耕作方式對(duì)黃土旱塬土壤有機(jī)碳和全氮含量的影響

孟婷婷 孔輝

[摘要]為明確黃土旱塬區(qū)農(nóng)田長(zhǎng)期免耕耕作對(duì)土壤肥力狀況和作物產(chǎn)量是否存在威脅，建立適宜的高產(chǎn)高效耕作技術(shù)體系。在陜西省長(zhǎng)武縣的西北農(nóng)林科技大學(xué)長(zhǎng)武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站，選擇連續(xù)3年進(jìn)行免耕耕作的試驗(yàn)田，于2015年9月，在冬小麥播種前分別進(jìn)行免耕、翻耕和旋耕3種耕作處理。2016年冬小麥?zhǔn)斋@后，分析了不同耕作方式下0～30cm土層土壤有機(jī)碳，全氮和小麥產(chǎn)量。結(jié)果表明：0～30cm土層，3種耕作方式下土壤有機(jī)碳、全氮含量都沿剖面呈減少趨勢(shì)。不同耕作方式下土壤有機(jī)碳和全氮含量在0～10cm土層表現(xiàn)為免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，每1hm2冬小麥實(shí)際產(chǎn)量表現(xiàn)為翻耕耕作>旋耕耕作>免耕耕作，且只在免耕耕作和翻耕耕作下冬小麥實(shí)際產(chǎn)量有顯著性差異。

[關(guān)鍵詞]黃土旱塬;不同耕作方式;有機(jī)碳;全氮;小麥產(chǎn)量

[中圖分類號(hào)]S152.4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

土壤是農(nóng)作物賴以生存的根本，對(duì)土壤進(jìn)行不同的耕作處理是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系中一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。選擇合理的耕作方式，對(duì)土壤養(yǎng)分的固定和作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的形成具有積極的影響作用。與傳統(tǒng)耕作相比，近年來(lái)免耕、深松等保護(hù)性耕作技術(shù)逐漸興起，國(guó)內(nèi)外大量的研究結(jié)果表明，農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕等保護(hù)性土壤耕作措施，可減輕風(fēng)蝕和水蝕，改善土壤理化性狀，提高作物產(chǎn)量。但是隨著保護(hù)性耕作實(shí)施時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)性耕作措施的弊端也逐漸顯現(xiàn)，如長(zhǎng)期的少、免耕會(huì)導(dǎo)致表層土壤養(yǎng)分聚集，不利于養(yǎng)分在深層土壤的均勻分布，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量。

黃土旱塬地區(qū)是我國(guó)西北地區(qū)重要的糧食產(chǎn)地，位于干旱與半干旱區(qū)域，屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。隨著保護(hù)性耕作研究的興起，該研究區(qū)試驗(yàn)田已進(jìn)行了為期3年的免耕耕作。為探明該區(qū)長(zhǎng)期免耕耕作對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮含量及作物產(chǎn)量是否存在威脅，我們?cè)陂L(zhǎng)期免耕后對(duì)土壤進(jìn)行了不同的耕作處理。本研究選擇黃土旱塬區(qū)，針對(duì)長(zhǎng)期免耕存在的問(wèn)題，通過(guò)不同的土壤耕作方式，分析耕作方式對(duì)長(zhǎng)期免耕冬小麥0～30cm耕作層土壤養(yǎng)分和產(chǎn)量的影響，以期為建立合理的輪耕制度提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于陜西省長(zhǎng)武縣的西北農(nóng)林科技大學(xué)長(zhǎng)武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站（35°14′N(xiāo)，107°40′E），該區(qū)屬旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，氣候?yàn)榕瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，農(nóng)作物種植以一年一熟小麥、玉米為主。試驗(yàn)地海拔1200 m，年均氣溫9.1 ℃，日照時(shí)數(shù)2226 h，年均降雨量為578.5 mm。試驗(yàn)田土壤是黑壚土，田間持水量 21%～24%，萎蔫濕度 9%～12%，耕層土壤pH 為8.4，容重為1.36g/cm3。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與耕作方式

