全 文 ：书长期保护性耕作对黄土高原旱地
土壤物理质量的影响
张仁陟１，２，罗珠珠１，２，蔡立群１，２，黄高宝２，３，李玲玲２，３，谢军红２，３
（１．甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃 兰州７３００７０；２．省部共建国家重点实验室培育基地－甘肃省干旱生境作物学
重点实验室，甘肃 兰州７３００７０；３．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆和豌豆→小麦轮作系统的长期定位试验，探讨了不
同耕作方式对耕层土壤物理质量的影响。６种耕作方式包括：传统耕作（Ｔ）、免耕（ＮＴ）、传统耕作秸秆还田（ＴＳ）、
免耕秸秆覆盖（ＮＴＳ）、传统耕作地膜覆盖（ＴＰ）和免耕地膜覆盖（ＮＴＰ）。结果表明，不同耕作方式下耕层土壤容重、
孔隙度、坚实度和饱和含水量差异显著，团粒结构、有效水分、水分利用率和饱和导水率差异极显著，耕作方式对土
壤温度和田间持水量的影响不明显。通过加乘法则和加权综合法２种模型评价了不同耕作方式下土壤物理质量，
Ｐ→Ｗ（豌豆→小麦）轮作序列下表现为ＮＴＳ＞ＮＴＰ＞ＮＴ＞ＴＳ＞Ｔ（ＴＰ）＞ＴＰ（Ｔ），Ｗ→Ｐ（小麦→豌豆）轮作序列下
表现为ＮＴＳ＞ＮＴＰ＞ＴＳ＞ＮＴ＞ＴＰ＞Ｔ，说明免耕的基础上进行秸秆覆盖，有助于形成良好的土壤结构，提高土壤
入渗，减少土壤侵蚀，促进土壤物理质量提高。
关键词：传统耕作；免耕；秸秆还田；土壤物理质量
中图分类号：Ｓ１５２．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１１）０４０００１１０
土壤是人类赖以生存和发展的物质基础。随着经济的发展，人口－资源－环境间的矛盾日趋尖锐，土壤质量
问题正在不断得到世界范围内的共同关注。土壤质量是土壤在生态系统范围内，维持生态系统生产力和动植物
健康而不发生土壤退化及其环境问题的能力［１］，通常包括土壤物理质量、化学质量和生物质量［２］。土壤物理质量
深刻影响着土壤的化学质量和生物质量，因此，其在土壤质量的研究中起着关键作用［２］。土地利用方式及管理措
施是影响土壤质量的演变方向和强度的关键因子［３，４］，不合理的土壤管理措施会导致土壤有机质含量和质量下
降、土壤结构破坏，导致并加剧了土壤质量特别是物理质量的退化［５，６］。大量研究表明［７１１］，以少免耕和秸秆覆盖
为代表的各种保护性耕作措施在增加土壤有机质、改善土壤结构、提高土壤各级水稳性团聚体含量、增加土壤持
水性和通透性等方面具有明显效果；而且，保护性耕作能够增加地表糙度，减轻土壤水蚀［１２，１３］，从而更有利于土
壤物理质量的维持和提高，防治土壤质量退化。但是谢瑞芝等［１４］总结了１９９４－２００５年我国保护性耕作的研究
成果，发现关于保护性耕作对土壤物理性质的影响说法不一，这可能是研究的方法、措施种类和区域等不同而致。
黄土高原是我国乃至全球水土流失最严重的地区之一，生态环境极其脆弱［１５１７］。据报道，该地区耕地的平
均侵蚀率为每年６０ｔ／ｈｍ２［１８］，主要成因之一是传统的土地翻耕和移走作物残茬等耕作措施虽然有利于杂草控制
和播种作业，但不适宜的耕作措施容易形成地表径流，造成水土流失，并降低了水分利用效率，移走全部地上生物
产量的传统收获方式，减少了有机物对土壤有机质的补充，导致土壤质量退化［１９，２０］。春小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻
狏狌犿）单作是西部黄土高原地区的主要种植方式，春小麦种植之前土壤一般进行三耕两耱的耕作措施，收获时作
物秸秆通常被全部移出农田。同时，该地区降水主要集中在７－９月份，该期降水量一般达到或超过年降水量的
６０％，造成雨季与农田的休闲期重叠，而与作物生长期严重错位。这种休闲－春小麦单作体系、过度耕作结合作
物秸秆移出以及降水的不均衡分布共同导致了土壤的侵蚀，严重影响该地区农业和环境的可持续发展。目前对
黄土高原旱地农田土壤的研究大多集中在单一的土壤理化性质方面［８，１６，１７，２１］，而对土壤质量的综合评价至今尚
第２０卷 第４期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１－１０
２０１１年８月
收稿日期：２０１００３０９；改回日期：２０１０１２０９
基金项目：国家科技支撑计划项目（２００６ＢＡＤ１５Ｂ０６）和国家自然基金项目（４０７７１１３２，３１０６０１７８）资助。
作者简介：张仁陟（１９６１），男，甘肃静宁人，博导。Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｒｚ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：Ｈｕａｎｇｇｂ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
未报道。本研究基于２００１－２００７年长期定位试验，对黄土高原西部半干旱区６种不同耕作措施下土壤物理质量
进行综合评价，试图从物理性质方面揭示土壤对耕作的响应，阐明保护性耕作对土壤结构的改良效应，以期筛选
出适合于当地的耕作模式，为区域土壤质量的改善和农业的可持续发展提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 研究区概况
试验设在陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区的定西县李家堡乡麻子川村，地理坐标为北纬３５°２８′，东经
１０４°４４′，海拔１９７１ｍ。试区属中温带半干旱区，年均太阳辐射５９２．５ｋＪ／ｃｍ２，日照时数２４７６．６ｈ，年均气温
６．４℃，≥０℃年积温２９３３．５℃，≥１０℃年积温２２３９．１℃，无霜期１４０ｄ。多年平均降水３９０．９ｍｍ，年蒸发量
１５３１ｍｍ，干燥度２．５３，８０％保证率的降水量３６５ｍｍ，变异系数２４．３％，为典型的雨养农业区。
１．２ 研究方法
１．２．１ 试验设计 试验共设６个处理，如表１所示。结合小麦和豌豆（犘犻狊狌犿狊犪狋犻狏狌犿）的年间轮作，为了加快研
究进程，研究设计了小麦→豌豆（Ｗ→Ｐ）（２００２年小麦→２００３年豌豆→２００４年小麦→２００５年豌豆→２００６年小麦
→２００７年豌豆，简称 Ｗ→Ｐ→Ｗ→Ｐ→Ｗ→Ｐ）和豌豆→小麦（Ｐ→Ｗ）（２００２年豌豆→２００３年小麦→２００４年豌豆→
２００５年小麦→２００６年豌豆→２００７年小麦，简称Ｐ→Ｗ→Ｐ→Ｗ→Ｐ→Ｗ）２个轮作序列，４次重复，共４８个小区，
小区面积４ｍ×２０ｍ，随机区组排列。
