旱地自然免耕技术对土壤肥力的影响朱波，马志勤，张克婉摘要本文研究了钙质紫色土在连续四年免 耕、垄作、秸杆覆盖下的土壤水肥状况的变化。结果表明，免耕使土壤容重下降，秸杆覆盖提高土 壤田间持水量、抑制水分蒸发、增加养分积累，垄作可形成深厚的土壤结构层，有利于土壤养分活 化。免耕、垄作、秸杆覆盖相结合能改善并维护土壤结构，提高土壤肥力。关键词免耕，垄作，秸 杆覆盖，紫色土自然免耕技术是在土壤肥力热力学研究基础上提出的一种新耕作方法［’ｊ，南方 水田自然免耕推广面积达３３３万公顷，增产幅度１５％～３０％。旱地自然免耕未能推广；其技 术及机理方面的研究尚待深入。本研究根据四川省盆地北部低山深丘的特点，在中国科学院盐事农 业生态试验站定位研究连续免耕、垄作、覆盖高产的可能性及其条件，同时比较研究垄作、覆盖的 保水抗旱效益，对土壤肥力变化的影响等。ｌ试验设计ｌ·１处理水平在免耕基础上，设计平作（ Ｂ），平作秸秆覆盖（豆）、垄作（Ａ）、垄作秸杆覆盖（瓦）等４个处理。小区面积为Ｚｍ’， 垄、沟宽６０ｃｍ，垄高２５ｃｍ，覆盖物厚度３ｃｍ，各处理３次重复，随机排列。ｌ·２试验 基本条件ｌ．２．ｌ气候条件本区气候为中亚热带湿润季风气候，年均温１７．３Ｃ，＞１０：Ｃ 的积温５０００～６０００Ｃ，年降雨量为８２８．７ｍｍ，降雨分布不均，春夏旱、伏旱交替发 生，无霜期２９７天。１．２．２供试土壤试验土壤为株罗系蓬莱镇组残积母质发育的钙质紫色土 ，为高台位旱坡地，质地中壤，ＣａＣｏ。７．５％，ｐＨＳ．５０，有机质０．９５％，全ＮＯ ．１０５％，全ＰＯ．０６２％，全ＫＺ．２９％。２试验结果与分析２·ｌ自然免耕增产效益表 １为自然免耕试验连续四年的农作物产量。由表１可见，平作覆盖产量最高，垄作不覆盖最低，产 量基本趋势为豆＞瓦＞Ｂ＞Ａ，垄作、平作均以覆盖产量最高。四川省重点科研项目的一部分作者 单位：中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都６１００４１以不覆盖产量为１００％，比较垄 作、平作产量（表１），垄作、平作各处理均以覆盖产量最高，垄作覆盖比不覆盖增产７．４～３ ８．７％，平均增产２１％，平作覆盖比不覆盖平均增产２５％，覆盖有利于提高农作物产量。表 １自然免耕备处理产且对照表ＴａｂｌｅｌＹｉｅｌｄｏｆｖａｒｌｏｕｓｎａｔｕｒａｌｎｏ－ ｔｌｌｌａｇｅ注：（ｌ）１９９４年为地上生物量．（２）１９９５年小春为油菜，大春为玉米 巨（３）以不覆盖产量为１００％的产量对比率．Ｎｏｔｅ：（ｌ）肋ｍａｓｓａｂｏｖｅｇｒｏ ｕｎｄＩｎ１９９４·（２）Ｉｎ１９９５ｓｕｍｍｅｒｓｅａｓｏｎｃｒｏＰｗａｓｃｏｒｎａ ｎｄａｕｔｕｍｍｃｒｏＰｗａｓｒａＰｅ（３）ＹｉｅｌｄｃｏｎｔｒａｓｔＮｒｃｅｎｔａｇ ｅｃｏｍｐａｒｅｄ—ｔｈｍｍｕｌｃｈｉｎｇ２．２自然免耕对土壤结构的影响土壤容重是土壤 结构变化的重要指标，由表２可见，自然免耕备处理均使土壤容量在一定程度下降，说明免耕有利 于土壤结构改善。表２垄作一秸秆覆盖对土壤容三的影响Ｔａｂ２Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｉｄａｅ ａｎｄｍｕｌｃｈｏｌａｎｔｏｎｓｏ［ｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ比较１９９２～１９９５各处 理土壤容重发现（表２），垄作明显降低土壤容重，与平作相比，表层（０～１５ｃｍ）
