不同有机肥施用对土壤团聚体稳定性的影响研究

一、引言

土壤团聚体稳定性对土壤的保水保肥、通气透水以及抗侵蚀能力等至关重要，直接影响着土壤肥力与农业可持续发展。近年来，随着对土壤质量提升的重视，有机肥作为一种绿色环保的土壤改良物质，其应用日益广泛。然而，不同有机肥在不同土壤类型下对土壤团聚体稳定性的具体影响仍缺乏系统且深入的探究。本研究旨在明晰不同有机肥施用时，如种类、施用量、配施方式等差异，对盐碱土、旱塬、黑土等多样土壤中团聚体稳定性的影响，为科学合理施用有机肥、优化土壤结构、提升土壤肥力提供有力依据，助力农业高质量发展。明确通过实验与分析，揭示不同有机肥施用对各类型土壤团聚体稳定性影响的具体规律及作用机制。

二、不同土壤类型及相关特性概述

2.1 盐碱土

盐碱土形成于特定自然环境，多分布在干旱、半干旱地区及滨海地带，与气候干旱、地下水位高、不合理灌溉、海水入侵等因素有关。其理化性质方面，含较多氯化钠、硫酸钠等可溶性盐分，酸碱度常偏离中性，土壤胶体呈凝聚态，致使土壤板结严重，通气和透水性极差，颗粒间黏聚力异常，孔隙结构遭破坏。

在土壤团聚体稳定性上，<0.053mm 的粉黏粒团聚体组分占比大，>0.25mm 的大团聚体含量少，小团聚体缺乏胶结物质，结构松散，受降水冲刷、机械扰动等易破碎分散，影响蓄水保肥及微生物生存环境，不利于作物扎根生长，制约当地农业发展，急需改良增强团聚体稳定性来提升土壤质量。

2.2 旱塬土壤

旱塬土壤发育于半湿润、半干旱气候条件下，土层深厚。不过，降水不足且分布不均，水分含量低是影响其性质的关键因素。

土质上较为疏松，颗粒间黏聚力有限，团聚体结构相对脆弱，其稳定性受降水、灌溉等水分因素影响大。降水稀少时，土壤因缺水更松散；降水集中时，水流冲击易使团聚体分散，导致保水保肥能力波动，影响农作物根系对水分、养分的吸收效率等，所以强化团聚体稳定性对保障旱塬地区农业可持续发展意义重大。

2.3 黑土

黑土是肥力极高的土壤，分布于我国东北平原等地，有 “耕地中的大熊猫” 之称。它得益于温带湿润、半湿润气候及丰富植被覆盖，大量枯枝落叶腐解积累，富含腐殖质而呈黑色。

黑土土质疏松多孔，团粒结构良好，颗粒排列合理，孔隙大小适中，通气、透水、保水保肥能力出色，利于农作物生长。但农业生产活动加剧，像不合理耕作、过度用化肥等，可能破坏其团聚体结构，出现土壤板结、孔隙度降低等问题，影响通气、蓄水及养分供应功能，所以维持和提升黑土团聚体稳定性对保障其高产、维护我国粮食安全至关重要。

三、有机肥对土壤团聚体稳定性影响的理论基

3.1 土壤团聚体稳定性的相关指标解读

土壤团聚体稳定性需借多个量化指标综合评判。平均重量直径（MWD）依不同粒级团聚体重量占比及对应平均直径计算，数值越大，大团聚体比重越高，结构越稳定，利于保水保肥、通气透水。如合理施有机肥的农田，MWD 常上升，优化土壤结构。几何平均直径（GMD）侧重从几何角度反映团聚体尺寸分布，与土壤孔隙、水流运动相关，稳定团聚体有适宜 GMD 保障水分和空气合理交换。

