农田土壤板结修复方案..docx

农田土壤板结治理方案

2017年7月 第一章概论 ............................................................... 1

1引言 ............................................................... 1

第二章土壤板结的危害 ..................................................... 2

2. 1对土壤肥力特性的影响 ........................................... 3

2. 1. 1物理性质.................................................. 3

2. 1. 2化学性质.................................................. 4

2. 1.3生物学性质 ............................................... 5

2. 2对作物生长的影响 ................................................ 6

2. 3对当地环境与生态条件的影响 ..................................... 7

第三章土壤板结的影响因素 ................................................. 7

3. 1机械压实 ........................................................ 7

3. 2施肥 ........................................................... 8

3. 3 土壤自身特性 ................................................... 9

3. 3. 1含水量及容重 .............................................. 9

3. 3.2有机质含量 .............................................. 10

3. 3. 3 土壤质地 ............................................... 10

3. 3.4 土壤团聚体 ............................................... 11

第四章土壤板结的评价指标 ............................................... 12

4. 1容重和孔隙度 .................................................. 12

4. 2硬度 .......................................................... 13

4. 3导水与持水性能指标 ............................................ 13

4. 4透气性指标 .................................................... 15 4. 5压缩特性指标 .................................................. 15

第五章土壤板结的改良方法 ............................................... 15

5. 1提高土壤有机质含量 ............................................ 16

5. 2控制农业机械的使用 ............................................ 17

5. 3机械深松 ....................................................... 17

5. 4作物轮作 ...................................................... 18

5. 5秸秆还田 ....................................................... 18

第一章概论

1.1引言

土壤板结是指在人为耕作、机械碾压、植物根系穿插和动物穿行等外力作 用下，土壤孔隙减小、数量减少乃至结构遭到破坏、硬度增大的现象：它是传 统农业和现代农业共同面临的一个重要问题。同时，土壤板结作为土壤退他的 一种类型具有特殊性，它不像土壤侵蚀和盐溃化等土壤退化过程在表层有明显 的迹象，确定土壤板结是否已经发生需要对其结构进行检测和鉴定。

土壤板结既能够发生于冻融作用这样的自然过程，也可产生于机械碾压等 人为过程。农业机械发明和使用之前，土壤板结问题集中存在于犁底层。现代 农业技术的应用、特别是机械的过度使用，增大了土壤板结的风险。高频率种 植、不恰当的作物轮作以及密集放牧和不合理的土壤管理都会导致土壤板结。 例如，土壤有机质含屋降低、在高含水量条件下进行耕翻操作或者放牧都会加 大土壤板结的风险。

土壤板结会提高土壤的硬度，适成土壊蓄水、保水和导水的能为下降。土 壤板结通过降低水分和养分的储存与供应能为来降低土壤的生产力，最终导致 更多的肥料投入，从而使生产成本增加。土壤板结会影响有机质碳氮的循环和 矿化过程，使土壤中二氧化碳的浓度增加、微生物的活性下降。同时，土壤板 结还会引起土壤侵蚀，进而适成养分流失和环境污染等一系列问题。

第二章土壤板结的危害

板结给土壤带来的不良影响容重增加、孔隙度降低、孔隙形状改变以及孔 隙尺寸的改变。土壤基本物理性质的改变导致土壤持水和导水特性发生变化， 土壤孔隙度下降、特别是大孔隙减少，会明显地影响土壤的入渗性能和改变土 壤有效水的储存性能。总之，土壤板结能严重影响土壤容重、孔隙度等物理性 状，也能影响到有机质矿化、养分供应等土壤化学和养分性质，进而影响作物 生长和农田环境质量。

2.1对土壤肥力特性的影响

2.1.1物理性质

板结直接影响到土壤容重：容重是单位体积烘干土的质屋，因此一般来说 土壤板结会使土壤容重增加。土壤的最佳容重要依土壤质地等性状来决定。一 般说来，容重超过了一定的范围，总会阻止作物根系的生长。而耕作则是调控 土壤容重的重要途径之一。同耕作土壤相比，非耕种土壤容重一般较高，然而 由于未耕种、非耕作土壤有机质含量较高且生物活性较强，非耕种、非耕作土 壤的结构往往比耕作土壤更适合作物根系生长。