供试作物为春小麦和豌豆。春小麦品种为“定西３５”，播种量１８７．５ｋｇ／ｈｍ２；豌豆品种为“绿农１号”，播种量
１００ｋｇ／ｈｍ２。Ｔ、ＮＴ、ＴＳ、ＮＴＳ用中国农业大学研制的免耕播种机播种，春小麦行距２０ｃｍ，豌豆行距２４ｃｍ；播
深均为７ｃｍ。春小麦播期为３月中旬，豌豆为同年３月下旬。小麦各处理均施氮１０５ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５１０５ｋｇ／ｈｍ２
（尿素＋二铵）；豌豆各处理均施氮２０ｋｇ／ｈｍ２，纯Ｐ２Ｏ５１０５ｋｇ／ｈｍ２（二铵＋过磷酸钙），所有肥料都作为基肥播种
时同时施入。
１．２．２ 采样与实验分析 于２００７年８月作物收获后采用土钻法按０～５，５～１０，１０～３０ｃｍ土层采集土壤样品，
每５个样点混合为１个样本。将土样去除植物根系和石块，充分混匀带回实验室用湿筛法［２２］测定土壤团粒结
构。同时在田间按０～５，５～１０，１０～３０ｃｍ用环刀法［２３］测定土壤容重、孔隙度、田间持水量、饱和含水量，用
ＡｇｒｉｄｒｙＲｉｍｉｋＰｔｙＬｔｄ生产的土壤锥形紧实度仪（ＣＰ２０）测定土壤坚实度［２４］，用圆盘渗透仪法［２５］测定土壤饱和
导水率，烘干法和中子仪测定土壤水分［２６］，曲管地温计测定土壤温度［２７］。
１．３ 评价方法
１．３．１ 评价指标筛选 基于指标选择的通用性和实用性原则，本研究筛选了一些共性指标包括温度、水分、容
重、孔隙度（毛管和非毛管）、团粒结构、田间持水量、饱和含水量、饱和导水率和坚实度；基于指标选择的有效性和
敏感性原则，本研究剔除了一些争议性指标如土壤质地，因为质地主要继承了母质的性质，很难改变；结合黄土高
原区域特点，增加一些创新性二次指标，如土壤有效水分和作物水分利用效率，最终构建了黄土高原土壤物理质
量评价指标体系（表２）。
１．３．２ 评价模型构建 由于土壤物理因子变化具有连续性质，故各评价指标采用连续性质的隶属度函数（式１
和式２），并依据土壤性质与土壤物理质量的正负相关性，确定隶属度函数分布的升降性。升型分布函数（式１）表
示在一定范围内评价因素指标值与土壤功能呈正相关；降型分布函数（式２）表示在一定范围内评价因素指标值
与土壤功能呈负相关。
犉（狓犻）＝（犡犻犼－犡犻ｍｉｎ）／（犡犻ｍａｘ－犡犻ｍｉｎ） （１）
犉（狓犻）＝（犡犻ｍａｘ－犡犻犼）／（犡犻ｍａｘ－犡犻ｍｉｎ） （２）
式中，犉（狓犻）为土壤各因子的隶属度值，犡犻犼为土壤各因子值，犡犻ｍａｘ和犡犻ｍｉｎ分别表示第犻项土壤物理因子中的最大
值和最小值。
由于土壤物理质量的各个因子状况与重要性不同，通常用权重系数表示各因子的重要性程度，利用ＳＰＳＳ
１３．０软件计算各因子主成分的贡献率和累积贡献率，之后依据主成分因子负荷量计算各因子对土壤物理质量的
作用大小，确定其权重。
２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
表１ 试验处理描述
犜犪犫犾犲１ 犜狉犲犪狋犿犲狀狋狊犱犲狊犮狉犻狆狋犻狅狀
代码Ｃｏｄｅ 处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 耕作方法 Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ
Ｔ 传统耕作
Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ
试验地在前茬收获后三耕两耱，这是定西地区很典型的传统耕作方式：８月份收获后马上进行第１次耕作，８
月底和９月分别进行第２、３次耕作，耕深依次为２０，１０和５ｃｍ。９月份第３次耕后耱１次，１０月份冻结前
再耱１次Ｔｈｅｆｉｅｌｄｉｓｐｌｏｕｇｈｅｄ３ｔｉｍｅｓａｎｄｈａｒｒｏｗｅｄｔｗｉｃｅａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｐｌｏｕｇｈｉｓｉｎＡｕｇｕｓｔ
ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｎｄｔｈｉｒｄｐｌｏｕｇｈｓａｒｅｉｎｌａｔｅＡｕｇｕｓｔａｎｄＳｅｐｔｅｍｂｅｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｔｈｅｐｌｏｕｇｈｄｅｐｔｈｓａｒｅ２０，１０ａｎｄ５ｃｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｆｉｅｌｄｗｉｌｂｅｈａｒｒｏｗｅｄａｆｔｅｒｌａｓｔｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｉｎ
ＳｅｐｔｅｍｂｅｒａｎｄｒｅｈａｒｒｏｗｅｄｉｎＯｃｔｏｂｅｒｂｅｆｏｒｅｔｈｅｇｒｏｕｎｄｉｓｆｒｏｚｅｎ．Ｔｈｉｓｉｓｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ
ｐｒａｃｔｉｃｅｉｎＤｉｎｇｘｉｒｅｇｉｏｎ
ＮＴ 免耕
Ｎｏｔｉｌｗｉｔｈｎｏｓｔｕｂｂｌｅ
全年不耕作，播种时用免耕播种机一次性完成施肥和播种Ｎｏｔｉｌｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｓｏ
ｗｉｎｇｓｅｅｄｓａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈｓｅｅｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ
ＴＳ 传统耕作秸秆还田
Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ
ｗｉｔｈｓｔｕｂｂｌｅｉｎｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｎｇ
耕作方式同Ｔ，但在结合第１次耕作将所有前作秸秆翻埋入土Ｔｈｅｆｉｅｌｄｉｓｐｌｏｕｇｈｅｄａｎｄｈａｒｒｏｗｅｄｅｘａｃｔｌｙａｓ
ｆｏｒＴｔｒｅａｔｍｅｎｔ（３ｐａｓｓｅｓｏｆｐｌｏｕｇｈａｎｄ２ｈａｒｒｏｗｓ），ｂｕｔｗｉｔｈｓｔｒａｗｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄａｔｔｈｅｆｉｒｓｔｐｌｏｕｇｈ．Ａｌｔｈｅ
ｓｔｒａｗｆｒｏｍｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｃｒｏｐｗｉｌｂｅｓｅｎｔｂａｃｋｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｐｌｏｔｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙａｆｔｅｒｔｈｒｅｓｈｉｎｇａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｏｒ
