《Soil and Tillage Research》：The influence of soil pore-size distribution on limestone mobility
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土壤质地对石灰迁移的影响及其与孔隙结构的关系。研究在砂质黏壤土和黏土中应用不同剂量石灰，分析其迁移性与土壤孔隙分布（大孔隙占比16.5%-82.2%）及机械加工方式（球磨提高ECCE 98%）的关联性，发现高孔隙结构土壤（O指数35.7%）对石灰迁移和pH校正效果更显著。
达尔利·德·阿劳霍·纳西门托（Darley de Araújo Nascimento）|基里恩·德·容·范·利尔（Quirijn de Jong Van Lier）|亚历山德罗·多斯·桑托斯·布里托（Alexsandro dos Santos Brito）|吉列尔梅·奥古斯托·阿尔维斯·马西埃拉（Guilherme Augusto Alves Macieira）|马科斯·安德烈·阿尔维斯·德·奥利维拉（Marcos André Alves de Oliveira）
巴西圣保罗大学（USP/ESALQ）土壤与植物营养学系，圣保罗
摘要
土壤质地是合理推荐石灰石施用量、有效调节pH值及中和铝离子的重要因素。土壤质地还关系到土壤结构、水力特性、水分在土层中的运动方式以及溶质和悬浮颗粒的传输能力。本研究旨在通过水渗透实验，评估不同质地土壤中石灰石的迁移情况。实验选取了两种具有不同质地特征（砂质粘壤土和粘土）的土壤，以评估其在不掺入石灰石的情况下运输表面施用石灰石的能力。研究了石灰石迁移性与相关土壤参数（粒径分布、孔隙大小分布、大孔隙组织指数）之间的关系。所用石灰石采用球磨机制备，其中97%的颗粒直径小于0.3毫米，有效碳酸钙当量（ECCE）为98%，钙氧化物（CaO）和镁氧化物（MgO）含量分别为52%和1%。实验结果表明，站点1的0–0.1、0.1–0.2和0.3–0.4米土层中的大孔隙组织指数分别高达16.5%、82.2%和35.7%，高于站点2。随着石灰石施用量的增加，在大孔隙组织指数较高的土壤中，化学性质（pH值和钙含量）的变化更为显著。
引言
石灰石被应用于农业管理土壤中，以提高土壤pH值至适宜水平（6至7之间），减轻酸性和铝离子的负面影响，并为土壤提供钙（Ca）和镁（Mg）离子。由于石灰石的溶解度较低，其阳离子（Ca和Mg）及氢氧根离子（OH?）的释放主要发生在固体颗粒附近。因此，将石灰石掺入土壤有助于解决地下酸性问题。在传统耕作方式中，通常通过机械耕作实现这一过程；然而，这种做法与免耕系统不兼容。
因此，在免耕系统中，石灰石直接施用于土壤表面而不进行掺入，但需使用有效碳酸钙当量较高的石灰石，并优选粒径较小的颗粒，以便其能够深入土壤。在这种情况下，石灰石在土壤中的迁移性对石灰改良效果至关重要。颗粒的迁移至少部分解释了施用石灰石后短期内土壤酸度中和及钙、镁浓度变化的现象（Amaral等人，2004年）。
石灰石在土壤中的迁移性主要受土壤孔隙系统几何结构、石灰石粒径分布及土壤水分运动的影响。在免耕系统中，连续种植后土壤容重趋于增加，大孔隙度趋于减小；尽管大孔隙体积减少，但由于孔隙系统的连续性更强，免耕土壤通常具有更好的渗透能力（Palese等人，2014年；Talukder等人，2024年）。
土壤孔隙结构可通过孔隙大小分布（PSD）来描述，还包括孔隙的连续性和长度。根据直径，孔隙可分为不同功能类型：大孔隙负责降水或灌溉后的土壤溶液快速流动；中孔隙负责水分在土层中的重新分布；微孔隙负责水分的保持和储存（Koorevaar等人，1999年）。孔隙连续性的指标包括水力传导性和土壤透气性，这些指标均受水分含量和基质势的影响。值得注意的是，当石灰石直接施用于土壤表面时（这种做法在农业管理中较为罕见），其迁移性将由PSD和石灰石中小颗粒的比例决定。
