保护性耕作对黄绵土有机碳的影响

2016-06-17刘子斌许爱霞甘肃省定西市农产品质量安全监督管理站甘肃定西743000

甘肃农业 2016年5期

刘子斌，许爱霞（甘肃省定西市农产品质量安全监督管理站，甘肃　定西　743000）

保护性耕作对黄绵土有机碳的影响

刘子斌，许爱霞
（甘肃省定西市农产品质量安全监督管理站，甘肃定西743000）

摘要：本文对定西地区黄绵土耕种了两年的保护性地和传统耕地进行比较。结果显示，保护性耕作不仅能够增加表土层有机碳含量。保护性耕作中的四种处理（传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖、免耕、免耕+秸秆覆盖）对土壤有机碳的累积的分布，在0～5cm的图层有显著的差异性，在5～10cm的土层无显著的差异性。其中的免耕+秸秆覆盖处理影响最大，其次是传统耕作+秸秆覆盖和免耕，传统耕作最差。但在免耕+秸秆覆盖处理下，小麦—豌豆轮作所含的总有机碳与豌豆—小麦轮作所含的总有机碳相比，具有显著的差异性，而其他处理下，轮作次序对土壤中所含的总有机碳的含量无显著的差异性。

关键词：保护性耕作；有机碳；黄绵土

黄绵土是黄土高原西部的重要土壤类型［1］。黄绵土区由于耕作历史悠久，土壤侵蚀非常严重，土壤营养状况日趋贫乏，土地生产力下降，这些严重地制约着当地农业生产发展和人民生活水平的提高，对国民经济的发展带来了严重危害。在推行“退耕还草（林）的战略措施过程中，黄土高原土壤侵蚀是当前生态重建中继续回答的问题［1-4］。而改善和提高土壤质量，则是生态重建中最重要的目标之一［1］。定西市的土壤是典型的黄绵土，这里的传统耕作方式是在作物收货后经过三耕两耱，极大的破坏了土壤结构，加大水土流失，使土壤肥力下降。保护性却能解决这些问题。

保护性耕作是国际上先进的农业生产技术。它最早于20世纪30年代产生于美国。当时，席卷了大半个美国的“黑风暴”迫使人们对传统的耕作方式进行反思和改革，从而促进了保护性耕作的形成和发展。它的核心技术和价值是通过免耕少耕。

秸秆残茬覆盖、合理深松、化学除草灭虫，以达到保水、保土、保肥、抗旱增产、节本增效、改善生态的目的。特别是它能够减少土壤水分蒸发、减少降雨径流、防止水土流失、智力沙尘暴，从而发挥其社会性和公益性方面的功能，更为各级政府所重视，显示出它的强大的生命力、先进性和适应性。因此，这一技术面世后，很快被传到加拿大、澳大利亚等国，后来被传入我国，直至目前风靡世界，引发了一场全球性的农业耕作制度革命［5］。

本文通过对经过保护耕作技术处理过的土壤进行研究，揭示保护性耕作与土壤有机碳的累积的一般规律，以便为防治土壤退化、提高土壤肥力提供理论依据。

一、实验材料与方法

（一）实验设计

试验主要比较三种土面覆盖方式（不覆盖、覆盖、覆地膜）下传统耕作和免耕的不同效果。轮作顺序是春小麦—豌豆，豌豆—春小麦两种轮作次序和六种处理。

1.传统耕作（T）。其处理方法是：在作物在收货后将此地犁三次，耱两次，第一次犁地是在收获的八月份，第二次和第三次犁地分别在八月下旬和九月。犁地深度依次为20cm、10cm、5cm。在九月份最后一次犁地之后耱一次，在10月份地结冻之后再耱一次。