ｐｏｒａｔｅｄｉｎｔｏｇｒｏｕｎｄ
ＮＴＳ 免耕秸秆覆盖
Ｎｏｔｉｌｗｉｔｈｓｔｕｂｂｌｅ
ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ
播种、除草方法同ＮＴ，收获脱粒后将全部前作秸秆覆盖在原小区 Ｎｏｔｉｌｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉ
ｍｅｎｔ．ＴｈｅｇｒｏｕｎｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｓｔｒａｗｏｆｐｒｅｖｉｏｕｓｃｒｏｐｆｒｏｍＡｕｇｕｓｔｔｉｌｎｅｘｔＭａｒｃｈ．Ａｌｔｈｅｓｔｒａｗｆｒｏｍ
ｐｒｅｖｉｏｕｓｃｒｏｐｗｉｌｂｅｓｅｎｔｂａｃｋｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｐｌｏｔｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙａｆｔｅｒｔｈｒｅｓｈｉｎｇ
ＴＰ 传统耕作地膜覆盖
Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ
ｗｉｔｈｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇ
试验地耕耱同Ｔ，１０月份最后１次耱后覆盖塑料薄膜。膜宽４０ｃｍ，膜侧种作物，因此该处理作物宽窄行种
植，宽行４０ｃｍ，窄行１０ｃｍ，平均２５ｃｍＴｈｅｆｉｅｌｄｉｓｐｌｏｕｇｈｅｄａｎｄｈａｒｒｏｗｅｄｅｘａｃｔｌｙａｓｆｏｒＴｔｒｅａｔｍｅｎｔ（３
ｐａｓｓｅｓｏｆｐｌｏｕｇｈａｎｄ２ｈａｒｒｏｗｓ），ｂｕｔｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｐｌａｓｔｉｃａｆｔｅｒｔｈｅｌａｓｔｈａｒｒｏｗｉｎＯｃｔｏｂｅｒ．Ｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｗｉｌ
ｂｅｌａｉｄｏｕｔｂｅｔｗｅｅｎｃｒｏｐｒｏｗｓａｎｄｔｈｅｃｏｖｅｒｉｎｇｂｅｌｔｗｉｄｔｈｉｓ４０ｃｍ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｒｏｗｓｐａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｃｒｏｐｓａｒｅ
４０ａｎｄ１０ｃｍａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ，ａｖｅｒａｇｅｏｆ２５ｃｍ
ＮＴＰ 免耕地膜覆盖
Ｎｏｔｉｌｗｉｔｈｐｌａｓｔｉｃ
ｍｕｌｃｈｉｎｇ
全年不耕作，覆膜及播种的时间和方式同ＴＰ，为避免前茬秸秆挂坏薄膜，收获后用剪草机剪平或耱平残茬
Ｎｏｔｉｌｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＴｈｅｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｗｉｌｂｅｌａｉｄｉｎＯｃｔｏｂｅｒｕｓｉｎｇｓａｍｅｍａｃｈｉｎｅａｓｆｏｒＴＰ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍ，ｔｈｅｃｒｏｐｒｅｓｉｄｕｅｗｉｌｂｅｍｏｗｅｄｏｒ／ａｎｄｈａｒｒｏｗｅｄａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ
犠犻＝犆狅犿狆狅狀犲狀狋犆犪狆犪犮犻狋狔犻／∑
狀
犻＝１
（犆狅犿狆狅狀犲狀狋犆犪狆犪犮犻狋狔犻） （３）
式中，犆狅犿狆狅狀犲狀狋犆犪狆犪犮犻狋狔犻为第犻项土壤物理因子的负荷量，狀为因子个数。
各评价因子隶属度和权重确定之后，对不同耕作方式下土壤物理质量指数进行计算。为了保证评价结果的
客观性和准确性，本研究采用加权综合法（式４）和加乘法则（式５）２种评价模型，其中式（４）的连乘运算体现各评
价因素间的交互作用（最小因子限制定律），而式（５）的加和运算体现各评价因素间的平行作用。
犛犘犙犐＝∏
狀
犻＝１
犡犻犠犻 （４）
犛犘犙犐＝∑
狀
犻＝１
犡犻×犠犻 （５）
式中，犛犘犙犐（ｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｅｘ）为土壤物理质量综合指数，犡犻 为第犻个评价因素的隶属度值，犠犻 为第犻
个评价因素的权重，狀为评价指标的个数。
１．４ 统计方法
所有分析均在ＳＰＳＳ１３．０软件下进行。
２ 结果与分析
２．１ 不同耕作方式与土壤物理性状
耕作方式对土壤性状有明显的影响（表２）。不同耕作方式下容重、孔隙度、坚实度和饱和含水量差异显著，
３第２０卷第４期 草业学报２０１１年
团粒结构、有效水分、水分利用率和饱和导水率差异极显著，耕作方式对土壤温度和田间持水量的影响不明显。
选取传统耕作Ｔ为基准，２种轮作序列下不同保护性耕作处理均可不同程度地降低耕层土壤容重，增加相应
的孔隙度，提高土壤保水持水性能。总孔隙度在ＮＴ、ＴＳ、ＮＴＳ、ＴＰ和ＮＴＰ处理下分别提高了４．８１％，４．５４％，
４．６３％，２．１４％和５．０１％；毛管孔隙度分别提高了３．９２％，２．０２％，１．０４％，３．４５％和４．７３％；饱和含水量分别提
高了５．６９％，４．５４％，６．８５％，４．９５％和７．７９％。ＮＴ、ＮＴＳ和ＮＴＰ处理团粒结构分别比Ｔ处理提高了７．８９％，
４１．５２％和９．１６％。ＮＴ和ＮＴＰ处理有效水分分别提高了６．３７％和６．４０％。ＮＴ和ＮＴＳ处理饱和导水率分别
比Ｔ处理提高了９．１１％和２４．４７％。ＮＴＳ和ＮＴＰ处理水分利用率分别比Ｔ处理提高了１５．８７％和１０．１３％。
表２ 土壤物理质量评价指标体系
犜犪犫犾犲２ 犛狅犻犾犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犻狀犱犻犮犪狋狅狉狊狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狊狔狊狋犲犿狊
轮作
序列
Ｒｏｔａ
ｔｉｏｎ
处理
Ｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔ
容重
Ｂｕｌｋ
ｄｅｎｓｉｔｙ
（ｇ／ｃｍ３）
总孔隙度
Ｔｏｔａｌ
ｐｏｒｏｓｉｔｙ