不稳定团粒指数（Elt）通过测定水浸条件下团聚体分散程度体现稳定性，指数低则团聚体水中不易分散，结构牢固，可减少土壤侵蚀风险。

分形维数（D）描述团聚体形状与孔隙结构，维数越小，形状越规整，孔隙结构越有序，稳定性越强，利于养分储存和微生物活动。这些指标相互补充，助了解有机肥施用前后土壤结构变化。

3.2 有机肥影响土壤团聚体稳定性的作用机制有机肥影响土壤团聚体稳定性，源于其成分及引发的生化反应。

其一，有机肥含大量有机质，部分经微生物分解成腐殖质，腐殖质胶结能力强，能黏结分散矿质土粒，使小团聚体聚成大团聚体，提升平均重量直径和几何平均直径，增强稳定性。 比如施腐熟有机肥后，松散土壤颗粒可团聚成稳固结构。其二，有机肥利于土壤微生物群落，为其提供碳源和能源，增加有益微生物数量和种类，使其代谢分泌胞外聚合物、多糖等，黏结土壤颗粒，降低不稳定团粒指数，优化孔隙结构、分形维数，让团聚体结构更稳定有序。

此外，有机肥还能调节酸碱度、改善通气性等，为团聚体形成和稳定营造良好环境，全方位提升其稳定性，优化土壤整体结构与肥力。四、不同有机肥施用对土壤团聚体稳定性的影响分析

4.1 不同有机肥类型的影响差异

有机肥类型多样，因原料、加工工艺不同，对土壤团聚体稳定性影响差别明显。

畜禽粪便类有机肥中，鸡粪有机肥养分全面，含氮、磷、钾及多种微量元素，还有丰富微生物菌群。施入土壤后，微生物快速分解，短期内释放大量有机质，经胶结作用促使小团聚体聚成大团聚体，使土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径显著提升，快速改善土壤结构，增强稳定性。

猪粪有机肥质地细腻、含水量高，有机物质分解稍慢，其对土壤团聚体是循序渐进影响。在缓慢分解中持续补充有机质，逐渐加固土壤颗粒间黏结，长期可降低不稳定团粒指数，让团聚体面对外界干扰时更不易分散，稳固团聚体结构。

生物炭有机肥是新型有机肥，由生物质限氧高温热解制成，孔隙发达。施入土壤后，既能作团聚体核心吸引土壤颗粒促进形成，又为微生物提供栖息场所，刺激微生物生长繁殖，其分泌的胞外聚合物等进一步加固团聚体，改善团聚体形状和孔隙结构，降低分形维数，提升稳定性。不同类型有机肥各有作用方式，或速效或长效助力团聚体稳定性提升。

4.2 不同施用量的影响差异

有机肥施用量对土壤团聚体稳定性影响重大且有规律变化。

施用量低时，进入土壤的有机质少，仅能微弱胶结局部土壤颗粒，难以推动小团聚体向大团聚体转化，提升稳定性效果不明显。如小规模试验田少量施有机肥后，土壤团聚体相关指标变化小，结构仍松散。

适度增加施用量，更多有机质参与构建团聚体，充分发挥胶结作用，大团聚体比例升高，平均重量直径和几何平均直径增大，不稳定团粒指数降低，稳定性显著增强，土壤结构优化，孔隙度、通气性和保水性变好，利于作物生长。

但施用量过高会适得其反。过量有机肥分解产生过多有机酸等物质，改变土壤酸碱度，破坏化学平衡，影响微生物活动，不利团聚体稳定性。且过多有机质难及时利用转化，堆积在土壤中不利于团聚体结构合理形成，甚至导致土壤板结，所以合理把控施用量很关键。4.3 不同配施方式的影响差异

有机肥与其他肥料配施，配施方式不同对土壤团聚体稳定性影响各异，有机肥与化肥配施较常见且值得探讨

合理配施时，二者发挥协同作用提升团聚体稳定性。化肥养分释放快，能满足作物短期大量养分需求，如氮肥促茎叶生长；有机肥从长远改善土壤结构、提升肥力。长期定位试验显示，有机肥与氮肥按比例配施，相比单施化肥，＞0.25mm 团聚体含量提高，大团聚体增多，平均重量直径增大，结构更稳固。有机肥有机质持续提供胶结物质，化肥保障作物活力，使微生物活动更活跃，促进团聚体形成与稳定。

