論不同耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤理化因子及生物學(xué)特性的影響

蔡琦

摘 要： 耕作方式的不同能夠?qū)ν寥赖乃疅帷B(yǎng)分以及生物特性造成不同的影響，科學(xué)合理的土壤管理能夠讓農(nóng)田土壤的理化性狀以及生態(tài)過(guò)程得到改變。采取保護(hù)性的方式進(jìn)行耕作，能夠讓土壤的質(zhì)量得到改善，提高酶活性，深松耕以及免耕等方式提供豐富的資源以供微生物生長(zhǎng)繁殖，免耕以及少耕等方式能夠大大減少土壤動(dòng)物受到的干擾，從而改善其數(shù)量、種類以及結(jié)構(gòu)。文章著重對(duì)不同耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤的理化性質(zhì)及生物學(xué)特性進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上，提出了活宜的耕作方式對(duì)土壤質(zhì)量修復(fù)的可能性及研究方向。

關(guān)鍵詞： 耕作方式； 農(nóng)田土壤； 生物學(xué)特性

要保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就必須擁有健康的農(nóng)田土壤，合理的耕作方式能夠讓土壤的特性得到改善，同時(shí)還能夠提高水分利用率，從而實(shí)現(xiàn)保水增產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。我國(guó)農(nóng)田的耕作方式主要有傳統(tǒng)耕作、少耕以及免耕等，其中免耕被應(yīng)用最為廣泛。土壤耕作的主要目的是讓土壤耕層的質(zhì)量得、培肥地力以及土壤生態(tài)等得到改善，耕作方式的不同能夠?qū)r(nóng)田土壤的物理性質(zhì)和養(yǎng)分含量、酶活性等產(chǎn)生直接的影響，并且讓微生物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷遞進(jìn)，農(nóng)田土壤在頻繁耕作、施肥不當(dāng)以及作物殘茬處理不科學(xué)等的影響下已經(jīng)嚴(yán)重退化。所以，研究不同耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤理化因子和生物學(xué)特性具有深遠(yuǎn)的影響。

1. 不同耕作方式對(duì)土壤理化因子的影響

1.1 土壤水分

傳統(tǒng)的農(nóng)田耕作方式會(huì)讓土壤結(jié)構(gòu)因過(guò)度攪動(dòng)而遭到破壞，導(dǎo)致土壤水分加劇脅迫。相關(guān)研究表明，免耕方式下的秸稈覆蓋能夠讓土壤物理質(zhì)量得到明顯改善，減少土壤侵蝕，促進(jìn)良好結(jié)構(gòu)形成。

長(zhǎng)期的不合理耕作會(huì)使土壤水分含量下降，對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，相關(guān)研究表明，傳統(tǒng)壟播耕作加劇土壤水分的流失，再加上地面蒸發(fā)，土壤水含率持續(xù)下降，進(jìn)而影響降水滲入。與傳統(tǒng)耕作相比，免耕能夠讓土壤水分盡可能多地保留下來(lái)，提高水分利用率；此外，淺層耕作也有此效果。相對(duì)而言，免耕能夠較好地讓土壤的水分得到儲(chǔ)存，這是由于免耕能夠保持土壤的孔隙連通性，利于儲(chǔ)水、抗水蝕以及保水。然而，有相關(guān)研究表明，傳統(tǒng)耕作以及少耕的水分利用效率更高，分別比免耕高了38%和17%，其實(shí)這主要是由于氣象條件的影響而造成。由于免耕對(duì)土壤含水量的提高，進(jìn)而能夠改變土壤結(jié)構(gòu)，提高蓄水保墑的效果。此外，深旋松耕也能夠讓土壤的蓄水能力提高，降雨量較少的時(shí)間內(nèi)，能夠讓土壤水分得到很好地保存，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

