耕作与覆盖措施对黄土塬区春玉米田土壤水气传输的影响

刘 萌，付 威，樊 军,2*，代子俊，郝明德,2

（1 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌 712100；2 中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌 712100）

黄土塬区是典型的传统旱作农业区，春玉米是该地区主要粮食作物之一，面临的主要问题是降水不足、时空分布不均，施肥偏多但利用率低，缺少有效的保水保肥措施[1-2]，并且农民习惯采用“翻耕+浅旋”的耕作方式，会对土壤产生剧烈扰动，引起土壤持水性下降，犁底层紧实等一系列问题[3]。因此，通过不同的耕作、覆盖措施改变土壤理化性状和生物学性质是提高该地区作物产量的有效措施[4]。以少耕、免耕为代表的耕作措施具有改善土壤结构，有效保持土壤水分，增加土壤持水性和通透性等作用[5-6]。国内外很多研究表明，免耕可在减少土壤扰动和外源输入有机物的条件下，提高土壤孔隙连通性和有机质含量，从而提高作物产量[7-8]。此外，地表覆盖措施能够提高土壤入渗能力，有利于蓄水保墒和土壤培肥，可促进耕地质量提升[9]。地膜覆盖可显著减少地表无效蒸发，降低土壤容重[4]，为作物提供水、热保障[10]，是旱作农田提高水分利用效率的有效措施[11]。秸秆覆盖可增加有机质的输入，提高土壤呼吸速率[12]，调节土壤温度，增加作物产量[13]。

土壤供给作物生长所需的水、肥、气和热，其中土壤的水气传输性是土壤质量的决定性因素[14-15]。土壤水气传输性反映土壤水分和空气的更新速率，关系土壤水气流通及其对作物的供应[16]。土壤空气对作物生长和有机物质分解都起着决定性作用，其中土壤导气率和相对气体扩散率决定了土壤气体传输能力[17]。土壤水的传输能力影响着作物生长和生态系统的循环过程，其中土壤饱和导水率是反映土壤水分传导的重要参数，具有一定的空间变化特性[15]。因此，揭示土壤的水气传输特征对作物的生长发育和产量形成具有重要意义。

到目前为止，关于耕作、覆盖措施对春玉米增产及耕层土壤理化性质影响的研究较多，而不同耕作、覆盖措施对土壤剖面水气传输性质影响的研究较少。针对这一问题，本研究依托陕西渭北旱塬长武黄土高原农业生态试验站长期不同耕作、覆盖处理定位试验，对试验区2019年春玉米收获期0—40 cm土壤含水量、容重、总孔隙度、土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率进行测定与分析，探究长期不同耕作、覆盖条件对土壤水气传输的影响，旨在探索适合该区域保持良好土壤水气传输能力的耕作措施，以期为旱作农业生产的可持续性发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

长期定位试验位于陕西省咸阳市长武县的黄土高原农业生态试验站 (35°14' N、107°40' E)，地处典型的黄土塬区。属暖温带半湿润大陆性季风气候，是我国重要的水养旱作农业区[2-4]。试验区年平均气温9.1℃，1月份平均气温–4.7℃，7月份平均气温22.1℃，年均降水量578.5 mm，降水年际变异较大，且降水季节性分布不均，降雨集中于7—9月，平均海拔1200 m，日照时数2226 h。长武塬地处黏黑垆土地带，母质是深厚的马兰黄土，土层深厚，0—40 cm 土壤容重为1.23～1.44 g/cm3，孔隙度50%左右。

1.2 试验设计

田间长期定位试验始于2002年，总面积1260 m2，设置 12 个处理，各小区面积为5 m × 7 m，供试作物为一年一熟的春玉米，品种选用‘先玉335’，采取宽窄行种植，宽行距60 cm，窄行距30 cm。本季春玉米于2019年5月10日播种，2019年10月1日收获。本研究选取了不同耕作、覆盖措施的8个处理进行研究[4](表1)。每个处理均设3次重复，试验所用地膜为60 cm宽、0.015 mm厚的聚乙烯薄膜，每个小区均基施氮肥 (尿素，含N 46%)和磷肥 (过磷酸钙，含 P2O516%)，其中氮肥用量为N 150 kg/hm2，磷肥用量为P2O575 kg/hm2，玉米生长期间不追肥[2]。