（％）
毛管孔
隙度
Ｃａｐｉｌａｒｙ
ｐｏｒｏｓｉｔｙ
（％）
非毛管
孔隙度
Ｎｏｎ
ｃａｐｉｌａｒｙ
ｐｏｒｏｓｉｔｙ
（％）
团粒结构
Ｓｏｉｌ
ａｇｇｒｅ
ｇａｔｅｓ
（％）
坚实度
Ｓｏｉｌ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ
（ｋＰａ）
田间持
水量
Ｆｉｅｌｄ
ｃａｐａｃｉｔｙ
（％）
饱和含
水量
Ｓａｔｕｒａ
ｔｉｏｎ
ｃａｐａｃｉｔｙ
（％）
有效水分
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｗａｔｅｒ
ｃｏｎｔｅｎｔ
（ｍｍ）
水分利
用率
Ｗａｔｅｒｕｓｅ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
（ｋｇ／ｍｍ·
ｈｍ２）
饱和导
水率
Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ
ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｖｉｔｙ
（ｍｍ／ｈ）
土壤温度
Ｓｏｉｌ
ｔｅｍｐｅｒ
ａｔｕｒｅ
（℃）
Ｗ→Ｐ
Ｔ １．２５ ５２．６７ ４６．６７ ６．００ １０．５２ １１２１．９０ ２５．１２ ４１．２７ ９４．１２ ６．０１ ７２．６２ ２３．０９
ＮＴ １．１７ ５５．８６ ４９．６５ ６．２１ １１．３４ １３８８．７０ ２６．１３ ４３．８１ １００．８７ ５．７２ ７２．４７ ２３．３３
ＴＳ １．１７ ５６．０３ ４８．６８ ７．３６ ９．４７ １１０１．３９ ２５．５６ ４３．４２ ８３．５０ ５．９９ ７６．０４ ２２．９３
ＮＴＳ １．１５ ５６．６４ ４８．５３ ８．１１ １５．２６ １００９．８７ ２６．７３ ４４．５５ ９０．５８ ７．０９ ８７．５０ ２２．０３
ＴＰ １．２２ ５３．９０ ４８．７２ ５．１８ ８．３９ １３２１．７９ ２６．８６ ４３．６６ ９０．５８ ６．５０ ６３．１２ ２２．３７
ＮＴＰ １．１６ ５６．３６ ４９．６９ ６．６７ １０．８１ １３４６．７３ ２５．５１ ４４．５２ １０６．３４ ６．１８ ５４．８８ ２２．２７
Ｆ值Ｖａｌｕｅ ４．５４ ４．５４ ３．０３ ４．３２ ４５．０３ ４．０９ ０．７０ ３．４３ ４０．３２ ２．４７ ９．２０ ２．６３
Ｐ→Ｗ
Ｔ １．２７ ５１．９５ ４８．０７ ３．８８ ９．７７ １０８３．６３ ２６．２１ ３８．９９ １００．４３ ６．５４ ６２．９７ ２２．５０
ＮＴ １．２２ ５３．８０ ４８．７７ ５．０３ １０．５５ １４３８．７１ ２６．５４ ４１．０３ １０６．０２ ６．６９ ７４．５７ ２２．５８
ＴＳ １．２４ ５３．３５ ４７．９４ ５．４１ １０．７５ １４３３．０６ ２６．６７ ４０．５０ １０１．８０ ６．６１ ５５．６３ ２２．５４
ＮＴＳ １．２５ ５２．８４ ４７．１５ ５．６９ １３．４８ １０９１．１４ ２６．０５ ４１．２３ １０５．０４ ７．４４ ８０．８９ ２２．２９
ＴＰ １．２５ ５２．９６ ４９．２７ ３．７０ ７．８０ １１４７．５６ ２５．６８ ４０．５９ ９３．２６ ７．７０ ４４．９３ ２２．１６
ＮＴＰ １．２３ ５３．５２ ４９．５１ ４．００ １１．２９ １０７５．６２ ２６．０５ ４１．９９ １００．２５ ７．６８ ４６．１６ ２２．１６
Ｆ值Ｖａｌｕｅ ２．０８ ２．０８ ３．８６ ８．３８ ６８．４９ ２．８７ ０．８３ ３．３５ １０．７０ ５．０１ ７．３３ ０．５９
注： 表示犘＜０．０５；表示犘＜０．０１。
Ｎｏｔｅ：ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔｔｈｅ０．０５ｌｅｖｅｌ；ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔｔｈｅ０．０１ｌｅｖｅｌ．
２．２ 不同耕作方式下土壤物理质量评价
２．２．１ 因子隶属度计算 本研究中土壤饱和导水率、有效水分、团粒结构、孔隙度等因子与土壤物理质量呈正相
关，采用升型分布函数（式１），而土壤容重、坚实度、温度等指标与土壤物理质量呈负相关，采用降型分布函数（式
２）；通过式（１）和式（２）将评价指标的实测值转换为介于０～１的数值，实现指标量纲归一化，即得到各评价因子
的隶属度（表３）。
２．２．２ 指标权重确定 由于土壤的各个因子状况与重要性不同（指标对土壤物理质量的贡献不同），故对各项指
标应给以一定的权重，用以表示各因子的重要性程度。在以往的研究中，普遍采用人为打分确定，为了避免人为
主观影响，本研究利用多元统计分析中的主成分分析法确定。
首先分别求出各因子主成分的特征值、贡献率和累计贡献率，然后根据因子载荷矩阵求出各因子在各主成分
上的负荷量，最后通过（３）式计算各指标权重。２种轮作序列下第１、第２和第３主成分的累计贡献率均高于
８５％（表４），已足以代表原变量信息。故以前３个主成分分析因子负荷量，根据（３）式计算各因子对土壤物理质
量的作用大小，确定权重（表５）。
４ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
表３ 不同耕作措施下各因子隶属度
犜犪犫犾犲３ 犕犲犿犫犲狉狊犺犻狆犳狌狀犮狋犻狅狀狏犪犾狌犲狊狅犳狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾狇狌犪犾犻狋狔犻狀犱犻犮犪狋狅狉狊狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狊狔狊狋犲犿狊
指标Ｆａｃｔｏｒｓ
Ｐ→Ｗ
Ｔ ＮＴ ＴＳ ＮＴＳ ＴＰ ＮＴＰ
Ｗ→Ｐ
Ｔ ＮＴ ＴＳ ＮＴＳ ＴＰ ＮＴＰ
容重Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ ０．１８ ０．４１ ０．３２ ０．２７ ０．２７ ０．３６ ０．２７ ０．６４ ０．６４ ０．７３ ０．４１ ０．６８
总孔隙度Ｔｏｔａｌｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．１８ ０．４０ ０．３５ ０．２７ ０．３０ ０．３７ ０．２６ ０．６５ ０．６７ ０．７４ ０．４１ ０．７１
毛管孔隙度Ｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．５５ ０．６７ ０．５３ ０．３７ ０．７５ ０．７９ ０．３２ ０．８１ ０．６５ ０．６３ ０．６６ ０．８２