若配施方式不合理，如配比不当、施肥时间或方法不协调，就可能出现拮抗作用影响稳定性。比如化肥施用量过大，土壤离子浓度过高，抑制有机肥中微生物活性，阻碍有机质分解转化，导致团聚体难以形成和巩固，甚至破坏已有结构，使土壤紧实，通气性和透水性变差。所以科学规划配施方式，精准把握配施要素，对维持和提升土壤团聚体稳定性极为重要。

五、案例分析

5.1 研究背景及实验设置

黑土作为我国重要的优质土壤资源，以其肥沃的特性和良好的土壤结构，向来是保障粮食高产的关键基础。然而，随着现代农业生产中化肥的大量、长期使用，黑土面临着土壤板结、团聚体结构遭到破坏等诸多问题，这不仅影响了土壤自身的肥力持续发挥，也对农作物的产量与品质产生了一定的限制。

鉴于此，开展了针对黑土的长期有机肥氮替代 50% 化肥氮的实验研究。实验选取了位于我国东北典型黑土分布区的多块农田作为试田，这些试验田在土壤质地、初始肥力水平以及过往种植历史等方面具有较高的相似性，以此确保实验结果的科学性和可靠性。

在试验田中，将其划分为处理组和对照组，处理组采用有机肥氮替代 50% 化肥氮的施肥模式，所选用的有机肥为经过充分腐熟的农家肥，富含丰富的有机质和多种有益微生物。而对照组则按照传统的纯化肥施肥方式进行操作，在整个农作物生长周期内，保持其他田间管理措施，如灌溉、病虫害防治等完全一致，仅施肥环节存在差异。

此实验持续进行了数年之久，研究人员定期对土壤进行采样，采集不同深度的土壤样本，重点检测土壤团聚体相关指标，包括平均重量直径、几何平均直径、不稳定团粒指数以及分形维数等，同时还监测土壤的养分含量、微生物群落结构等方面的变化情况，旨在全面、深入地了解这一施肥替代方式对黑土团聚体性状以及整体土壤质量的影响。

5.2 黑土团聚体性状改善效果呈现

经过多年的持续观测与数据分析，发现处理组黑土在团聚体性状方面呈现出了显著的改善效果。从团聚体粒径分布来看，处理组中＞0.25mm 的团聚体含量相较于对照组有了明显的提升，这表明大团聚体的占比显著增加，土壤的团聚状况更加良好，使得土壤结构更为稳固。与之相应的，土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径也都呈现出增大的趋势，意味着团聚体的整体尺寸更大，结构更加紧实，这种变化极大地增强了土壤团聚体在面对外界因素干扰时的抵抗力，例如在降雨、灌溉等水流冲刷作用下，能够更好地维持自身形态，减少团聚体的分散破碎情况。

同时，不稳定团粒指数在处理组中出现了明显下降，这体现出团聚体在水中的分散性大幅降低，说明其结构更加稳定，不易被水分冲散破坏。而分形维数方面，处理组的数值也趋于更合理的范围，表明团聚体的形状和孔隙结构变得更加规整有序，更有利于土壤中水分的渗透、空气的流通以及养分的储存和释放。

此外，这些团聚体性状的改善也进一步反馈到了农业生产实际当中，处理组的黑土在通气性、保水性以及养分保蓄能力等方面都得到了显著增强，为农作物的根系生长提供了更为优 使得作物根系能 更好地伸展、扎根，从而更有效地吸收土壤中的水分和养分，最终在作物产量和品质上都展现出了积极的提升效果，切实证明了有机肥氮替代 50% 化肥氮这一施肥方式在黑土改良及可持续利用方面的积极意义。

