池永清，章明奎

(1.麗水市土肥植保能源總站，浙江 麗水 323050；2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

南方丘陵山地新墾耕地普遍存在季節(jié)性缺水問(wèn)題[1-4]，這一方面與該地區(qū)降水分布不均、 供需矛盾突出有關(guān)，另一方面與土壤本身調(diào)控供水能力較弱有關(guān)。過(guò)去幾十年國(guó)內(nèi)研究者已從開源節(jié)流、降耗增效等方面對(duì)丘陵山地土壤的抗旱作過(guò)調(diào)研，提出了等高撩壕栽培、深溝高畦耕作、選用抗旱品種、推廣秸稈覆蓋、間作套種、節(jié)水灌溉、改良土壤結(jié)構(gòu)、中耕松土及割草覆蓋保水防旱等技術(shù)[5-7]，均得到了一定的成就。研究表明，土壤深層水分也可被作物吸收利用[8]，因此，如何通過(guò)擴(kuò)蓄增容來(lái)增加土壤蓄水性在一定程度上可減免農(nóng)作物干旱，但有關(guān)丘陵紅壤新墾耕地抗旱與保蓄的研究較為薄弱。以往的研究表明，施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑可改善土壤物理性狀，提高土壤保水性[9-12]。為此，基于前期對(duì)土壤結(jié)構(gòu)改良劑比較研究的基礎(chǔ)上，在浙中地區(qū)選擇3種代表性不同質(zhì)地(砂壤土、黏壤土和黏土)的新耕紅壤旱地，開展了深耕配施結(jié)構(gòu)調(diào)理劑對(duì)土壤水分狀況的影響試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)處理

1.1 供試土壤

觀察試驗(yàn)在浙中金衢盆地內(nèi)進(jìn)行。分別選擇3類質(zhì)地不同的新墾低丘紅壤旱地進(jìn)行試驗(yàn)，其基本性狀見表1，試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)含量均較低，呈酸性，陽(yáng)離子交換量以黏土最高，砂土最低。

表1 供試土壤基本性狀Table 1 Basic properties of the tested soil

1.2 供試改良劑

聚丙烯酰胺(PAM)和商品有機(jī)肥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)觀察時(shí)間為2019年12月至2020年12月。各設(shè)置3個(gè)處理，每一處理的面積12 m2(3 m×4 m)：(1)對(duì)照：不施任何改良劑，耕作深度0～20 cm(常規(guī)耕作)；(2)施結(jié)構(gòu)調(diào)理劑：耕作深度0～20 cm，結(jié)合耕作每小區(qū)施4.05 kg聚丙烯酰胺(PAM)+54 kg商品有機(jī)肥(相當(dāng)于每667 m2施PAM 225 kg和商品有機(jī)肥3 000 kg)；(3)深耕配施結(jié)構(gòu)調(diào)理劑：耕作深度0～50 cm，每小區(qū)施4.05 kg聚丙烯酰胺(PAM)+54 kg商品有機(jī)肥與0～20 cm土層混勻。分別在2020年1、3、5、7、9、11月用土鉆取樣方法，測(cè)定各深度土壤的含水量。并在2020年12月用容重圈法測(cè)定土壤容重、最大吸濕量、田間持水量和飽和導(dǎo)水率，同時(shí)取原狀土測(cè)定水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量。每次用土鉆法取樣后，用附近農(nóng)地碎土填封取土洞，并用木樁作上記號(hào)，避免下次取樣在附近打鉆。每次取樣重復(fù)5次。試驗(yàn)期間年降水量1 450 mm，試驗(yàn)地年平均溫度約17.3 ℃。各處理上種植黑麥草。

1.4 測(cè)試方法

土壤團(tuán)聚體用濕篩法測(cè)定[13]；土壤含水率用新鮮土樣直接烘干測(cè)定；土壤pH值用電位計(jì)測(cè)定[13]，土水比1∶2.5；有機(jī)碳用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測(cè)定[13]；陽(yáng)離子交換量(CEC)用醋酸銨交換法測(cè)定[13]；土壤容重和田間持水量用容重圈法測(cè)定[13]；飽和導(dǎo)水率依據(jù)森林土壤滲透性測(cè)定方法(LY/T 1218-1999)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤容重、水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的影響

深耕和施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑均可明顯降低土壤容重，但僅施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑的處理只對(duì)表土容重產(chǎn)生影響(表2)，砂壤土、黏壤土和黏土表層土壤的容重分別下降0.07、0.09和0.03 g·cm-3；深耕后全剖面的土壤容重均有明顯的下降，砂壤土、黏壤土和黏土表層土壤的容重分別下降0.08、0.08和0.04 g·cm-3，20～<35 cm土壤分別下降0.05、0.08和0.07 g·cm-3，35～50 cm土壤分別下降0.10、0.11和0.11 g·cm-3，下降幅度隨深度有所增加，在3種質(zhì)地的土壤中表現(xiàn)較為一致。深耕對(duì)土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成無(wú)明顯的影響，但施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑后，表層土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量均有明顯的提高，這在砂壤土中特別明顯，砂壤土、黏壤土和黏土表層土壤的>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體分別增加32.60%、30.81%和18.67%。

表2 深耕和施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑對(duì)土壤物理性狀的影響Table 2 Effects of deep tillage and application of structural conditioner on soil physical properties

