论不同耕作方式对农田土壤理化因子及生物学特性的影响

蔡琦

摘 要： 耕作方式的不同能够对土壤的水热、养分以及生物特性造成不同的影响，科学合理的土壤管理能够让农田土壤的理化性状以及生态过程得到改变。采取保护性的方式进行耕作，能够让土壤的质量得到改善，提高酶活性，深松耕以及免耕等方式提供丰富的资源以供微生物生长繁殖，免耕以及少耕等方式能够大大减少土壤动物受到的干扰，从而改善其数量、种类以及结构。文章着重对不同耕作方式对农田土壤的理化性质及生物学特性进行了研究，在此基础上，提出了活宜的耕作方式对土壤质量修复的可能性及研究方向。

关键词： 耕作方式； 农田土壤； 生物学特性

要保证农业的可持续发展，就必须拥有健康的农田土壤，合理的耕作方式能够让土壤的特性得到改善，同时还能够提高水分利用率，从而实现保水增产，促进农田土壤生态系统的良性循环。我国农田的耕作方式主要有传统耕作、少耕以及免耕等，其中免耕被应用最为广泛。土壤耕作的主要目的是让土壤耕层的质量得、培肥地力以及土壤生态等得到改善，耕作方式的不同能够对农田土壤的物理性质和养分含量、酶活性等产生直接的影响，并且让微生物结构发生改变。我国是一个农业大国，随着经济发展的不断递进，农田土壤在频繁耕作、施肥不当以及作物残茬处理不科学等的影响下已经严重退化。所以，研究不同耕作方式对农田土壤理化因子和生物学特性具有深远的影响。

1. 不同耕作方式对土壤理化因子的影响

1.1 土壤水分

传统的农田耕作方式会让土壤结构因过度搅动而遭到破坏，导致土壤水分加剧胁迫。相关研究表明，免耕方式下的秸秆覆盖能够让土壤物理质量得到明显改善，减少土壤侵蚀，促进良好结构形成。

长期的不合理耕作会使土壤水分含量下降，对作物的生长产生严重的影响，相关研究表明，传统垄播耕作加剧土壤水分的流失，再加上地面蒸发，土壤水含率持续下降，进而影响降水渗入。与传统耕作相比，免耕能够让土壤水分尽可能多地保留下来，提高水分利用率；此外，浅层耕作也有此效果。相对而言，免耕能够较好地让土壤的水分得到储存，这是由于免耕能够保持土壤的孔隙连通性，利于储水、抗水蚀以及保水。然而，有相关研究表明，传统耕作以及少耕的水分利用效率更高，分别比免耕高了38%和17%，其实这主要是由于气象条件的影响而造成。由于免耕对土壤含水量的提高，进而能够改变土壤结构，提高蓄水保墒的效果。此外，深旋松耕也能够让土壤的蓄水能力提高，降雨量较少的时间内，能够让土壤水分得到很好地保存，促进作物生长。

1.2 土壤容重

目前，对于土壤容重受耕作方式影响的结果在业内还没有一致的定论。有研究认为，在亚热带以及西北高原干旱地区，少耕以及免耕能够让土壤入渗量降低，加大土壤表层容重，提高土壤抗蚀力；而青海省的相关研究则表明，免耕导致土壤容重减小；在辽宁省对玉米耕作的试验中，深旋松能够让土壤容重降低，比旋耕低8.8%左右，比深松耕低6.6%左右；河北地区的相关研究表明，深旋松的土壤容重明显低于深松和旋耕。作物收获期进行免耕和松耕比播种期的土壤容重要低，翻耕则无明显变化。但是也有研究显示，耕作方式对土壤容重并没有太明显的影响。

1.3 土壤硬度

土壤硬度直接影响水分渗入、供应、保持以及通气性，此外还能够对土壤的养分转化、运输等产生一定的影响。相关研究表明，土壤硬度受耕作方式的影响，免耕土壤硬度要高于秋翻，这主要是由于免耕不会对土壤颗粒的密实度造成破坏，再加上土壤自身下沉，土壤硬度较高；而秋翻会导致上层土壤疏松，土壤硬度因此变小。

1.4 土壤空隙

土壤空隙具有对空气和水分传导、运动及植物根的穿扎和吸水等都具有重要的作用，其受耕作方式的影响较大。研究表明，免耕能够让表层土壤的空隙增加，特别是秸秆覆盖的情况下，能够让土壤空隙增加4.5%；长期的免耕留茬能够让非毛管空隙度增加，从而让土壤结构得到改善。