本實(shí)驗(yàn)選擇連續(xù)3年進(jìn)行免耕耕作的試驗(yàn)田，于2015年9月，在冬小麥播種前分別進(jìn)行免耕、翻耕和旋耕3種耕作處理，3次重復(fù)，實(shí)驗(yàn)處理方式如表1所示。各處理施肥量均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶管理模式。冬小麥品種選用“長(zhǎng)旱58”，播種量為150kg/hm2，2015年9月29日播種，2016年6月4日收獲。

1.3 取樣方案與測(cè)定方法

小麥?zhǔn)斋@后，用土鉆在實(shí)驗(yàn)田上分別取三個(gè)點(diǎn)，取土深度為30cm，分三層，每10cm一層，即0～10cm，10～20cm，20～30cm，取一部分土樣（40～50g）裝入鋁盒中，用來(lái)測(cè)定土壤含水率，另取一部分土樣（350～450g）裝入自封袋中，用來(lái)測(cè)定土壤有機(jī)碳和全氮的含量。依據(jù)鮑士旦主編的第三版土壤農(nóng)化分析，土樣有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化法，土壤全氮含量采用半微量開(kāi)氏測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

平均值和標(biāo)準(zhǔn)差用來(lái)表示不同耕作方式和不同深度土壤有機(jī)碳，全氮的含量以及冬小麥的產(chǎn)量，單因素方差分析用來(lái)分析不同耕作方式對(duì)土壤有機(jī)碳，全氮的含量和冬小麥產(chǎn)量的影響，采用LSD方法分析數(shù)據(jù)間的差異顯著性（P<0.05），數(shù)據(jù)處理用Excel2007，數(shù)據(jù)分析用Spss20。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式下土壤有機(jī)碳含量

如表2所示，3種耕作方式在0～30cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量都沿土壤剖面呈減少趨勢(shì)，且免耕耕作，旋耕耕作土壤有機(jī)碳含量在0～10cm，10～20cm，20～30cm土層間有顯著性差異（p<0.05），翻耕耕作土壤有機(jī)質(zhì)含量在0～10cm，10～20cm土層間無(wú)顯著差異性，但與20～30cm土層土壤有機(jī)碳含量呈顯著性差異（p<0.05）。不同耕作方式下土壤有機(jī)碳含量在0～10cm土層表現(xiàn)為免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，免耕耕作顯著大于翻耕耕作（p<0.05），在10～20cm土層表現(xiàn)為免耕耕作>翻耕耕作>旋耕耕作，都無(wú)差異性，在20～30cm土層表現(xiàn)為翻耕耕作>旋耕耕作>免耕耕作，且差異顯著（p<0.05）。

2.2 不同耕作方式下土壤全氮含量

如表3所示，3種耕作方式在0～30cm土層土壤全氮含量都沿土壤剖面呈減少趨勢(shì)，免耕耕作，旋耕耕作0～10cm土層土壤全氮含量與20～30cm土層呈顯著性差異（p<0.05）。不同耕作方式下土壤全氮含量在0～10cm土層表現(xiàn)為免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，在10～20cm土層表現(xiàn)為旋耕耕作>翻耕耕作>免耕耕作，在20～30cm土層表現(xiàn)為翻耕耕作>旋耕耕作>免耕耕作，且都無(wú)顯著性差異（p<0.05）

2.3 不同耕作方式下冬小麥產(chǎn)量

由表4可以看出三種耕作方式下穗粒數(shù)，百粒重，理論產(chǎn)量都無(wú)顯著性差異。每1hm2有效穗數(shù)表現(xiàn)為旋耕耕作>翻耕耕作>免耕耕作，且免耕耕作有效穗數(shù)與翻耕耕作和旋耕耕作有顯著性差異。

3 結(jié)論

土壤有機(jī)碳和全氮含量都隨著土層的增加而減少，且在免耕耕作和旋耕耕作下，表層0～10cm 土層有機(jī)碳和全氮含量與下層都有顯著性差異。表明養(yǎng)分隨著土層深度的增加而減少。不同耕作方式下土壤有機(jī)碳和全氮含量在0～10cm土層表現(xiàn)為免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，免耕使表層養(yǎng)分聚集，翻耕由于耕作深度的加深，使得養(yǎng)分在下層的分布均勻。

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