論不同耕作方式對農田土壤理化因子及生物學特性的影響

蔡琦

摘 要： 耕作方式的不同能夠對土壤的水熱、養分以及生物特性造成不同的影響，科學合理的土壤管理能夠讓農田土壤的理化性狀以及生態過程得到改變。采取保護性的方式進行耕作，能夠讓土壤的質量得到改善，提高酶活性，深松耕以及免耕等方式提供豐富的資源以供微生物生長繁殖，免耕以及少耕等方式能夠大大減少土壤動物受到的干擾，從而改善其數量、種類以及結構。文章著重對不同耕作方式對農田土壤的理化性質及生物學特性進行了研究，在此基礎上，提出了活宜的耕作方式對土壤質量修復的可能性及研究方向。

關鍵詞： 耕作方式； 農田土壤； 生物學特性

要保證農業的可持續發展，就必須擁有健康的農田土壤，合理的耕作方式能夠讓土壤的特性得到改善，同時還能夠提高水分利用率，從而實現保水增產，促進農田土壤生態系統的良性循環。我國農田的耕作方式主要有傳統耕作、少耕以及免耕等，其中免耕被應用最為廣泛。土壤耕作的主要目的是讓土壤耕層的質量得、培肥地力以及土壤生態等得到改善，耕作方式的不同能夠對農田土壤的物理性質和養分含量、酶活性等產生直接的影響，并且讓微生物結構發生改變。我國是一個農業大國，隨著經濟發展的不斷遞進，農田土壤在頻繁耕作、施肥不當以及作物殘茬處理不科學等的影響下已經嚴重退化。所以，研究不同耕作方式對農田土壤理化因子和生物學特性具有深遠的影響。

1. 不同耕作方式對土壤理化因子的影響

1.1 土壤水分

傳統的農田耕作方式會讓土壤結構因過度攪動而遭到破壞，導致土壤水分加劇脅迫。相關研究表明，免耕方式下的秸稈覆蓋能夠讓土壤物理質量得到明顯改善，減少土壤侵蝕，促進良好結構形成。

長期的不合理耕作會使土壤水分含量下降，對作物的生長產生嚴重的影響，相關研究表明，傳統壟播耕作加劇土壤水分的流失，再加上地面蒸發，土壤水含率持續下降，進而影響降水滲入。與傳統耕作相比，免耕能夠讓土壤水分盡可能多地保留下來，提高水分利用率；此外，淺層耕作也有此效果。相對而言，免耕能夠較好地讓土壤的水分得到儲存，這是由于免耕能夠保持土壤的孔隙連通性，利于儲水、抗水蝕以及保水。然而，有相關研究表明，傳統耕作以及少耕的水分利用效率更高，分別比免耕高了38%和17%，其實這主要是由于氣象條件的影響而造成。由于免耕對土壤含水量的提高，進而能夠改變土壤結構，提高蓄水保墑的效果。此外，深旋松耕也能夠讓土壤的蓄水能力提高，降雨量較少的時間內，能夠讓土壤水分得到很好地保存，促進作物生長。

1.2 土壤容重

目前，對于土壤容重受耕作方式影響的結果在業內還沒有一致的定論。有研究認為，在亞熱帶以及西北高原干旱地區，少耕以及免耕能夠讓土壤入滲量降低，加大土壤表層容重，提高土壤抗蝕力；而青海省的相關研究則表明，免耕導致土壤容重減??；在遼寧省對玉米耕作的試驗中，深旋松能夠讓土壤容重降低，比旋耕低8.8%左右，比深松耕低6.6%左右；河北地區的相關研究表明，深旋松的土壤容重明顯低于深松和旋耕。作物收獲期進行免耕和松耕比播種期的土壤容重要低，翻耕則無明顯變化。但是也有研究顯示，耕作方式對土壤容重并沒有太明顯的影響。

1.3 土壤硬度

土壤硬度直接影響水分滲入、供應、保持以及通氣性，此外還能夠對土壤的養分轉化、運輸等產生一定的影響。相關研究表明，土壤硬度受耕作方式的影響，免耕土壤硬度要高于秋翻，這主要是由于免耕不會對土壤顆粒的密實度造成破壞，再加上土壤自身下沉，土壤硬度較高；而秋翻會導致上層土壤疏松，土壤硬度因此變小。

1.4 土壤空隙

土壤空隙具有對空氣和水分傳導、運動及植物根的穿扎和吸水等都具有重要的作用，其受耕作方式的影響較大。研究表明，免耕能夠讓表層土壤的空隙增加，特別是秸稈覆蓋的情況下，能夠讓土壤空隙增加4.5%；長期的免耕留茬能夠讓非毛管空隙度增加，從而讓土壤結構得到改善。

1.5 土壤養分

土壤養分受耕作方式的影響比較明顯，耕作方式的不同土壤有效養分以及全量養分的含量也不一樣。研究表明，免耕能夠讓作物殘體留在土壤表明，從而改善土壤層化；翻耕能夠讓有機質與土壤混合，從而改變有機質的分布狀況。在免耕、機械旋耕及生物耕作的情況下，土壤全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀等均有下降趨勢。在豫西旱區的相關研究中，坡耕地深松覆蓋以及免耕覆蓋耕的全氮比傳統耕作高10.5%。

