古浪縣黃灌區耕地不同利用方式對土壤結構性質的影響

張建軍

摘要通過對古浪縣黃灌區不同利用方式的耕地、撂荒地、綠肥地土壤的基本理化性質及土壤團聚體的測定與比較,結果表明,耕地土壤團聚體水穩性差,團聚結構極易喪失,引起土壤結構退化;綠肥地和撂荒地團聚體的抗水性能好,具有很好的保水、保肥性能,有利于農作物生長。

關鍵詞利用方式;土壤結構;團聚體;影響;黃灌區耕地;甘肅古浪

中圖分類號S152.4+5文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0222-02

土壤結構是維持土壤功能的基礎,是決定土壤中水分、養分的移動和保持,影響耕作難易、根系在土壤中的伸展以及抗蝕性能等的重要因素。表層土壤結構在雨水打擊等作用下受到破壞,土壤團聚體破碎產生更小的可移動的顆粒,不僅易在土壤表面形成土壤結殼,而且導致土壤團聚體構成比例失調以及團聚體穩定性下降,從而進一步加劇地表徑流和土壤侵蝕,惡化土壤水熱傳輸和養分保持供應過程。因此,土壤結構在農業生產實踐中具有非常重要的意義。筆者通過對古浪縣黃灌區耕地土壤基本理化性質和土壤機械組成等的測定,分析了不同利用方式對土壤結構性質的影響,并提出可行性建議。

1材料與方法

1.1研究區概況

黃灌區主要指古浪縣的大靖、西靖、裴家營、海子灘、民權、直灘6個鄉(鎮),有耕地面積2.22萬公頃,主要種植的農作物有小麥、啤酒大麥、玉米、馬鈴薯,該區海拔1 550~1 900m,年平均氣溫5.6°C,≥10℃的積溫2 700℃,年平均降雨量250mm,年平均蒸發量3 000mm,年日照時數2 850h,無霜期156d。土樣采自古浪縣海子灘鎮張家沙河村,屬黃河水灌溉區,土壤類型為灰鈣土。該研究所指耕地為常年用于種植糧食作物、肥力中等的耕地;撂荒地指種植2~3年、撂荒2~3年且采樣時正處于撂荒期的耕地;綠肥地指在夏禾作物收獲后,復種飼用油菜作綠肥的耕地。耕地、撂荒地和綠肥地呈“品”字形分布。

1.2樣品采集與測定

采樣時在每類耕地上每隔20m選1個樣點,在每個樣點上選取間隔為2m的3個采樣點。用取土鏟取0~20cm的耕層土樣,每一點取土約1kg,然后組成3kg左右的混合樣,共取得耕地、撂荒地、綠肥地土樣各12個。土樣采用“S”形采樣,每塊地面積約2 000m2。

在該試驗中,pH值用2∶1的水土比作為浸提液用酸度計測定,碳酸鈣用氣量法測定,電導率用5∶1的水土比作浸提液用電導率儀測定,田間持水量用環刀法測定,團聚體的測定采用改進的約德爾法測定(R.E.Yoder)。團聚體的測定步驟為:一是用四分法取風干樣品200g,分數次置于套篩上,套篩粒徑自上而下的順序為5.00mm、3.00mm、1.00mm、0.25mm,加篩蓋和篩底用手干篩,直至不再有土團下漏,然后收集各篩上的土樣,分別稱重,計算百分含量。二是根據以上求得的百分含量,把各粒級團聚體按比列配成相當于60g的風干土樣。三是將套篩(套篩粒徑從上到下的順序為5.00mm、2.00mm、1.00mm、0.50mm、0.25mm)放于振蕩架上,并置于水桶中,筒內加水達一定高度,使套篩最上面篩子的上緣部分在最低位置時,離開水面1cm左右。四是使套篩在水中上下振動30min之后,將套篩輕輕拿出水面,待水稍干后,用洗瓶將各級篩中的團聚體輕輕沖洗入蒸發皿,然后在電熱板或水浴上蒸干稱重,精確至0.01g。

2結果與分析

2.1不同利用方式對土壤理化性質與團聚體含量的影響

土壤團聚體是指粒徑大于0.25mm的土壤顆粒,其穩定性一般定義為團聚體內部的粘結力抵抗外部沖擊、剪切、研磨或者內部閉蓄的壓縮空氣散逸所導致的崩裂的能力,是表征土壤結構狀況的重要指標。穩定的團聚體是土壤有機質庫重要的保護機制,也是作物高產穩產的重要保證。

從表1可以看出,耕地中碳酸鈣含量、pH值、電導率、田間持水量均與綠肥地和撂荒地存在顯著差異(p<0.01);耕地中各粒級的百分含量、團聚體總重也與其他兩地存在顯著差異(p<0.01)。同時,干篩團聚體分析結果表明(見表2),不同利用方式下土壤的風干團聚體含量較高,干篩粒徑>0.25mm的團聚體,各樣地占比都很高,且耕地>綠肥地>撂荒地,從各粒級團聚體在干土所占的百分含量來看,大于7mm的團聚體最高,1.00~0.25mm的次之。從干篩團聚體占干土的百分含量來看,耕地為75.4%,綠肥地為64.3%,撂荒地為59.5%,說明耕地土壤有較好的團聚結構。分析各樣地中碳酸鈣含量與團聚體含量存在的對應關系,建立團聚體總重(y)與CaCO3含量(x)之間的一元線性回歸方程:y=19.45+6.37x(r=0.997 4)。從方程可以看出,碳酸鈣在形成土壤團聚體的過程中具有一定的促進作用,根據耕地與綠肥地、撂荒地在實際農業生產中的差別可以得出,土壤中碳酸鈣的含量與化學肥料的使用有直接關系。

2.2不同利用方式對團聚體穩定性的影響

適宜于作物生長的良好結構主要依賴于直徑為1～10mm的水穩性團聚體,該團聚體具有多孔特性,既有較大的空隙保持好氣條件,也有足夠的空隙保持作物生長所需的水分和養分。從濕篩各粒級團聚體組成看(見表3),土樣經泡水處理后,撂荒地、綠肥地和耕地>1.00mm粒徑的團聚體百分含量分別由32.4%、48.3%、57.6%下降到27.10%、30.35%、1.88%,其中耕地下降幅度最大為55.72個百分點,綠肥地次之,下降幅度為17.95個百分點,撂荒地下降幅度最小,為5.3個百分點。從顯著性來看,撂荒地、綠肥地與耕地都存在顯著差異,綠肥地與撂荒地差異不顯著。另外,從結構保持率分析,撂荒地和綠肥地的結構保持率分別達到64.45%和64.51%,而耕地的結構保持率只有14.20%。因此,在水的作用下耕地中的團粒結構極易破碎,喪失團聚結構,而撂荒地和綠肥地卻有較強的抗水性,能夠保持較好的團粒結構。

3結論與討論

不同土地利用方式下,碳酸鈣與土壤團聚體的形成有較大關系,碳酸鈣對團聚體的形成有一定促進作用。耕地中團聚體含量較高,但在水的作用下極易喪失團聚結構,引起土壤結構退化。相比之下,綠肥地和撂荒地團聚體的抗水性能好,具有很好的保水、保肥性能,有利于農作物生長。通過對不同利用方式下土壤結構的分析,古浪縣黃灌區應在麥收后,再復種一茬飼用油菜作為綠肥,這將對有效防止耕地土壤發生水土流失和結構退化、提高土壤肥力、促進糧食作物持續穩產具有非常重要的作用。

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