不同耕作方式對黑土有機質和團聚體的影響

廉曉娟 呂貽忠 劉武仁 李明悅 鄭金玉

摘要:對吉林省公主嶺市長期定位試驗站不同耕作方式下黑土有機質含量和團聚體組成進行了測定分析,結果表明,與傳統耕作秋翻秋耙勻壟相比,寬窄行交替休閑處理和全方位旋耕處理增加了土壤表層有機質含量和0～30 cm范圍內>0.25 mm水穩性團聚體數量,改善了土壤結構。寬窄行交替休閑處理對于提高深層土壤有機質含量也有顯著效果,優于其他處理,應加以提倡。

關鍵詞:黑土;有機質;水穩性團聚體

中圖分類號:S155.2﹢7文獻標識碼:A文章編號:1006-6500(2009)01-0049-03

Effect of Different Tillage Managements on Organic Matter and Aggregates in Black Soil

LIAN Xiao-juan1,2,LV Yi-zhong1,LIU Wu-ren3,LI Ming-yue2,ZHENG Jin-yu3

(1.College of Resource and Environment, China Agricultural University, Beijing 100094, China; 2.Tianjin Institute of Agriculture Resources and Environments Sciences, Tianjin 300192, China; 3.Jilin Academy of Agricultural sciences, Changchun, Jilin 136100, China)

Abstract:The organic matter and aggregates of black soil under different tillage managements were determined and analyzed after long-term locating experiment in the Gongzhuling city of Jiling province. The results showed that wide/narrow row alternation and omnibearing rotary tillage increased the content of soil organic matter in surface soil and the amount of >0.25 mm water stable aggregates at 0~30 cm layer by compared with conventional tillage. Wide/narrow row alternation could observably increase the organic matter content of deep soil. In general, wide/narrow row alternation treatment was superior to other treatments and should be recommended.

Key words: black soil;organic matter;water stable aggregate

黑土一直被認為是高產土壤,具有很高的自然肥力,但隨著不斷的開墾利用,不合理的耕作,久而久之使土壤沙化,土壤結構破壞,土壤有機質和養分趨向消耗。土壤團聚體是土壤最基本的結構單元[1],具有良好團聚體結構的土壤不僅具有高度的空隙性和持水性,而且有良好的通透性,在植物生長期能夠很好地調節植物需要的水、肥、氣、熱等因素,以保證作物獲得高產穩產[2]。土壤肥力和結構是決定作物生長的重要因素。本試驗研究了不同耕作措施對黑土有機質和團聚體的影響,旨在為試驗區選擇合理的耕作模式提供科學理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

該定位試驗到2005年已歷時10年,試驗地設在吉林省公主嶺市范家屯鎮香山村,供試土壤為粘質黑土,作物為一年熟玉米。

1.2 試驗處理

本試驗共設3個處理,即秋翻秋耙勻壟、全方位旋耕、寬窄行(寬行90 cm,窄行40 cm)交替休閑處理,每個處理4個重復。

(1)秋翻秋耙勻壟(對照):為該地區傳統的耕作模式,即玉米9月份收獲后,11月份直接翻耕、耙地、整地形成65 cm左右的均勻壟行,來年春天均勻行間距播種。

(2)全方位旋耕:即秋收后,留高茬約40 cm左右,11月份全面旋耕使根茬粉碎還田達到播種狀態,來年春天以寬窄行(即寬行90 cm,窄行40 cm)的形式播種。

(3)寬窄行交替休閑:寬行(松帶)90 cm,窄行(苗帶)40 cm隔年交替休閑種植,6月20日左右結合追肥在寬行進行深松,深松寬度50～60 cm,深度30～40 cm,秋收時窄行(苗帶)留高茬40 cm左右,秋收后用條帶旋耕機對寬行(松帶)進行旋耕,達到播種狀態,窄行高茬自然腐爛還田。第2年春季,在旋耕過的寬行進行精密播種,形成新的窄行苗帶,新寬行6月20日左右結合追肥進行深松,即完成了隔年深松、苗帶輪換、交替休閑的寬窄行耕種。

1.3 土樣采集和測定方法

2005年4月18日—19日進行土壤樣品采集,每個重復按0～10 cm、11～20 cm、21～30 cm、31～40 cm、41～50 cm五層取樣。對于寬窄行交替休閑處理分別在寬行(松帶)和窄行(苗帶)進行取樣,以研究松帶和苗帶土壤性質的差異。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定[3]。土壤團聚體采用機械篩分法測定[4]。

