水稳定团聚体是土壤“细胞”，也是土壤肥力的基础，其数量和质量在很大程度上决定土壤肥力^[1]。一般说来，肥沃土壤主要是>0.25 mm水稳性团聚体，其胶结物质主要是有机物质^[2]。由于Na⁺等盐分离子的分散作用，盐碱土的土壤颗粒团聚作用不仅比较弱，而且胶体物质主要是盐分离子电解质很不稳定，遇水一滩泥，干旱结块，通透性很差，且毛管孔隙发达，导致盐分淋洗困难，盐分极容易随水分蒸发而上升，并在表层土壤聚集，危害植物生长^[3]。增强土壤颗粒团聚作用，促进团聚体尤其是大团聚体形成，是改良盐碱土的关键环节，主要包括合理耕作^[4]、降低盐分^[5]、施用有机肥料^[6]及添加土壤调理剂等^[7]。

合理耕作可以促进土壤矿物质颗粒团聚作用，增加水稳定性团聚体数量，改善团聚体分布，提高团聚体质量^[8]。张丽娜等^[9]报道：科学耕作可以改善土壤团聚体分布，增加水稳定团聚体数量，从而提高土壤肥力。Gao等^[10]的研究结果显示：土壤质地和施肥可能是导致不同团聚体有机碳含量差异的根本原因。李建设等^[11]认为不合理灌溉以及较少的有机物质输入，可能导致土壤物理结构破坏、团聚体破碎及土壤肥力下降。盐碱土一般植被稀疏，生物量比较低，输入土壤的有机物质也比较少^[12]，农业耕作措施常着重降低盐分含量，而忽略增强土壤颗粒团聚作用，对水稳定性团聚体分布及其性状的了解不充分，在一定意义上制约盐碱土改良与可持续利用。

河套黄灌区盐碱地面积约为3.94×10⁵ hm²，占该区耕地面积的68.65%。土壤盐渍化是制约本地区农牧业发展的主要因素之一^[13]。本研究选择河套黄灌区具有代表性的5种盐碱土，比较耕作与荒地土壤水稳定性团聚体分布及其有机碳和全氮含量的差异，以期为该地区盐渍化土壤改良及农牧业发展提供理论依据。

河套黄灌区位于内蒙古自治区和宁夏回族自治区境内，是我国北部最重要的粮食产区之一。本地区属中温带大陆性气候，140 mm左右的年降水量集中在7—9月，而年蒸发量达2 000~2 400 mm。由于受地上河黄河水的补给，潜水埋深一般为1.5~2.0 m，局部低洼地小于1.0 m。地表蒸发剧烈，土壤盐分表聚性强，3—6月为强烈积盐期。盐分以硫酸盐和氯化物为主，盐分离子主要包括Na⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Cl^-和HCO₃^-。

本地区盐碱土类型主要包括碱化盐土、龟裂碱土、硫酸盐-氯化物盐土、硫酸盐盐土和草甸碱土(表 1)。选择同一类型盐碱土农田与未耕作的荒地，农田不施用有机肥料，化肥用量一般约为750 kg·hm^-2复合肥[m(N) : m(P₂O₅) : m(K₂O)=15 : 15 : 15]和150 kg·hm^-2尿素；玉米秸秆用作饲料和燃料，油葵秸秆随籽粒收获刈割后堆放在田间地头。用土钻“S”形随机采取0~25 cm土层土壤，每个土样取15土钻，混合均匀后，四分法取约2 kg(表 1)。室内风干后沿自然裂隙掰成粒径小于5 mm的土块，并拣除粗根和石块，用于测定土壤水稳定性团聚体。另取适量土壤，按照分析项目的要求过筛，用吸管法测定土壤机械组成，用5 : 1水土比浸提后，分别用UB-7精密pH计和雷磁DDS-307A电导仪测定pH和EC值。采用火焰光度法测定土壤中的K⁺、Na⁺含量，采用EDTA滴定法测定Ca²⁺、Mg²⁺含量，采用EDTA间接络合滴定法测定SO₄^2-含量，采用硝酸银滴定法测定Cl^-含量，采用双指示剂-中和滴定法测定HCO₃^-、CO₃^2-含量^[8]。