2.秸秆覆盖+免耕（NTS）。此处理是从8月份到下年3月被前茬作物的秸秆所覆盖，由前茬作物所提供的秸秆都将在脱粒后立即被归还到小区中。

3.免耕（NT）。此处理类似于处理Ⅱ，但没有秸秆覆盖。

4.秸秆还田（TS）。此处理的犁地和耱地方法类似于处理T，但是在第一次犁地时与秸秆混合，由前茬作物所提供的秸秆都在脱粒后被归还到小区中，然后混合到土中。

5.地膜覆盖+传统耕作（TP）。此处理的犁地和耱地方法与处理T相同，但在10月份最后一次耱地后用地膜覆盖。地膜覆盖在作物行间，覆盖带宽度为40cm。

6.地膜覆盖+免耕（NTP）。地膜将在10月份覆盖，使用的机器与处理TP相同。为了避免损坏塑料薄膜，在收获后作物残茬（短于5cm）应耙除。

（二）土壤样品

供试土样采自定西市李家堡镇的小麦—豌豆轮作实验区和豌豆—小麦轮作实验区。分别取传统耕作（T）、秸秆覆盖+免耕（NTS）、免耕（NT）、秸秆还田（TS）四种处理土壤表面0～5cm和5～10cm土层土样，风干过筛后保存。

（三）测定项目及方法

1.总有机碳（TOC）的测定。

首先将风干原状干土，用重铬酸钾容量法测定。

2.活性有机碳（Cwb10）的测定

用改良Walkley- Black法测定。

二、结果与分析

（一）保护性耕作对黄绵土表层土壤总有机碳（TOC）和活性有机碳（Cwb10）含量的影响

1.保护性耕作对黄绵土表层土壤总有机碳（TOC）的影响。无论哪种轮作次序（表1），NTS处理土壤中有机碳总含量最高，而T处理土壤中有机碳的总含量最低，尤其在小麦—豌豆轮作的土地上更明显。小麦—豌豆轮作要比豌豆—小麦轮作土壤中有机碳含量多一些，各种处理间差异要显著。0～5cm土层有机碳总含量要比5～10cm土层中多。

免耕和秸秆覆盖都可以增加有机碳的含量，但秸秆覆盖增加的更多一些。在小麦—豌豆轮作的土壤中，0～5cm土层中各处理间差异显著。NT处理使土壤中的有机碳总含量比T处理增加6.4%，而TS处理使土壤有机碳总含量增加9%，NTS处理增加的最多，可达到18.8%。表明秸秆覆盖在土表，它分解后增加了土壤中的有机碳，在5～10cm的土层中，各处理间差异性极显著。NT处理比T处理的有机碳总含量增加4.6%，而TS处理比T处理增加12.9%，而NTS处理比T处理增加13.5%，显然，在5～10cm的土层中，有机碳总含量的变化没有0～5cm土层中的那么达。这主要是秸秆分解后的物质主要集中在土壤表层，所以0～5cm土层中的有机碳含量高。NTS处理0～5cm土层中的有机碳总含量高出约10%，说明NTS处理对土壤表层中有机碳总含量的累积更明显。在豌豆—小麦轮作的土地上，各种耕作方式对土壤中的有机碳总含量的累积不太明显，各处理间差异性不显著。总体上还是NTS的耕作方式下，土壤有机碳总含量多一点，0～5cm土层中要比5～10cm土层中多。

2.保护性耕作对黄绵土表层土壤活性有机碳（Cwb10）含量的影响。

表1　保护性耕作对黄绵土表层土壤TOC和对含Cwb10量的影响

表1表明只有在小麦—豌豆轮作下的0～5cm土层中各处理间差异性显著，尤其是NT和TS处理间差异性极显著，而其他的差异性不显著。

通过表2可以看出，总体上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土层中的Cwb10的含量比5～10cm土层中高，但在豌豆—小麦轮作的土地上，T处理中5～10cm土层中的Cwb10含量要比0～5cm土层中的高。

在小麦—豌豆轮作的土壤中，NTS处理的Cwb10含量比T处理的高出24.7%，比NT处理高出17.2%，比TS处理高8.4%。

综合分析，NTS处理土语土壤中有机碳总含量有明显的累积作用，其中T处理最差。

（二）不同轮作次序黄绵土表层土壤（0～5cm）总有机碳（TOC）及活性有机碳（Cwb10）含量的比较

根据表2所示NTS处理下小麦—豌豆轮作与豌豆—小麦轮作间的差异性显著，两者相差0.86g/kg，其他的同一处理下不同轮作次序间差异性不显著。结果表明，在TTSNT处理下，无论哪种轮作次序，对TOC的影响，只有NTS处理下差异性显著，而其他处理下无显著性差异。这表明豌豆秸秆与小麦秸秆对土壤TOC的增加量上有显著性差异。

不管是哪种处理，两种轮作次序对Cwb10含量的差异性均不显著。