1.5 土壤养分

土壤养分受耕作方式的影响比较明显，耕作方式的不同土壤有效养分以及全量养分的含量也不一样。研究表明，免耕能够让作物残体留在土壤表明，从而改善土壤层化；翻耕能够让有机质与土壤混合，从而改变有机质的分布状况。在免耕、机械旋耕及生物耕作的情况下，土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾等均有下降趋势。在豫西旱区的相关研究中，坡耕地深松覆盖以及免耕覆盖耕的全氮比传统耕作高10.5%。

同时，土壤有机碳的含量也受耕作方式的影響。长期翻耕会导致表层土壤有机碳以及结构稳定性降低，从而导致土壤养分流失加剧。非传统耕作能够促进土壤养分增加，提高土壤中碱解氮、全氮以及有机碳的含量。研究表明，免耕能够促进土壤碳储存的增加。在华北地区，玉米地的土壤总有机碳含量以免耕最高，然后是翻耕和旋耕；在豫西旱区，有机碳含量最高的为坡耕地深松覆盖，比传统耕作高14.1%；然而也有研究认为，免耕与传统耕作的有机碳含量相差并不是师父明显，免耕对于排水不良和侵蚀微弱的土壤并不能有效增加碳含量，而旋耕的碳含量则要高一些。免耕能够让有机碳在土壤表层聚集，这主要是由于免耕能够增加土壤表层的覆盖度，降低地表裸露程度，从而让有机碳的氧化降解降低，增加有机碳的含量；此外，免耕的残茬还有利于有机碳的积累，而下层较高的土壤有机碳分解率使免耕的土壤有机碳含量低于翻耕。

2. 不同耕作方式对土壤微生物多样性的影响

土壤微生物受耕作方式的的影响很大。合理的耕作能够有效让土壤有机质含量增加，从而改善土壤C/N及土壤温度和水分的变化，促进微生物繁殖。

免耕能够让土壤的呼吸作用降低，减少二氧化碳的排放。研究发现，在0～10 cm的土层，呼吸速率最高的是免耕，其次是常规耕作和耙耕，最低为旋耕；在10cm～20cm土层，呼吸速率最高的是常规耕作，耙耕其次，免耕最低。在耕作初期，保护性耕作和秸秆还田能提高土壤呼吸，而在后期，特别是旋耕还田能让土壤呼吸有效降低，从而降低土壤碳含量的流失，但其时间效应还需要进一步研究分析。这主要是由于免耕不会对土壤造成扰动，土表中的基质比较丰富，从而改善表层土壤结构、通气状况以及持水特性等，促进微生物繁殖。

土壤微生物含量越大，其保费作用就越强。研究表明，豫西旱区坡耕地免耕、深松能够让土壤生物量碳、氮含量得到明显的增加，在0～20 cm土壤中，免耕、深松的生物量碳、氮含量比传统耕作增加了801.%、18.8%和18.1%、7.9%。山东农业大学的研究表明，免耕能让表层土壤微生物生物量增加，深松耕还田能让土壤活跃微生物量显著提高。豫西旱区的长期耕作使得土壤微生物生物量碳、氮都呈现不同程度的下降，而免耕和深松则能让土壤表层微生物活性和生物量增加。

土壤环境质量的变化能够直接影响土壤微生物的数量分布对。黄土高原半干旱区，免耕能够让深层土壤的细菌、真菌以及微生物总数升高，放线菌则呈现持续增加，比传统耕作的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数分别增加了63.1%、93.2%、13.9%和67.1%。而Adl等研究发现，在短期免耕条件下，土壤微生物丰度得不到高山，这可能是由于短期耕作对微生物群落影响不一样，微生物群之间发生相互抵消作用导致。李景等研究表明，两茬耕作、深松覆盖和免耕能够让土壤细菌、古菌以及真菌的多样性、丰富度和均匀度指数显著提高，这主要是由于免耕、深松结合作物秸秆覆盖改善了土壤团聚体状况，使得土壤微生物多样性得到提高。Gouaerts等研究表明，多年免耕能够让土壤微生物群落多样性增加。

3. 结论

适宜的耕作方式为能够为作物提供良好的水分和养分条件，从而实现增产，良好的耕作方式能够让土壤容重、硬度、孔隙及有机碳得到改善，从而改变土壤质量。通过以上叙述表明，免耕、少耕能够减少对土壤的扰动，从而保护了土壤生物，影响土壤生物的数量、多样性及种群结构。耕作方式对农田土壤理化因子及生物学特性的影响比较明显，还需不断地进行研究，为我国的农业发展提供帮助。

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