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土壤团聚体被看作评价土壤质量最重要指标之一[1-2].良好的土壤结构和稳定的团聚体对于提高土壤养分供给能力、促进土壤生产力恢复、提高孔隙度和降低可蚀性等方面都具有重要作用[3].以往的研究表明，土壤团聚体的形成与稳定性受到人为活动的强烈影响，其中耕作方式[4]和施肥制度[5]的影响尤为显著.我国烟田土壤类型主要以黄壤为主，绝大部分以坡耕地为主，由于烟区人地矛盾突出，烟田常年连作，种养结合不够，致使土壤退化严重，诸如土壤板结、养分失衡和有机质质量分数降低等问题严重制约着黄壤烟田的可持续利用[6].因此，如何提升烟田土壤结构稳定性和供肥能力，是实现黄壤烟田可持续生产的必要基础.
土壤有机碳对土壤团聚体的形成与稳定具有非常重要的作用，腐殖质与粘土矿物、铁氧化物间的复合反应是土壤团聚体主要的胶结机制[7].鸡粪与化肥配合施用可显著提高褐土小麦/玉米轮作体系中土壤团聚体稳定性，同时还增强了土壤肥力[8].关于这方面的研究主要集中在北方农作物上，且选用的有机肥物料不是根据当地实际情况生产的有机肥.重庆市烟叶产区烟杆随处堆放、坡地四处乱扔的现象较为普遍.已有研究证实，烟杆有机肥对提升烤烟品质，提高烤烟抗病性，促进烤烟生长等均有显著的效果[6].为此本研究以当地普通有机物料腐熟有机肥为对象，探索各类腐熟有机物料与化肥配合长期施用对提高黄壤烟田土壤团聚体稳定性和土壤肥力的作用，以期为黄壤烟田可持续利用提供理论和实践依据.
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试验地位于重庆市彭水县润溪乡白果坪，经度107°54′44″，纬度29°06′56″，海拔为1 213 m，为亚热带温润季风气候，气候温和、雨量充沛、光照偏少.多年平均气温17.50 ℃，常年平均降雨量1 104 mm，无霜期312 d.
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本试验为长期定位试验，2013年开始试验，2018年取样分析测定.烤烟品种选用云烟87，试验进行6年，种植密度为16 500株/hm2，共设5个处理，分别为：(1)仅施化肥(CK)；(2)化肥+鸡粪(JF)，化肥施用量与CK相同，下同；(3)化肥+猪粪(ZF)，此处理为农民传统施肥习惯；(4)化肥+烟杆(YG)；(5)化肥+菌渣(JZ).每个处理设3次重复，共15个小区，每个小区面积为40 m2，完全随机排列.试验所用有机肥均采用加腐熟剂进行单独腐熟堆制而成，各处理施肥量及方式均根据重庆市烤烟生产管理指南进行.具体施肥方案为：施氮总量120 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1:1:2.3；各有机肥的投入量按总氮量的20%投入，有机肥和磷肥作为基肥一次性施入，氮肥和钾肥按7:3的比例用于基施和追施，氮肥追施在烟草移栽后的7~10 d，钾肥追施在移栽后30 d左右.试前耕层土壤及各有机物料理化性质如表 1和2所示.
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土壤样品的采集于当季烟草适时采收完全后(2018年11月)进行，每个小区以“五点取样法”取样2 kg，去除动、植物残体后风干，一部分充分研磨后过60目筛用于测定土壤速效磷、速效钾、碱解氮和有机质等基本理化性质，另一部分沿土体自然结构剥成直径约10 mm的小块，称取500 g用于干筛试验，根据干筛试验的结果，各粒径按比例称取50 g用于湿筛试验.根据分级结果，计算土壤团聚体稳定性指数(Aggregate Stability Index，ASI).
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土壤理化指标的测定采用《土壤农化分析》方法[9]，其中，土壤有机质(SOM)使用重铬酸钾外加热法测定；土壤碱解氮(AN)采用扩散皿法测定；土壤速效磷(AP)采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾(AK)采用NH4OAc浸提-火焰光度法测定；
机械稳定团聚体是指在干燥的土壤结构体经过机械震荡后保持自身结构稳定性，不发生破裂.水稳性团聚体是指土壤结构体经水浸后不立即散开，保持土壤结构体形态不破碎.土壤团聚体破坏率(PAD)的计算公式为：
式中：Wd为干筛后，粒径大于0.25 mm的团聚体所占比例；Ww为湿筛后，粒径大于0.25 mm的团聚体所占比例.
土壤团聚体稳定性指数的计算参考Niewczas等[10]的研究结果.土壤团聚体在筛分过程中，依次破裂成下一粒径范围内的团聚体颗粒，任一粒径范围内的团聚体在筛分过程中，能够保存在当前粒径范围的概率分别为P1，P2，P3，…，Pn，破裂进入下一粒径范围的概率为1-P1，1-P2，1-P3，…，1-Pn.