采用改进的Yoder湿筛法^[14]分离土壤水稳定性团聚体。称取80.00 g风干土壤放入装有孔径分别为1 000、250、53 μm且套筛直径为13.00 cm的铁皮桶顶层，再置于装有足量的去离子水的自动振荡装置(TTF-100型)中，室温下振荡8 min(振幅3.2 cm，30次· min^-1)。用去离子水洗脱滞留在各级筛子上的土壤，收集于烧杯中，获得>250 μm(>1 000 μm和1 000~250 μm均比较少，将其合并)和250~53 μm及 < 53 μm的团聚体，其中 < 53 μm团聚体用沉降法继续筛分出 < 10 μm组分，即获得53~10 μm和 < 10 μm 2个组分。所有团聚体60 ℃烘干至恒质量(12~24 h)，然后过2 mm筛，称质量，测定各级团聚体含量。将获得的土壤团聚体用稀盐酸去除碳酸盐，再研磨过150 μm筛，用元素分析仪(Elementar Vario EL Ⅲ)测定有机碳和总氮含量。同时根据各粒级团聚体的质量分数，计算其占土壤有机碳及全氮总量的比例。

所有测量的数据取3次平行的平均值。采用SPSS 22.0和Excel 2016软件对数据进行统计分析，用LSD法进行差异显著性比较。

供试的10个土壤均为粉质壤土，粉粒含量一般超过50%，黏粒含量一般为20.08~40.12%，仅CA1黏粒含量达到40.12%，属于粉质黏壤土(表 2)。土壤pH值8.20~9.79，平均为8.83，变异系数为6.31%，说明供试土壤pH值比较接近，耕作对土壤pH值影响很小。电导率(EC)0.26~6.05 mS·cm^-1，变异系数132.15%，说明供试土壤盐分含量差异很大。采自宁夏黄灌区的4个土壤EC比较高，尤其是2个碱化盐土(A1和A2)，EC值均为5 mS·cm^-1，而采自内蒙古黄灌区的土壤EC值都小于2 mS·cm^-1；总体来看，荒地比耕地土壤的EC值高，说明耕作降低了土壤盐分含量。土壤有机碳和全氮含量比较低，平均含量分别为3.90和0.43 g·kg^-1，其中荒地比耕地分别高15%~154%和5%~164%，C/N值9.35，变异系数分别为61.18%和58.68%，这说明不同盐碱土有机碳和全氮含量差异较大，耕作降低了本地区盐碱土有机质和全氮含量。

供试土壤的盐分离子主要是Na⁺和SO₄^2-，其次是Ca²⁺和Cl^-，其他离子含量比较低(表 2)。Na⁺含量6.05~83.54 mmol·kg^-1，平均43.98 mmol·kg^-1，变异系数54.20%；采自宁夏黄灌区的4个土壤的Na⁺含量比较高，而采自内蒙古黄灌区的草甸碱土(MA)的Na⁺含量不超过8.64 mmol·kg^-1；耕作降低了龟裂碱土(CA)、硫酸盐-氯化物盐土(SC)和草甸碱土(MA)的Na⁺含量，但提高了碱化盐土(A)和硫酸盐盐土(S)的Na⁺含量。土壤Ca²⁺含量2.80~97.70 mmol·kg^-1，平均24.86 mmol·kg^-1，变异系数116.36%；荒地比耕地高5.26%~225.83%，说明耕作降低了盐碱土Ca²⁺含量，但是Mg²⁺含量增加，提高了5倍以上。SO₄^2-含量9.75~130.34 mmol·kg^-1，平均63.98 mmol·kg^-1，变异系数57.06%；Cl^-含量0.11~33.48 mmol·kg^-1，平均7.40 mmol·kg^-1，变异系数143.14%；采自宁夏黄灌区的土壤SO₄^2-和Cl^-含量均较高，荒地比耕地明显高。

