不同有机物料对黑土团聚体稳定性的影响机制
温秀娟¹  陈昆²  裴银宝³

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摘要：黑土团粒结构退化制约东北耕地地力维持与农业稳产，合理施用有机物料是改良土体结构、提升土壤抗扰能力的重要手段。本文依托田间定位试验，设置多种有机物料还田处理，系统测定土壤团聚体粒径组成、稳定性参数及胶结物质含量，探究不同有机物料对黑土团聚体稳定性的调控差异与内在作用机制。结果表明，外源有机输入能够提高土壤大团聚体占比，增强团聚体抵抗外力破碎的能力。秸秆类物料可快速补充活性有机碳，腐殖质类物料更利于持久性胶结物质累积。本研究可为黑土耕地有机培肥与土壤结构保育提供理论与实践参考。

关键词：有机物料；黑土；团聚体；结构稳定性；胶结机制

引言

黑土是我国东北地区珍贵的耕作土壤资源，优良团粒结构是维系其高肥力与抗侵蚀能力的核心基础。长期高强度连作与不合理田间管理，导致黑土出现有机质衰减、团粒结构破碎、土体稳定性下降等退化问题，严重制约区域耕地质量提升与农业可持续发展。外源有机物料还田是修复退化土壤、重塑土体结构的绿色有效手段，可通过补充有机碳、调控胶结物质积累，促进微颗粒团聚固化，显著改善土壤结构性状。现阶段，不同类型有机物料对黑土团聚体形成过程与稳定机制的差异化影响仍缺乏系统梳理。基于此，本文开展不同有机物料还田定位试验，探究各类物料作用下黑土团聚体结构分布与稳定特征的变化规律，阐明有机物料对黑土团聚体稳定性的调控机制，为黑土耕地保育与地力培育提供科学依据与技术支撑。

1 试验材料与处理方法设置

1.1 试验区土壤基础理化性状

本试验选址于东北典型黑土核心耕作区域，地块长期采用旱地轮作种植模式，耕作年限稳定且农事管护体系规范。试验区整体地形平整，水土环境均一，无水土流失、土壤盐碱化及外源污染等不良问题，土壤质地为典型薄层黑土，具备区域农田耕作土壤的代表性特征。试验正式开展前，统一采集试验区表层耕作土壤完成基础理化检测，系统测定土壤有机质、酸碱属性、容重孔隙及速效氮磷钾等核心肥力指标，全面掌握地块初始土壤状态。通过前期本底数据核验，确保试验区域土壤肥力水平与结构状态均匀一致，从源头规避土壤本底差异对试验结果产生的系统干扰^[1]。

稳定均一的试验基底是保障田间定位试验数据精准可靠的重要前提，也是变量试验开展的核心基础条件。本研究通过多点混合采样的方式缩减土壤空间异质性带来的试验误差，剔除土壤石块、植物残根及杂质碎屑，保证试验供试土壤质地均匀、性状统一。依托标准化土壤理化检测流程完成数据记录与整理，构建完整的试验区土壤基础信息数据库。统一的土壤初始条件能够有效凸显不同有机物料施用后的土壤结构响应差异，保障后续团聚体观测数据、理化指标数据具备高度可比性，为机制分析与规律总结提供严谨的试验基础。

1.2 有机物料施用与田间试验设计

本研究结合东北黑土区耕地培肥主流技术模式，选取多种生产中应用广泛的有机物料作为试验处理材料，涵盖秸秆还田、腐熟有机肥、腐殖质物料等不同类型外源有机改良材料，充分适配区域农业生产应用场景。试验采用完全随机区组布局方式设计田间小区，设置空白对照组别，所有试验小区面积规范统一，区间预留隔离缓冲带，消除水肥侧渗与田间交互干扰。参照区域标准化农业生产规程，确定各类有机物料的适宜施用量、翻压深度与还田时间，保障物料投入方式贴合田间实际生产现状。

试验周期内全域实行同质化田间管护模式，统一完成播种灌溉、杂草清除、病虫防控等全部农事操作，彻底排除人为管理因素对土壤发育进程的干预影响。各类有机物料处理为试验唯一变量条件，最大程度保障试验的单一变量原则。长期定位的田间试验模式能够真实还原自然耕作环境下土壤结构的演变过程，精准捕捉不同有机物料输入后黑土团聚体结构的动态响应特征。规范化的试验设计可有效提升试验结果的真实性与适用性，保障研究结论可服务于黑土耕地实际保育工作。

