长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤物理质量的影响

122 doi：10.11838/sfsc.1673-6257.20547耕作措施对旱农区农田土壤质量与碳排放的影响沈吉成1，2，3，赵彩霞2，3#，刘瑞娟2，3，叶发慧2，3，李亚鑫2，3，李玲玲1*，陈文杰2，3*［1．省部共建干旱生境作物学国家重点实验室（甘肃农业大学），甘肃　兰州　730070； 2．中国科学院高原生物适应与进化重点实验室，中国科学院西北高原生物研究所， 中国科学院种子创新研究院，青海　西宁　810008； 3．青海省作物分子育种重点实验室，青海　西宁　810008］摘　要：依托2001年布设在陇中旱农区的田间定位试验，于2018年研究了传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作+秸秆还田（TS）和免耕+秸秆覆盖（NTS）对麦豆轮作体系下豌豆田土壤碳排放、土壤质量的影响。

研究结果表明：1）NTS 处理可以提高黄绵土土壤质量。

NTS 处理下土壤物理、化学和生物学质量均最高；2）NT、NTS 可以减少黄绵土土壤碳排放量，增强土壤碳汇功能。

各处理下土壤碳排放量表现为T>TS>NTS>NT。

较T 处理，NTS、NT 处理下碳排放量分别减少21.58%、22.96%；不同处理下土壤碳排放效率（CEE）表现为NTS>NT >TS >T，NTS、NT 和TS 处理下土壤CEE 较T 处理分别提高了91.43%、34.29%和28.57%；T 处理下豌豆田生态系统碳平衡（NEP）最低，NTS 处理下最高；且较T 处理，NTS 处理下NEP 显著提高114.18%，NTS 处理下豌豆田表现为碳汇。

因此，在陇中旱农区采取免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施，既可以提高土壤质量，也可以减少土壤碳排放，增强农田土壤碳汇功能，是有利于陇中旱农区农田生产力水平持续提高的适宜耕作措施。

关键词：旱农区；土壤质量；土壤碳排放与碳平衡；耕作措施；秸秆还田碳含量逐渐下降，并向大气中不断释放CO 2，形成大气CO 2的排放源［5］。

保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤温室气体排放通量的影响保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤温室气体排放通量的影响随着全球气候变化的加剧和人类社会的快速发展，温室气体的排放成为全球关注的焦点之一。

作为温室效应的重要组成部分，土壤温室气体排放对于全球气候变化扮演着重要的角色。

而黄土高原是中国主要的旱作农田区域之一，对该地区的土壤温室气体排放进行控制和减少，具有重要的意义。

本文将探讨保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤温室气体排放通量的影响，并从减少氮氧化物排放和提高土壤有机质含量两方面进行分析。

第一，保护性耕作对减少氮氧化物排放起到积极的作用。

旱作农田中氮氧化物的排放是土壤温室气体排放的重要组成部分。

氮氧化物包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。

保护性耕作通过合理的施肥和农田管理措施，降低了氮肥利用率，减少了氮的输入量，从而减少了氮氧化物的生成和排放。

一方面，保护性耕作采用分层施肥、喷施等技术，使氮肥充分利用，减少了氮的释放。

另一方面，采用旋耕、保墒覆草等措施，有效改善了土壤水分状况，降低了氧化还原反应条件，减少了氧化亚氮的生成。

因此，保护性耕作有助于降低氮氧化物的排放，减少温室气体的释放。

第二，保护性耕作能够提高土壤有机质含量，减少温室气体的排放。

黄土高原土壤贫瘠，有机质含量较低，而有机质是土壤温室气体的重要来源。

保护性耕作通过降低耕作强度、增加有机肥和秸秆还田等措施，促进了土壤有机质的积累。

有机质的积累可以增加土壤的碳储量，减少了二氧化碳的排放。

同时，有机质还能够改善土壤结构，增加土壤持水能力，提高土壤水分利用效率，从而减少了甲烷的产生和排放。

因此，保护性耕作不仅有助于提高土壤肥力，还能减少温室气体的排放。

综上所述，保护性耕作在黄土高原旱作农田中对土壤温室气体排放通量起到了积极的影响。

通过降低氮氧化物的排放和提高土壤有机质含量，能够有效地减少甲烷和二氧化碳的生成和排放，对于缓解温室效应和减少气候变化具有重要的意义。

黄土丘陵沟壑区保护性耕作条件下土壤物理性质及水土流失研究黄土丘陵沟壑区保护性耕作条件下土壤物理性质及水土流失研究摘要：黄土丘陵沟壑区土壤物理性质和水土流失对当地农业生产和环境保护起着重要作用。

