粉壟耕作對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

（寧夏大學西北土地退化與生態恢復國家重點試驗室培育基地，寧夏 銀川 750021）

平羅縣位于寧夏銀川平原北部、青銅峽灌區下游，大部分地區地下水位較高，土壤鹽漬化問題嚴重，急需對現有鹽堿等問題進行治理。韋本輝等研究表明經過粉壟耕作的中等鹽堿地全鹽含量下降31.31%［1］。當前，粉壟耕作技術已在全國25個省份、35種作物上推廣應用。

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

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于平羅縣頭閘鎮永惠村（105°57′～106°58′，E38°36′～39°51′）進行。試驗地海拔1 250 m，年均氣溫2.8～16.0 ℃，蒸發強烈，無霜期短，溫差大，年均降水量173.2 mm。當地耕地屬鹽堿地，土壤為灌淤土，平均pH值為9.3，0～20 cm 土層有機質含量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。試驗作物為玉米。

1.2 試驗設計

2019年4—10月開展研究，采用隨機區組試驗，共設置4 種耕作方式，各處理重復3 次，共12 小區，小區面積68 m（22 m×34 m）。

4 種耕作方式分別為T（傳統耕作）、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 測定項目與方法

在玉米喇叭口期和抽穗期，用環刀分別取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。利用如下公式計算GSSI、STPSD：

式（1）（2）中，GSSI為廣義的土壤結構指數，STPSD為土壤三相結構距離，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 數據處理

采用Microsoft Excel 2016 及SPSS 20.0 進行試驗數據整理與統計分析。

2 結果與分析

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。20～40 cm深度土壤的GSSI與STPSD值均為FL50最優，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），FL50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比

表2 玉米抽穗期不同耕作方式下不同土層的土壤三項比

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，FL50與另外三組處理呈顯著差異（P＜0.05）；STPSD值為 FL50最優，FL50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，最接近0，而且與其他處理差異顯著（P＜0.05）。

3 結論與討論

已有研究表明經過大機械作業的耕層土壤的三相比更接近土壤三相比的理想狀態［4-6］。本研究所得結果表明，與傳統耕作相比，利用粉壟技術耕作的土壤有著更接近100 的GSSI值及更小的STPSD值，其土壤結構更加趨近于理想狀態，說明粉壟耕作實現了對土壤氣相、液相和固相占比的重新分配，同時有效地進行了土壤物理結構改良。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值均顯著優于T，說明粉壟耕作處理改變了土壤物理結構，對土壤三相比起到了調節作用。

粉壟耕作增加了土壤水分運移、空氣流通及養分運移的通道，顯著降低了土壤容重，提高了土壤含水量及土壤孔隙度，對土壤結構指數（GSSI）具有正向影響作用的同時使得土壤三相結構距離（STPSD）降低，令耕地耕層的土壤物理環境趨近土壤環境的理想狀態。