非毛管孔隙度Ｎｏｎｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．１０ ０．２６ ０．３１ ０．３５ ０．０８ ０．１２ ０．４０ ０．４２ ０．５８ ０．６８ ０．２８ ０．４９
团粒结构Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ０．２９ ０．３８ ０．４１ ０．７４ ０．０５ ０．４７ ０．３８ ０．４８ ０．２５ ０．９６ ０．１２ ０．４１
坚实度Ｓｏｉｌｓｔｒｅｎｇｔｈ ０．６９ ０．２２ ０．２３ ０．６８ ０．６０ ０．７０ ０．６４ ０．２９ ０．６６ ０．７８ ０．３８ ０．３４
田间持水量Ｆｉｅｌｄｃａｐａｃｉｔｙ ０．６５ ０．７２ ０．７４ ０．６２ ０．５１ ０．６２ ０．４４ ０．６４ ０．５３ ０．７７ ０．６５ ０．５２
饱和含水量Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ ０．１５ ０．３９ ０．３３ ０．４２ ０．３４ ０．５１ ０．４２ ０．７２ ０．６８ ０．８１ ０．７０ ０．８１
有效水分Ａｖａｉｌａｂｌｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ ０．４７ ０．５１ ０．４８ ０．５０ ０．４３ ０．４７ ０．４３ ０．４７ ０．３７ ０．４１ ０．４１ ０．５１
水分利用率 Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ０．４５ ０．４６ ０．４５ ０．５３ ０．５６ ０．５６ ０．４０ ０．３７ ０．３９ ０．５０ ０．４４ ０．４１
饱和导水率Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ０．５０ ０．６９ ０．３７ ０．７９ ０．２０ ０．２２ ０．６６ ０．７１ ０．６５ ０．９０ ０．３６ ０．５０
土壤温度Ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ０．５６ ０．５３ ０．５４ ０．６３ ０．６７ ０．６７ ０．３７ ０．２８ ０．４２ ０．７１ ０．６０ ０．６４
表４ 土壤物理因子主成分贡献率
犜犪犫犾犲４ 犆狌犿狌犾犪狋犻狏犲狆犲狉犮犲狀狋犪犵犲狅犳狆狉犻狀犮犻狆犪犾犮狅犿狆狅狀犲狀狋犻狀狊狅犻犾狆犺狊犻犮犪犾狇狌犪犾犻狋狔犻狀犱犻犮犪狋狅狉
主成分
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
ｎｕｍｂｅｒ
Ｐ→Ｗ
特征根
Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ
贡献率
Ｐｅｒｃｅｎｔｏｆｖａｒｉａｎｃｅ
（％）
累计贡献率
Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
（％）
Ｗ→Ｐ
特征根
Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ
贡献率
Ｐｅｒｃｅｎｔｏｆｖａｒｉａｎｃｅ
（％）
累计贡献率
Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
（％）
１ ５．３４ ４４．５４ ４４．５４ ５．４６ ４５．５４ ４５．５４
２ ３．３２ ２７．６９ ７２．２３ ３．２２ ２６．８２ ７２．３７
３ ２．４７ ２０．６２ ９２．８５ １．７０ １４．２０ ８６．５６
４ ０．４８ ４．０３ ９６．８９ ０．９４ ７．８２ ９４．３９
５ ０．３７ ３．１１ １００．００ ０．６７ ５．６１ １００．００
６ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
７ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
８ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
９ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
１０ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
１１ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
１２ ０．００ ０．００ １００．００ ０．００ ０．００ １００．００
２．２．３ 土壤物理质量评价 土壤物理质量是各土壤属性综合作用的结果，因而在对土壤单因素评价之后，需要
将单因素评价结果转换为由各评价因子构成的土壤物理质量的综合评价。本研究利用加权综合法（式４）和加乘
法则（式５）计算不同耕作方式下土壤物理质量综合指数，结果表明（图１），Ｐ→Ｗ 轮作序列，土壤物理质量指数
（ｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｅｘ，ＳＰＱＩ）大小排序为 ＮＴＳ＞ＮＴＰ＞ＮＴ＞ＴＳ＞Ｔ（ＴＰ）＞ＴＰ（Ｔ）；Ｗ→Ｐ轮作序列，
ＳＰＱＩ大小排序为ＮＴＳ＞ＮＴＰ＞ＴＳ＞ＮＴ＞ＴＰ＞Ｔ。不同评价模型间比较，尽管加权综合法计算所得土壤物理
质量指数小于加乘法则，但２种轮作序列各处理土壤物理质量的高低趋势基本一致。轮作序列间比较，２种评价
模型下 Ｗ→Ｐ轮作序列各处理土壤物理质量均高于Ｐ→Ｗ 轮作序列。
５第２０卷第４期 草业学报２０１１年
表５ 土壤物质量评价因子负荷量和权重
犜犪犫犾犲５ 犞犪犾狌犲狊狅犳犮狅犿狆狅狀犲狀狋犮犪狆犪犮犻狋狔犪狀犱狑犲犻犵犺狋狊狅犳狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾狇狌犪犾犻狋狔犻狀犱犻犮犪狋狅狉狊
轮作
Ｒｏｔａｔｉｏｎ
指标
Ｆａｃｔｏｒｓ
负荷量Ｃａｐａｃｉｔｙ
第１主成分
Ｆｉｒｓｔ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第２主成分
Ｓｅｃｏｎｄ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第３主成分
Ｔｈｉｒｄ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
权重 Ｗｅｉｇｈｔ
第１主成分
Ｆｉｒｓｔ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第２主成分
