古浪县黄灌区耕地不同利用方式对土壤结构性质的影响

张建军

摘要通过对古浪县黄灌区不同利用方式的耕地、撂荒地、绿肥地土壤的基本理化性质及土壤团聚体的测定与比较,结果表明,耕地土壤团聚体水稳性差,团聚结构极易丧失,引起土壤结构退化;绿肥地和撂荒地团聚体的抗水性能好,具有很好的保水、保肥性能,有利于农作物生长。

关键词利用方式;土壤结构;团聚体;影响;黄灌区耕地;甘肃古浪

中图分类号S152.4+5文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0222-02

土壤结构是维持土壤功能的基础,是决定土壤中水分、养分的移动和保持,影响耕作难易、根系在土壤中的伸展以及抗蚀性能等的重要因素。表层土壤结构在雨水打击等作用下受到破坏,土壤团聚体破碎产生更小的可移动的颗粒,不仅易在土壤表面形成土壤结壳,而且导致土壤团聚体构成比例失调以及团聚体稳定性下降,从而进一步加剧地表径流和土壤侵蚀,恶化土壤水热传输和养分保持供应过程。因此,土壤结构在农业生产实践中具有非常重要的意义。笔者通过对古浪县黄灌区耕地土壤基本理化性质和土壤机械组成等的测定,分析了不同利用方式对土壤结构性质的影响,并提出可行性建议。

1材料与方法

1.1研究区概况

黄灌区主要指古浪县的大靖、西靖、裴家营、海子滩、民权、直滩6个乡(镇),有耕地面积2.22万公顷,主要种植的农作物有小麦、啤酒大麦、玉米、马铃薯,该区海拔1 550~1 900m,年平均气温5.6°C,≥10℃的积温2 700℃,年平均降雨量250mm,年平均蒸发量3 000mm,年日照时数2 850h,无霜期156d。土样采自古浪县海子滩镇张家沙河村,属黄河水灌溉区,土壤类型为灰钙土。该研究所指耕地为常年用于种植粮食作物、肥力中等的耕地;撂荒地指种植2~3年、撂荒2~3年且采样时正处于撂荒期的耕地;绿肥地指在夏禾作物收获后,复种饲用油菜作绿肥的耕地。耕地、撂荒地和绿肥地呈“品”字形分布。

1.2样品采集与测定

采样时在每类耕地上每隔20m选1个样点,在每个样点上选取间隔为2m的3个采样点。用取土铲取0~20cm的耕层土样,每一点取土约1kg,然后组成3kg左右的混合样,共取得耕地、撂荒地、绿肥地土样各12个。土样采用“S”形采样,每块地面积约2 000m2。

在该试验中,pH值用2∶1的水土比作为浸提液用酸度计测定,碳酸钙用气量法测定,电导率用5∶1的水土比作浸提液用电导率仪测定,田间持水量用环刀法测定,团聚体的测定采用改进的约德尔法测定(R.E.Yoder)。团聚体的测定步骤为:一是用四分法取风干样品200g,分数次置于套筛上,套筛粒径自上而下的顺序为5.00mm、3.00mm、1.00mm、0.25mm,加筛盖和筛底用手干筛,直至不再有土团下漏,然后收集各筛上的土样,分别称重,计算百分含量。二是根据以上求得的百分含量,把各粒级团聚体按比列配成相当于60g的风干土样。三是将套筛(套筛粒径从上到下的顺序为5.00mm、2.00mm、1.00mm、0.50mm、0.25mm)放于振荡架上,并置于水桶中,筒内加水达一定高度,使套筛最上面筛子的上缘部分在最低位置时,离开水面1cm左右。四是使套筛在水中上下振动30min之后,将套筛轻轻拿出水面,待水稍干后,用洗瓶将各级筛中的团聚体轻轻冲洗入蒸发皿,然后在电热板或水浴上蒸干称重,精确至0.01g。

2结果与分析

2.1不同利用方式对土壤理化性质与团聚体含量的影响

土壤团聚体是指粒径大于0.25mm的土壤颗粒,其稳定性一般定义为团聚体内部的粘结力抵抗外部冲击、剪切、研磨或者内部闭蓄的压缩空气散逸所导致的崩裂的能力,是表征土壤结构状况的重要指标。稳定的团聚体是土壤有机质库重要的保护机制,也是作物高产稳产的重要保证。

从表1可以看出,耕地中碳酸钙含量、pH值、电导率、田间持水量均与绿肥地和撂荒地存在显著差异(p<0.01);耕地中各粒级的百分含量、团聚体总重也与其他两地存在显著差异(p<0.01)。同时,干筛团聚体分析结果表明(见表2),不同利用方式下土壤的风干团聚体含量较高,干筛粒径>0.25mm的团聚体,各样地占比都很高,且耕地>绿肥地>撂荒地,从各粒级团聚体在干土所占的百分含量来看,大于7mm的团聚体最高,1.00~0.25mm的次之。从干筛团聚体占干土的百分含量来看,耕地为75.4%,绿肥地为64.3%,撂荒地为59.5%,说明耕地土壤有较好的团聚结构。分析各样地中碳酸钙含量与团聚体含量存在的对应关系,建立团聚体总重(y)与CaCO3含量(x)之间的一元线性回归方程:y=19.45+6.37x(r=0.997 4)。从方程可以看出,碳酸钙在形成土壤团聚体的过程中具有一定的促进作用,根据耕地与绿肥地、撂荒地在实际农业生产中的差别可以得出,土壤中碳酸钙的含量与化学肥料的使用有直接关系。

2.2不同利用方式对团聚体稳定性的影响

适宜于作物生长的良好结构主要依赖于直径为1～10mm的水稳性团聚体,该团聚体具有多孔特性,既有较大的空隙保持好气条件,也有足够的空隙保持作物生长所需的水分和养分。从湿筛各粒级团聚体组成看(见表3),土样经泡水处理后,撂荒地、绿肥地和耕地>1.00mm粒径的团聚体百分含量分别由32.4%、48.3%、57.6%下降到27.10%、30.35%、1.88%,其中耕地下降幅度最大为55.72个百分点,绿肥地次之,下降幅度为17.95个百分点,撂荒地下降幅度最小,为5.3个百分点。从显著性来看,撂荒地、绿肥地与耕地都存在显著差异,绿肥地与撂荒地差异不显著。另外,从结构保持率分析,撂荒地和绿肥地的结构保持率分别达到64.45%和64.51%,而耕地的结构保持率只有14.20%。因此,在水的作用下耕地中的团粒结构极易破碎,丧失团聚结构,而撂荒地和绿肥地却有较强的抗水性,能够保持较好的团粒结构。

3结论与讨论

不同土地利用方式下,碳酸钙与土壤团聚体的形成有较大关系,碳酸钙对团聚体的形成有一定促进作用。耕地中团聚体含量较高,但在水的作用下极易丧失团聚结构,引起土壤结构退化。相比之下,绿肥地和撂荒地团聚体的抗水性能好,具有很好的保水、保肥性能,有利于农作物生长。通过对不同利用方式下土壤结构的分析,古浪县黄灌区应在麦收后,再复种一茬饲用油菜作为绿肥,这将对有效防止耕地土壤发生水土流失和结构退化、提高土壤肥力、促进粮食作物持续稳产具有非常重要的作用。

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