六、合理施用有机肥的建议与策略

6.1.1 盐碱土

改良盐碱土应选酸性或偏酸性且富腐殖质的有机肥，如发酵泥炭土、针叶树枯枝落叶堆肥等。其分解时释放酸性物质中和碱性、降 pH值，减轻盐分对团聚体影响，且腐殖质增强颗粒胶结，促小团聚体转大团聚体。施用量依盐碱程度调整，避免过量影响透气性，配合灌溉排水、淡水洗盐优化土壤环境，提升团聚体稳定性。

6.1.2 旱塬土壤

旱塬地区水分稀缺，所以在有机肥的选用上，建议使用纤维含量高、保水保肥性能好的有机肥，像农作物秸秆堆肥、绿肥等就是不错的选择。秸秆堆肥在土壤中分解相对缓慢，持续释放养分的同时，其纤维结构能增加土壤的孔隙度，提高土壤的蓄水能力，有利于在干旱条件下维持土壤团聚体的稳定性。施用量要依据土壤肥力基础和作物种植需求来确定，一般来说，在播种前结合深耕适量施入，可使有机肥更好地与土壤混合，发挥作用。此外，还可把握好降水时机，在降雨前后适当补充有机肥，借助降水让有机肥充分融入土壤，助力团聚体结构的巩固。

6.1.3 黑土

黑土维持和提升团聚体稳定性，宜生物有机肥配适量化肥。生物有机肥含有益微生物，活化养分，其有机质优化团聚体结构。施用量依土壤检测和作物生长阶段精准把控，定期检测肥力与团聚体指标，按需调整施肥方案，保黑土良好状态。

6.2 综合考虑多因素的施用策略制定

6.2.1 种植作物角度

不同作物养分需求不同。叶菜类生长周期短，需氮多，可选含氮丰富的有机肥如豆饼肥，配磷钾肥满足生长。果树类周期长，需中微量元素和长效肥力，用羊粪、骨粉等混合有机肥，提供稳定养分，维持土壤团聚体良好结构。6.2.2 气候条件方面

温度高、降水多季节，有机肥分解快，可适当增量，但防养分流失和土壤过湿；寒冷、干旱季节，选易分解的或提前施入，使其在适宜条件下发挥作用，积极影响团聚体稳定性。

6.2.3 土壤质地考量

黏重土壤通气透水性差，用含微生物菌剂的有机物料，借微生物活动疏松土壤，增强团聚体空隙，稳定结构。砂质土壤保水保肥弱，选质地细腻、保水保肥好的有机肥如沼渣肥，增加吸附能力，促团聚体形成与维持稳定。

6.2.4 生态环境关注

避免用来源不明、含有害物质的有机肥，防土壤污染，影响微生物群落和团聚体稳定性。有条件地区推广有机废弃物循环利用制成的有机肥，实现生态与农业效益双赢。

推荐方案要顾及农民操作便利性与经济承受力，选性价比高、易获取施用的有机肥产品，通过培训、示范让农民了解好处与正确方法，提高接受度和执行力，保障策略落地，提升土壤质量与农业生产水平。

七、结论与展望

本研究深入探究不同有机肥施用对多种土壤类型团聚体稳定性影响，明确了有机肥类型、施用量及配施方式等因素作用显著。合理施用可优化团聚体相关指标，提升稳定性，改善土壤结构与肥力，案例也证实特定施肥方式对黑土改良有效，为科学施肥提供了有力依据。

虽取得一定成果，但仍存在局限，如部分复杂土壤环境未充分涵盖，长期动态监测不够全面等。未来研究可拓展研究范围至更多特殊土壤，借助更先进技术实现精准、长期监测，深入剖析深层次作用机制，完善有机肥施用理论体系，助力农业生产中土壤质量全方位提升，推动农业可持续发展。

参考文献：

[1]赵硕.长期施用有机肥对松嫩平原西部盐碱土壤团聚体稳定性的影响[D].黑