粉壟耕作對(duì)平羅縣鹽堿耕地土壤三相比的影響

陶星安 陳彥云 李夢露 夏皖豫

（寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國家重點(diǎn)試驗(yàn)室培育基地，寧夏 銀川 750021）

平羅縣位于寧夏銀川平原北部、青銅峽灌區(qū)下游，大部分地區(qū)地下水位較高，土壤鹽漬化問題嚴(yán)重，急需對(duì)現(xiàn)有鹽堿等問題進(jìn)行治理。韋本輝等研究表明經(jīng)過粉壟耕作的中等鹽堿地全鹽含量下降31.31%［1］。當(dāng)前，粉壟耕作技術(shù)已在全國25個(gè)省份、35種作物上推廣應(yīng)用。

土壤是由固、液、氣三相物質(zhì)構(gòu)成的一種介于固體和液體之間的顆粒性半無限介質(zhì)，固、液、氣三者之間存在緊密的聯(lián)系［2］。旱地耕作中土壤三相比為固∶氣∶液=50∶25∶25 時(shí)，最適宜作物生長［3］。用GSSI表示廣義的土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)，GSSI越接近100，土壤結(jié)構(gòu)越接近理想狀態(tài)。STPSD表示土壤三相結(jié)構(gòu)距離，STPSD值越趨近于0，土壤結(jié)構(gòu)越接近理想狀態(tài)。耕作后的耕層土壤容重與含水量等物理性狀均會(huì)因耕作的影響而發(fā)生相應(yīng)變化，耕作對(duì)土壤三相比起到了重新分配的作用，同時(shí)GSSI值與STPSD值也會(huì)有所變化，因此可以通過GSSI和STPSD來深度評(píng)價(jià)耕作方式對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)的影響［2］。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于平羅縣頭閘鎮(zhèn)永惠村（105°57′～106°58′，E38°36′～39°51′）進(jìn)行。試驗(yàn)地海拔1 250 m，年均氣溫2.8～16.0 ℃，蒸發(fā)強(qiáng)烈，無霜期短，溫差大，年均降水量173.2 mm。當(dāng)?shù)馗貙冫}堿地，土壤為灌淤土，平均pH值為9.3，0～20 cm 土層有機(jī)質(zhì)含量7.61 g/kg、全氮含量0.05 g/kg、全磷含量1.12 g/kg、速效鉀含量125.67 mg/kg。試驗(yàn)作物為玉米。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年4—10月開展研究，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，共設(shè)置4 種耕作方式，各處理重復(fù)3 次，共12 小區(qū)，小區(qū)面積68 m（22 m×34 m）。

4 種耕作方式分別為T（傳統(tǒng)耕作）、FL4（0粉壟耕作40 cm）、FL4（5粉壟耕作45 cm）、FL5（0粉壟耕作50 cm）。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

在玉米喇叭口期和抽穗期，用環(huán)刀分別取0～20、20～40 cm 土層原狀土，用DIK-1601 土壤三相測量儀分析土壤三相比。利用如下公式計(jì)算GSSI、STPSD：

式（1）（2）中，GSSI為廣義的土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)，STPSD為土壤三相結(jié)構(gòu)距離，Xs為固相體積百分比（＞25%），Xl為液相體積百分比（＞0），Xg為氣相體積百分比（＞0）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 及SPSS 20.0 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

如表1所示，在玉米喇叭口期，0～20 cm深度土壤的GSSI與STPSD值為T最優(yōu)。20～40 cm深度土壤的GSSI與STPSD值均為FL50最優(yōu)，其GSSI值最接近100%，而且四組處理均呈顯著差異（P＜0.05）；四組處理STPSD值差異顯著（P＜0.05），T 與另外三組處理均差異顯著（P＜0.05），F(xiàn)L50與FL40差異顯著（P＜0.05）。

表1 玉米喇叭口期不同耕作方式下不同土層的土壤三項(xiàng)比

表2 玉米抽穗期不同耕作方式下不同土層的土壤三項(xiàng)比

如表2 所示，在玉米抽穗期，0～20 cm 深度土壤的GSSI值為FL50最優(yōu)，F(xiàn)L50與另外三組處理呈顯著差異（P＜0.05）；STPSD值為 FL50最優(yōu)，F(xiàn)L50與 FL45差異顯著（P＜0.05）。20～40 cm 深度土壤的GSSI值為 FL50最接近100%，與其他處理呈顯著差異（P＜0.05）；STPSD值為FL50最優(yōu)，最接近0，而且與其他處理差異顯著（P＜0.05）。

3 結(jié)論與討論

已有研究表明經(jīng)過大機(jī)械作業(yè)的耕層土壤的三相比更接近土壤三相比的理想狀態(tài)［4-6］。本研究所得結(jié)果表明，與傳統(tǒng)耕作相比，利用粉壟技術(shù)耕作的土壤有著更接近100 的GSSI值及更小的STPSD值，其土壤結(jié)構(gòu)更加趨近于理想狀態(tài)，說明粉壟耕作實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤氣相、液相和固相占比的重新分配，同時(shí)有效地進(jìn)行了土壤物理結(jié)構(gòu)改良。FL50在玉米喇叭口期和抽穗期0～40 cm深度土壤層的GSSI值與STPSD值均顯著優(yōu)于T，說明粉壟耕作處理改變了土壤物理結(jié)構(gòu)，對(duì)土壤三相比起到了調(diào)節(jié)作用。

粉壟耕作增加了土壤水分運(yùn)移、空氣流通及養(yǎng)分運(yùn)移的通道，顯著降低了土壤容重，提高了土壤含水量及土壤孔隙度，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)（GSSI）具有正向影響作用的同時(shí)使得土壤三相結(jié)構(gòu)距離（STPSD）降低，令耕地耕層的土壤物理環(huán)境趨近土壤環(huán)境的理想狀態(tài)。