总孔隙度和土壤水稳性团聚体的影响

免耕对土壤容重、总孔隙度和土壤水稳性团聚体的影响

张福武¹　蔡立群²　陈英²

（1甘肃省农业科学院啤酒原料研究所　甘肃兰州　730070；2甘肃农业大学资源与环境学院　甘肃兰州　730070）

摘要：通过设置在黄土高原半干旱区定西县团结镇的免耕试验，研究了免耕对不同类型地块的土壤容重，总孔隙度及土壤水稳性团聚体的影响，结果表明：无论是水地，旱地或中间类型地块，免耕和传统耕作对土壤容重的影响均不大；播种后30天，免耕和传统耕作处理的各土地类型0～10cm土壤的总孔隙度均高于播种前，但传统耕作处理的增幅不大；免耕使得各种类型土地土壤较大粒级的水稳性团聚体增加。

关键词：免耕；容重；总孔隙度；土壤水稳性团聚体

近年来，陇中半干旱区传统的三耕两耱作法，破坏了土壤耕层结构，存在着对耕层土壤翻动次数多、水分蒸发强烈、有机质分解速度快、养分利用率低及作物产量低、不稳定、生产成本大等生产实际问题。导致了该地区资源利用率低、地力减退、水土流失等生态环境问题的进一步恶化，使得当地农业生产面临很大的挑战，引起了国内外广大农业科学研究者的广泛重视^[1]。

随着该区域生态环境的日益恶化，水土流失以及干旱逐年加剧，广大农业科学工作者将少耕、免耕、深松耕等保水、保土措施与覆盖措施相结合，形成了多种类型的旱地保护性耕作技术，如地膜覆盖耕作法、草肥覆盖耕作法、秸秆覆盖还田耕作法、少耕秸秆全程覆盖法、免耕正秸秆覆盖法等等^[2]。这些措施的推广和应用或多或少地解决了旱作农田“旱”与“薄”的问题，对减少土壤水分蒸发、增加土壤有机质、增加作物产量、简化耕作手续、降低生产成本、提高劳动生产率和经济效益均有突出的效果^[3,4]。本研究通过设置在定西市团结镇的中药材免耕试验，研究了免耕条件下旱地、水地、半水半旱的中间类型处理对土壤容重、总孔隙度和土壤水稳性团聚体含量的影响，以期为扩大该区域道地药材生产、降低生产劳资投入、提高资源利用率等方面提供试验数据。

注：本文发表于《甘肃农业科技》，2008，（8）：9～11.

1　材料与方法

1.1　试区概况

试验于2006年初布设于位于黄土高原半干旱区的定西县团结镇。该区域土壤为黄绵土，土壤有机质1.26%,全氮0.083%，全磷（P₂O₅）1.88g/kg，全钾（K₂O）18.5g/kg，全年干旱少雨，多年平均降雨415mm，且多集中在6至9月份。年均温6.3°C，无霜期较短，平均为140天。

1.2　试验设计与材料

试验设6个处理，即传统耕作下的水地、旱地、中间类型土地（介于旱地和水地中间）和免耕条件下水地、旱地、中间类型土地。其中水地是在播种前灌一次水，播种后根据保证土壤含水量达到田间最大持水量的50%～80%。旱地是当地无灌溉条件的地块。中间类型是在播种前灌一次水，以后不再灌水。3次重复，小区面积4m×6m。免耕条件下试验地在上一年作物收获后不耕作、不耱。小区内条状点播柴胡，播种时间是3月15日，播种量为1.5 kg/亩。

