粉垄耕作对平罗县盐碱耕地土壤三相比的影响

2024年4月1日发(作者：电车男)

粉垄耕作对平罗县盐碱耕地土壤三相比的影响

陶星安陈彦云李梦露夏皖豫

（宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点试验室培育基地，宁夏银川750021）

［摘要］为揭示利用粉垄耕作技术提高耕地质量的机制，在宁夏回族自治区平罗县开展试验探究粉

垄耕作对盐碱耕地土壤三相比的影响。采用随机区组试验，以玉米喇叭口期和抽穗期采用粉垄耕作处理的

平罗县典型盐碱土壤作为研究对象，以传统耕作处理为对照，通过对土壤三相比的计算与分析，揭示粉垄耕

作对土壤物理结构的影响。结果表明，粉垄耕打破犁底层、疏松土壤，改善了土壤的蓄水能力和入渗能力，显

著降低了土壤容重，提高了土壤含水量及土壤孔隙度，对土壤结构指数具有正向影响，降低了土壤三相结构

距离，使得耕地的土壤环境趋近理想的状态。

［关键词］粉垄耕作；孔隙度；容重；土壤三相比

［中图分类号］S343.4［文献标识码］A［文章编号］1674-7909（2021）05-111-2

1.2试验设计

2019年4—10月开展研究，采用随机区组试验，共设

置4种耕作方式，各处理重复3次，共12小区，小区面积

2

68m

（2m×34m）。

平罗县位于宁夏银川平原北部、青铜峡灌区下游，大

部分地区地下水位较高，土壤盐渍化问题严重，急需对现

有盐碱等问题进行治理。韦本辉等研究表明经过粉垄耕

作的中等盐碱地全盐含量下降31.31%

［1］

。当前，粉垄耕

作技术已在全国25个省份、35种作物上推广应用。

土壤是由固、液、气三相物质构成的一种介于固体和

液体之间的颗粒性半无限介质，固、液、气三者之间存在

紧密的联系

［2］

。旱地耕作中土壤三相比为固∶气∶液=50∶

25∶25时，最适宜作物生长

［3］

。用GSSI表示广义的土壤

结构指数，GSSI越接近100，土壤结构越接近理想状态。

STPSD表示土壤三相结构距离，STPSD值越趋近于0，土

壤结构越接近理想状态。耕作后的耕层土壤容重与含水

量等物理性状均会因耕作的影响而发生相应变化，耕作

对土壤三相比起到了重新分配的作用，同时GSSI值与

STPSD值也会有所变化，因此可以通过GSSI和STPSD来

深度评价耕作方式对土壤物理结构的影响

［2］

。

1材料与方法

1.1研究区概况

试验于平罗县头闸镇永惠村（105°57′～106°58′，

E38°36′～39°51′）进行。试验地海拔1250m，年均气温

2.8～16.0℃，蒸发强烈，无霜期短，温差大，年均降水量

173.2mm。当地耕地属盐碱地，土壤为灌淤土，平均pH

值为9.3，0～20cm土层有机质含量7.61g/kg、全氮含量

0.05g/kg、全磷含量1.12g/kg、速效钾含量125.67mg/kg。

试验作物为玉米。

4种耕作方式分别为T（传统耕作）、FL

40

（粉垄耕作

40cm）、FL

45

（粉垄耕作45cm）、FL

50

（粉垄耕作50cm）。

1.3测定项目与方法

在玉米喇叭口期和抽穗期，用环刀分别取0～20、

20～40cm土层原状土，用DIK-1601土壤三相测量仪分

析土壤三相比。利用如下公式计算GSSI、STPSD：

0.4769

GSSI=［（X

s

-25）×X

l

×X

g

］

220.5

STPSD=［（X

s

-25）+（X

s

-50）（X

g

-25）+（X

g

-25）

］

（1）

（2）

式（1）（2）中，GSSI为广义的土壤结构指数，STPSD

为土壤三相结构距离，X

s

为固相体积百分比（＞25%），X

l

为液相体积百分比（＞0），X

g

为气相体积百分比（＞0）。

1.4数据处理

采用MicrosoftExcel2016及SPSS20.0进行试验数

据整理与统计分析。

2结果与分析

如表1所示，在玉米喇叭口期，0～20cm深度土壤的

GSSI与STPSD值为T最优。20～40cm深度土壤的GSSI

与STPSD值均为FL

50

最优，其GSSI值最接近100%，而且

四组处理均呈显著差异（P＜0.05）；四组处理STPSD值差

异显著（P＜0.05），T与另外三组处理均差异显著（P＜

0.05），FL

50

与FL

40

差异显著（P＜0.05）。

作者简介：陶星安（1994—），男，硕士在读，研究方向：农业生态学。

通信作者：陈彦云（1965—），男，本科，教授，研究方向：农业生态学。

XIANGCUNKEJI2021年2月（中）

111

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XIANGCUNKEJI

乡

村

科技

表1

处理

FL

40

FL

45

FL

50

T

FL

40

FL

45

FL

50

T

气相/%

35.719±1.014ab

36.558±0.676a

36.607±0.436a

34.456±1.213b

31.020±0.654a

27.767±0.891b

27.208±0.871b

28.847±0.395ab

土层/cm

玉米喇叭口期不同耕作方式下不同土层的土壤三项比

液相/%