表 1 试验处理详情Table 1 Experimental treatment details

1.3 试验方法

春玉米收获后，在各小区预埋中子管前30 cm处挖阶梯状土壤剖面进行取样 (2019年10月5日至6 日)，剖面共分 0—10、10—20、20—30和30—40 cm 4层。分别在每个土层中部用环刀采样，用于测定土壤质量含水量、土壤容重、土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率。土壤质量含水量和土壤容重采用烘干法，将环刀所取样品置于 105℃ 下烘干12 h以上至恒重，测定土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率，每个处理6个重复，其中土壤导气率和相对气体扩散率测定在容重测定结束后立即进行，此时土壤含水量为0。

土壤导气率采用Mohammadi和Vanclooster设计的装置测定[18]，装置示意图如图1所示。将土样装入小型气体扩散气室，上层气室封住，然后连接U型压力计和马氏瓶，用马氏瓶排出水的流量代替通过土样的气体流量，天平读数记录，由大气压和出水量即可计算土壤导气率。计算公式为：

图 1 土壤导气率装置示意图Fig.1 Schematic diagram of soil air permeability

式中：Ka是单位时间单位面积通过土样的气体流量(m2)；Λ是经验因子；q为单位时间通过土样的气体流量 (m3/s)；η是空气黏滞系数 (Pa·s)；∆p表示土样上下界面的压力差 (Pa)；D是环刀中土样直径 (m)；H是环刀中土样高度 (m)；T为气温 (℃)。

土壤相对气体扩散率测定装置示意图如图2所示。完成土壤导气率测定后，将土样装入小型气体扩散气室，在上层气室安装O2探头，将O2探头与CR1000数据采集器相连，之后连接数据显示器。向上层气室中通入氮气直至气室中的O2浓度达到最低值 (O2几乎被完全排出) 关闭氮气开关，并将每个气室单独隔开，使空气从下层气室进入，通过土样向上扩散，最终到达装有O2探头的上层气室，即可测定土壤中气体的扩散率。定义Dp/D0为土壤相对气体扩散率，Dp代表土壤中气体扩散系数，D0是大气中的气体扩散系数。Dp是气体相对浓度Cr关于时间t的线性函数的斜率[19]，D0是关于气压 (P) 与温度 (T)的函数[20]。计算公式为：

图 2 土壤相对气体扩散率装置示意图Fig.2 Schematic diagram of soil relative gas diffusivity

式中：Ct是气室内t时刻O2浓度 (%)；Ca是大气O2浓度 (%)；C0是气室 O2初始浓度 (%)。Ds是一个关于D0在T0=293.15 K、P0=1.013× 105Pa 时的参考值，取值为1.47 × 10–5m2/s[21]，一般在 20℃，D0取值为2× 10–5m2/s。

土壤饱和导水率采用定水头自下供水法，如图3所示。根据达西定律计算[22]为：

图 3 土壤饱和导水率装置示意图Fig.3 Schematic diagram of soil saturated hydraulic conductivity

式中：Ks为饱和导水率 (cm/min)；q为∆t时间的渗流量 (cm3/min)；l为环刀中土体高度 (cm)；∆h为环刀中土样上下面水势差 (cm)；A为环刀中土体横截面面积 (cm2)。

1.4 数据分析与绘图

试验数据采用Excel 2010进行整理和计算，采用SPSS 22对数据进行单因素方差分析 (one-way ANOVA)，如果差异显著 (P＜0.05)，再用 LSD 法进行多重比较，采用Origin 2016绘图。

2 结果与分析

2.1 不同耕作和覆盖措施对土壤质量含水量的影响

不同耕作与覆盖措施对春玉米收获期剖面土壤质量含水量有显著影响 (图4)。与CT处理相比，TS和TWP处理0—40 cm土层土壤平均质量含水量分别显著增加了2.6%和5.3%，但CT处理在0—10 cm土层显著高于TS、TP和TWP处理。与NT处理相比，NS、NP和NG处理耕层土壤平均质量含水量分别增加14.8%、3.5%和11.3%，NS、NP和NG处理0—40 cm土壤平均质量含水量分别增加了4.5%、1.3%和5.6%，且在0—10 cm土层差异达到显著水平。NS和NP处理0—40 cm土层土壤平均质量含水量分别比相同覆盖措施下的TS和TP处理高2.7%和3.4%。

