關(guān)中地區(qū)不同農(nóng)業(yè)利用條件下表層土壤結(jié)構(gòu)演變及對可持續(xù)發(fā)展的影響.pdf

1、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是我國當(dāng)今農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，然而關(guān)中地區(qū)連年高度集約化生產(chǎn)模式使有機肥施用量普遍大幅度減少，化肥施用量逐年增加，又加上傳統(tǒng)耕作模式的改變，深翻和休閑養(yǎng)地已不再被采用，土地高負荷連年生產(chǎn)，使得土壤團聚體遭到了破壞，團聚體質(zhì)量下降，表層土壤出現(xiàn)了堅實化和僵硬化問題，限制了作物根系延伸，降低了土壤的抗逆性能，土地投入增加，回報率逐年下降，嚴重地制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。 土壤團聚體組成是一個連續(xù)性的不同直徑大小以及不

2、同含量的組群資料，為了準確地評價土壤團聚體質(zhì)量，不僅要重視各級別團聚體的數(shù)量，還應(yīng)當(dāng)重視團聚體的直徑。盡管國內(nèi)外學(xué)者已提出了評價團聚體組成狀況及其穩(wěn)定性的多種指標，但是，這些指標很難以結(jié)構(gòu)體為指標確切表征土壤肥力性狀與實質(zhì)。仍需進一步研究和確定更為敏感地表述各種土壤團聚體質(zhì)量的量化指標，以便以團聚體為指標準確地評價土壤質(zhì)量水平。 土壤團聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在土壤中起著保證和協(xié)調(diào)土壤中的水肥氣熱、影響土壤酶的種類及活性

3、、維持和穩(wěn)定土壤疏松熟化等作用，團聚體是左右土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要因素之一。土壤團聚體組成不僅依賴于土壤的顆粒組成、有機物質(zhì)含量、陽離子組成等基本性狀，而且，也依賴于人為利用方式及其管理水平等。研究關(guān)中地區(qū)不同土地利用類型的表層土壤團聚體組成的演變特征，對于探討農(nóng)業(yè)利用方式對于土壤質(zhì)量的演替作用規(guī)律、土壤耕作管理模式對于土壤質(zhì)量的作用與影響，尋求科學(xué)地土壤利用與管理模式具有極為重要的科學(xué)意義。 本研究分別對關(guān)中地區(qū)不同農(nóng)業(yè)利用

4、方式下的農(nóng)田、菜園和果園土壤大團聚體(macro—aggregate)和微團聚體(micro—aggregate)組成、團聚體質(zhì)量參數(shù)等進行了研究，將多種團聚體評價指標應(yīng)用在土壤團聚體振動分散過程，并對之分別進行了分析與對比等，主要取得了如下結(jié)果： 1.土地的利用方式對于土壤團聚體組成有著較為明顯的作用與影響?？傮w來看，研究地區(qū)土壤團聚體組成并不是正態(tài)分布，而是以>10mm、10-7mm和5-3mm等直徑相對較大團聚體含量占的比

5、例較大，其它級別團聚體含量占的比例相對較小。不同農(nóng)業(yè)利用方式下(質(zhì)量)優(yōu)勢團聚體(1-3nun)的百分含量表現(xiàn)為農(nóng)田>菜園>果園。菜園土壤優(yōu)勢團聚體的百分含量隨著種植年限的增加有先減少而后增加的趨勢，而果園土壤隨著種植年限的增加其優(yōu)勢團聚體的百分含量逐漸減小。 2.土地利用方式改變著團聚體的質(zhì)量性狀。對三種利用方式下表層土壤塊狀團聚體容重的研究得出，團聚體的容重普遍較高，其中農(nóng)田土壤團聚體的平均容重最大，達到1.76g．cm-3

6、，意味著農(nóng)田土壤大團聚體內(nèi)部緊實，團聚體內(nèi)部孔隙度最?。欢藞@土壤大團聚體的容重相對最小，達到1.50 g．cm-3，菜園土壤團聚體內(nèi)部孔度較高，其質(zhì)量水平相對較高。土壤脲酶和過氧化氫酶活性值的大小變化順序均為農(nóng)田>菜園>果園，而蔗糖轉(zhuǎn)化酶的活性則表現(xiàn)為農(nóng)田>果園>菜園。在3種土地利用方式下團聚體組成與脲酶和過氧化氫酶活性之間的關(guān)系基本一致，表現(xiàn)為農(nóng)田和菜園土壤在不同級別團聚體中兩種酶活性的大小順序為直徑10—0.25mm的>直徑>10