本研究通过野外调查和室内实验，研究了黄土丘陵沟壑区保护性耕作条件下土壤物理性质和水土流失的变化。

结果显示，保护性耕作可显著改善土壤物理性质，减少水土流失。

本研究为黄土丘陵沟壑区农业生产和环境保护提供了重要的参考和指导。

一、引言黄土丘陵沟壑区是我国北方主要的农业区之一，同时也是土壤侵蚀严重的区域。

土壤侵蚀导致的水土流失不仅影响当地农业生产和生态环境，还会造成土壤贫瘠和生物多样性丧失。

因此，保护性耕作在黄土丘陵沟壑区具有重要的意义。

二、材料与方法1. 实验地点和样本选择本研究选择了黄土丘陵沟壑区典型农田作为实验样本。

在同一块土地上设立了保护性耕作模式和传统耕作模式，同时设置相应的对照组。

采集了不同处理下的土壤样本和水土流失样本。

2. 土壤物理性质的分析采集土壤样本后，进行土壤颜色、质地、容重等物理性质的测定。

通过对不同处理下土壤物理性质的对比分析，评价保护性耕作对土壤物理性质的影响。

3. 水土流失的研究通过测量不同处理土壤样本中的含水率和剖面沟的宽度等指标，分析水土流失的差异。

同时，采用水文参数法和物理模型分析，定量评价保护性耕作对水土流失的影响。

三、结果与讨论1. 土壤物理性质的改善保护性耕作显著改善了土壤物理性质。

相比传统耕作，保护性耕作处理下土壤颜色更深、质地更好、容重更小。

这些变化表明保护性耕作能够改善土壤结构，提高土壤水分保持能力。

2. 水土流失的减少保护性耕作显著降低了水土流失。

实验结果显示，保护性耕作处理下的水土流失量明显少于传统耕作处理。

该结果与土壤物理性质的改善相一致，表明保护性耕作通过改善土壤结构和水分保持能力，有效地减少了水土流失。

四、结论本研究通过实地调查和室内实验，研究了黄土丘陵沟壑区保护性耕作条件下土壤物理性质和水土流失的变化。

保护性耕作对土壤环境的影响摘要保护性耕作调节土壤水分状况和理化性质，提高了土壤肥力，是改善土壤环境状况的重要措施。

关键词保护性耕作；土壤肥力；土壤环境状况1 保护性耕作对土壤水分的影响地表覆盖秸秆或留有残茬阻隔降水直接打击地面，防止土壤板结，增加地表的粗糙度，阻挡雨水在地表的流动，增加雨水向土体的入渗量，相应减少了地表径流量。

与传统耕作相比，深松覆盖和免耕覆盖比休闲期间的土壤蓄水量分别提高8.79%~13.39%和7.72%~8.05%，降水贮蓄率提高 13.72%和11.28%，降水利用效率提高25.55%和11.83%，水分利用效率提高16.37%和10.62%。

与翻耕相比，少耕可减少地表径流23%~72％、土壤流失6%~24％；免耕减少地表径流59%~100％、土壤流失71%~100％。

另外，进行少免耕的保护性耕作措施是秸秆综合利用、减轻环境污染的有效方法。

2 保护性耕作对土壤物理性状的影响2.1 对土壤团聚体数量的影响保护性耕作可增加土壤团聚体的数量。

常规耕作下，翻耕扰乱了土层结构，土壤团聚体被粉碎，耕层内有机质矿质化速度加快，有机－无机－微生物复合体含量下降，使土粒间黏合力下降、水稳性团聚体减少。

与之相反，少免耕可增加土壤水稳性团聚体含量或增强团聚体的稳定性。

研究发现，免耕直播田与翻耕田的机械组成并无明显差异，但在微团聚体的组成上出现较大的变化，尤其是0~7 cm 的表土层，其中0.01、0.05 、0.25 mm 颗粒直径的团聚体分别比翻耕增加3.1%、 5.8%和12.3%。

黄棕壤稻麦轮作田的定位试验表明，免耕条件下各级水稳性团粒结构的含量均比翻耕的高，尤其以>5 mm的大团聚体增加较多，而>0.25 mm 的团聚体总量也增加了25%左右。