1.2 土壤容重

目前，對(duì)于土壤容重受耕作方式影響的結(jié)果在業(yè)內(nèi)還沒(méi)有一致的定論。有研究認(rèn)為，在亞熱帶以及西北高原干旱地區(qū)，少耕以及免耕能夠讓土壤入滲量降低，加大土壤表層容重，提高土壤抗蝕力；而青海省的相關(guān)研究則表明，免耕導(dǎo)致土壤容重減??；在遼寧省對(duì)玉米耕作的試驗(yàn)中，深旋松能夠讓土壤容重降低，比旋耕低8.8%左右，比深松耕低6.6%左右；河北地區(qū)的相關(guān)研究表明，深旋松的土壤容重明顯低于深松和旋耕。作物收獲期進(jìn)行免耕和松耕比播種期的土壤容重要低，翻耕則無(wú)明顯變化。但是也有研究顯示，耕作方式對(duì)土壤容重并沒(méi)有太明顯的影響。

1.3 土壤硬度

土壤硬度直接影響水分滲入、供應(yīng)、保持以及通氣性，此外還能夠?qū)ν寥赖酿B(yǎng)分轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)生一定的影響。相關(guān)研究表明，土壤硬度受耕作方式的影響，免耕土壤硬度要高于秋翻，這主要是由于免耕不會(huì)對(duì)土壤顆粒的密實(shí)度造成破壞，再加上土壤自身下沉，土壤硬度較高；而秋翻會(huì)導(dǎo)致上層土壤疏松，土壤硬度因此變小。

1.4 土壤空隙

土壤空隙具有對(duì)空氣和水分傳導(dǎo)、運(yùn)動(dòng)及植物根的穿扎和吸水等都具有重要的作用，其受耕作方式的影響較大。研究表明，免耕能夠讓表層土壤的空隙增加，特別是秸稈覆蓋的情況下，能夠讓土壤空隙增加4.5%；長(zhǎng)期的免耕留茬能夠讓非毛管空隙度增加，從而讓土壤結(jié)構(gòu)得到改善。

1.5 土壤養(yǎng)分

土壤養(yǎng)分受耕作方式的影響比較明顯，耕作方式的不同土壤有效養(yǎng)分以及全量養(yǎng)分的含量也不一樣。研究表明，免耕能夠讓作物殘?bào)w留在土壤表明，從而改善土壤層化；翻耕能夠讓有機(jī)質(zhì)與土壤混合，從而改變有機(jī)質(zhì)的分布狀況。在免耕、機(jī)械旋耕及生物耕作的情況下，土壤全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀等均有下降趨勢(shì)。在豫西旱區(qū)的相關(guān)研究中，坡耕地深松覆蓋以及免耕覆蓋耕的全氮比傳統(tǒng)耕作高10.5%。

同時(shí)，土壤有機(jī)碳的含量也受耕作方式的影響。長(zhǎng)期翻耕會(huì)導(dǎo)致表層土壤有機(jī)碳以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失加劇。非傳統(tǒng)耕作能夠促進(jìn)土壤養(yǎng)分增加，提高土壤中堿解氮、全氮以及有機(jī)碳的含量。研究表明，免耕能夠促進(jìn)土壤碳儲(chǔ)存的增加。在華北地區(qū)，玉米地的土壤總有機(jī)碳含量以免耕最高，然后是翻耕和旋耕；在豫西旱區(qū)，有機(jī)碳含量最高的為坡耕地深松覆蓋，比傳統(tǒng)耕作高14.1%；然而也有研究認(rèn)為，免耕與傳統(tǒng)耕作的有機(jī)碳含量相差并不是師父明顯，免耕對(duì)于排水不良和侵蝕微弱的土壤并不能有效增加碳含量，而旋耕的碳含量則要高一些。免耕能夠讓有機(jī)碳在土壤表層聚集，這主要是由于免耕能夠增加土壤表層的覆蓋度，降低地表裸露程度，從而讓有機(jī)碳的氧化降解降低，增加有機(jī)碳的含量；此外，免耕的殘茬還有利于有機(jī)碳的積累，而下層較高的土壤有機(jī)碳分解率使免耕的土壤有機(jī)碳含量低于翻耕。

