保護性耕作對黃綿土有機碳的影響

劉子斌，許愛霞（甘肅省定西市農產品質量安全監督管理站，甘肅　定西　743000）

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保護性耕作對黃綿土有機碳的影響

劉子斌，許愛霞
（甘肅省定西市農產品質量安全監督管理站，甘肅定西743000）

摘要：本文對定西地區黃綿土耕種了兩年的保護性地和傳統耕地進行比較。結果顯示，保護性耕作不僅能夠增加表土層有機碳含量。保護性耕作中的四種處理（傳統耕作、傳統耕作+秸稈覆蓋、免耕、免耕+秸稈覆蓋）對土壤有機碳的累積的分布，在0～5cm的圖層有顯著的差異性，在5～10cm的土層無顯著的差異性。其中的免耕+秸稈覆蓋處理影響最大，其次是傳統耕作+秸稈覆蓋和免耕，傳統耕作最差。但在免耕+秸稈覆蓋處理下，小麥—豌豆輪作所含的總有機碳與豌豆—小麥輪作所含的總有機碳相比，具有顯著的差異性，而其他處理下，輪作次序對土壤中所含的總有機碳的含量無顯著的差異性。

關鍵詞：保護性耕作；有機碳；黃綿土

黃綿土是黃土高原西部的重要土壤類型［1］。黃綿土區由于耕作歷史悠久，土壤侵蝕非常嚴重，土壤營養狀況日趨貧乏，土地生產力下降，這些嚴重地制約著當地農業生產發展和人民生活水平的提高，對國民經濟的發展帶來了嚴重危害。在推行“退耕還草（林）的戰略措施過程中，黃土高原土壤侵蝕是當前生態重建中繼續回答的問題［1-4］。而改善和提高土壤質量，則是生態重建中最重要的目標之一［1］。定西市的土壤是典型的黃綿土，這里的傳統耕作方式是在作物收貨后經過三耕兩耱，極大的破壞了土壤結構，加大水土流失，使土壤肥力下降。保護性卻能解決這些問題。

保護性耕作是國際上先進的農業生產技術。它最早于20世紀30年代產生于美國。當時，席卷了大半個美國的“黑風暴”迫使人們對傳統的耕作方式進行反思和改革，從而促進了保護性耕作的形成和發展。它的核心技術和價值是通過免耕少耕。

秸稈殘茬覆蓋、合理深松、化學除草滅蟲，以達到保水、保土、保肥、抗旱增產、節本增效、改善生態的目的。特別是它能夠減少土壤水分蒸發、減少降雨徑流、防止水土流失、智力沙塵暴，從而發揮其社會性和公益性方面的功能，更為各級政府所重視，顯示出它的強大的生命力、先進性和適應性。因此，這一技術面世后，很快被傳到加拿大、澳大利亞等國，后來被傳入我國，直至目前風靡世界，引發了一場全球性的農業耕作制度革命［5］。

本文通過對經過保護耕作技術處理過的土壤進行研究，揭示保護性耕作與土壤有機碳的累積的一般規律，以便為防治土壤退化、提高土壤肥力提供理論依據。

一、實驗材料與方法

（一）實驗設計

試驗主要比較三種土面覆蓋方式（不覆蓋、覆蓋、覆地膜）下傳統耕作和免耕的不同效果。輪作順序是春小麥—豌豆，豌豆—春小麥兩種輪作次序和六種處理。

1.傳統耕作（T）。其處理方法是：在作物在收貨后將此地犁三次，耱兩次，第一次犁地是在收獲的八月份，第二次和第三次犁地分別在八月下旬和九月。犁地深度依次為20cm、10cm、5cm。在九月份最后一次犁地之后耱一次，在10月份地結凍之后再耱一次。

2.秸稈覆蓋+免耕（NTS）。此處理是從8月份到下年3月被前茬作物的秸稈所覆蓋，由前茬作物所提供的秸稈都將在脫粒后立即被歸還到小區中。

3.免耕（NT）。此處理類似于處理Ⅱ，但沒有秸稈覆蓋。

4.秸稈還田（TS）。此處理的犁地和耱地方法類似于處理T，但是在第一次犁地時與秸稈混合，由前茬作物所提供的秸稈都在脫粒后被歸還到小區中，然后混合到土中。

5.地膜覆蓋+傳統耕作（TP）。此處理的犁地和耱地方法與處理T相同，但在10月份最后一次耱地后用地膜覆蓋。地膜覆蓋在作物行間，覆蓋帶寬度為40cm。

6.地膜覆蓋+免耕（NTP）。地膜將在10月份覆蓋，使用的機器與處理TP相同。為了避免損壞塑料薄膜，在收獲后作物殘茬（短于5cm）應耙除。

（二）土壤樣品

供試土樣采自定西市李家堡鎮的小麥—豌豆輪作實驗區和豌豆—小麥輪作實驗區。分別取傳統耕作（T）、秸稈覆蓋+免耕（NTS）、免耕（NT）、秸稈還田（TS）四種處理土壤表面0～5cm和5～10cm土層土樣，風干過篩后保存。

（三）測定項目及方法

1.總有機碳（TOC）的測定。

首先將風干原狀干土，用重鉻酸鉀容量法測定。

2.活性有機碳（Cwb10）的測定

用改良Walkley- Black法測定。

二、結果與分析

（一）保護性耕作對黃綿土表層土壤總有機碳（TOC）和活性有機碳（Cwb10）含量的影響

1.保護性耕作對黃綿土表層土壤總有機碳（TOC）的影響。無論哪種輪作次序（表1），NTS處理土壤中有機碳總含量最高，而T處理土壤中有機碳的總含量最低，尤其在小麥—豌豆輪作的土地上更明顯。小麥—豌豆輪作要比豌豆—小麥輪作土壤中有機碳含量多一些，各種處理間差異要顯著。0～5cm土層有機碳總含量要比5～10cm土層中多。