土壤微团聚体和水稳性团聚体数量的增加，有利于土壤积蓄养分，改善结构，增强对环境水热变化的缓冲能力，为作物生长、微生物活动提供良好的生存环境。

保护性耕作对土壤物理性状及有机碳储量的影响王晓军;高洪生;李伟群;陈雪丽【期刊名称】《黑龙江农业科学》【年(卷),期】2017(000)012【摘要】为明确不同保护性耕作技术对农田土壤理化性状及碳排放的影响,针对农田土壤有机质含量逐年减少,保水、保肥、蓄水保墒能力下降等问题,开展了保护性耕作技术研究.结果表明:保护性耕作可有效提高0～20 cm土层自然含水量、田间持水量及孔隙度,根茬还田-T S处理土壤容重明显低于其它处理;增产效果显著,大豆增产率为2.45％～12.11％,玉米为1.53％～10.29％.0～20 cm土层有机碳储量大大增加,尤其以秸秆覆盖免耕-TF处理最高,2013-2015年有机碳储量增加9980～15048 kg·hm-2,留茬免耕-TL处理增加6480～11160 kg·hm-2.【总页数】5页(P36-40)【作者】王晓军;高洪生;李伟群;陈雪丽【作者单位】黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室/黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所/黑龙江省肥料工程技术研究中心 ,黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室/黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所/黑龙江省肥料工程技术研究中心 ,黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室/黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所/黑龙江省肥料工程技术研究中心 ,黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室/黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所/黑龙江省肥料工程技术研究中心 ,黑龙江哈尔滨150086【正文语种】中文【中图分类】S157.4+2【相关文献】1.保护性耕作条件下土壤物理性状的研究 [J], 张磊;王玉峰;陈雪丽;马春梅;龚振平2.保护性耕作对风沙区农田土壤物理性状及玉米产量的影响 [J], 张华英;刘景辉;赵宝平;王立文;郝宏;李敏3.高寒区保护性耕作对油菜田土壤物理性状的影响 [J], 杨文辉;李月梅;韩燕4.保护性耕作对陇中黄土高原雨养农田土壤物理性状的影响 [J], 武均;蔡立群;罗珠珠;李玲玲;张仁陟5.保护性耕作对紫色水稻土团聚体组成和有机碳储量的影响 [J], 唐晓红;邵景安;高明;魏朝富;谢德体;潘根兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

保护性耕作对土壤健康的影响保护性耕作是一种旨在减少土壤侵蚀、提高土壤质量和保护农业生态环境的耕作方式。

在现代农业发展的进程中，它对土壤健康有着多方面极为重要的影响。

一、土壤结构的改善传统的耕作方式往往伴随着深耕、翻耕等操作，这些操作在一定程度上会破坏土壤的原有结构。

而保护性耕作采用少耕或者免耕的策略。

少耕意味着减少了对土壤的翻动频率和深度，土壤中的团聚体结构能够得到较好的保存。

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，就像是一个个微小的房子，里面住着各种土壤微生物和养分。

