添加木本泥炭和膨润土对侵蚀退化黑土理化性质的影响

我国东北黑土区是重要的商品粮生产基地，但由于特殊的自然条件和人为因素的共同作用，土壤侵蚀日趋严重（图1）。土壤侵蚀导致容易吸附养分的细颗粒流失，不易吸附养分的粗颗粒沉积，土壤通气透水性和持水性变差，有机质含量下降，造成土地退化，成为东北黑土区亟待解决的问题。为减缓黑土农田侵蚀退化，提高农田地力，本研究选取典型侵蚀退化黑土地，向土壤中添加木本泥炭和膨润土，利用室内模拟（图2）和田间原位观测（图3）相结合，进行土壤饱和导水率、导气率和相对气体扩散率以及持水性、有机碳含量和作物产量研究。

木本泥炭是在湿地条件下，死亡植物残体不完全碳化形成的产物，具有通气性好、容重小、有机质和腐殖酸含量高、疏松多孔、比表面积大、吸附能力强等特点。膨润土是以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，其黏粒含量高，具有很强的吸湿性和膨胀性，体积膨胀可达数倍。添加木本泥炭提高了土壤K_s、K_a和D_p/D₀，而膨润土会使土壤K_s、K_a和D_p/D₀降低。混合添加木本泥炭和膨润土后，一方面，有机碳促进了微生物的活动，同时有机碳和黏粒在微生物的作用下形成了稳定的团粒结构，增强了土壤的通气透水性能，并有效减少有机碳的分解；另一方面，有机物质可以使化肥增效，从而刺激作物生长，增强植物代谢活动和抗逆性能，提高作物产量。

研究表明：在东北黑土区，向侵蚀退化土壤中添加木本泥炭和膨润土可以缓解土壤侵蚀带来的不利影响。室内模拟试验添加木本泥炭可以使饱和导水率增加9.9%、导气率增加18.9%、相对气体扩散率增加15.5%、有机碳含量增加71.5%、盆栽玉米产量增加2.0倍。大田大豆地添加木本泥炭或混合添加可以使原位土壤饱和导水率分别提高75.0%和134.4%、导气率分别降低45.2%和38.2%、相对气体扩散率分别提高32.0%和28.0%、有机碳含量分别提高36.1%和36.0%、大豆产量分别提高43.2%和26.3%。添加木本泥炭和膨润土均可以提高土壤持水能力，膨润土可以使有机碳在土壤中矿化减慢。总体而言，混合添加木本泥炭和膨润土的效果最好，可以快速改良退化农田土壤，提高地力。