从表 3可知：供试土壤主要为53~10 μm团聚体，占55.84%~79.72%，平均值为68.10%，变异系数10.48%，说明供试的盐碱土53~10 μm团聚体质量分数差异比较小；250~53 μm团聚体质量分数为11.79%~29.18%，平均17.95%，变异系数增大到38.51%，说明不同盐碱土53~10 μm团聚体差异变大；>250 μm和 < 10 μm的团聚体比例小于6%，但变异系数分别为53.49%和131.20%，说明不同盐碱土>250 μm和 < 10 μm团聚体差异非常大。耕作增加了53~10 μm团聚体数量，其质量分数最多增加了33.90%；耕作减少了>250 μm和250~53 μm团聚体数量，其质量分数分别降低了9.62%~45.99%和5.08%~42.73%；耕作对 < 10 μm团聚体的影响因土壤而异，龟裂土(CA)和硫酸盐-氯化物盐土(SC)分别增加了75.46%和58.02%，而碱化盐土(A)、硫酸盐盐土(S)和草甸碱土(MA)则分别降低了19.33%、21.10%和52.42%。

从表 3可知：>250 μm和 < 10 μm团聚体有机碳含量较高，分别为3.22~15.05 g·kg^-1和2.77~14.94 g·kg^-1，平均值分别为8.38和6.81 g·kg^-1，变异系数分别为38.26%和49.65%；250~53 μm和53~10 μm团聚体有机碳含量较低，分别为1.45~11.97 g·kg^-1和1.90~10.16 g·kg^-1，平均值分别为3.64和3.73 g·kg^-1，变异系数分别为85.35%和65.92%，说明来自不同盐碱土的>250 μm和 < 10 μm团聚体有机碳含量差异相对较小，而250~53 μm和53~10 μm团聚体有机碳含量差异更大。团聚体有机碳含量占土壤有机碳的比例：53~10 μm为53.63%~82.88%，250~53 μm为11.38~31.12%，>250 μm和 < 10 μm为2.22%~14.80%。耕作降低了大部分土壤所有粒级团聚体有机碳含量，其中草甸碱土(MA)有机碳含量比较高，且降低幅度最大；此外，耕作促进CA、SC和S盐碱土有机碳从250~53 μm团聚体向53~10 μm和 < 10 μm团聚体转移。

从表 4可知：>250 μm和 < 10 μm的团聚体全氮含量比较高，平均值分别为0.98和1.04 g·kg^-1，变异系数分别为32.74%和30.77%；而250~53 μm和53~10 μm团聚体全氮含量较低，分别为0.56和0.63 g·kg^-1，变异系数分别为53.83%和36.86%。这说明供试土壤250~53 μm团聚体全氮含量差异较大，而其他团聚体全氮含量差异较小。与有机碳一样，53~10 μm团聚体全氮含量占土壤全氮的比例较高，平均值为68.98%，不同土壤差异很小(CV=13.20%)，其次是250~53 μm团聚体，占土壤全氮含量比例为17.16%，>250 μm和 < 10 μm团聚体分别各占5.46%和5.97%，但不同土壤差异很大(CV>40%)。耕作降低了土壤各级团聚体全氮含量，MA全氮含量比较高且降低的幅度最大，但促进了氮素从>53 μm向 < 53 μm团聚体转移。耕作对供试土壤各级团聚体的C/N影响比较小，>250 μm团聚体C/N最大，平均值为8.53，其他团聚体C/N比较相似，变异系数为5.95%~24.69%，说明不同土壤团聚体C/N差异比较小。