保护性耕作下，这些团聚体不会被轻易打散，它们之间的孔隙得以维持，这为土壤通气性提供了良好的条件。

土壤中的空气能够自由地流通，就像我们人类需要呼吸新鲜空气一样，土壤中的植物根系、微生物也需要充足的氧气来进行正常的生理活动。

免耕则更进一步，它几乎不翻动土壤。

在免耕的土地上，地表会留存大量的作物残茬。

这些残茬就像一层天然的保护膜覆盖在土壤表面。

随着时间的推移，残茬会逐渐分解，其中的有机物会混入土壤表层，增加土壤的有机质含量。

有机质在土壤中起着类似“胶水”的作用，它能将土壤颗粒粘结在一起，使土壤结构更加稳定。

这种稳定的土壤结构能够更好地抵抗雨水的冲刷和风力的侵蚀，减少土壤流失的风险。

二、土壤肥力的提升土壤肥力是农业生产的关键因素。

保护性耕作在提升土壤肥力方面有着显著的作用。

前面提到的作物残茬覆盖在土壤表面，残茬在分解过程中会释放出大量的养分。

例如，作物残茬中含有氮、磷、钾等植物生长必需的营养元素，这些养分经过微生物的分解转化后，能够被土壤吸收并储存起来，为后续种植的作物提供源源不断的营养供应。

保护性耕作有利于土壤微生物的生长繁殖。

土壤微生物是土壤肥力的“幕后功臣”。

在少耕或免耕的土壤环境中，微生物的生存空间没有被大规模破坏。

这些微生物种类繁多，功能各异。

一些微生物能够分解土壤中的有机物质，将其转化为植物可以吸收利用的无机养分；还有一些微生物能够与植物根系形成共生关系，帮助植物吸收更多的养分。

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤水分及作物叶水势的影响王克鹏;张仁陟;董博;谢军红【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2014(034)013【摘要】通过长期定位试验研究了黄土高原西部旱农区,传统耕作方式和5种保护性耕作措施对豌豆-小麦(P→W)和小麦-豌豆(W→P)轮作序列的耕层土壤水分和作物叶水势的影响.结果表明,与传统耕作(T)处理相比,保护性耕作都能不同程度地提高0-30 cm土层土壤含水量,增幅为3.29％-28.67％,其中免耕+秸秆覆盖(NTS)处理的土壤含水量在整个生育期内均为最高.豌豆和春小麦在不同生育期,叶水势的日变化趋势大致相同,均为清晨6:00最高,然后随着时间的推移而下降,大约在12:00-14:00之间达到最低,随后逐渐回升.春小麦各处理在拔节期和抽穗期的叶水势相对较高,孕穗期和开花期次之,灌浆期最低;叶片相对含水量在拔节期和抽穗期最高,开花期次之,灌浆期最低.豌豆各处理的叶水势均在出苗期和孕蕾期达到了最大值,分枝和开花期结荚期次之,灌浆成熟期相对较低;叶片相对含水量均随生育期的进程而呈下降趋势.整个生育期春小麦和豌豆各处理10:00的叶水势与0-30 cm平均土壤含水量之间显著相关,当土壤水分含量较低时,春小麦和豌豆叶水势与耕层土壤含水量的相关性达极显著水平.与传统耕作(T)相比,免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕+地膜覆盖(NTP)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)、地膜覆盖(TP)5种保护性耕作措施能不同程度的提高作物叶水势、叶片相对含水量和作物产量,其中免耕+秸秆覆盖(NTS)的优势最明显.【总页数】10页(P3752-3761)【作者】王克鹏;张仁陟;董博;谢军红【作者单位】甘肃农业大学资源与环境学院,兰州730070;甘肃农业大学资源与环境学院,兰州730070;甘肃农业大学资源与环境学院,兰州730070;甘肃省干旱生境作物学重点实验室,兰州730070【正文语种】中文【相关文献】1.长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤养分和作物产量的影响 [J], 罗珠珠;蔡立群;李玲玲;牛伊宁;张仁陟;谢军红2.西峰黄土高原作物生长期土壤水分损耗速率分析 [J], 黄斌;张洪芬;强玉柱3.长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤物理质量的影响 [J], 张仁陟;罗珠珠;蔡立群;黄高宝;李玲玲;谢军红4.黄土高原旱地长期种植作物对土壤微量元素形态和有效性的影响 [J], 魏孝荣;郝明德;邵明安5.长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤肥力质量的影响 [J], 罗珠珠;黄高宝;张仁陟;蔡立群;李玲玲;谢军红;Guangdi Li因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同耕作措施下黄土高原旱地土壤质量综合评价不同耕作措施下黄土高原旱地土壤质量综合评价黄土高原是我国重要的农业区域之一，其旱地土壤质量对于农作物的生长发育及产量具有重要影响。

然而，近年来，由于不合理的耕作措施和过度利用土地资源，导致黄土高原旱地土壤质量下降，严重影响了农业的可持续发展。

因此，探究不同耕作措施对于黄土高原旱地土壤质量的影响，进行综合评价，对于提高土壤质量，促进农业可持续发展具有重要意义。

一、传统耕作措施下的黄土高原旱地土壤质量评价传统耕作措施主要包括犁耕、滚压耕和深松等，这些措施在一定程度上可以改善土壤结构，提高土壤肥力。

然而，长期以来的研究发现，传统耕作对土壤质量也存在一些负面影响。

首先，传统耕作措施在犁耕过程中会破坏土壤结构，造成土壤颗粒的聚结，增加土壤的密实度，导致土壤通气性和透水性下降，不利于农作物的根系延伸和生长。

其次，传统的滚压耕作措施会使土壤表面产生结壳现象，影响土壤的透气性和水分渗透性，导致土壤质量下降。

此外，传统的深松耕作措施会使土壤中的有机质下降，影响土壤肥力。

二、保护性耕作措施下的黄土高原旱地土壤质量评价为了改善黄土高原旱地土壤质量，保护性耕作措施逐渐被引入农业生产中。

保护性耕作措施主要包括无犁耕、特定耕作技术和有机耕作等。

无犁耕即不使用犁具进行耕作，通过保持植被覆盖，减少土壤水分蒸发和水土流失，保护土壤结构，提高水分渗透性和肥力。

特定耕作技术包括深沟施肥、精准灌溉和作物间套作等，能够更好地利用土壤水分和养分，减少浪费，提高土壤质量。

有机耕作通过施加有机肥料和生物有机肥料，增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤肥力。

三、综合评价结果及对策建议通过对比分析传统耕作措施和保护性耕作措施在黄土高原旱地土壤质量中的影响，可以得出以下结论：首先，保护性耕作措施更有利于改善黄土高原旱地土壤质量，而传统耕作措施会加剧土壤退化。

保护性耕作下的土壤质量更好，有机质含量更高，土壤结构更为稳定。