數據采用SAS軟件和EXCEL軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式對黑土有機質的影響

土壤有機質是土壤的重要組成部分,其含量是評價土壤肥力和土壤質量的一項重要指標[5]。該試驗結果見表1。0～10 cm土層、寬窄行交替休閑處理的土壤有機質含量顯著高于傳統耕作方式,苗帶和松帶分別比秋翻秋耙勻壟高16.4%和14.7%。全方位旋耕處理的表層土壤有機質含量也比傳統耕作高9.30%,這說明高茬自然腐爛還田和粉碎還田對提高土壤表層有機質有明顯的促進作用,且腐爛還田比粉碎還田更有利于有機質的積累。0～40 cm剖面范圍內,寬窄行交替休閑處理的有機質含量高于其他處理,說明留高茬自然腐爛還田和深松不僅提高了表層土壤有機質含量,而且加深了腐殖質層,使剖面有機質含量增加。其原因在于一方面深松打破了犁底層,加深了耕層,并且在深松過程中可導致上層高有機質含量的土壤下移。另一方面,下層孔隙度增加,使根系下扎,提高了下層土壤有機質的來源,促進了下層土壤有機質的形成。由于寬窄行交替休閑處理松帶和苗帶二者長期交替休閑輪作,各個層次有機質含量均無顯著差異。

2.2 不同耕作方式對黑土團聚體的影響

2.2.1 不同耕作方式對黑土水穩性團聚體的影響原始黑土荒地具有良好的結構性狀,土壤中>0.25 mm粒徑的水穩性團聚體含量較高,但一經開墾,水穩性團聚體的含量明顯下降,從而影響黑土其他物理性狀和耕作特性。

本研究對長期定位試驗不同耕作方式下土壤水穩性團聚體組成的測定分析結果見表2,不同耕作方式下土壤水穩性團聚體組成差別較大,說明水穩性團聚體受人為耕作活動影響很大。土壤表層>5 mm的水穩性團聚體含量依次為:寬窄行松帶 >全方位旋耕>寬窄行苗帶>秋翻秋耙勻壟。>0.25 mm水穩性團聚體含量:寬窄行松帶>全方位旋耕>寬窄行苗帶>秋翻秋耙勻壟。0～30 cm范圍內,不同耕作方式下>0.25 mm水穩性團聚體的平均含量高低順序為,寬窄行苗帶>寬窄行松帶>全方位旋耕>秋翻秋耙勻壟。由此可見,寬窄行交替休閑處理和全方位旋耕處理后,較大粒徑水穩性團聚體含量高于傳統耕作,土壤團聚性增加,土壤結構性能較好。這主要是由于一方面傳統耕作翻耕攪動了土壤結構,使團聚體被擠壓破碎,因而水穩性團聚體含量降低,另一方面,水穩性團聚體大多是由鈣鎂及腐殖質膠結起來的,留高茬還田使土壤腐殖質含量增加,而且鈣鎂離子的含量也會因土壤對其保持能力的增加而有所提高,因而水穩性團聚體含量較高。

2.2.2 不同耕作方式對黑土結構狀況的影響 從表3中可以看出,各處理間>0.25 mm的風干團聚體差異不大,總量達98%以上,而>0.25 mm水穩性團聚體變化較大,表明水穩性團聚體更能較好反映土壤團聚體的質量。0～30 cm范圍內,傳統耕作>0.25 mm團聚體結構破壞率變幅范圍為27.61%～44.84%,其他兩種處理土壤結構破壞率變幅范圍為14.36%～26.13%,不同耕作方式土壤結構破壞率平均值高低順序為秋翻秋耙勻壟>全方位旋耕>寬窄行松帶>寬窄行苗帶。說明改進耕作方式,留高茬深松等措施能增加大團聚體數量,進一步改善土壤結構。

3結 論

在黑土上長期定位的試驗結果表明,與傳統耕作秋翻秋耙勻壟相比,寬窄行交替休閑處理和全方位旋耕處理對土壤表層有機質有明顯富集作用,且增加了0～30 cm范圍內>0.25 mm水穩性團聚體的數量,改善了土壤結構狀況。寬窄行交替休閑處理對于提高深層土壤有機質含量也有顯著效果。總體來看,寬窄行交替休閑處理優于其他處理,應加以提倡。

參考文獻:

[1] 李陽兵,魏朝富,謝德體,等. 巖溶山區植被破壞前后土壤團聚體穩定性研究[J]. 土壤肥料科學,2005,21(10):232-234.

[2] 侯春霞,駱東奇,謝德體,等. 不同利用方式對紫色土團聚體形成的影響[J]. 西南農業大學學報,2003,25(5):467-470.

[3] 鮑士旦.土壤農化分析[M]. 北京:中國農業出版社,2000:30-34.

[4] 張萬儒,許本彤.森林土壤定位研究方法[M]. 北京:中國林業出版社,1984.

[5] 王清奎,汪思龍,高洪,等. 土地利用方式對土壤有機質的影響[J]. 生態學雜志,2005,24(4):360-363.