对于干筛而言，n个粒径范围内的团聚体比例可构成矩阵Dn：
对于湿筛而言，n个粒径范围内的团聚体比例可构成矩阵Wn：
干筛和湿筛团聚体矩阵满足以下关系：
即：
各个粒径的土壤团聚体保存概率的总和即为土壤团聚体稳定性指数：
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测定结果用Excel2007和SPSS 18.0进行统计分析.
1.1. 试验区概况
1.2. 试验设计及田间管理
1.3. 样品采集与测定
1.4. 研究方法
1.5. 数据分析
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由图 1可知，施用鸡粪时，烟叶产量为2 232.0 kg/hm2，相比对照提高了10.90%；施用猪粪时，烟叶产量为2 289.1 kg/hm2，相比对照提升了13.74%；施用烟杆时，烟叶产量为2 124.0 kg/hm2，相比对照提升了5.54%；施用菌渣时烟叶产量为2 210.4 kg/hm2，相比对照提升了9.83%；研究表明，施用有机物料均能提高烟叶产量，提升效果由高到低依次为猪粪、鸡粪、菌渣、烟杆.
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不同有机物料对土壤有机质质量分数的影响如图 2所示，只施化肥时，土壤有机质质量分数为14.35 g/kg；施用鸡粪时，土壤有机质质量分数为15.88 g/kg，相对对照提高了10.66%；施用猪粪时，土壤有机质质量分数为14.72 g/kg，相比对照提高了2.59%；施用烟杆对土壤有机质质量分数的提升最明显，达到16.26 g/kg，相比对照提高了13.31%；施用菌渣时土壤有机质质量分数为15.12 g/kg，相比对照提高了5.37%.施用有机物料均能提高土壤有机质的质量分数，不同物料处理间存在一定差异，施用烟杆有机肥和鸡粪对土壤有机肥提升效果最为显著.
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由图 3可知，施用鸡粪时，土壤碱解氮的质量分数为155.20 mg/kg，相比对照提高了40.50%；施用猪粪时，土壤碱解氮的质量分数为137.60 mg/kg，相比对照提升了24.57%，施用菌渣时土壤碱解氮质量分数为132.42 mg/kg，相比对照提升了19.88%；施用烟杆堆肥对土壤碱解氮的提升最小，相比对照提升了8.75%，也比较显著.施用有机物料均能显著提高土壤中碱解氮的质量分数，提升效果由高到低依次为：鸡粪、猪粪、菌渣、烟杆.
图 4为不同有机物料对土壤速效磷质量分数的影响，由图可知，施用有机肥均能显著提升土壤速效磷质量分数，其中，施用猪粪和菌渣的提升效果最明显，相对于对照分别提升了35.47%和40.96%，鸡粪和烟杆相对于对照分别提升了18.35%和9.19%.提升效果由高到低依次为：菌渣、猪粪、鸡粪、烟杆.
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由图 5可知，施用鸡粪时，土壤速效钾的质量分数为162.78 mg/kg，相比对照提高了20.27%；施用猪粪时，土壤速效钾的质量分数为141.39 mg/kg，相比对照提升了4.46%；施用烟杆时土壤速效钾质量分数为136.17 mg/kg，相比对照提升了0.60%，提升效果不显著；施用菌渣时土壤速效钾质量分数为167.36 mg/kg，相比对照提升了23.65%；研究表明，施用有机物料均能提高土壤中速效钾的质量分数，提升效果由高到低依次为：菌渣、鸡粪、猪粪、烟杆.
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干筛及湿筛处理后的土壤团聚体粒径分布情况如表 3所示，对于干筛结果而言，相对于仅施化肥的处理，施用有机物料均能使土壤中1~2 mm粒径的大团聚体比例显著增加(从18.9%上升到了22.9%)，并能显著降低粒径小于0.25 mm的微团聚体比例(从7.0%下降到2.3%).其中，施用猪粪后对团聚体机械稳定性的提升效果最好.从湿筛结果看，相比仅施化肥，施用有机物料均能使粒径大于0.25 mm的团聚体比例上升，上升幅度主要集中在0.5~4 mm粒径的团聚体.施用有机物料均能使土壤团聚体的破碎率降低，说明施用有机物料使土壤团聚体的稳定性提升.
由表 4可以看出，施用有机物料后，土壤团聚体稳定性指数均高于CK，稳定性指数从大到小依次为：YG(2.167)，JZ(2.159)，ZF(1.926)，JF(1.909)，CK(1.698).施用有机物料可以明显提升土壤团聚体稳定性，以施用烟杆有机肥的效果最好.