14.722±0.386a

15.139±0.779a

15.469±0.371a

14.978±0.1491a

16.905±0.562bc

20.661±1.34ab

21.849±2.115a

15.681±1.183c

固相/%

49.560±0.321ab

48.302±0.458bc

47.925±1.214c

50.566±0.394a

52.076±0.894b

51.572±1.689b

50.943±1.438b

55.472±0.156a

GSSI

91.300±0.259b

91.227±0.406b

91.526±0.310ab

92.255±0.097a

95.496±0.142c

98.738±0.065b

99.284±0.090a

94.199±0.018d

STPSD

10.519±0.246ab

10.829±0.361a

10.731±0.278a

9.755±0.099b

7.337±0.177b

4.021±0.125bc

3.046±0.213c

8.117±0.022a

0～20

20～40

表2

土层/cm处理

FL

40

0～20

FL

45

FL

50

T

FL

40

20～40

FL

45

FL

50

T

气相/%

玉米抽穗期不同耕作方式下不同土层的土壤三项比

液相/%

13.137±0.828ab

13.624±0.546ab

15.516±0.240a

12.357±0.107b

18.849±1.896a

18.238±1.179a

19.994±1.894a

18.348±0.657a

固相/%

49.811±1.231a

47.799±0.827b

47.421±3.543b

51.824±1.142a

54.340±0.123ab

53.962±0.846b

52.076±2.056c

55.849±1.234a

GSSI

88.373±0.491b

88.067±0.551b

91.185±0.596a

87.714±0.185b

97.517±0.066b

97.068±0.031b

98.400±0.044a

96.789±0.193c

STPSD

12.006±0.444ab

12.644±0.447a

11.032±0.511b

11.851±0.178ab

5.508±0.101b

5.917±0.046ab

4.452±0.078c

6.346±0.260a

37.052±0.871ab

38.577±0.789a

37.063±0.765ab

35.819±0.987b

26.812±1.211ab

27.800±0.429a

27.930±0.734a

25.803±1.331b

如表2所示，在玉米抽穗期，0～20cm深度土壤的

GSSI值为FL

50

最优，FL

50

与另外三组处理呈显著差异（P＜

0.05）；STPSD值为FL

50

最优，FL

50

与FL

45

差异显著（P＜

0.05）。20～40cm深度土壤的GSSI值为FL

50

最接近

100%，与其他处理呈显著差异（P＜0.05）；STPSD值为FL

50

最优，最接近0，而且与其他处理差异显著（P＜0.05）。

3结论与讨论

已有研究表明经过大机械作业的耕层土壤的三相比

更接近土壤三相比的理想状态

［4-6］

。本研究所得结果表

明，与传统耕作相比，利用粉垄技术耕作的土壤有着更接

近100的GSSI值及更小的STPSD值，其土壤结构更加趋

近于理想状态，说明粉垄耕作实现了对土壤气相、液相和

固相占比的重新分配，同时有效地进行了土壤物理结构

改良。FL

50

在玉米喇叭口期和抽穗期0～40cm深度土壤

层的GSSI值与STPSD值均显著优于T，说明粉垄耕作处

理改变了土壤物理结构，对土壤三相比起到了调节作用。

粉垄耕作增加了土壤水分运移、空气流通及养分运

移的通道，显著降低了土壤容重，提高了土壤含水量及土

壤孔隙度，对土壤结构指数（GSSI）具有正向影响作用的

同时使得土壤三相结构距离（STPSD）降低，令耕地耕层

的土壤物理环境趋近土壤环境的理想状态。

参考文献

［1］韦本辉，申章佑，周佳，等.粉垄改造利用盐碱地效果初

探［J］.中国农业科技导报，2017（10）：107-112.

［2］曾德超.机械土壤动力学［M］.北京：北京科学技术出版

社，1995：108-115.

［3］nterChangesinPhysicalProperties

ofNo-tillageSoil［J］.SoilScienceSocietyofAmericaJournal，

1991（3）：778-782.

［4］秦胜金，刘景双，王国平.影响土壤磷有效性变化作用

机理［J］.土壤通报，2006（5）：1012-1016.

［5］王恩姮，陈祥伟.大机械作业对黑土区耕地土壤三相比

与速效养分的影响［J］.水土保持学报，2007（4）：98-102.

［6］王恩姮，陈祥伟.大机械作业对黑土区耕地土壤三相比

与速效养分的影响［J］.水土保持学报，2007（4）：98-102.

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