不存在顯著相關(guān)關(guān)系(P>0.05)。

圖3 團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量與主要土壤指標(biāo)的相關(guān)性

圖4 團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量與主要土壤指標(biāo)的相關(guān)性

表6 團(tuán)聚體銨態(tài)氮及硝態(tài)氮含量與主要土壤指標(biāo)的擬合方程及參數(shù)

以茶園土壤團(tuán)聚體無機氮含量為響應(yīng)變量,土壤主要性質(zhì)為解釋變量進(jìn)行冗余分析(表7)。結(jié)果表明,RDA1和RDA2分別解釋了土壤團(tuán)聚體無機氮含量變異的74.71%和12.26%,茶園土壤pH值、陽離子交換量是土壤機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體無機氮分布的主要影響因子。

表7 團(tuán)聚體無機氮分布與土壤主要性質(zhì)的冗余分析

3 結(jié)論與討論

有機肥替代化肥能降低土壤中交換性H+和交換性Al3+含量,緩解土壤酸化進(jìn)程[26]。本研究中,OF處理雨季和旱季土壤pH值均比CF處理高(平均高2.53%),且在旱季差異顯著(P<0.05),體現(xiàn)了施用有機肥在緩解南方丘陵茶園土壤酸化的重要作用。大量研究發(fā)現(xiàn)[6,27],施用有機肥能夠提高土壤中有機質(zhì)和速效養(yǎng)分的含量,協(xié)調(diào)養(yǎng)分供應(yīng),增強土壤保水保肥能力,進(jìn)而提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn),OF處理下茶園表層土壤有機質(zhì)含量、全氮含量顯著高于CF處理(P<0.05),這與施用有機肥能夠提供改善土壤理化性質(zhì),促進(jìn)土壤有機質(zhì)和氮素積累有關(guān)?；屎陀袡C肥均作為基肥施入茶園土壤,由于有機肥和化肥揮發(fā)和淋失難易程度不同、肥效期長短不一,茶園土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為雨季OF處理低于CF處理,隨著有機肥持續(xù)供應(yīng)養(yǎng)分以及化肥養(yǎng)分的不斷損耗,旱季銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為OF處理顯著高于CF處理(P<0.05)。對土壤陽離子交換量而言,不同處理下雨季茶園土壤陽離子交換量均高于旱季,與田圣賢等[28]和溫軍等[29]的研究結(jié)果相一致。但CF處理下雨、旱兩季茶園土壤陽離子交換量差異顯著(P<0.05),這可能與土壤水熱因子改變有關(guān),具體原因有待進(jìn)一步研究?？梢?與單施化肥相比,茶園全量施用有機肥可一定程度改善土壤酸化狀況,大幅度提高土壤有機質(zhì)含量,維持土壤交換吸附能力的穩(wěn)定并協(xié)調(diào)養(yǎng)分供應(yīng)。

大團(tuán)聚體主要是通過有機殘體和菌絲膠結(jié)形成的,小團(tuán)聚體主要是多糖、或無機膠體通過陽離子橋而膠結(jié)形成的[30]。因此,除土壤礦物質(zhì)如鐵鋁氧化物外,土壤有機質(zhì)被認(rèn)為是形成穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的重要條件[31]。本研究結(jié)果顯示,與CF處理相比,OF處理下雨、旱季茶園土壤大團(tuán)聚體(0.25～2.00 mm)質(zhì)量百分比得到明顯提高,而<0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比顯著降低(P<0.05),說明施用有機肥促進(jìn)茶園土壤有機質(zhì)積累,有利于大團(tuán)聚體形成。本研究還發(fā)現(xiàn),0.25～2.00 mm,<0.25 mm團(tuán)聚體受季節(jié)影響較大,主要表現(xiàn)為:旱季0.25～2.00 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比低于雨季,而旱季<0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比高于雨季,這與旱季土壤有機質(zhì)含量略有下降,以及經(jīng)歷多次干濕交替后大團(tuán)聚體的破壞率增加有關(guān)[32]。

關(guān)于土壤團(tuán)聚體氮素分布特征的研究結(jié)論存在一定的爭議,導(dǎo)致各粒徑團(tuán)聚體氮素分布特征存在較大差異的原因可能包括土壤類型、土壤性質(zhì)、植被條件及土壤侵蝕狀況等的差異及人為活動的影響,不同團(tuán)聚體分析方法也是引起團(tuán)聚體氮素含量差異的重要因素。本研究采用干篩法分離機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體,分析不同粒徑團(tuán)聚體無機氮含量發(fā)現(xiàn)土壤團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量隨粒徑的減少而升高,研究結(jié)果與前人通過干篩法獲得的研究結(jié)果基本一致[33-34],主要原因為土壤團(tuán)聚體粒徑越小,比表面積越大,對氮素的吸附能力就越強。受肥料養(yǎng)分釋放速率的影響,不同處理各粒徑團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均表現(xiàn)為:在雨季,CF處理高于OF處理;而在旱季,CF處理低于OF處理。由于銨態(tài)氮容易在土壤中轉(zhuǎn)化,而硝態(tài)氮更容易在茶園土壤積累,因此,不同處理雨、旱兩季各粒徑團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量差異比銨態(tài)氮更為明顯。不同處理下團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比均表現(xiàn)為(0.25～2.00 mm)>(>2.00 mm)>(<0.25 mm)團(tuán)聚體,雖然<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量最高,但由于該級團(tuán)聚體質(zhì)量百分比較低,因此,<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮儲量占比較低。可見,有機肥全量替代化肥可以促進(jìn)0.25～2.00 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分比的提高,進(jìn)而有利于土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的固持。