1.3　测定方法

1.3.1　容重

容重是用环刀法测定^[5]。每次在同一地块取五个点，然后取其平均值。

1.3.2　总孔隙度

通过测定土壤容重、比重［5］，由以下公式计算：

Rt%=（1－RS/DS）100

式中：Rt为总孔隙度，%；RS为容重，g/cm³；DS为比重g/cm³。

1.3.3　土壤团聚体

人工筛分法^[5]。先对风干土样进行干筛，确定干筛样品中各级团聚体的含量，然后在水中进行湿筛，确定水稳性团聚体的数量。

2　结果与分析

2.1　免耕对土壤容重的影响

本研究对种植柴胡后每隔10天的土壤容重进行了采样测定。表1是本年度测定的0～10cm土层土壤容重的5次观测结果。由表1可知，无论是水地，旱地或中间类型地块，免耕对土壤容重的影响均不大。其中免耕水地第5次测定结果比第一次测定降低了0.03g/cm³,旱地降低了0.02g/cm³,中间类型没有变化；而传统耕作水地第5次测定结果比第一次测定降低了0.03g/cm³,旱地降低了0.01g/cm³,中间类型则增加了0.02g/cm^-3。

表1　免耕对土壤（0～10cm）容重的影响

（注：同一处理同列不同小写字母表示显著性差异（P≤0.05），下同。）

2.2　免耕对土壤总孔隙度和孔隙分布的影响

表2是免耕对播种前与播种后30天表层土壤（0～10cm）孔隙分布的影响。由表2可知，播种后30天，免耕和传统耕作处理的各土地类型0～10cm土壤的总孔隙度均高于播种前，其中免耕处理的水地增加0.22%,旱地增加0.97%,中间类型土地增加0.40%，而传统耕作的变化增幅没有免耕那样大。由此可见,免耕在改善土壤孔隙结构方面有比较好的作用。

表2　免耕对播种前与播种后30天表层土壤（0～10cm）孔隙分布的影响　%

2.3　免耕对土壤水稳性团聚体的影响

由表4可以看出：播种后30天，免耕处理的两个土层＞1mm、1～0.25mm、0.25～0.05mm的水稳性团聚体含量均较播前相应层次有不同程度的提高，而传统耕作处理的两个土层＞1mm、1～0.25mm、0.25～0.05mm的水稳性团聚体含量均较播前相应层次有不同程度的下降。

3　结论与讨论

第一，无论是水地，旱地或中间类型地块，免耕和传统耕作对土壤容重的影响均不大。这与袁家富等在研究少免耕对土壤容重的影响时发现的少免耕对土壤容重较传统耕作和试验前容重下降了7.75%和7.03%的结果不一致^[6]。然而有少数报道称免耕条件下，土壤容重有所增加的情况^[7]。由于本试验进行时间较短，而免耕对土壤容重的影响必须经过长期定位试验才能得到明显的效果，所以对于土壤容重的影响需要进一步研究。

第二，播种后30天，免耕和传统耕作处理的各土地类型0～10cm土壤的总孔隙度均高于播种前，但传统耕作处理的增幅不大，说明免耕在改善根系的供氧条件，扩大了土壤水分和空气的通道和仓库方面有一定的作用。

第三，免耕使得土壤较大粒级的水稳性团聚体增加。这与Mannering等人在印第安那州的研究玉米免耕种植后，0～15cm表层的水稳性团聚体含量时的结果相似［8］。

综上所述，免耕对土壤容重的影响在短期内不够明显，但能够使土壤总孔隙度和较大粒级的水稳性团聚体增加，有利于土壤水分与土壤空气的相互消长平衡，有利于提高土壤对环境水、热变化的缓冲能力，能为植物生长、微生物生命活动创造良好环境。

高产高效是每一个农业科技工作者的共同目标，作为地处西北内陆黄土高原的陇中地区，由于特殊的历史、地理条件，能不能应用免耕的方法，在减少劳力的支出与生产资料投入的前提下，改善日益恶化的生态环境，达到经济效益、社会效益、生态效益相统一，实现粮食和经济作物的可持续发展，还有待于进一步深入地研究。

表3　免耕对土壤水稳性团聚体组成及分布的影响　g·100g^-1