免耕和秸稈覆蓋都可以增加有機碳的含量，但秸稈覆蓋增加的更多一些。在小麥—豌豆輪作的土壤中，0～5cm土層中各處理間差異顯著。NT處理使土壤中的有機碳總含量比T處理增加6.4%，而TS處理使土壤有機碳總含量增加9%，NTS處理增加的最多，可達到18.8%。表明秸稈覆蓋在土表，它分解后增加了土壤中的有機碳，在5～10cm的土層中，各處理間差異性極顯著。NT處理比T處理的有機碳總含量增加4.6%，而TS處理比T處理增加12.9%，而NTS處理比T處理增加13.5%，顯然，在5～10cm的土層中，有機碳總含量的變化沒有0～5cm土層中的那么達。這主要是秸稈分解后的物質主要集中在土壤表層，所以0～5cm土層中的有機碳含量高。NTS處理0～5cm土層中的有機碳總含量高出約10%，說明NTS處理對土壤表層中有機碳總含量的累積更明顯。在豌豆—小麥輪作的土地上，各種耕作方式對土壤中的有機碳總含量的累積不太明顯，各處理間差異性不顯著?？傮w上還是NTS的耕作方式下，土壤有機碳總含量多一點，0～5cm土層中要比5～10cm土層中多。

2.保護性耕作對黃綿土表層土壤活性有機碳（Cwb10）含量的影響。

表1　保護性耕作對黃綿土表層土壤TOC和對含Cwb10量的影響

表1表明只有在小麥—豌豆輪作下的0～5cm土層中各處理間差異性顯著，尤其是NT和TS處理間差異性極顯著，而其他的差異性不顯著。

通過表2可以看出，總體上NTS耕作方式下Cwb10的含量最高，T耕作方式Cwb10的含量最低。0～5cm土層中的Cwb10的含量比5～10cm土層中高，但在豌豆—小麥輪作的土地上，T處理中5～10cm土層中的Cwb10含量要比0～5cm土層中的高。

在小麥—豌豆輪作的土壤中，NTS處理的Cwb10含量比T處理的高出24.7%，比NT處理高出17.2%，比TS處理高8.4%。

綜合分析，NTS處理土語土壤中有機碳總含量有明顯的累積作用，其中T處理最差。

（二）不同輪作次序黃綿土表層土壤（0～5cm）總有機碳（TOC）及活性有機碳（Cwb10）含量的比較

根據表2所示NTS處理下小麥—豌豆輪作與豌豆—小麥輪作間的差異性顯著，兩者相差0.86g/kg，其他的同一處理下不同輪作次序間差異性不顯著。結果表明，在TTSNT處理下，無論哪種輪作次序，對TOC的影響，只有NTS處理下差異性顯著，而其他處理下無顯著性差異。這表明豌豆秸稈與小麥秸稈對土壤TOC的增加量上有顯著性差異。

不管是哪種處理，兩種輪作次序對Cwb10含量的差異性均不顯著。

三、結論與討論

在各種耕作方式中，對于增加土壤有機碳總量方面，NTS ﹥TS﹥NT﹥T，秸稈覆蓋不僅能顯著能夠增加土壤有機碳總含量，尤其是對黃綿土的0～5cm。

在保護性耕作中，NTS處理下，小麥—豌豆輪作所含的TOC比豌豆—小麥輪作的高，兩者差異達顯著水平，其他處理的小麥—豌豆輪作所含的TOC與豌豆—小麥輪作相比無顯著性差異。

表2　不同輪作次序黃綿土表層TOC及Cwb10含量

保護性耕作對于增加土壤有機碳總含量的累積具有積極的作用。免耕能夠增加土壤表土總碳含量，增加的碳可改善土壤的許多其他性質，并影響土壤的生物和生化特性［9］。其中有機碳的累積有利于提高土壤肥力，提高產量。

參考文獻：

［1］張國盛，黃高寶，張仁陟，等.植苜蓿對黃綿土表土理化性質的影響［J］.草業學報，2003，12（5）：88-93。

［2］李玉山.苜蓿生產力動態及水分生態環境效應［J］.土壤學報.2002，39（3）：404-411.

［3］李香真，張淑敏，刑雪榮.小葉錦雞兒灌叢引起的植物生物量和土壤化學元素含量的空間變異［J］.草業學報，2002，11（1）：24-30.

［4］黃高寶.論黃土高原侵蝕環境下旱作農業系統的可持續發展［J］.草業學報，2001，10（專輯）：84-90.

［5］許繼光.保護性耕作是旱作農業發展的戰略轉折［J］.山西農機，2003，（2）：5-6.

［6］李小剛.鹽化和有機質對土壤結構穩定性及阿特伯格極限的影響［J］.土壤學報，2002，39（4）.

［7］李小剛，崔志軍，王玲英，等.施用秸稈對土壤有機碳組成和結構穩定性的影響［J］.土壤學報，2002，39（3）.

［8］章明奎，何振立，等.利用方式對紅壤水穩定性團聚體形成的影響［J］.土壤學報，1997，34（4）：360-366.

［9］Edwards A P，Bremner J M. Microaggregatesin soil. 1969，18：64-73.

（編輯：劉國華）

中圖分類號：S343.3

文獻標識碼：A

文章編號：1673- 9019（2016）05- 0034- 02

收稿日期：2016- 02- 25

作者簡介：劉子斌（1986-），男，甘肅定西人，助理農藝師，主要從事農產品質量安全監管及檢測工作。