图 4 不同耕作覆盖措施下玉米收获期各层土壤质量含水量Fig.4 Soil mass water content in different soil layers under different tillage and mulching methods at maize harvest

2.2 不同耕作和覆盖措施对土壤容重和总孔隙度的影响

不同耕作覆盖措施对春玉米收获期剖面土壤容重和总孔隙度影响显著，呈现出随着土壤深度的增加，土壤容重增加、总孔隙度降低的趋势 (图5、表2)。与CT处理相比，TS、TP和TWP处理使0—10 cm土层土壤容重分别显著增加了6.3%、10.6%和16.1%。与NT处理相比，NP处理使0—10 cm土层土壤容重增加了4.7%，而NS和NG处理则分别降低了8.7%和7.1%，且差异均达到显著水平。NT、NS和NP 处理耕层 (0—20 cm) 土壤容重高于相同覆盖措施的CT、TS和TP处理，而20—40 cm土层土壤容重低于相应的传统耕作处理。

图 5 不同耕作覆盖措施下玉米收获期各层土壤容重Fig.5 Soil bulk density in different soil layers under different tillage and mulching methods at maize harvest

表 2 不同耕作覆盖措施下玉米收获期各层土壤总孔隙度 (%)Table 2 Soil porosity in different soil layers under different tillage and mulching methods at maize harvest

在0—10 cm土层，与CT处理相比，TS、TP和TWP处理土壤总孔隙度分别显著降低了4.6%、8.5%和12.7%，与NT处理相比，NS和NG处理土壤总孔隙度分别显著增加了8.4%和7.0%，且所有处理土壤的总孔隙度显著高于其余土层。在10—20 cm土层，TS处理土壤总孔隙度最大，达到48.25%，显著高于TP、NS和NP处理。在20—30 cm土层，TP处理土壤总孔隙度显著低于其他处理。在30—40 cm土层，CT处理土壤总孔隙度显著高于TS、TP、TWP处理，NT处理显著高于NS、NP、NG处理。NT、NS和NP 处理耕层 (0—20 cm) 土壤总孔隙度低于相同覆盖措施的CT、TS和TP处理，而在20—40 cm土层，土壤总孔隙度高于相应的传统耕作处理。

2.3 不同耕作和覆盖措施对土壤导气率的影响

不同耕作与覆盖措施对剖面土壤导气率有显著影响 (表3)。在0—10 cm土层，与CT处理相比，TP和TWP处理分别显著提高了54.1%和99.5%，TS处理比CT处理土壤导气率降低了0.5%，两个处理间差异不显著。与NT处理相比，NP处理土壤导气率显著降低了33.7%，NS和NP处理与NT处理间差异不显著。对比相同覆盖条件下翻耕、免耕处理，土壤的导气率表现为：CT＞NT、TS＞NS、TP＞NP，其中TP处理土壤导气率与免耕处理NP之间差异达到显著水平。在10—40 cm土层，与CT处理相比，TWP处理土壤导气率平均提高了44.0%，且20—40 cm土层达到显著水平，与NT处理相比，NS和NP处理土壤导气率分别平均提高了17.9%和51.1%，且10—20 cm和30—40 cm土层差异达到显著水平。随着土壤深度增加，土壤导气率逐渐降低，所有处理0—10 cm土层土壤导气率显著高于20—40 cm 土层。

表 3 不同耕作覆盖措施下玉米收获期剖面土壤导气率 (μm2)Table 3 Soil air permeability in different soil layers under different tillage and mulching methods at maize harvest

2.4 不同耕作和覆盖措施对土壤相对气体扩散率的影响

不同耕作覆盖措施对剖面土壤相对气体扩散率有显著影响 (表4)。在0—10 cm土层，与CT处理相比，TS和TWP处理土壤相对气体扩散率分别提高了28.7%和9.3%，与NT处理相比，NS和NP处理土壤相对气体扩散率分别提高了25.3%和19.4%，其中NS处理差异达到显著水平，相同覆盖条件下NT、NS和NP处理显著高于 CT、TS和TP处理。在10—40 cm土层，与CT处理相比，TS和TWP处理平均土壤相对气体扩散率分别提高了42.0%和23.3%，其中TS处理在20—40 cm土层差异达到显著水平，与NT处理相比，NS处理平均土壤相对气体扩散率提高了35.0%。TP处理与CT处理各层差异均未达到显著水平，NG处理在耕层显著低于NT处理，降低了42.1%。随着土壤深度的增加，土壤相对气体扩散率大体呈现逐渐降低的趋势，除NG处理外，其余处理土壤相对气体扩散率均是在0—10 cm土层最高。

