耕作方式对黄土旱塬土壤有机碳和全氮含量的影响

孟婷婷 孔辉

[摘要]为明确黄土旱塬区农田长期免耕耕作对土壤肥力状况和作物产量是否存在威胁，建立适宜的高产高效耕作技术体系。在陕西省长武县的西北农林科技大学长武黄土高原农业生态试验站，选择连续3年进行免耕耕作的试验田，于2015年9月，在冬小麦播种前分别进行免耕、翻耕和旋耕3种耕作处理。2016年冬小麦收获后，分析了不同耕作方式下0～30cm土层土壤有机碳，全氮和小麦产量。结果表明：0～30cm土层，3种耕作方式下土壤有机碳、全氮含量都沿剖面呈减少趋势。不同耕作方式下土壤有机碳和全氮含量在0～10cm土层表现为免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，每1hm2冬小麦实际产量表现为翻耕耕作>旋耕耕作>免耕耕作，且只在免耕耕作和翻耕耕作下冬小麦实际产量有显著性差异。

[关键词]黄土旱塬;不同耕作方式;有机碳;全氮;小麦产量

[中图分类号]S152.4[文献标识码]A

土壤是农作物赖以生存的根本，对土壤进行不同的耕作处理是农业生产技术体系中一项重要的研究内容。选择合理的耕作方式，对土壤养分的固定和作物生长发育及产量的形成具有积极的影响作用。与传统耕作相比，近年来免耕、深松等保护性耕作技术逐渐兴起，国内外大量的研究结果表明，农田实行免耕、少耕等保护性土壤耕作措施，可减轻风蚀和水蚀，改善土壤理化性状，提高作物产量。但是随着保护性耕作实施时间的延长，保护性耕作措施的弊端也逐渐显现，如长期的少、免耕会导致表层土壤养分聚集，不利于养分在深层土壤的均匀分布，进而影响作物产量。

黄土旱塬地区是我国西北地区重要的粮食产地，位于干旱与半干旱区域，属雨养农业区。随着保护性耕作研究的兴起，该研究区试验田已进行了为期3年的免耕耕作。为探明该区长期免耕耕作对土壤有机碳、全氮含量及作物产量是否存在威胁，我们在长期免耕后对土壤进行了不同的耕作处理。本研究选择黄土旱塬区，针对长期免耕存在的问题，通过不同的土壤耕作方式，分析耕作方式对长期免耕冬小麦0～30cm耕作层土壤养分和产量的影响，以期为建立合理的轮耕制度提供科学参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

试验区位于陕西省长武县的西北农林科技大学长武黄土高原农业生态试验站（35°14′N，107°40′E），该区属旱作农业区，气候为暖温带半湿润大陆性季风气候，农作物种植以一年一熟小麦、玉米为主。试验地海拔1200 m，年均气温9.1 ℃，日照时数2226 h，年均降雨量为578.5 mm。试验田土壤是黑垆土，田间持水量 21%～24%，萎蔫湿度 9%～12%，耕层土壤pH 为8.4，容重为1.36g/cm3。

1.2 实验设计与耕作方式

本实验选择连续3年进行免耕耕作的试验田，于2015年9月，在冬小麦播种前分别进行免耕、翻耕和旋耕3种耕作处理，3次重复，实验处理方式如表1所示。各处理施肥量均按照当地农户管理模式。冬小麦品种选用“长旱58”，播种量为150kg/hm2，2015年9月29日播种，2016年6月4日收获。

1.3 取样方案与测定方法

小麦收获后，用土钻在实验田上分别取三个点，取土深度为30cm，分三层，每10cm一层，即0～10cm，10～20cm，20～30cm，取一部分土样（40～50g）装入铝盒中，用来测定土壤含水率，另取一部分土样（350～450g）装入自封袋中，用来测定土壤有机碳和全氮的含量。依据鲍士旦主编的第三版土壤农化分析，土样有机碳含量采用重铬酸钾氧化法，土壤全氮含量采用半微量开氏测定。

1.4 数据处理

平均值和标准差用来表示不同耕作方式和不同深度土壤有机碳，全氮的含量以及冬小麦的产量，单因素方差分析用来分析不同耕作方式对土壤有机碳，全氮的含量和冬小麦产量的影响，采用LSD方法分析数据间的差异显著性（P<0.05），数据处理用Excel2007，数据分析用Spss20。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式下土壤有机碳含量

如表2所示，3种耕作方式在0～30cm土层土壤有机质含量都沿土壤剖面呈减少趋势，且免耕耕作，旋耕耕作土壤有机碳含量在0～10cm，10～20cm，20～30cm土层间有显著性差异（p<0.05），翻耕耕作土壤有机质含量在0～10cm，10～20cm土层间无显著差异性，但与20～30cm土层土壤有机碳含量呈显著性差异（p<0.05）。不同耕作方式下土壤有机碳含量在0～10cm土层表现为免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，免耕耕作显著大于翻耕耕作（p<0.05），在10～20cm土层表现为免耕耕作>翻耕耕作>旋耕耕作，都无差异性，在20～30cm土层表现为翻耕耕作>旋耕耕作>免耕耕作，且差异显著（p<0.05）。

2.2 不同耕作方式下土壤全氮含量

如表3所示，3种耕作方式在0～30cm土层土壤全氮含量都沿土壤剖面呈减少趋势，免耕耕作，旋耕耕作0～10cm土层土壤全氮含量与20～30cm土层呈显著性差异（p<0.05）。不同耕作方式下土壤全氮含量在0～10cm土层表现为免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，在10～20cm土层表现为旋耕耕作>翻耕耕作>免耕耕作，在20～30cm土层表现为翻耕耕作>旋耕耕作>免耕耕作，且都无显著性差异（p<0.05）

2.3 不同耕作方式下冬小麦产量

由表4可以看出三种耕作方式下穗粒数，百粒重，理论产量都无显著性差异。每1hm2有效穗数表现为旋耕耕作>翻耕耕作>免耕耕作，且免耕耕作有效穗数与翻耕耕作和旋耕耕作有显著性差异。

3 结论

土壤有机碳和全氮含量都随着土层的增加而减少，且在免耕耕作和旋耕耕作下，表层0～10cm 土层有机碳和全氮含量与下层都有显著性差异。表明养分随着土层深度的增加而减少。不同耕作方式下土壤有机碳和全氮含量在0～10cm土層表现为免耕耕作>旋耕耕作>翻耕耕作，免耕使表层养分聚集，翻耕由于耕作深度的加深，使得养分在下层的分布均匀。

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