同時，土壤有機碳的含量也受耕作方式的影響。長期翻耕會導致表層土壤有機碳以及結構穩定性降低，從而導致土壤養分流失加劇。非傳統耕作能夠促進土壤養分增加，提高土壤中堿解氮、全氮以及有機碳的含量。研究表明，免耕能夠促進土壤碳儲存的增加。在華北地區，玉米地的土壤總有機碳含量以免耕最高，然后是翻耕和旋耕；在豫西旱區，有機碳含量最高的為坡耕地深松覆蓋，比傳統耕作高14.1%；然而也有研究認為，免耕與傳統耕作的有機碳含量相差并不是師父明顯，免耕對于排水不良和侵蝕微弱的土壤并不能有效增加碳含量，而旋耕的碳含量則要高一些。免耕能夠讓有機碳在土壤表層聚集，這主要是由于免耕能夠增加土壤表層的覆蓋度，降低地表裸露程度，從而讓有機碳的氧化降解降低，增加有機碳的含量；此外，免耕的殘茬還有利于有機碳的積累，而下層較高的土壤有機碳分解率使免耕的土壤有機碳含量低于翻耕。

2. 不同耕作方式對土壤微生物多樣性的影響

土壤微生物受耕作方式的的影響很大。合理的耕作能夠有效讓土壤有機質含量增加，從而改善土壤C/N及土壤溫度和水分的變化，促進微生物繁殖。

免耕能夠讓土壤的呼吸作用降低，減少二氧化碳的排放。研究發現，在0～10 cm的土層，呼吸速率最高的是免耕，其次是常規耕作和耙耕，最低為旋耕；在10cm～20cm土層，呼吸速率最高的是常規耕作，耙耕其次，免耕最低。在耕作初期，保護性耕作和秸稈還田能提高土壤呼吸，而在后期，特別是旋耕還田能讓土壤呼吸有效降低，從而降低土壤碳含量的流失，但其時間效應還需要進一步研究分析。這主要是由于免耕不會對土壤造成擾動，土表中的基質比較豐富，從而改善表層土壤結構、通氣狀況以及持水特性等，促進微生物繁殖。

土壤微生物含量越大，其保費作用就越強。研究表明，豫西旱區坡耕地免耕、深松能夠讓土壤生物量碳、氮含量得到明顯的增加，在0～20 cm土壤中，免耕、深松的生物量碳、氮含量比傳統耕作增加了801.%、18.8%和18.1%、7.9%。山東農業大學的研究表明，免耕能讓表層土壤微生物生物量增加，深松耕還田能讓土壤活躍微生物量顯著提高。豫西旱區的長期耕作使得土壤微生物生物量碳、氮都呈現不同程度的下降，而免耕和深松則能讓土壤表層微生物活性和生物量增加。

土壤環境質量的變化能夠直接影響土壤微生物的數量分布對。黃土高原半干旱區，免耕能夠讓深層土壤的細菌、真菌以及微生物總數升高，放線菌則呈現持續增加，比傳統耕作的細菌、真菌、放線菌數量和微生物總數分別增加了63.1%、93.2%、13.9%和67.1%。而Adl等研究發現，在短期免耕條件下，土壤微生物豐度得不到高山，這可能是由于短期耕作對微生物群落影響不一樣，微生物群之間發生相互抵消作用導致。李景等研究表明，兩茬耕作、深松覆蓋和免耕能夠讓土壤細菌、古菌以及真菌的多樣性、豐富度和均勻度指數顯著提高，這主要是由于免耕、深松結合作物秸稈覆蓋改善了土壤團聚體狀況，使得土壤微生物多樣性得到提高。Gouaerts等研究表明，多年免耕能夠讓土壤微生物群落多樣性增加。

3. 結論

適宜的耕作方式為能夠為作物提供良好的水分和養分條件，從而實現增產，良好的耕作方式能夠讓土壤容重、硬度、孔隙及有機碳得到改善，從而改變土壤質量。通過以上敘述表明，免耕、少耕能夠減少對土壤的擾動，從而保護了土壤生物，影響土壤生物的數量、多樣性及種群結構。耕作方式對農田土壤理化因子及生物學特性的影響比較明顯，還需不斷地進行研究，為我國的農業發展提供幫助。

參考文獻：

[1] WangL-X（王麗學），GaoY-Y（高園園）Researohon the influenoe of conservation tillage on soil moisture content，soybean growth and yield.China Rural Water and Hydropowerr（中國農村水利水電），2013（9）：37-40（in Chinese）

[2] Zhan L-L （戰麗莉） ，Xu Y-L （許艷麗） ，Zhang X-Y（張興義） ，et al. Effect of tillage systems on communitystructure of soil mites. Chinese Journal of Eco-Agriculture（中國生態農業學報） ，2013，21（5） ： 598-605 （inChinese）

[3] Wu J-X （吳菊香） ，Wang B-L （王寶亮） ，Wang H-L（王海蘭） ，et al.Effects of different tillage manage-ments on white grubs occurrence and yield of peanut inpeanut field. Hubei Agricultural Sciences （湖北農業科學） ，2013，52（7） ： 1565-1570 （in Chinese）