表 4 不同耕作覆盖措施下玉米收获期剖面土壤相对气体扩散率 (Dp/D0)Table 4 Soil relative gas diffusivity in different soil layers under different tillage and mulching methods at maize harvest

2.5 不同耕作和覆盖措施对土壤饱和导水率的影响

不同耕作覆盖措施显著影响了土壤饱和导水率(表5)。在0—10 cm土层，与CT处理相比，TS、TP和TWP处理土壤饱和导水率分别降低了75.9%、18.7%和27.5%，其中CT与TS处理差异达到显著水平；与NT处理相比，NS和NP处理土壤饱和导水率显著提高了446.4%和145.2%。对比相同覆盖条件下翻耕、免耕处理，土壤饱和导水率表现为：CT＞NT、TS＜NS、TP＜NP。在 10—40 cm 土层，与CT处理相比，TS、TP和TWP处理土壤饱和导水率分别平均提高了45.7%、128.3%和272.4%，且TP和TWP处理在10—20和30—40 cm土层差异达到显著水平；与NT处理相比，NS和NG处理土壤饱和导水率分别平均提高了46.1%和20.5%。

表 5 不同耕作覆盖措施下玉米收获期剖面土壤饱和导水率 (cm/d)Table 5 Soil saturated hydraulic conductivity in different soil layers under different tillage and mulching methods at maize harvest

3 讨论

3.1 耕作与覆盖措施对收获期土壤质量含水量的影响

本研究结果显示，与CT处理相比，春玉米收获后TWP处理在0—10 cm土壤质量含水量较低，但10—40 cm各层土壤质量含水量均增加 (图4)，这是因为表层土壤质量含水量受降雨影响显著，一方面地膜覆盖阻挡雨水入渗，另一方面TWP处理春玉米长势优良，生育期消耗了表层更多的水分，从而造成表层(0—10 cm)土壤质量含水量较低，全年覆膜可有效抑制土壤水分无效蒸发，提高降水潜在利用效率[8]，促进植物根系对下层土壤水分的利用，造成下层土壤水分向土体上层运动[23]，补充了10—40 cm土壤水分。潘雅文等[4]研究指出，覆膜处理的浅层土壤质量含水量均高于传统耕作。这与本研究结果不同，可能是因为两个试验研究的时期不同，全年覆膜有利于改善作物生育期墒情。此外，相同覆盖条件下免耕处理0—40 cm土层土壤平均质量含水量高于传统耕作处理 (图4)。主要是由于传统耕作多年翻耕使农田形成了坚实的犁底层，同时耕层土壤过于疏松，加速了土壤水分蒸发，从而降低了土壤蓄水能力；相反，免耕减少了对土壤的扰动，因而保墒作用明显[24]，并且有研究表明在相同覆盖条件下免耕模式水分利用效率高于传统耕作模式[25]。殷涛等[26]认为免耕覆盖能显著提高表层土壤质量含水量，而深层水分含量却会降低；胡锦昇等[2]也发现了覆膜处理会显著增加200 cm以下水分的消耗。这表明免耕覆膜虽然能改善表层土壤墒情，但作物蒸腾耗水的增加会导致深层土壤储水量下降。

3.2 耕作和覆盖措施对收获期土壤容重和总孔隙度的影响

土壤容重和孔隙度可以调节土壤的紧实状况，影响养分转化，因此适宜的土壤容重和孔隙度有利于作物根系的生长发育[22]。相关研究表明，免耕有利于降低土壤容重，增大土壤孔隙度，改善土壤物理性状[4,8-9]。本研究结果表明，与传统耕作相比，免耕增加了0—20 cm土壤容重，但降低了20—40 cm土层土壤容重 (图5)，这与巩文峰等[27]的研究结果一致，主要是因为相比于传统耕作，免耕没有对0—20 cm耕层进行每年的机械破碎翻耕，导致土壤容重增大，但是免耕对土壤扰动较少，有利于土壤稳定性的提升，促进了土壤中生物的活动[28]，一定程度上降低了深层土壤容重。