7、mm的>直徑<0.25mm的，且菜園土壤隨著種植年限的增加脲酶和過氧化氫酶活性值有先增加后減小的趨勢，而果園土壤脲酶和過氧化氫酶的活性表現(xiàn)為直徑>10mm的>直徑10—0.25mm的>直徑<0.25mm的，且隨著種植年限的增加脲酶活性值逐漸減小。蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性在不同農(nóng)業(yè)利用方式和不同級別團聚體中的分布則與脲酶和過氧化氫酶有所不同。 3.有機質(zhì)和碳酸鹽作為黃土地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)的有機膠結(jié)劑和無機膠結(jié)劑，在結(jié)構(gòu)體形成和穩(wěn)定性等方面起著非常

8、重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)隨著團聚體直徑逐漸減小，有機質(zhì)含量依次逐漸增大，從8.94 g/kg上升到10.65 g/kg，而碳酸鹽的含量則在>0.25mm的團聚體中明顯高于<0.25mm團聚體中碳酸鹽的含量，這說明有機質(zhì)主要對于微團聚體形成起主要的作用；而碳酸鹽則在大團聚體的形成方面起主要作用。此外，對有機質(zhì)和碳酸鹽與各種酶活性的相關(guān)關(guān)系研究表明土壤有機質(zhì)含量與脲酶和過氧化氫酶的活性沒有顯著相關(guān)性而與蔗糖酶活性具有顯著相關(guān)性，土壤脲酶和過氧化

9、氫酶的活性比蔗糖酶更容易受到碳酸鹽的影響。 4.分別采用MWD、GMD、分形維數(shù)D以及矩法參數(shù)為指標，分析了菜園土壤和果園土壤在系列時間的振動篩分過程中團聚體組成變異特征，結(jié)果表明：用MWD和GMD作為團聚狀況指標，只有在適宜的振動篩分時間范圍內(nèi)才能基本反映各種性狀土壤的團聚水平差異；用分形維數(shù)作為指標，表征各類土壤的團聚水平的可信性值得商榷；將矩法理論與方法引導(dǎo)表示土壤團聚體組成方面，其中參數(shù)偏奇系數(shù)(Cs)能夠較為靈敏地表征

10、各類土壤的團聚水平和團聚體的質(zhì)量。同時研究得出，菜園土壤和果園土壤的團聚化水平均有隨著園齡的增加有先提高后降低的趨勢。菜園土壤和果園土壤均體現(xiàn)了明顯的“疲勞”狀態(tài)。 5.研究地區(qū)土壤微團聚體含量都在94％以上，且主要集中在直徑為0.05—0.002mm這一級別上，占總體的75.3-92.4％。各農(nóng)業(yè)利用耕層土壤>0.01mm特征微團聚體的量都小于20—40cm>0.01mm特征微團聚體的量，且菜園土壤>0.01mm特征微團聚體的

11、量隨著園齡的增加有減小的趨勢，果園土壤>0.01mm特征微團聚體的量隨種植年限的增加有先增加而后減小的趨勢，說明頻繁的人為生產(chǎn)活動對耕層土壤團聚作用有明顯的影響。 6.不同農(nóng)業(yè)利用方式下土壤微團聚體團聚水平和團聚度呈現(xiàn)出農(nóng)田>果園>菜園規(guī)律性，而土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)的變化順序則為果園>菜園>農(nóng)田，證實農(nóng)田土壤團聚化程度要比果園和菜園土壤高，而果園和菜園土壤尚處于初級團聚化階段。20一40cm土壤團聚水平、土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)和土壤團聚度一般都高

12、于耕層土壤，另一方面，隨著菜園和果園園齡的增加，土壤團聚水平和結(jié)構(gòu)系數(shù)基本上呈現(xiàn)出先增加而后減小的趨勢。 7.對土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)和團聚度與土壤有機質(zhì)、CaCO3、粘粒含量的相關(guān)分析表明，土壤微團聚體的結(jié)構(gòu)系數(shù)與粘粒含量在0—20cm范圍內(nèi)呈極顯著正相關(guān)，在20—40cm呈顯著正相關(guān)。團聚度在0-20cm土層內(nèi)與粘粒的含量達顯著相關(guān)，而結(jié)構(gòu)系數(shù)和團聚度與有機質(zhì)和碳酸鹽含量在兩個土層內(nèi)都沒有顯著相關(guān)性，這說明影響關(guān)中地區(qū)土壤團聚狀況的