1.3 样品采集与指标测定方法

本研究遵循土壤采样标准化技术规范，在作物收获后土壤性状稳定时段开展全域样品采集工作。采用五点混合采样法对各试验小区表层耕作土壤进行定点取样，均匀采集多点土样后充分混合缩分，形成代表性试验样品。现场剔除土样内部石块、植物残体、根系杂物等非土壤组分，装入密封样品袋做好组别标记，同步记录采样坐标与田间环境信息，避免外源杂质干扰后续土壤结构检测结果，保证样品原始性状完整无损。

所有土壤样品带回室内置于通风阴凉环境自然风干，依据土壤分析规范完成研磨筛分处理，分级留存不同粒径土壤样品备用。采用湿筛法测定土壤不同粒级团聚体质量占比，计算平均重量直径、几何平均直径等核心稳定性评价参数。同步测定土壤有机碳、结合态胶结物质等关键指标，全程严格遵循土壤农业化学分析国家标准，统一仪器设备、试剂配比与操作流程。标准化的样品处理与检测方式能够有效降低人为试验误差，保障所有试验数据精准有效，为后续团聚体稳定机制分析提供可靠的数据支撑^[2]。

2 有机物料调控黑土团聚体结构的响应特征

2.1 不同处理土壤团聚体粒径分布规律

外源有机物料进入土体后参与矿质颗粒的胶结重组，改变各级团聚体质量占比，重塑黑土团粒粒径构成特征。试验结果表明，有机物料处理均可提升土壤大团聚体占比，但提升幅度存在明显差异。秸秆物料更利于粗粒团聚体生成，腐殖质物料则推动微团聚体向次级大团聚体转化。空白组缺乏外源碳补给，大团聚体持续破碎，微团聚体与黏粒组分占比升高，土体颗粒趋于细化。

团聚体粒径配比能够直观反映土体发育状况，大团聚体占比升高代表土壤结构趋向稳定。不同有机物料的组分与分解速率存在区别，碳源供给模式不同，使得颗粒胶结时序产生差异。易分解组分快速供给微生物代谢底物，促进细颗粒粘结聚合，难降解组分持续维持团粒骨架。对比各级团聚体占比变化，可体现不同物料驱动黑土团粒形成的差异化特征。

2.2 土壤胶结物质组分的动态变化特征

胶结物质是维系团聚体结构稳定的内在物质基础，有机物料还田能够改变土体胶结组分的积累水平，调控团粒形成与存续过程。检测结果表明，施用有机物料可提升不同形态土壤有机碳含量，各类物料对活性碳与稳态碳组分的提升效果有所区别。秸秆类物料快速补充活性有机碳，为微生物活动提供底物，促进临时性胶结物质生成。腐殖质类物料更利于稳态有机碳储存，形成持久性胶结物质长期支撑团粒骨架。

胶结组分的差异是造成团聚体稳定性分化的根本原因。临时性胶结物质促进微团聚体相互结合，持久性胶结物质保障团粒长期稳定。有机物料在土壤内逐步分解转化，推动不同碳组分相互转化，改变土体胶结物质配比。分析胶结物质与团聚体稳定性的关联关系，能够阐明有机物料调控黑土团粒发育的内在路径，揭示对应的作用机制。

3 结语

本文以东北耕作黑土为研究对象，系统探究秸秆有机肥腐殖质等不同有机物料对黑土团聚体结构及胶结组分的调控效应。研究明确不同有机物料可有效提升土壤大团聚体占比与团粒稳定性，通过改变土壤有机碳及胶结物质积累特征差异化改良黑土结构，各类物料的改良优势与作用路径存在显著区别。研究清晰揭示有机物料调控黑土团聚体发育的内在机制，可为黑土耕地培肥、水土流失防控及耕地质量提升提供科学支撑。后续可结合长期定位监测，进一步完善有机物料黑土保育的长效技术模式。参考文献

[1] 赵珊珊,王百群.长期不同土地管理与施肥策略对土壤有机碳组分及团聚体稳定性的影响[J].植物营养与肥料学报,2026,32(1):121-132.

[2] 石其伟,伍少福,陶娟花,吴良欢,马庆旭,刘秀,韩科峰.外源有机物料长期施用对黄泥田团聚体稳定性和有机碳氮积累的影响[J].浙江农业学报,2026,38(4):720-730.

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