全 文 ： 一
第5卷第1期
1 9 9 7年 3月
生 态 农 业 研 究
ECO—AGRICULTURE RESEARCH
V01．5 No．1
March， l997
S c
保护性耕作和植物残体对土壤养分状况的影响*
(河北省农林科学院土壤肥料研究所 石家庄 050051)
Francis J．Larney
(加拿太农业部烈桥研究中心 加拿大阿尔怕特
要 研究了不同耕作和秸秆还田方式对1年2熟(冬小麦一玉米)条件下壤质湖土葬舟含
的影响。结果表明，随着土壤耕翻程度的降低，土壤养舟含量逐渐增加。免耕表土(0～
locm)有机质、垒N和速赦磷的含量显著(P<0．057高于常规耕作(浅耕)方式，其速效钾含量
也明显高于其他耕作方式．速效磷和速效钾的增加与免耕土壤有机质含量的提高以及由此导
致的pH值下降显著相关，他们之间存在着显著(P<0．05)的蝇性关系i秸秆覆盖有利于表土
养舟的积累，但与其他秸秆还田方式积累养舟量的差异未达到显著水平。
关-词 堡芏竺苎堡望塑垒堡 苎查竺鱼兰
Efects of COnS~rvSl[JOl tillage and crop residues 01 soil nutrient contents．Sun Haiguo(Insti—
tute of Soil＆Fertilizer，Hebei Academy of Agricultural Sciences，S itszhuang 050051)，and
Francis．J．Larney(Research Center，Agriculture andAgri—food Canada，Lethbridga -Alberta，
Canada TU 4B1)．EAR，1997，5(1)：47～51．
Alaetract The experimental results showed that the nutrient contents of loamy soil under
two crops a year(winter wheat+maize)was increasing with the decrease of tilage practices
to the sol1．The contents of organic matter．tota1 N and available P of surface soi1(0～10cm)
under∞r0 tilage were signifcantly higher(P<0．05)than those under conventional tillage
(shallow tilage)．and available K was the highe
．
st among all the treatments．The increasing of
available P and K for the er0 tilage is sign ifcantly related to the increasing of organic fmt—
ter and decrease of pH value resulting from the organic matter increasing．There was a linear
relatio~shlp existing among those factors．Straw mulch is favorable to the nutrient accumula-
tion at surface soil，hut itsingnificant different efects have nat found compared with other
crop residue retention measures．
Key words Conservation tilage，Crop residues ，So il nutrient contents
近20多年来，保护性耕作研究已从最初的防止土壤侵蚀向多方位发展．并成为国际
农业科研的一个重要方面。一些发达国家对此进行了大量研究，其目的是在防止土壤侵蚀
· 加拿大国际开发署攫助河北旱地研究项目部舟内容
本文于 1996年 2月 3日收到
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48 生 态 农 业 研 究 第 5卷
的同时，增加土壤的水分储量和减少农业生产中的能量投入。由于农机具的改进和高效除
草剂的产生，保护性耕作再一次成为农学家和土壤学家的热门课题，主要探讨了作物产
量、土壤理化性质和土壤微生物等对保护性耕作、传统耕作的反应以及各种耕作方式的经
济效益。结果表明免耕是可行的，但作物产量不稳定。
我国对免耕研究起步较晚 朱文珊等 研究了秸秆覆盖和免耕的节水培肥增产效益，
认为免耕土壤的持水性和N肥增产效果等均有提高；牟正国 研究了免耕对土壤按紧状
况的影响；孙海国等 探讨了保护性耕作小麦一玉米农田生态系统的能流特点 目前国内
对不同耕作和秸秆还田方式条件下的土壤养分状况系统研究较少。
不同的土壤类型、作物品种和肥料种类，对同一耕作方式的反应也不同。本文主要研
究了保护性耕作和秸秆还田对河北低平原壤质潮土养分状况的影响，为评价保护性耕作
在该区的适应性提供了依据
1 材料与方法
试验地设在河北省衡水市东部的壤质潮土上，土壤(0～10cm)有机质、全N、速效磷
和速效钾的含量分别为1．047 、0．O70 、17．1ong／kg和112．1mg／kg。从1991年秋季
播种冬小麦开始，进行了4种主处理和3种副处理(见表 1)的小区试验，小区排列采用裂
区设计，3次重复。还田的玉米秸秆只作为小麦基肥，玉米不旄任何基肥。小麦基肥用量为
磷酸二铵326kg／hm 和尿素90kg／hm ，小麦和玉米追肥用量分别为尿素108．8kg／hmz和
163kg／hm 。
衰 1 耕作试验处理
Tab．1 Treatments tor the tilage experiment
群辨 23cm、{鼍辨 15cm、步辨 10em左右。
1 994年收获玉米后分3个层次(0~10cm、10~20cm和20~40cm)取土测试土壤养
分变化情况。土壤有机质、全N、速效磷和速效钾分别用重铬酸钾法、开氏法、Olsen法和
火焰光度法测定；用电位测定法确定供试土壤的pH值，采用SAS软件包中的一般线性