2.2 對(duì)土壤田間持水量和飽和導(dǎo)水率的影響

測(cè)定表明，對(duì)照處理砂壤土、黏壤土和黏土的表層土壤最大吸濕量分別為0.97%、1.96%和3.14%，施用結(jié)構(gòu)改良劑后相應(yīng)最大吸濕量分別為1.03%、1.94%和3.08%，深耕+結(jié)構(gòu)調(diào)理劑后相應(yīng)最大吸濕量分別為1.02%、1.96%和3.11%，表明深耕和結(jié)構(gòu)調(diào)理劑對(duì)土壤最大吸濕量影響不明顯。但深耕及施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑后土壤的保水性也發(fā)生了變化，對(duì)照處理砂壤土、黏壤土和黏土的表層土壤田間持水量分別為16.63%、22.73%和31.43%，施用結(jié)構(gòu)改良劑后相應(yīng)土壤田間持水量分別為18.21%、24.67%和35.78%，分別比對(duì)照增加1.58%、1.94%和4.35%；深耕+結(jié)構(gòu)調(diào)理劑后相應(yīng)土壤田間持水量分別為17.98%、25.01%和34.11%，分別比對(duì)照增加1.35%、2.28%和2.68%，表明結(jié)構(gòu)調(diào)理劑可顯著提高表層土壤的保水性，其中在黏土中最為明顯，但深耕對(duì)表層土壤的保水性影響不明顯。由于容重和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的變化，施用調(diào)理劑和深耕大大增加了土壤的飽和導(dǎo)水率，其中深耕增加了全剖面的導(dǎo)水率，這表明雨季有更多的降水可進(jìn)入土壤，深耕后土壤中水分向下遷移的潛力明顯增強(qiáng)。深耕后砂壤土、黏壤土和黏土的表層土壤飽和導(dǎo)水率分別比對(duì)照增加2.90、7.49和10.71 mm·d-1；20～<35 cm土壤飽和導(dǎo)水率分別比對(duì)照增加4.19、5.89和13.93 mm·d-1；35～50 cm土壤飽和導(dǎo)水率分別比對(duì)照增加4.74、7.66和15.46 mm·d-1；飽和導(dǎo)水率隨深度增加，在黏土和黏壤土中的效果好于砂壤土。

2.3 對(duì)土壤含水量的影響

表3為對(duì)各試驗(yàn)小區(qū)水分動(dòng)態(tài)觀察的結(jié)果。每次水分檢測(cè)都在晴天進(jìn)行。結(jié)果表明，各試驗(yàn)區(qū)土壤含水量隨時(shí)間發(fā)生明顯的變化，1-7月，土壤含水量呈現(xiàn)增加，7-11月，土壤含水量又逐漸下降。施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑后，1-7月，多數(shù)情況下表層土壤含水量明顯高于對(duì)照，20～<35 cm土層中水分也有增加的趨勢(shì)；深耕后，1-7月，表土含水量明顯高于對(duì)照；7-11月，雖然表土含水量逐漸下降，與對(duì)照和施用調(diào)理劑處理的較為接近，但20～50 cm土層中水分始終高于對(duì)照和施調(diào)理劑處理的土壤。這一結(jié)果證明了深耕可增加深層土壤的水分含量，與以上土壤容重和飽和導(dǎo)水率的變化一致。

表3 深耕和施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑對(duì)各土層土壤水分狀況的影響Table 3 Effects of deep tillage and application of structural conditioner on soil water status in different soil layers

2.4 對(duì)土壤蓄水量的影響

表4為0～50 cm土體貯水量的計(jì)算結(jié)果。結(jié)果表明，施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑后土壤貯水量發(fā)生了變化，1-7月間，砂壤土、黏壤土和黏土0～50 cm土體貯水量分別比對(duì)照增加0.17%～10.78%、-2.10%～3.45%和3.27%～9.61%，以黏土和砂壤土的增幅較為明顯，對(duì)黏壤土的影響較小。對(duì)于砂壤土，施用調(diào)理劑后，雨季貯水量有所增加，但9月份后，其貯水量卻有輕微下降，這可能是砂壤土施調(diào)理劑后由于結(jié)構(gòu)改善、增加了毛管孔隙，在干旱季節(jié)增加了土壤的蒸發(fā)損失。但深耕后，無(wú)論土壤質(zhì)地是砂壤土還是黏壤土或黏土，其土壤貯水量均顯著增加，砂壤土、黏壤土和黏土貯水量分別比對(duì)照高2.06%～12.16%、1.73%～12.41%和5.53%～23.62%，以黏土的增幅最為明顯。這一結(jié)果表明，深耕對(duì)增加黏質(zhì)耕地貯水能力有很大的幫助。

表4 深耕和施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑對(duì)0～50 cm土體貯水量的影響Table 4 Effect of deep ploughing and application of structural conditioner on the water storage capacity of 0-50 cm soil

3 結(jié)論

施用結(jié)構(gòu)調(diào)理劑和深耕對(duì)土壤水分特性的一年觀察試驗(yàn)表明：1)深耕配施結(jié)構(gòu)調(diào)理劑可顯著降低土壤容重，提高了土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量，增加土壤保水性；2)深耕配施結(jié)構(gòu)調(diào)理劑顯著提高雨季土壤蓄水量，干旱季20～50 cm土層水分也明顯高于對(duì)照；3)深耕對(duì)改善土壤水分的效果在黏土中最為明顯，在砂壤土中效果較不明顯。