免耕对农田土壤持水特性和有机碳储量影响的区域差异

摘要

[目的]分析耕作对土壤碳储量的影响,明确我国东北、华北地区的科学耕作方式,为区域优化耕作模式、改善土壤提供依据.[方法]基于吉林公主岭(GZL)、山西寿阳(SSY)、河北廊坊(HLF)、山西临汾(SLF)4个长期定位试验,选择传统耕作(CT)、免耕(NT)两个耕作处理,分析耕作对有机碳影响的区域差异. [结果](1)免耕对土壤容重和紧实度影响存在区域性差异,显著提高了东北冷凉区黏质黑土(公主岭)和华北砂质潮土(廊坊)的土壤容重和紧实度,土壤容重分别增加了12.1％、0.7％,但降低了黄土高原东部粉砂壤质黄土(临汾)和砂壤质褐土(寿阳)的土壤容重和紧实度,土壤容重分别降低了1.5％、8.2％.(2)公主岭试验点0、10 kPa土壤体积含水量处理间差异显著,免耕较传统耕作分别提高了40.4％、30.1％;寿阳试验点0、10、500 kPa下免耕较传统耕作土壤体积含水量分别降低了6.4％、4.3％、5.9％,350 kPa下提高了2.1％;廊坊试验点1 0、350、500kPa免耕下土壤体积含水量分别提高了0.6％、5.6％、2.6％;临汾试验点0和10 kPa免耕下土壤体积含水量分别降低了7.1％、5.5％,350和500 kPa土壤体积含水量分别提高了2.9％、8.9％.(3)在4个区域,免耕显著提高了0-10 cm表层土壤有机碳储量,其中公主岭增加最显著,提高了45.4％;但免耕对0-80 cm土层总有机碳储量影响存在区域性差异,公主岭提高了7.2％,寿阳、廊坊、临汾分别降低了26.8％、31.3％、23.5％.(4)土壤有机碳与饱和含水量呈极显著正相关关系,而与年均温、年降水、紧实度具有显著负相关关系,有机碳储量受气候因子、持水能力、紧实度的影响显著.[结论]由于我国东北和华北地区气候、作物类型、土壤性质等不同,免耕对土壤有机碳储量影响存在区域性差异,可以显著提高各区域表层土壤有机碳储量,但仅提高了东北冷凉区黏质黑土(公主岭)土壤总有机碳储量.总体来说,免耕保护性耕作技术是提高表层有机碳储量的有效途径.