模型(GLM)方法对所得数据进行统计分析。
2 结果与讨论
不同处理对表土(0～10cm)有机质和全N含量具有明显影响(见表2) 免耕土壤的
有机质和全N含量均显著(P
第1期 孙海国等：保护性耕作和植物残体对土壤养分状况的影响 蚰
含量均比1991年有一定程度的提高 龟耕土壤的有机质和全N含量分别平均每年增加
0．099％和0．005 ，常规耕作分别增加o．064． 和0．Oo2 ，这可能与秸秆的麓入有关。
在不同的秸秆还田方式中，覆盖者的土壤有机质和全N含量最高，但与b的土壤有机质
及全N含量的差异不显著 结果表明，免耕和秸秆覆盖对提高表土有机质及全N含量有
明显的促进作用。
表2 耕作和秸秆还田对表土(O～l0cm)养分含量和PH的影响
Tab．2 Effects of tillage and crop residues on content of sortie nutrients and Dl{of the Sulface soft
耕作方式
Tilage
秸秆还田方式
Retention type 0f crop residues
建 麓
a c a c
耕作和秸秆还田对土壤有机质及全N影响的交互作用表明，D×b的有机质含量最
高，D×c的土壤全N含量最高，但他们与其他处理之间的差异均未达到显著水平。
耕作和秸秆还田对土壤有机质及全N含量的影响也反映在土壤剖面的不同层次上
(见表3)。0～20cm免耕土壤的有机质和全N积累量分别比耕作土壤多 2．64t／hm。、
0．16t／hm ，覆盖秸秆的土壤(o～20cm)有机质和全N积累量比无秸秆还田者分g4增加
1．24t／hm 、0．1Ot／hm 。而在2o～40era的土层中，耕作土壤的有机质和全N积累量分别
比免耕土壤多0．17t／hm 、0．057t／hm ，这可能是由于耕翻和N素淋溶的缘故。
以上研究结果与Loch等 报道有一定差异。Loch等分析了5年定位实验的土壤全
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50 生 态 农 业 研 究 第 5卷
表3 耕作和秸秆还田对不同深度土壤养分积累量的影响
Tab．3 Effects of tillage systems and crop residues on aCCumulative amounts of nutrients ia soil profile
N含量，认为耕作和秸秆对土壤全N无影响，尽管有机碳后来有显著增加 Lal口 的研究
表明，耕作处理仅1．5年，免耕粗质淋溶土的有机碳(15．5g／kg)几乎是常规耕作(8．7g／
kg)的2倍}Blevins等Ⅲ报道，在连续免耕5年后的一种典型古土壤的有机碳和N含量显
著高于常规耕作处理。
耕作和秸秆还田不仅对土壤有机质及全N有影响，而且对P、K的活化和供应也有
一 定作用。表2表明，免耕表土(O~lOcm)速效磷和速效钾的含量与耕作土壤相比，分别
提高了29．7 和4．7 ，免耕的速效磷含量显著(P<0．05)高于耕作土壤。经过 3年连续
实验，免耕土壤的速效磷和速效钾含量比1991年分别提高了92．4 和8．03 ，耕作土壤
分别增加了48．3 和3．2 。覆盖秸秆的表土速效磷平均含量明显高于无秸秆还田者，但
尚未达到显著水平。覆盖秸秆的表土速效钾平均含量最高，但与a 的差异不显著，这种
结果与赵兰坡和Scot等报道类似。赵兰坡等在黑钙土上的试验结果表明，施用玉米秸秆
后第1年种玉米，收获后土壤速效磷含量比对照提高了58．2 ，第2年小麦收获后土壤
速效磷含量比对照提高27．4 ；Scott等认为玉米秸秆还田增加的土壤代换性K数量，相
当于作物在生长季从土壤中吸收的代换性K数量，K索可以通过秸秆还田而得到 90 的
回收率 本试验玉米秸秆还田量在5250kg／hm 的条件下，除免耕外，其他耕作方式基本
上只能维持K素的平衡。
不同耕作和秸秆还田方式对土壤速效磷和速效钾影响的交互作用间的差异均不显
著。不同耕作和秸秆还田方式对土壤速赦磷和速效钾影响的差异表现在不同层次土壤中
(见表3)。O~20cm免耕土壤速效磷和速效钾的积累量 耕作土壤分别多0．O161t／hm 、
0．O13~／hm ，而在20~40cm的土层中，免耕速效磷的积累量相对较少。不同秸秆还田方
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第1期 孙海国等：保护性耕作和植物残体对土壤养分状况的影响 51
式对P、K积累量的影响主要表现在0~10cm的表土中。
产生上述结果的原因，与土壤有机质含量及pH值直接相关，因为有机质与速效磷及
速效钾含量之间存在着显著的正相关关系，其 关系数分别为0．4257**和0．5754***
—36)；土壤pH值与速效磷及速效钾含量之间的负相关也达到了显著水平(r分别为
- o．3965*和一o．3698*． 一36)。Blevins[42发现，由于免耕土壤的有机质含量高于常规
耕作，从而导致免耕土壤的pH值低于常规耕作，这是因为有机质分解产生的中间产物
(有机酸)及其最终产物(CO )都能增加土壤溶液的酸度，酸度的增加对某些固定磷的化
合物具有一定的溶解力，并能消弱粘土矿物对K的固定作用，从而提高了土壤中固定态
P、K的有效度。免耕表土的pH值显著(P
性壤质潮土有机质的增加也同样具有一定的酸化作用．正是这种酸化作用在一定程度上
提高了土壤P、K的有效度。统计结果表明，土壤速效磷、速效钾含量与土壤有机质及pH
值呈明显的线性关系，土壤速效磷和速效钾对土壤有机质的反应比对pH值更敏感。
3 结 论
连续3年的耕作试验结果表明，随着土壤耕翻程度的降低，土壤有机质、全N、速效磷
和速效钾的含量逐渐增加，速效磷和速效钾的增加与土壤有机质含量的提高以及由此导
致的pH值下降显著相关，且呈明显的线性关系}秸秆覆盖对表土养分的富集有明显的促
进作用。
参 考 文 献
1 中国耕作制度研究会．中国步耕免耕与覆盖技术研究 北京：北京科学技术出版社，1991．
2 孙海国，李 卫，任图生等．保护性耕作小麦一玉米农田生态系统能赢特点的研究．生态农业研究，1995，3(2)．
71～ 74．
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