2. 不同耕作方式對(duì)土壤微生物多樣性的影響

土壤微生物受耕作方式的的影響很大。合理的耕作能夠有效讓土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，從而改善土壤C/N及土壤溫度和水分的變化，促進(jìn)微生物繁殖。

免耕能夠讓土壤的呼吸作用降低，減少二氧化碳的排放。研究發(fā)現(xiàn)，在0～10 cm的土層，呼吸速率最高的是免耕，其次是常規(guī)耕作和耙耕，最低為旋耕；在10cm～20cm土層，呼吸速率最高的是常規(guī)耕作，耙耕其次，免耕最低。在耕作初期，保護(hù)性耕作和秸稈還田能提高土壤呼吸，而在后期，特別是旋耕還田能讓土壤呼吸有效降低，從而降低土壤碳含量的流失，但其時(shí)間效應(yīng)還需要進(jìn)一步研究分析。這主要是由于免耕不會(huì)對(duì)土壤造成擾動(dòng)，土表中的基質(zhì)比較豐富，從而改善表層土壤結(jié)構(gòu)、通氣狀況以及持水特性等，促進(jìn)微生物繁殖。

土壤微生物含量越大，其保費(fèi)作用就越強(qiáng)。研究表明，豫西旱區(qū)坡耕地免耕、深松能夠讓土壤生物量碳、氮含量得到明顯的增加，在0～20 cm土壤中，免耕、深松的生物量碳、氮含量比傳統(tǒng)耕作增加了801.%、18.8%和18.1%、7.9%。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究表明，免耕能讓表層土壤微生物生物量增加，深松耕還田能讓土壤活躍微生物量顯著提高。豫西旱區(qū)的長(zhǎng)期耕作使得土壤微生物生物量碳、氮都呈現(xiàn)不同程度的下降，而免耕和深松則能讓土壤表層微生物活性和生物量增加。

土壤環(huán)境質(zhì)量的變化能夠直接影響土壤微生物的數(shù)量分布對(duì)。黃土高原半干旱區(qū)，免耕能夠讓深層土壤的細(xì)菌、真菌以及微生物總數(shù)升高，放線菌則呈現(xiàn)持續(xù)增加，比傳統(tǒng)耕作的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量和微生物總數(shù)分別增加了63.1%、93.2%、13.9%和67.1%。而Adl等研究發(fā)現(xiàn)，在短期免耕條件下，土壤微生物豐度得不到高山，這可能是由于短期耕作對(duì)微生物群落影響不一樣，微生物群之間發(fā)生相互抵消作用導(dǎo)致。李景等研究表明，兩茬耕作、深松覆蓋和免耕能夠讓土壤細(xì)菌、古菌以及真菌的多樣性、豐富度和均勻度指數(shù)顯著提高，這主要是由于免耕、深松結(jié)合作物秸稈覆蓋改善了土壤團(tuán)聚體狀況，使得土壤微生物多樣性得到提高。Gouaerts等研究表明，多年免耕能夠讓土壤微生物群落多樣性增加。

3. 結(jié)論

適宜的耕作方式為能夠?yàn)樽魑锾峁┝己玫乃趾宛B(yǎng)分條件，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，良好的耕作方式能夠讓土壤容重、硬度、孔隙及有機(jī)碳得到改善，從而改變土壤質(zhì)量。通過(guò)以上敘述表明，免耕、少耕能夠減少對(duì)土壤的擾動(dòng)，從而保護(hù)了土壤生物，影響土壤生物的數(shù)量、多樣性及種群結(jié)構(gòu)。耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤理化因子及生物學(xué)特性的影響比較明顯，還需不斷地進(jìn)行研究，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供幫助。

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