石灰石在土壤中的迁移性不仅取决于其孔隙大小分布，还与其制造工艺有关。巴西常用的锤磨机生产的石灰石有效碳酸钙当量较低，颗粒直径较大；而用于水泥研磨的球磨机生产的石灰石纯度更高，颗粒直径更小，从而具有更好的化学和物理性能。
了解影响石灰石迁移的因素及其相互作用机制，有助于预测石灰石施用量对土壤结构和化学性质的影响，以及其对作物产量的最终影响。石灰石的迁移过程依赖于其在土壤溶液中的悬浮状态。研究假设石灰石在土壤中的迁移性主要受孔隙大小分布（PSD）尤其是大孔隙含量和连续性的影响。此外，土壤的透气性也是反映不同类型孔隙分布和连通性的重要指标（Rodrigues等人，2011年；Palese等人，2014年；Jesus和Brito，2017年；Carvalho等人，2019年）。
本研究旨在评估具有不同质地和结构的两种土壤中石灰石颗粒的迁移潜力，并将这些信息与孔隙大小分布及大孔隙连续性进行对比。
材料与方法
2021/22农业季期间，在两个地点同时进行了实验：
1. 实验地点1：位于巴西巴伊亚州路易斯·爱德华多·马加良伊斯（Luís Eduardo Magalh?es）的桑托·伊纳西奥农场（Fazenda Santo Inácio），土壤类型为黄氧化土（Yellow Oxisol），质地为砂质粘壤土（砂质粘壤土），坐标为南纬12°37'47"，西经46°09'47"，海拔880米。该地区年平均降雨量为1511毫米，平均气温为24.2摄氏度。2. 实验地点2：位于阿尔托帕尔纳伊巴（Alto Parnaíba）的特拉乌尼达农场（Fazenda Terra Unida），土壤类型为贫瘠黄红氧化土（Dystrophic Yellow-Red Oxisol），质地为粘土。结果与讨论
两个地点0.1–0.2米和0.2–0.3米土层的土壤容重相同，而0.0–0.1米和0.3–0.4米土层的土壤容重在地点2明显高于地点1（见表3）。地点2的土壤密度对于其质地类型而言偏高，可能表明存在压实现象；而地点1的土壤密度则处于正常范围内（Reichert等人，2009年）。
两个地点各土层中大孔隙、中孔隙和微孔的比例没有显著差异。
结论
实验在两种具有不同大孔隙组织指数（O值）的土壤中进行，施用了不同剂量的石灰石。根据实验结果，我们得出以下结论：
•与粘土土壤相比，砂质粘壤土（大孔隙组织指数较高）在石灰石施用后，土壤化学性质（pH值和钙含量）的变化更为显著。
土壤pH值和钙含量的改善在作者贡献声明
亚历山德罗·多斯·桑托斯·布里托（Alexsandro dos Santos Brito）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、方法设计、实验设计、数据分析、概念构建。吉列尔梅·奥古斯托·阿尔维斯·马西埃拉（Guilherme Augusto Alves Macieira）：负责撰写、方法设计、实验设计、资金筹措、概念构建。马科斯·安德烈·阿尔维斯·德·奥利维拉（Marcos André Alves de Oliveira）：负责实验设计、数据分析。达尔利·德·阿劳霍·纳西门托（Darley de Araújo Nascimento）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢圣保罗大学（USP/ESALQ）提供研究支持；感谢Marcelo Kappes和KPS Agropecuária提供实验场地和协助；感谢Prime Agro – Agricultural Products LTDA资助土壤化学分析；同时感谢巴伊亚联邦教育科学技术研究所（IF Baiano/Campus Guanambi）协助进行土壤物理分析。