Ｓｅｃｏｎｄ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第３主成分
Ｔｈｉｒｄ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
Ｐ→Ｗ 容重Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ ０．３７ ０．９０ －０．１７ ０．０５ ０．１８ ０．０３
总孔隙度Ｔｏｔａｌｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．２７ ０．９３ －０．２３ ０．０４ ０．１９ ０．０４
毛管孔隙度Ｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ －０．５９ ０．５６ －０．５１ ０．０８ ０．１１ ０．１０
非毛管孔隙度Ｎｏｎｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．８５ ０．１２ ０．３６ ０．１２ ０．０２ ０．０７
团粒结构Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ０．５９ ０．１１ ０．７５ ０．０８ ０．０２ ０．１４
坚实度Ｓｏｉｌｓｔｒｅｎｇｔｈ －０．６６ －０．３０ ０．６０ ０．０９ ０．０６ ０．１２
田间持水量Ｆｉｅｌｄｃａｐａｃｉｔｙ ０．８９ ０．０３ －０．３２ ０．１２ ０．０１ ０．０６
饱和含水量Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ ０．０１ ０．９０ ０．４３ ０．００ ０．１８ ０．０８
有效水分Ｐｌａｎｔａｖａｉｌａｂｌｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ ０．９１ ０．１１ ０．２５ ０．１３ ０．０２ ０．０５
水分利用率 Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ －０．６８ ０．４７ ０．５４ ０．０９ ０．１０ ０．１０
饱和导水率Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ０．７５ －０．２５ ０．４２ ０．１０ ０．０５ ０．０８
土壤温度Ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ －０．８０ ０．３１ ０．５２ ０．１１ ０．０６ ０．１０
Ｗ→Ｐ 容重Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ ０．８８ ０．３４ －０．２６ ０．１２ ０．０６ ０．０７
总孔隙度Ｔｏｔａｌｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．８７ ０．３５ －０．２７ ０．１２ ０．０６ ０．０７
毛管孔隙度Ｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．４９ ０．８５ －０．０７ ０．０６ ０．１６ ０．０２
非毛管孔隙度Ｎｏｎｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ ０．８１ －０．３７ －０．３４ ０．１１ ０．０７ ０．０９
团粒结构Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ０．７８ －０．３５ －０．１９ ０．１０ ０．０７ ０．０５
坚实度Ｓｏｉｌｓｔｒｅｎｇｔｈ ０．３２ －０．９２ －０．０４ ０．０４ ０．１７ ０．０１
田间持水量Ｆｉｅｌｄｃａｐａｃｉｔｙ ０．７４ ０．００ ０．３４ ０．１０ ０．００ ０．０９
饱和含水量Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ ０．８２ ０．５３ ０．１９ ０．１１ ０．１０ ０．０５
有效水分Ｐｌａｎｔａｖａｉｌａｂｌｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ －０．０１ ０．６６ －０．１７ ０．００ ０．１２ ０．０４
水分利用率 Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ０．６３ －０．３９ ０．６５ ０．０８ ０．０７ ０．１７
饱和导水率Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ０．５９ －０．５４ －０．５４ ０．０８ ０．１０ ０．１４
土壤温度Ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ０．５９ －０．０２ ０．７１ ０．０８ ０．００ ０．１８
３ 讨论
免耕和秸秆覆盖土壤的物理条件优于传统耕作的土壤［２８，２９］，因为免耕对土壤容重、孔隙度、土壤团聚体和微
团聚体都有不同程度的良好作用，从而为土壤良好结构的形成奠定了基础［３０，３１］。但地膜覆盖对土壤物理性质影
响的说法不尽一致。廖萍和黄国勤［３２］研究发现，地膜覆盖和秸秆覆盖均可以降低土壤容重，增加土壤孔隙度，改
善土壤的通透性，但地膜覆盖在改善土壤物理性状方面优于秸秆覆盖。李世清等［３３］研究表明，长期覆膜会恶化
土壤生态条件，使得土壤有机质过分矿化，土壤水稳性团粒和微生物数量等减少。本研究对黄土高原西部旱农区
６种不同耕作方式下土壤物理性质的分析发现，保护性耕作在降低土壤容重和坚实度的同时，显著提高了土壤总
孔隙度，增加了土壤＞０．２５ｍｍ团粒结构的含量，这与冯跃华等［３４］在稻田的研究一致，其研究认为与翻耕相比，
免耕直播田土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和通气孔隙度达到５５．６１％，５１．１８％和４．４３％，分别增加５．５８％，
２．３８％和６５．２９％，容重降低７．６６％；伊朗粘性土壤的试验表明［３５］，０～１０ｃｍ土层免耕与传统耕作土壤容重差异
不明显，免耕土壤容重略高，１０～２０ｃｍ免耕较传统耕作容重显著增大。
６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
图１ 不同耕作措施下土壤物理质量指数