从表 5可知：EC值与>250 μm及250~53 μm团聚体质量分数存在显著的负相关关系，但与53~10 μm团聚体质量分数存在正相关关系。土壤有机碳和全氮含量仅与>250 μm质量分数存在显著正相关关系，Na⁺、SO₄^2-和Cl^-浓度与>250 μm及250~53 μm团聚体质量分数呈显著负相关关系，而与53~10 μm团聚体质量分数呈正相关关系。pH值和CO₃^2-与 < 10 μm团聚体质量分数呈显著正相关关系。说明不同成分在土壤各粒级团聚体形成过程中所起的作用不同。

水稳定性团聚体是土壤肥力的基础，不同肥力土壤的团聚体分布有明显差异。一般说来，肥沃土壤大团聚体质量分数高于贫瘠土壤^[15]。刘晓利等^[16]报道：肥力高的土壤中>5 mm水稳性团聚体比较多；施肥处理增加的新碳主要向0.25~2 mm和>2 mm团聚体富集^[17]。本研究结果显示，河套灌区典型的盐碱土主要是53~10 μm的团聚体，盐分(EC)、pH值及主要盐分离子Na⁺、SO₄^2-、Cl^-和CO₃^2-等含量较高是其主要原因。这也是盐碱土肥力低的重要原因之一，一些研究者也获得类似的结果^[18-19]。耕作显著降低大团聚体数量，但增加53~10 μm团聚体数量，可能与耕作降低土壤有机质含量有关。周振方等^[20]也报道开垦种植农作物70年，0~20 cm土层土壤>0.25 mm水稳性团聚体下降了40.5%，一方面是因为耕作破碎土壤团聚体^[15]，另一方面耕作促进团聚体胶结物质——有机质分解^[21]。免耕或少耕等保护性耕作有利土壤团聚体的形成，增加大团聚体数量，提高团聚体的稳定性^[22]。

土壤团聚体的胶结物质很多，有机物质是大多数土壤，尤其是肥沃土壤水稳定性大团聚体主要的胶结物质^[23]。一些研究结果表明，>250 μm水稳性团聚体质量分数与土壤有机质含量呈显著正相关关系^[24]，本研究中，河套黄灌区典型盐碱土>250 μm水稳性团聚体不仅有机碳和全氮含量比较高，而且其质量分数与有机碳和全氮含量存在显著的正相关关系，这充分说明有机质在盐碱土水稳定性大团聚体形成中的作用。同时，我们还发现 < 10 μm团聚体有机碳和全氮含量也比较高。前者可能是富集颗粒状有机物质，而后者可能是富集腐殖物质的缘故。由于质量分数较高，土壤有机碳和全氮主要分布在53~10 μm团聚体中，而大团聚体所占比例较少。He等^[25]也获得了相似的结果。魏朝富等^[26]报道全氮主要存在于土壤较小的团聚体中，这可能与供试土壤的团聚体分布及土壤利用等有关。一般认为小团聚体有机碳以化学保护为主，分解慢，有利于碳封存^[27]；而大团聚体中的有机碳以物理保护为主，周转较快，是养分的重要来源，对土壤扰动比较敏感^[28]。耕作是农业土壤最大的扰动，Du等^[29]研究结果显示，保护性耕作有利于提高土壤团聚体有机碳含量，但传统耕作措施加快土壤有机质分解，降低土壤有机质含量，尤其是大团聚体土壤有机质含量降低幅度更大。本研究结果显示，河套灌区盐碱土耕作后，土壤各级团聚体有机碳和全氮含量均显著降低，但团聚体之间没有表现出明显的差异。

综上所述，河套黄灌区典型盐碱土主要是53~10 μm水稳定性团聚体，>250 μm和 < 10 μm团聚体不仅变异大，而且容易受到耕作的影响。究其原因主要是由于大团聚体的胶结物质是有机物质，而小团聚体的胶结物质取决于盐分离子。因此，降低盐分含量，改变盐分离子种类和浓度，以及增加有机物质输入，均会显著影响盐碱土水稳定性团聚体分布以及团聚体有机质和全氮含量。在降低盐分的同时，还应通过施用有机肥料和秸秆还田，提高土壤有机质含量，增强土壤颗粒团聚作用，促进大团聚体形成。