本研究免耕秸秆覆盖和生草覆盖相对于免耕不覆盖可显著降低0—10 cm土层的土壤容重，增加土壤总孔隙度 (图5、表2)，这与相关研究对耕层土壤物理性质得出的结论一致[5,29]。免耕秸秆覆盖改变了土壤与大气的界面层状况，避免地表裸露，从而降低了外界对于土壤结构的破坏，有效减少了土壤板结现象的发生，进而降低了土壤容重，增大了土壤总孔隙度[29]。免耕生草覆盖降低土壤容重可能是由于植物根系主要分布于0—10 cm的土层，改善了土壤结构，促进了有效毛管孔隙的增多，使得土壤表层容重下降。因此，免耕秸秆覆盖和生草覆盖对降低土壤容重，增加土壤总孔隙度效果显著。

黄土旱塬玉米生长面临降雨偏少且季节分布不均的问题[2,11]，现已成为制约玉米增产的主要因素。地膜覆盖有效降低土壤水分蒸发，起到蓄水保墒的效果，已成为当地农业发展的有效措施。但是长期地膜覆盖却增加了0—10 cm土层土壤容重，降低了土壤总孔隙度 (图5，表2)，影响土壤质量，主要是因为一方面地膜材料以聚乙烯为主，长期覆盖后会导致地膜残留在土壤中，人工清除费时费力，残留不易降解从而阻塞土壤孔隙，导致土壤总孔隙度减小，容重增大[23,30]；另一方面长期覆膜可能会恶化表层土壤生态条件，加速土壤有机质矿化，导致土壤水稳性团聚体和微生物数量等减少[31]。为了当地旱作农业的可持续发展，应推广使用可降解地膜，以达到增产增效、保护环境的目的。

3.3 耕作和覆盖措施对收获期土壤导气率的影响

土壤导气率是反映土壤导气性的重要指标，能够充分反映土壤孔隙和土壤结构特征[18,32]。在本研究中，翻耕覆膜TP和TWP处理提高了0—10 cm土壤导气率，并且传统耕作处理土壤导气率高于相同覆盖措施的免耕处理 (表3)，可能是因为长期翻耕增加了土壤大孔隙[33]，促进了作物根系生长，随着取样环刀中土壤水分含量的降低，根系萎缩，沿根系生长方向孔隙逐渐增大，从而增加了土壤导气率。而且Martínez等[16]研究表明，免耕措施可能会使表层土壤紧实，对土壤通气性产生负面影响，这可能是免耕措施表层土壤导气率低的原因之一。

相对于免耕不覆盖，免耕秸秆覆盖和生草覆盖可提高10—40 cm土壤导气率 (表3)。说明秸秆覆盖能够有效改善10—40 cm土壤孔隙结构，加强土壤颗粒的团聚作用[34]，使土壤孔隙连通性增加[17]，生草覆盖增加了10—40 cm土壤生物活性，进而增加了土壤生物大孔隙，改善了土壤通气性[35]。秸秆或生草覆盖的免耕条件下，良好的土壤导气性既可以改善土壤肥力和土壤结构，还可以减少土壤CO2和N2O排放，更好地保护土壤和大气环境。

3.4 耕作和覆盖措施对收获期土壤相对气体扩散率的影响

免耕可促进连续孔隙的形成，特别是生物孔隙的形成，对土壤的气体运输功能产生积极影响[36]。本研究发现相同覆盖条件下免耕处理0—10 cm土层土壤相对气体扩散率显著高于传统翻耕处理 (表4)，但土壤导气率却低于传统翻耕处理 (表3)，这可能是由于土壤导气率主要反映的是依赖土壤表层大孔隙实现土壤空气与大气之间的对流运动，而土壤相对气体扩散率则反映的是依靠土壤毛管孔隙实现气体交换的扩散运动[16]，免耕处理表层土壤大孔隙较少而密布毛管孔隙，从而导致土壤导气率低但土壤相对气体扩散率高。Berisso等[37]研究发现，农机具对土壤的压实作用会显著降低土壤相对气体扩散率。这可能也是产生上述结果的原因所在。