土壤pH值升高時,土壤有機質(zhì)氮素礦化速率提高[35]、硝化反應(yīng)增強(微生物活性增強)、土壤膠體的離子吸附位點增多。因而,在本研究中,所有組分團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量均與pH值存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。雖然土壤對銨態(tài)氮的吸附能力隨著土壤pH值增加而增加,但由于銨態(tài)氮大部分通過微生物的作用轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽和硝酸鹽,因此,pH值對團(tuán)聚體銨態(tài)氮的影響較小,僅>2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量與pH值呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。土壤鹽基離子的高低主要取決于土壤交換性陽離子的吸附與解吸以及養(yǎng)分的固持和淋失[28]。本研究發(fā)現(xiàn),所有組分團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量均與CEC存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),說明土壤陽離子交換量大小在土壤保肥、供肥性能和緩沖能力的重要作用,但CEC不能反映土壤對帶負(fù)電荷硝態(tài)氮的吸附與解吸能力,因此,各粒徑團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量與CEC不呈顯著相關(guān)性(P>0.05)。游離鋁氧化物是紅壤團(tuán)聚體形成的重要膠結(jié)劑,而游離鐵氧化物、非晶形氧化鐵鋁、有機質(zhì)等為次要的團(tuán)聚體膠結(jié)劑[36],因此,本研究發(fā)現(xiàn),土壤有機碳含量對團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量影響較小,僅<0.25 mm團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量與SOC有顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。當(dāng)然,有機質(zhì)通過調(diào)節(jié)土壤pH值,改變土壤陽離子交換量等間接影響土壤團(tuán)聚體無機氮的分配。土壤全氮包括了銨態(tài)氮和硝態(tài)氮,其含量高低直接影響各級團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。研究表明,團(tuán)聚體粒徑越小吸附有機碳和氮素的能力越強,在團(tuán)聚體氮素未飽和時,氮素優(yōu)先在更小粒徑的團(tuán)聚體上吸附[37]。本研究發(fā)現(xiàn),0.25～2.00 mm和<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量與土壤全氮含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),<0.25 mm團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量與土壤全氮含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),體現(xiàn)了土壤全氮含量對團(tuán)聚體無機氮含量及各粒徑團(tuán)聚體吸附優(yōu)先順序的影響。上述表明,茶園土壤團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量主要受土壤pH值、陽離子交換量和全氮含量的影響,其中,>2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量受土壤pH值和陽離子交換量的影響,0.25～2.00 mm和<0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量受土壤陽離子交換量和全氮含量的影響;茶園土壤團(tuán)聚體硝態(tài)氮含量主要受土壤pH值、有機質(zhì)含量和全氮含量的影響,其中,>2.00 mm和0.25～2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量受土壤pH值的影響,0.25 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮含量受土壤有機質(zhì)含量和全氮含量的影響。進(jìn)一步通過冗余分析表明,土壤pH值、陽離子交換量是土壤機械穩(wěn)定性團(tuán)聚體無機氮分布的主要影響因子。

綜上,本研究以推薦的化肥施用量為對照,分析了有機肥全量替代化肥對茶園土壤理化性質(zhì)和團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)有機肥全量替代化肥有利于提高0.25～2.00 mm團(tuán)聚體百分比,且0.25～2.00 mm團(tuán)聚體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮具有最高的儲量占比。因而,與單施化肥相比,有機肥全量替代化肥有利于促進(jìn)土壤無機氮(銨態(tài)氮和硝態(tài)氮)的固持。采用相關(guān)性和RDA分析發(fā)現(xiàn),土壤pH值、陽離子交換量是茶園土壤團(tuán)聚體無機氮分布主要影響因子。研究結(jié)果不僅豐富了有機肥替代化肥技術(shù)的理論基礎(chǔ),還揭示了茶園有機肥替代化肥技術(shù)在維持土壤氮素肥力效果的積極作用。當(dāng)然,本研究選取的主要土壤性質(zhì)有限,還有待于進(jìn)一步研究其他土壤性質(zhì)(如土壤物理、生物性質(zhì))對團(tuán)聚體無機氮分布特征的影響。