土壤容重 下降３．５～２４％，中层（１５～３０）下降２～１６％。垄作总孔度较高，为４７·５～５４ ·９％，平作为４０～４６．４％，垄作有利于排渍，垄作还使土壤中层毛管孔隙度较平作平均提 高３２．８％。覆盖也使表层土壤容重下降，但覆盖处理土壤容重变化较小（表２），如垄作覆盖 表层上壤容重从１９９３年始起一直维持在１．３０ｇ／ｃｍ’水平上，而不覆盖土壤容重变幅较 大，如四年来平作表层土壤容重累积变幅（凸Ｖ．Ｗ）为０．２３ｇ／ｃｍ’，垄作达０．３０ｇ ／ｃｍ’，而覆盖各处理土壤容重累积变幅最高仅为０．】屹／ｃｍ’，对中壤质土壤而言，容重 在ｌ．１０～１．３５ｇ／ｃｍ’之间，土壤能保持适宜的透水性和持水性［‘］，当容重大于１ ．４０ｇ／ｃｍ’时，土壤饱和导水力低于１．ｏｍ／日，土壤透水性差，而容重小于１．１０ｇ ／ｃｍ’，土壤大孔隙过多，其持水性又差。可见，土壤容重的稳定对于土壤水、气的供应十分重 要，而秸杆覆盖避免了雨滴对地表的直接挤拍击，使土壤结构免遭破坏和板结。垄作可改善土壤结 构，覆盖有利于维护土壤结构．二者结合可改善并维护土壤物理性能，为作物高产所需的养分、水 分提供良好的物理环境。２．３垄作回盖对土壤并分含且的影响连续自然免耕，垄作出现稳定的好 气和嫌气兼存条件，在相同施肥条件下，土壤中有机质，氮素均高于平作，表层有机质、氮素、磷 均呈稳定上升趋势（图１），说明垄作有利于土壤培肥，垄作还使土壤中层（１５～３５ｃｍ）养 分含量升高，以垄作覆盖突出。土壤有机质、氮、磷增长幅度为三＞瓦＞Ｂ＞Ａ，表明秸杆覆盖对 土壤养分的积累有重要作用。用１自然免耕土＠养分变化ＦｉｇｌＣｈａｎｇｅｏｆｓｏｉｌｎｕ ｔｒｅｎｔｓｕｎｄｅｒｎａｔｕｒａｌｎｏ－ｔｌｌｌａｇｅ２．４秸圩覆盖的保水抗旱作用２ ‘４·１水分为农业生产的主要限制因素本区内干旱频繁，据统计，春旱发生频率为７１．４％， 夏旱为ｓｌ％，伏旱为４７．６％，连旱情况也时有发生（２８．５％）［‘ｊ，严重制约了当地 农业的发展。尽管年降雨达８２８．７ｍｍ，但分配不均匀，以１９９２～１９９５年四年看（表 ３），５～８月雨量占全年６２．８％，冬春雨量稀少，仅占年降雨量１４．３％，不能满足小春 作物需水，夏季常出现夏旱、伏旱，严重影响大春作物正常生长，如１９９４年，全年降雨量６７ １．３ｍｍ，大春作物（水稻）生育期（５～８月）降雨量为全年４５．５％，造成试验大春作物 无收，因此，水分已成为本地区农业生产的主要限制因素。衣３１９９２～１９９５年降雨分配Ｔ ａｂ．３Ｄｉｓｔｒｂｕｔｉｏｎｏｆｒａｉｎｆａｌｌｆｒｏｎｌ１９９２！ｏ１９９５２．４ ．２覆盖的抗旱保墒作用１９９３年表层土壤的田间持水量分别为１５．５９％（Ａ）、１７．６ ３％（ｘ）１４．６１％（Ｂ）、１６．８９％（豆），秸杆覆盖高于不覆盖，其他各年均有类似 情况（表４），可见，覆盖能提高田间持水量，有利于土壤水分保持。秸杆覆盖还通过抑制蒸发保 持土壤水分。据报道［’］，ｓｃｍ麦糠覆盖抑制蒸发率５０～７０％，比裸地多保墒水分６８ｍ ｍ，本试验１９９５年秸杆覆盖比不覆盖提高土壤水分１．４～６．２％，在极度干旱的１９９４ 年６月底，不覆盖表层土壤水含量为７．５％（平作），６．８％（垄作），作物萎焉，而秸杆覆 盖土壤水分为１３．２％（平作）、１３％（垄作），作物尚可生长。可见，覆盖的节水效益十分 明显。麦４垄作一稿杆覆盖的土＠＊分特征Ｔａｂ．４Ｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓ ｔｕｒｅｎｕｄｅｒｉｄｇｅ—ｍｕｌｃｈｆａｒｍｉｎｇ注：·
