不同耕作方式對黑土有機(jī)質(zhì)和團(tuán)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(yàn)站不同耕作方式下黑土有機(jī)質(zhì)含量和團(tuán)聚體組成進(jìn)行了測定分析,結(jié)果表明,與傳統(tǒng)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(jī)質(zhì)含量和0～30 cm范圍內(nèi)>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量,改善了土壤結(jié)構(gòu)。寬窄行交替休閑處理對于提高深層土壤有機(jī)質(zhì)含量也有顯著效果,優(yōu)于其他處理,應(yīng)加以提倡。

關(guān)鍵詞:黑土;有機(jī)質(zhì);水穩(wěn)性團(tuán)聚體

中圖分類號:S155.2﹢7文獻(xiàn)標(biāo)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(rèn)為是高產(chǎn)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(jié)構(gòu)破壞,土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分趨向消耗。土壤團(tuán)聚體是土壤最基本的結(jié)構(gòu)單元[1],具有良好團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)植物需要的水、肥、氣、熱等因素,以保證作物獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[2]。土壤肥力和結(jié)構(gòu)是決定作物生長的重要因素。本試驗(yàn)研究了不同耕作措施對黑土有機(jī)質(zhì)和團(tuán)聚體的影響,旨在為試驗(yàn)區(qū)選擇合理的耕作模式提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

該定位試驗(yàn)到2005年已歷時(shí)10年,試驗(yàn)地設(shè)在吉林省公主嶺市范家屯鎮(zhèn)香山村,供試土壤為粘質(zhì)黑土,作物為一年熟玉米。

1.2 試驗(yàn)處理

本試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)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(gè)處理4個(gè)重復(fù)。

(1)秋翻秋耙勻壟(對照):為該地區(qū)傳統(tǒng)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(dá)到播種狀態(tài),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(jié)合追肥在寬行進(jìn)行深松,深松寬度50～60 cm,深度30～40 cm,秋收時(shí)窄行(苗帶)留高茬40 cm左右,秋收后用條帶旋耕機(jī)對寬行(松帶)進(jìn)行旋耕,達(dá)到播種狀態(tài),窄行高茬自然腐爛還田。第2年春季,在旋耕過的寬行進(jìn)行精密播種,形成新的窄行苗帶,新寬行6月20日左右結(jié)合追肥進(jìn)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(jìn)行土壤樣品采集,每個(gè)重復(fù)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(jìn)行取樣,以研究松帶和苗帶土壤性質(zhì)的差異。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定[3]。土壤團(tuán)聚體采用機(jī)械篩分法測定[4]。

數(shù)據(jù)采用SAS軟件和EXCEL軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對黑土有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分,其含量是評價(jià)土壤肥力和土壤質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)[5]。該試驗(yàn)結(jié)果見表1。0～10 cm土層、寬窄行交替休閑處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于傳統(tǒng)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(jī)質(zhì)含量也比傳統(tǒng)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(jī)質(zhì)有明顯的促進(jìn)作用,且腐爛還田比粉碎還田更有利于有機(jī)質(zhì)的積累。0～40 cm剖面范圍內(nèi),寬窄行交替休閑處理的有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量,而且加深了腐殖質(zhì)層,使剖面有機(jī)質(zhì)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(dǎo)致上層高有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)的來源,促進(jìn)了下層土壤有機(jī)質(zhì)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(gè)層次有機(jī)質(zhì)含量均無顯著差異。

2.2 不同耕作方式對黑土團(tuán)聚體的影響

2.2.1 不同耕作方式對黑土水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響原始黑土荒地具有良好的結(jié)構(gòu)性狀,土壤中>0.25 mm粒徑的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量較高,但一經(jīng)開墾,水穩(wěn)性團(tuán)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(yàn)不同耕作方式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成的測定分析結(jié)果見表2,不同耕作方式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成差別較大,說明水穩(wěn)性團(tuán)聚體受人為耕作活動(dòng)影響很大。土壤表層>5 mm的水穩(wěn)性團(tuán)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(wěn)性團(tuán)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(nèi),不同耕作方式下>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均含量高低順序?yàn)?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(wěn)性團(tuán)聚體含量高于傳統(tǒng)耕作,土壤團(tuán)聚性增加,土壤結(jié)構(gòu)性能較好。這主要是由于一方面?zhèn)鹘y(tǒng)耕作翻耕攪動(dòng)了土壤結(jié)構(gòu),使團(tuán)聚體被擠壓破碎,因而水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量降低,另一方面,水穩(wěn)性團(tuán)聚體大多是由鈣鎂及腐殖質(zhì)膠結(jié)起來的,留高茬還田使土壤腐殖質(zhì)含量增加,而且鈣鎂離子的含量也會(huì)因土壤對其保持能力的增加而有所提高,因而水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量較高。

2.2.2 不同耕作方式對黑土結(jié)構(gòu)狀況的影響 從表3中可以看出,各處理間>0.25 mm的風(fēng)干團(tuán)聚體差異不大,總量達(dá)98%以上,而>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體變化較大,表明水穩(wěn)性團(tuán)聚體更能較好反映土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量。0～30 cm范圍內(nèi),傳統(tǒng)耕作>0.25 mm團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)破壞率變幅范圍為27.61%～44.84%,其他兩種處理土壤結(jié)構(gòu)破壞率變幅范圍為14.36%～26.13%,不同耕作方式土壤結(jié)構(gòu)破壞率平均值高低順序?yàn)榍锓锇覄驂?gt;全方位旋耕>寬窄行松帶>寬窄行苗帶。說明改進(jìn)耕作方式,留高茬深松等措施能增加大團(tuán)聚體數(shù)量,進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)。

3結(jié) 論

在黑土上長期定位的試驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)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(jī)質(zhì)有明顯富集作用,且增加了0～30 cm范圍內(nèi)>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量,改善了土壤結(jié)構(gòu)狀況。寬窄行交替休閑處理對于提高深層土壤有機(jī)質(zhì)含量也有顯著效果。總體來看,寬窄行交替休閑處理優(yōu)于其他處理,應(yīng)加以提倡。

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