在同一土壤上，容重增加必然导致孔隙度降低。首先，粗大的团聚体内部 大孔隙减少，小孔隙相应增加。如果土壤容重继续增大，团聚体乃至较小团聚 体内部孔隙也会受到影响，结果使土壤总孔隙度明显下降，孔隙分布趋于变得 均匀、小孔隙相对增加，孔隙连通性降低。与此同时，土壤耕作机械阻力增加, 渗透性和导水性降低，最终影响土壤-植物关系并使变物理化学过程改变。研究 表明，大部分植物根系适宜生产在有10%以上孔隙充满空气的土壤上。值得注 意的是，己经板结了的土壤再次被耕作时更易于发生板结。板结导致土壤结构 破坏，而土壤结构破坏会使土壤失去大孔隙、降低总孔隙度。草甸牧场等处的 非耕种土壤，由于高有机质含量和较为密集的根系系统，其土壤结构发育良好。 这样的土壤即使而临暴雨也不会发生流失，这是因为土壤中的团聚体稳定，入

渗能力高的缘故。而且由于有土壤动物活动及根系生长穿插作用存在，在表土 层下也有较粗大的孔隙。但是，受到耕作的具有犁底层的农田，其表层土壤结 构都较差。在这样的场所，当受到雨水击溅时地而会迅速被淤闭，从而导致入 渗速率迅速降低：耕层以下土壤变得异常致密，由土壤动物等穿行所形成的孔 隙也较少，少量的己经腐解了的根系淸晰可见。对此要改善土壤结构性和提高 土壤生物的活性，需要合理地降低耕作次数并増加有机质的投入。

板结使土壤中的大孔隙减少，水分入渗速率和饱和导水率下降。饱和导水 率是土壤被完全饱和时水分通过土壤断而的速度，非饱和导水率则是在土壤未 被水分完全饱和时水分在土壤中流动的速度。非饱和导水率的大小对于水分自 远处到植物根部的流动是十分重要的。非饱和导水率对土壤板结的反应不一， 有时板结土壤对干旱的反应反倒没有非板结土壤那样敏感。另一方面，由于受 板结作用使作物根系生长受阻、数量较少，所此总体上在板结土壤作物更容易 受到干旱的影响。

2.1.2化学性质

板结改变了土壤的物理性质，例如土壤水分入渗速率和空气扩散速率降低, 会使土壤的化学性质受到影响。土壤板结引起氧气扩散率降低，就土壤局部而 言如果其氧气消耗速度比扩散速度快，将会表现出板结适成土壤缺氧状况现象, 另外，板结土壤地表易于积水而发生缺氧过程，会导致土壤氧化还原电位下降, 致使氨氧化铁溶解度升高、铁的存在形式更加复杂，含铁矿物例如纤铁矿在板 结土壤中变得肉眼可见，因为其颜色为澄色。受到车轮镇压后的车徹等低处土 壤水分入渗速率下降且容易滞水，结果土壤生物化学过程发生改变，直接影响 到铁的氧化还原形态及其地球化学过程的研究表明，经过礙压的0-30cm的森林 土壤的二价铁浓度较高。由于板结地表积水，在这样的土壤中，15-30%自由铁 是以还原态的二价铁形式存在的；发生板结两年以后，土壤中可萃取的铁氧化 物数量也会增加。 板结影响土壤中二氧化碳浓度和有机碳、氮的矿化过程。试验表明，对受 到人工压实处理容重从l.lg/cm3增加到1.5g/cm3的土壤，经过9个月培养后， 碳的矿化率与氮的硝化速率均明显降低。板结直接适成土壤二氧化碳通量下降， 间接适成的是机械使用量增加而带来的石油用量上升以及二氧化碳排放量的增 加。随着土壤板结反硝化作用増加，这导致更多的N2O扩散到大气中。

板结减少了土壤中可利用的氮素数量，降低了氮素的利用效率，进而导致 肥料的投入量增加。有研究表明，土壤板结最终会增加土壤水分含量和强化反 硝化过程，很可能使氮氧化物的排放量减少，但是会增加氨的挥发。

通常土壤板结会影响植物根系生长，不利于植物对养分元素的吸收，但使 会植物根系与土壤颗粒的接触更加紧密，使二者之间的离子交换更加迅速。同 通过质流进行养分吸收的方式相比，通过扩散进行的养分吸收受土壤板结影响 更大。Dolanetal等人研究证明土壤板结会降低作物对钾素和磷素对养分的吸收, 而Shierlaw等人的研究则表明板结能提髙黑麦草和作物对磷素的吸收，这可能 是由于土壤性质及板结类型不同所致。

在湿润气候区，土壤板结能够增加反硝化损失和降低氮素矿化数量。有研 究表明，在湿润气候区的沙壤土，氮素矿化数量可降低巧33%、而反硝化速率 则增加了

20%。土壤板结对作物的磷素吸收影响较大，这是因为磷素在土壤的 移动性很小的缘故。为此，根系要吸收充足的磷素必须不断地延展自身的长度。 土壤板结抑制了植物根系的生长，必然会对磷的吸收产生阻碍。而钾素的吸收 受到的影响则相对较小。