2.1. 不同有机物料对土壤有机质质量分数的影响
2.2. 不同有机物料对土壤碱解氮质量分数的影响
2.3. 不同有机物料对土壤速效钾质量分数的影响
2.4. 不同有机物料对土壤团聚体组成及稳定性的影响
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试验结果表明，有机物料能显著增加土壤速效养分质量分数，不同种类的有机物料对黄壤烟田土壤养分的提升效果不同.例如烟杆和鸡粪对土壤有机质提升作用明显；鸡粪对土壤碱解氮和速效钾有较明显的提升效果；菌渣对速效磷和速效钾有较显著的提升效果.赵明等[11]的研究结果也表明，不同物料在土壤中不同养分的释放量不同，鸡粪、牛粪和猪粪等畜禽有机肥施入土壤120 d，速效磷释放量分别为24.6%，61.3%，34.8%.董志新等[12]的研究结果表明，鸡粪对土壤有机质、碱解氮和速效钾的提升效果最为显著，这与本研究结果一致.其原因可能是，一方面，鸡粪施入土壤增加了土壤有益微生物数量，增强土壤固氮、解钾等有益微生物活性，促进了土壤难溶性矿质养分的释放[13]，同时促进有机物腐解成有机质或腐殖质，从而提高了土壤肥力.另一方面，鸡粪本身含有丰富的有机质、氮和钾，施入土壤后能被土壤酶和土壤微生物大量转化成活性养分，虽然鸡粪中全磷质量分数很高，但对土壤速效磷的影响却不及施用猪粪和菌渣，这可能与鸡粪的腐解周期有关[14].鸡粪的腐解周期短，所含的全磷转化成速效磷后易为土壤固定，导致转化效率低，而猪粪和菌渣的腐解周期较长，所含的磷营养可以较为充分地转化为有效磷，对土壤有效磷质量分数的提升较为显著.施用烟杆有机肥能显著提升土壤有机质质量分数，这与成臣等[15]，马超等[16]的研究结果一致，秸秆堆肥作为天然植物类肥料，富含丰富的木质素和纤维素，木质素和纤维素作为合成腐殖质的重要原料之一，施入后能显著提升土壤有机质质量分数.耿明明等[17]的研究也表明，烟梗(末)有机肥对于土壤有效磷和速效钾质量分数相比于对照有显著提高作用.烟杆发酵的高C/N有机肥对烤烟品质和烟叶协调性的提升作用较好，是一种经济、有效的施肥模式.
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长期施用有机物料能提升土壤团聚体的机械稳定性和水稳性，增加土壤中粒径大于0.25 mm的大团聚体，减少粒径小于0.25 mm的微团聚体比例，但不同种类的有机物料对团聚体粒径分布的影响存在差异.施用猪粪有机肥对提升土壤团聚体机械稳定性的效果最好，这与石纹碹等[18]的研究结果一致.从机械稳定性团聚体的粒径分布来看，施用有机物料对1~2 mm粒径的团聚体比例提升效果最为显著，但不同种类的有机肥提升团聚体比例的粒径范围略有差异.施用较低C/N的鸡粪、传统猪粪有机肥主要能提升大于0.5 mm的团聚体比例，施用较高C/N的烟杆、菌渣有机肥主要能提升0.25~2 mm的团聚体比例.因此，通过施用不同的有机物料，调整与改善土壤机械稳定性团聚体的组成是可行的.施用烟杆有机肥后，土壤团聚体的水稳性提升最为显著.田慎重等[19]研究发现，秸秆还田可以显著增加土壤有机碳质量分数，同时显著增加了土壤水稳性团聚体的稳定性.这是由于土壤有机质可作为微团聚体的主要胶结剂，增加了土壤团聚体稳定性[20].此外，高C/N的烟杆有机肥施入烟田土壤后，提升烟田土壤C/N比，促进了土壤微生物活性特别是一些真菌及放线菌借助菌丝将土壤中的颗粒彼此缠绕形成团聚体；同时微生物的代谢产物如多糖和其他有机物可作为土壤颗粒胶结剂形成稳定团聚体[21].施用高C/N比的腐熟烟杆有机肥对黄壤各个粒径的团聚体比例均有较为明显的提升作用.此外，腐熟烟杆有机肥原料获取便利，发酵方式简单，能减少生产成本，保护生态环境，是较为理想的提升黄壤烟田土壤水稳性团聚体的有机物料.
3.1. 长期施用有机物料对连作烟田土壤养分状况的影响
3.2. 长期施用有机物料对连作烟田土壤团聚体分级及稳定性的影响
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长期施用有机物料均能提升连作烟田土壤速效养分质量分数，增加连作烟田大团聚体比例，提升团聚体稳定性.施用高C/N的烟杆对有机质质量分数的提升效果显著，同时对团聚体水稳性提升效果最好；施用鸡粪对碱解氮和速效钾提升效果显著，采用烟农传统施用的猪粪能显著提升土壤速效磷质量分数，同时对团聚体机械稳定性提升效果最好；施用菌渣对提升土壤速效磷和速效钾有显著效果.因此，长期施用有机物料对改善黄壤烟田土壤养分及团聚体结构和稳定性均有明显的效果，其中，腐熟烟杆是一种较好的黄壤改良物料.
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