秸秆覆盖可明显增加各层土壤相对气体扩散率(表4)，说明秸秆覆盖可改善土壤孔隙结构，促进土壤空气与外界的扩散交换，提高土壤气体扩散能力。王秋菊等[31]研究显示，秸秆覆盖降低了直径＞0.05 mm的大孔隙，增加了直径0.05～0.002 mm的土壤有效孔隙。而且玉米秸秆本身的茎秆絮状髓部经过腐解为土壤微生物提供了良好的生活环境，改善了土壤空气条件，从而促进土壤气体扩散。

3.5 耕作和覆盖措施对收获期土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是决定土壤入渗和渗漏性能的主要因素[38]，相关研究显示，传统耕作条件下，覆盖聚乙烯薄地膜会导致表层土壤孔隙度和透水性降低，进而降低土壤饱和导水率[4,23,30]。本研究也发现这一现象，在0—10 cm土层，TP和TWP处理比CT处理土壤饱和导水率分别降低了18.7%和27.5%，然而，TP和TWP处理土壤饱和导水率在10—40 cm土层显著增加 (表5)，造成这种现象的原因可能是长期覆膜导致地膜残留在表层土壤中，阻塞了土壤中的导水孔隙，而且地膜覆盖提高了地温，加速了有机质分解[4]，从而使0—10 cm土层土壤饱和导水率降低，但是覆膜也促进了玉米根系的生长，改善了底层土壤条件，增加了土壤有机质含量[23]，所以导致10—40 cm土层土壤饱和导水率增加。

相同覆盖条件下，免耕NT、NS和NP处理在0—40 cm土层土壤平均饱和导水率高于传统翻耕CT、TS和TP处理，其中NS处理在各层均高于TS处理，且除10—20 cm土层外均达到显著水平 (表5)，这与张仁陟等[39]、彭正凯等[40]研究结果一致，主要是因为免耕条件能够形成良好的土体结构，使土壤有效毛管孔隙增多，而且孔隙连续不间断，有利于水分的快速移动[39]。而免耕秸秆覆盖表层土壤饱和导水率显著高于其他处理，一方面是由于免耕秸秆覆盖缓解了雨滴对地表的打击，减缓了地表结皮发育，降低了土壤容重，提高了土壤水分入渗能力[41]；另一方面是由于秸秆覆盖增加了土壤中有机质的积累，促进了玉米产生大量的根系分泌物，改善了土壤胶体状况[4]。

此外，大量研究表明，在土壤含水量保持或者接近田间持水量时，土壤导气率和饱和导水率之间存在对数关系[34,42-44]，而Masismelendez等[45]研究也发现，土壤饱和导水率与相对气体扩散率之间存在一定的对数关系。由于土壤含水量对土壤导气率和相对气体扩散率影响显著，而本研究是在收获期采集原状土测定的烘干土壤导气率、相对气体扩散率，所以土壤含水量未保持在田间持水量水平，未能比较不同耕作、覆盖处理下土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率之间的关系。土壤饱和导水率空间变异性较大，试验操作繁琐、费力、耗时大[43]，因此，今后应开展相关试验，将土壤含水量控制在某个固定水平，研究土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率之间的关系，以期利用土壤导气率和相对气体扩散率值进行土壤饱和导水率的推算。

4 结论

相同覆盖条件下免耕处理有利于改善土壤水气传输性状，能够增加土壤含水量，降低20—40 cm土层土壤容重，增加20—40 cm土层土壤总孔隙度，虽然降低了表层0—10 cm的土壤导气率，但土壤相对气体扩散率和饱和导水率显著增加。免耕条件下进行秸秆覆盖处理显著提高了耕层土壤相对气体扩散率和饱和导水率，增加了下层20—40 cm土壤的导气率，降低了土壤容重，增加了土壤总孔隙度和持水性，是免耕组中最优处理。

传统耕作条件下不同类型的地膜覆盖均能增加耕层土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率，且全年覆盖处理下增加了土壤持水性；秸秆覆盖虽增加了耕层土壤相对气体扩散率，但是降低了土壤导气率和饱和导水率。因此经过综合比较，传统耕作条件下全膜覆盖是适合该地区保持良好土壤剖面水气传输能力的有效措施。