耕种方式对农田表层土壤结构及有机碳影响的研究

黄土高原西部是水土流失十分严重的地区,其表层土壤的侵蚀损失直接导致了该地区可耕地的退化。关于黄土高原土壤退化的防治问题,有关部门已经做了大量的工作,但是由于问题的复杂性和防治工作的艰巨性,从整个区域来讲,该地区土壤的退化问题依然或越来越严重。年度降雨分布的极度不均和落后的土壤及水分管理措施是制约该地区农田生产力的主要因素。在农田管理中,耕作措施可以显著地改变表层土壤的物理性质,从而也对土壤的渗透性能、径流产生以及抗侵蚀性能产生较大的影响作用。但是目前在耕种条件下,对于黄绵土表层土壤的团聚特征、结构稳定性及渗透性能的变化还不是很清楚。为此,本文通过在黄土高原雨养农业区的2个定位试验以及澳大利亚新南威尔士州3个长期定位试验,研究了黄绵土表层土壤的团聚特征以及耕作方式和轮作对农田表层土壤结构性能和有机碳累积的影响,得出以下主要结论: 1.长期耕种对黄绵土表层土壤结构和有机碳含量的影响 1)从整体来说,黄绵土土壤结构稳定性很差,很容易被水所分散。在0-10cm土层,长期耕种和种植苜蓿土壤水稳性大团聚体(>0.25mm)含量仅分别为7%和22%。无论在0-5cm土层还是在5-10cm土层,长期耕种土壤的水稳性大团聚体含量均显著低于种植苜蓿土壤的。黄绵土表土的大团聚体不仅由微团聚体构成,而且粉粒和粘粒也是其主要的形成单元,这一点在长期耕种的土壤上表现的更为明显。 2)在0-10cm土层,长期耕种土壤表层的有机碳含量显著低于长期种植苜蓿土壤的。长期种植苜蓿不仅增加了土壤总有机碳含量,而且还增大了易氧化土壤有机碳占总有机碳含量的比例。黄绵土表土的有机碳含量随着土层深度的增加而减小,同时其组成比例也相应地发生变化,易氧化有机碳的比例减小。黄绵土表土水稳性大团聚体(>0.25mm)粒径越大,其中的有机碳含量越高。不同的农田管理措施对黄绵土表土水稳性大团聚体(>0.25mm)中的有机碳含量有明显的影响,但对微团聚体中的有机碳含量影响较小。 3)在表层土壤,黄绵土的总有机碳、易氧化有机碳含量与结构稳定性指标之间有显著的相关性,但相关程度随着土层深度的增加而减弱。表层土壤的难氧化有机碳含量与结构稳定性指标之间没有显著的相关性。说明有机碳不同组分均对土壤结构稳定性影响程度不同。 4)土壤有机碳含量的增加是水稳定大团聚体形成的主要因素,机械扰动主要对土壤重团聚过程中的微团聚体产生影响。秸秆添加水平是影响土壤有机碳总量及易氧化有机碳含量的主要因素,而模拟耕作仅对土壤易氧化有机碳含量的影响较大。另外,在培养过程