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免耕对土壤特性的影响
河南省土壤肥料站 胡娜
耕作是农业生产的一项重要技术措施,不同的耕作方式通过影响土壤的理化性质等,进而影响作物的生长发育、产量形成和品质特征等.本文主要概括免耕对土壤性状的影响,为该技术措施的应用提供科学依据.
一、免耕对土壤物理性质的影响
(一)免耕对土壤容质量的影响
容质量是土壤的重要物理指标之一,用来衡量土壤的松紧程度.关于免耕对土壤容质量的影响作用,研究中没有统一的结论,存在着较大分歧.有些研究认为免耕使得土壤容质量增加,但有些研究认为免耕降低了土壤容质量.在其中一项研究中,少免耕的土壤容质量都较翻耕的低,与常规耕作相比,免耕5年后土壤容质量在0~5 cm的<
7.5%、在10~15 cm的<5.6%、在20~25 cm的<2.6%.也有研究指出,免耕对土壤容质量影响不大,与传统耕作无差别.
(二)免耕对土壤水分的影响
土壤水分是作物生长发育所需水分的重要来源,其含量高低直接影响着作物的生长状况.不同的耕作方式通过改变土壤结构、影响地表蒸发量等来影响土壤含水量.免耕避免了土壤扰动,大孔隙数量减少,中小孔隙数量增加.有研究指出,小麦免耕和玉米免少耕能显著增加<0.005 mm小孔隙和减少0.05 mm 大中孔隙水分蒸发量,从而表明免耕具有良好的保水能力.虽然免耕保水能力增强,免耕处理土壤含水量高于翻耕,但其水分利用效率低于翻耕.
(三)免耕对土壤温度的影响
土壤温度对作物根系的生长发育有重要影响.耕作措施改变了土壤结构,影响土壤导热能力,从而引起土壤温度大小变化,进而影响作物根系活性.研究表明,免耕对土壤温度的影响随着时间季节的变化呈现出不同的影响作用.在冬小麦生长前期,旋耕和翻耕处理0~20 cm土层比免耕高,而4月以后免耕有更高的土壤温度.
二、免耕对土壤养分状况的影响
(一) 免耕对土壤有机质质量分数的影响
土壤有机质质量分数的高低取决于土壤原有有机质的矿化和外源有机物的补充.免耕等保护性耕作措施有利于土壤有机碳质量分数增加.研究发现,二氧化碳释放量随着翻耕深度的增加而增加,翻耕时的二氧化碳释放量均大于免耕,说明耕作条件下,土壤有机质矿化强烈,而免耕处理避免了土壤扰动,可以改善土壤结构,有利于土壤有机质积累,提高了土壤供肥能力,从而保证作物高产稳产.同时由于秸秆残留和覆盖,在免耕处理条件下,土壤有机质主要集聚在土壤
表层.
(二)免耕对土壤氮磷钾质量分数的影响
关于免耕对土壤养分的影响没有统一结论.有研究表明,保护性耕作可显著增加氮素在土壤中的累积,全氮和碱解氮质量分数随着保护性耕作年限的增加而增加.连续免耕 8 年,土壤中全氮质量分数达到3.1 g/kg,速效磷质量分数和速效钾质量分数分别提高了95.8%、61.0%.但有试验指出,连续免耕6年,在0~20 cm比常规耕作土壤层次的速效磷质量分数低 63.88%,速效钾质量分数高25.64%.也有研究表明,免耕和翻耕土壤耕作层的氮素储量相当,不同之处仅在于免耕土壤中氮主要分布于表层,而耕翻土壤中,上下层全氮质量分数相差较小,分布较为均匀.连续免耕对土壤速效磷和速效钾的影响程度还因土壤质地的不同以及随着时间的推移而出现差异.对黏土而言,连续免耕各土层的速效磷均有增加,而中壤土免耕后,历年各土层速效磷均出现下降.在水稻田进行免耕抛秧,免耕1年后黏质土速效钾质量分数增长12%,免耕2年后降低16%~33%；而中壤土免耕后,速效钾呈现上升的趋势,免耕1年后升幅为0.6%~33%,免耕2年后升幅为3%~18%.大量研究均指出,长期免耕使得土壤养分在表层富集.
三、免耕对土壤生物性质的影响
土壤微生物状况是反映土壤质量的一项重要指标,免耕对土壤微生物的影响作用明显.研究表明, 免耕具有较稳态的土壤环境和较稳态的生物类群,两者有极其显著的相关性.同常规耕作相比,免耕土壤有更丰富多样的土壤微生物、线虫、节支动物,能显著提高土壤微生物的数量及活性.免耕处理的微生物趋于集中在0~7 cm的土层中,该层微生物数量占土层总和的52%~73%；而翻耕处理则相对均匀分布于0~7 cm和7~14 cm土层中, 0~7 cm土层中微生物数量占土层总和的24%~56%.免耕结合秸秆还田较传统耕作对土壤微生物生理类群的影响作用更大,在耕层中固氮菌、氨化细菌、纤维素分解菌分别增长了24.8%、10.1%和65.4%.然而有研究指出,长年免耕会对细菌产生抑制作用,但是短期试验系统下,多数研究认为耕作对细菌产生轻度抑制,通常情况下耕作会减少土壤中微生物总量.
总之,免耕可以说是保护性耕作的核心内容,该项技术措施能够有效减少地表径流和土壤水分蒸发,起到蓄水保墒的作用,特别适用于在降水量少的干旱、半干旱地区推广应用,如我国西北地区.免耕尤其免耕覆盖较好地维持了土壤结构和土壤肥力,增加了土壤的通透性,为植物的生长创造了良好的土壤环境.同时,由于免耕减缓了地表径流,土壤养分损失减少,从而可达到减少农业环境的面源污染、降低农业生产成本的目的.免耕技术是提高农业尤其旱地农业综合生产能力的有效途径,而且对改善生态环境、提高农业生产效益以及我国农业的可持续发展有重要意义.
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