田间持水量、水分单位为％，Ｈ ；（）为土壤水分含量。Ｎａｔｅ，．Ｉｓｆｉｅｌｄｗａｔｅｒｃａｐａｃ。ｔｙ（％）．Ｈ。 （）ＩｓｔｈｅＷ８ｔｅｓＣｏｎｔｅｎｔｏｆＳｏｉｌ２．５１盖、垄作土壤的热特性变化土壤 温度变化是土壤热学特征和热量流动的表现形式，若土温变化过大或高于３５’：Ｃ，不利于土壤 腐殖化且使作物根系早衰或死亡。表５列出了１９９４年夏季高温期６月２８日自然免耕土壤０～ ２０ｃｍ温度变化情况。由表可见，不覆盖土壤，尤其垄作，整个土体温度高，ｓｃｍ土温高达３ ５．７Ｃ，土壤温差为１１．５“Ｃ，而秸杆覆盖土体最高温度不超过３１Ｃ，０～２０ｃｍ平均 上温比不覆盖低２Ｃ，并且整个土壤表面温度变化也较稳定，最大温差不超过６Ｃ，以平作覆盖尤 为显著，说明盛夏高温天气，秸秆覆盖能显著降低土壤温度，确保作物根系免受温度过高的影响。 覆盖和平作使土温处于稳定少变状态，也有利于土壤有机物料的腐殖化，提高土壤生产力。表５秸 杆覆盖、垄作的土田温度Ｔａｂ．５Ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｎｄｅｒｃｕｌｔｉｖａ ｔｉｏｎｏｆｒｉｄｇｅａｎｄｓｔｒａｗｍｕｌｃｈ３问题与讨论覆盖能够维制土壤结构，增加 土壤有机质、氮、磷等养分含量，提高田间持水量，抑制水分蒸发，从而提高作物产量，与试验结 果相符。垄作能改善并形成深厚的土壤结构层，有利于土壤养分活化土壤培肥，有较大的增产潜力 ，然而实际情况却相反。笔者分析，有三个方面的原因；一是垄作免耕时间短，未能使土壤腐殖化 、细菌化、温润化；二是垄作表面积大，蒸发强烈，造成田间持水量较平作高，而土壤含水量却低 于平作的现象，试验表明通过与覆盖相结合能够缓解；三是水稻旱作免耕免灌高产困难大，本地区 干旱突出，高台位旱地供水更加困难，尤其是水稻抽穗扬花时正值夏旱，伏旱期，造成水稻无法抽 穗或抽穗不实［’］，试验产量最高的处理为平作覆盖，亩产仅为２４０ｋｇ（１９９３年），１ ９９３年年降雨量１１５８．ｓｍｍ，水稻生育期６～８月曾灌水１０次，每次每小区灌水０．２ ５ｍ’，而１９９５年种玉米，在相同施肥善和免灌条件下，亩产超过５００公斤，而且覆盖和垄 作的增产潜力都有所反映。因此，笔者认为，自然免耕技术应选择旱地作物，覆盖、垄作措施相结 合，有利于土壤一植物共生体的相互促进，使土壤肥力、植物抗逆性提高，从而充分发挥其增产潜 力。４结论１覆盖提高土壤田间持水量，抑制水分蒸发，保水抗旱效益显著，使作物产量提高。’ ２覆盖与垄作相结合能改善并维护土壤结构，提高土壤肥力，有较大的增产潜力。３自然免耕应根 据气候、土地、农田水利建设条件，因地制宜地确定轮作方式，鉴于本地区干旱严重，供水困难旱地自然免耕技术适宜早作，水稻难以获得高产。参考文献｜｜１候光炯著．候光炯土壤学论文选集．四川，科学技术出版社，１９９０，３７７～３９２２严少华，黄东迈．免耕与覆盖施肥对水稻土结构的影响．江苏农业学报，１９８９．５（３）：２０～２７３张志田等．旱地麦田保护性耕
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