農機荷載作用下土壤壓實研究進展

[摘 要] 在總結國內外土壤壓實研究的基礎上，將農田土壓實對植物根系生長影響分為3個方面：土壤應力改變，土壤孔隙度變化，土壤局部沉陷對植物根系生長影響。總結目前農農田土壓實問題的研究方法，提出以往農田土壓實問題中的研究不足，并給出進一步研究的建議。

[關鍵詞] 土壤壓實；根系；應力；孔隙度

[中圖分類號] S152；S220 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）06-72-1

近年來，隨著機械化耕作的大規模普及，農業機械在提高工作效率的同時對土壤造成了破壞，特別是重型農業機械的使用。土壤的過度壓實帶來的后果是土壤的滲水性能變差，農作物的產量也會受到影響。而土壤壓實表現在耕作層土壤及耕作下層土壤，相對較深的下層土壤（犁底層、心土層、生土層）雖然壓實程度較耕作層土壤小，但是也會改變深層土壤的力學性質，從而影響植物根系的生長環境[1]。

1 土壤壓實對植物根系生長的影響

土壤壓實對植物根系生長的影響是多種因素造成的，但從根本上來說是農田土物理性狀的改變，因此從土力學角度對土壤壓實進行分析更為準確。

1.1 土壤應力對植物生長的影響

土壤應力按照作用時間長短不同，可以分為兩類。一是短期應力刺激信號。應力刺激信號在植物學中多以機械刺激的形式存在。低強度的機械刺激可促進植物細胞質的分裂與生長，但高強度的機械刺激則影響植物的生長發育。二是長期環境應力影響。從土壤應力對植物根系的長期環境效應來看，植物根系在生長發育中必然要克服阻力，土壤應力分布對根系生長具有一定的影響。土壤應力狀態對植物根系分布有影響，在一定空間內土壤應力變大，根的長度、側根數量都會變小，但根的直徑會變大。

1.2 農田土壤孔隙分布對植物的影響

土壤孔隙度與土壤密度、土壤含水量存在緊密的聯系。當土壤孔隙度減小時，其密度會增大，這會影響到植物根系的生長。土壤孔隙度在其數量、大小、分布、連通性上與土壤的保水透氣性能有著密切的聯系。土壤壓實使得土壤孔隙度下降，根系伸長時遇到的機械阻力增大，一方面表現為根系向下生長受到抑制而被迫密集地向水平方向生長，另一方面的表現是根系長度上變短、周徑變小，同樣不利于植物根系的生理活動。

1.3 土壤局部沉陷對植物生長的影響

農機在作業過程中極易形成“車轍”效應，即為了最大程度地減小壓實面積，農機作業往往沿著原有的車輪印記前行，而形成車轍后，會造成局部土壤凹陷與固結，滲透性下降阻斷了兩側土壤的正常物質流動，同時會導致灌溉水局部聚集、徑流，土壤入滲率下降，并造成局部積水，使得農田用水不能得到合理利用。

1.4 壓實帶來的其他影響

土壤壓實使得土壤容重增大，這還會影響根毛區對土中養分的吸收。從微觀角度看，隨著壓實過程中水的排出，土壤中水分相對含量減少，使這些營養物質在土壤中不能得到有效的流通，難以被根系吸收。Richard Wolkowski等[2]研究發現，農作物的根部在生長時遇到緊實度較高的土壤，往往無法正常向下伸長，而不得不橫向“盤狀”伸長，造成這種根部生長不良現象的原因是，根部從下層壓實度高的土壤中汲取的水分和養分非常有限。

2 問題及建議

之前科研工作者分別從土壤應力變化、土壤孔隙度變化、土壤局部沉陷等角度對農田土壓實對植物根系的生長影響進行了研究，并取得了一定成果。但是，土體作為一種連續介質，在受到壓實的過程中，土壤各種物理性質的變化之間并不是相互獨立的，而是存在著一定相關關系。找到壓實中土壤不同物理性質之間變化的關系，不同土壤物理性質因素對根系生長產生影響的程度，有助于更為全面地了解土壤壓實對植物根系的影響。

參考文獻

[1]高盼，王秋菊，高中超，等.心土層對作物生育影響及其改良效果的研究進展[J].中國農學通報，2014（24）：23-26.

[2]J Reinert Dalvan，P Wolkowski Richard，L Birl，et al. Compaction effects on least limiting water range and plant growth[A]//17th WCSS，2002.