犉犻犵．１ 犛狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾狇狌犪犾犻狋狔犻狀犱犲狓狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狊狔狊狋犲犿狊
Ａ：加权综合法 Ｗｅｉｇｈｔｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｅｔｈｏｄ；Ｂ：加乘法则 Ａｄｄｉｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
土壤结构特别是孔隙度及孔隙大小分布影响土壤水分的渗透以及保水持水性能。土壤饱和导水率是反映土
壤渗透性能的重要物理指标，是土壤质地、容重、孔隙分布特征的函数，其中孔隙分布特征对饱和导水率的影响最
大［３６］。在田间条件下，由于土壤干湿交替、冻融过程、根孔、虫洞、土壤裂隙等因素的影响常常导致土壤大孔隙的
存在，虽然大孔隙可能比例很小，但常常导致土壤水的快速流动，使导水率显著增大［３７］。本研究结果表明，免耕
秸秆覆盖显著提高了土壤饱和导水率。有研究认为［２８，２９，３８］，免耕土壤入渗能力显著高于翻耕，这主要与免耕条件
下形成的良好土体结构有关，免耕使其有效毛细管增多，而且孔管连续不间断，有利于水分的快速移动。另有研
究表明［３９］，免耕覆盖后土壤的入渗能力高于传统犁耕，是由于覆盖改变了土壤结构的稳定性所致。Ｄａｏ［４０］研究
发现，与传统耕作相比，免耕秸秆覆盖缓解了雨滴对地表的打击，降低了土壤容重和地表结皮的发育，因而提高了
土壤水分入渗能力。土壤饱和含水量是土壤中所有孔隙都为水分所充满时的土壤含水量，表示了土壤的持水性
能。本研究免耕３处理（ＮＴ、ＮＴＳ、ＮＴＰ）土壤饱和含水量均高于传统耕作３处理（Ｔ、ＴＳ、ＴＰ），免耕避免了机械
对土壤的扰动作用，促进土壤结构体的形成，土壤内不但保持有较高的总孔隙度，也保持了较为适宜的毛管孔隙
度，使土壤的保水持水性能增强［４１］，提高了土壤饱和含水量，于同艳和张兴义［４２］有类似的报道；另外，秸秆覆盖有
利于土壤中有机质的累积，不但改善了土壤结构，使得孔隙度增加，同时改善土壤的胶体状况，增强土壤吸附作
用，这两方面均有利于土壤水分的保持，从而提高土壤饱和含水量［４３］。
土壤物理性质的好坏源于土壤结构，并最终影响到土壤物理质量［２］。本研究发现，与传统耕作（Ｔ）相比，除
传统耕作地膜覆盖（ＴＰ）处理外，其余４种不同方式的保护性耕作措施均有利于土壤物理质量的改善，但免耕秸
秆覆盖的效果最为明显。免耕避免了机械对土壤的扰动而维持了其结构的稳定性，秸秆覆盖增加了土壤表层残
留物和根茬，提高了土壤有机质含量，促进水稳性团粒结构形成，并改善土壤通透性［４４，４５］，综合表现为土壤物理
质量提高。轮作序列间比较，Ｗ→Ｐ轮作序列各处理土壤物理质量均高于Ｐ→Ｗ 轮作序列，这与试验初期（２００２
年）２种轮作序列种植的作物不同（Ｗ→Ｐ轮作序列种植的作物为小麦，Ｐ→Ｗ 轮作序列种植的作物为豌豆），对农
田土壤水肥的消耗和土壤结构性质的影响不同，造成２种轮作序列土壤环境的迥异，最终影响到土壤物理质量的
变化，具体原因有待于进一步研究探讨。
４ 结论
在黄土高原西部旱农区，以免耕和覆盖为主的保护性耕作有利于降低土壤容重和坚实度，同时显著提高土壤
孔隙度、团粒结构，改善土壤的保水持水性能。保护性耕作实施７年后，总孔隙度在ＮＴ、ＴＳ、ＮＴＳ、ＴＰ和ＮＴＰ
处理下分别比Ｔ处理提高了４．８１％，４．５４％，４．６３％，２．１４％和５．０１％；毛管孔隙度分别提高了３．９２％，２．０２％，
１．０４％，３．４５％和４．７３％；饱和含水量分别提高了５．６９％，４．５４％，６．８５％，４．９５％和７．７９％。ＮＴ、ＮＴＳ和ＮＴＰ
处理团粒结构分别比Ｔ处理提高了７．８９％，４１．５２％和９．１６％；ＮＴ和ＮＴＰ处理有效水分比Ｔ处理分别提高了
６．３７％和６．４０％。ＮＴ和ＮＴＳ处理饱和导水率分别比Ｔ处理提高了９．１１％和２４．４７％。ＮＴＳ和ＮＴＰ处理水
７第２０卷第４期 草业学报２０１１年
分利用率分别比Ｔ处理提高了１５．８７％和１０．１３％。耕作方式对土壤物理性质的影响最终反映到土壤物理质
量，与传统耕作（Ｔ）相比，除传统耕作地膜覆盖（ＴＰ处理）外，其余４种不同方式的保护性耕作措施均有利于土壤
物理质量的改善，但免耕秸秆覆盖的效果最为明显。因此，在黄土高原地区独特侵蚀环境下，实施免耕的基础上
进行秸秆覆盖，有助于形成良好的土壤结构，提高土壤渗透性能，降低地表径流，减少土壤侵蚀，促进土壤物理质
量提高。
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９第２０卷第４期 草业学报２０１１年
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犾狅狀犵狋犲狉犿犮狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀狋犻犾犪犵犲狅狀狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾
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ＺＨＡＮＧＲｅｎｚｈｉ１，２，ＬＵＯＺｈｕｚｈｕ１，２，ＣＡＩＬｉｑｕｎ１，２，ＨＵＡＮＧＧａｏｂａｏ２，３，ＬＩＬｉｎｇｌｉｎｇ２，３，ＸＩＥＪｕｎｈｏｎｇ２，３
（１．ＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＦａｃｕｌｔｙｏｆＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＧａｎｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｒｉｄｌａｎｄＣｒｏｐＳｃｉｅｎｃｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；３．Ａｇｒｏｎｏｍｙ
ＦａｃｕｌｔｙｏｆＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｌｏｎｇｔｅｒｍｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｒａｉｎｆｅｄｆａｒｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎ
ＤｉｎｇｘｉｏｎｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅａｎｄｆｉｖｅｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｐａｔ
ｔｅｒｎｓ［ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ（Ｔ），ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅｗｉｔｈｓｔｕｂｂｌｅｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＴＳ），ｎｏｔｉｌｗｉｔｈｎｏｓｔｕｂｂｌｅ
（ＮＴ），ｎｏｔｉｌｗｉｔｈｓｔｕｂｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ（ＮＴＳ），ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅｗｉｔｈｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇ（ＴＰ）ａｎｄｎｏｔｉｌｗｉｔｈ
ｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇ（ＮＴＰ）］ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｆｕｌｙｐｈａｓｅｄｗｉｔｈｔｗｏｒｏｔａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．Ｐｈａｓｅ１
ｓｔａｒｔｅｄｗｉｔｈｆｉｅｌｄｐｅａ（犘犻狊狌犿狊犪狋犻狏狌犿）ｆｏｌｏｗｅｄｂｙｓｐｒｉｎｇｗｈｅａｔ（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）（Ｐ→Ｗ）ｗｈｅｒｅａｓｐｈａｓｅ
２ｓｔａｒｔｅｄｗｉｔｈｓｐｒｉｎｇｗｈｅａｔｆｏｌｏｗｅｄｂｙｆｉｅｌｄｐｅａ（Ｗ→Ｐ）．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｈｉｇｈｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｈｅｓｉｘｔｉｌａｇｅｍｅａｓｕｒｅｓｉｎｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｏｉｌａｇｇｒｅｇａｔｅｓ，ａｖａｉｌａｂｌｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
ａｎｄｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅａｌｓｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｓｏｍｅｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｏｉｌｂｕｌｋ
ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｏｔａｌｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｎｏｎｃａｐｉｌａｒｙｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｓｏｉｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅ
ｗｅｒｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｆｉｅｌｄｃａｐａｃｉｔｙ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎ
ａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｗｅｉｇｈｔｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｅｔｈｏｄ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｌａｇｅｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅｏｒｄｅｒｏｆｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｅｘｆｒｏｍｈｉｇｈｔｏｌｏｗｗａｓＮＴＳ，
ＮＴＰ，ＮＴ，ＴＳ，Ｔ（ＴＰ）ａｎｄＴＰ（Ｔ）ｉｎＰ→Ｗｒｏｔａｔｉｏｎ，ａｎｄＮＴＳ，ＮＴＰ，ＴＳ，ＮＴ，ＴＰａｎｄＴｉｎＷ→Ｐｒｏｔａｔｉｏｎ．
Ｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｔｉｌａｇｅｍｅａｓｕｒｅｓｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｖｅｒｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙｌｅｖｅｌｓ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄｓｏｉｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｏｓｅ
ｆｒｏｍｔｉｌａｇｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｒｒｅｓｉｄｕｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｄｓｏｉｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅｎｈａｎｃｅｄｗａｔｅｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅｄ
ｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｌｏｓｓ，ａｎｄｈｅｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ；ｎｏｔｉｌ；ｓｔｕｂｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ；ｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙ
０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４