完美论文网提供本科论文、硕士毕业论文写作指导、论文发表及论文查重服务!QQ:249367238

电话:18796337551
当前位置:完美论文网农林论文 → 文章正文

半干旱地区保护性耕作与农业可持续发展研究

作者:完美论文网  来源:www.wmlunwen.com  发布时间:2021/8/24 10:42:06  

摘要:保护性耕作,包括任何形式的少耕或免耕,尽可能少地扰动土壤以种植作物,尽可能不破坏土壤自身结构和理化性质,通过减少耕作、作物留茬、秸秆覆盖等方式,为作物生长提供良好的生境。近几十年来,随着越来越多地区采用保护性耕作实践,保护性耕作被认为比传统耕作方式更具可持续性。

少耕或免耕作为一种减少土壤退化和保持土壤水分的保护性耕作方法,由于其经济效益和环境效益明显,目前在世界各地越来越多地区的农业系统中被采用。实践表明,改良土壤、对抗侵蚀和提高产量方面,保护性耕作比常规模式的耕作更有效益。

关键词:保护性耕作;作物产量;土壤养分;酶活性;土壤生物多样性;

一、保护性耕作与作物产量

由于半干旱地区年降水量较低、年际间分布不均匀,水分常常限制旱作作物的生产,保护性耕作极大地提高了在土壤捕获和保留降水的能力。水是半干旱地区作物生产的主要制约因素,与传统耕作方法相比,保护性耕作能够通过增强渗透、减少蒸发、增加小孔比例来增加土壤含水量,改善土壤水分状况,保护性耕作制度下的较高产量与保水性的改善有关[1]。

农业机械造成的土壤压实也会对植物生长和作物产量产生不利影响。土壤压实通过减少大孔隙影响土壤结构,导致植物和微生物活动所必需的土壤气体(如氧气)的减少,同时降低了根系对养分的吸收,从而降低了植物生长。

因此,在半干旱地区,免耕和少耕往往会增加作物产量。有研究表明,通过优化土壤水分和养分的管理,中国黄土高原的农业产量可以大幅提高,增幅可能高达3倍之多[2]。

二、保护性耕作与土壤养分

土壤有机质不仅是植物、土壤分解者的营养和能量来源,还在土壤结构、土水关系、化学肥力、生物多样性等诸多方面都起着至关重要的作用。因此,其是综合评价土壤质量的关键指标。

集约型土壤耕作导致农业土壤退化,土壤有机质减少,土壤结构丧失,对土壤功能产生不利影响,并对未来产量造成威胁。

免耕对半干旱地区土壤的改良效果目前已得到普遍认可,提高和保持土壤有机质、减少养分流失对半干旱地区的可持续农业至关重要。耕作造成的土壤团聚体退化可能是有机物流失的主要机制,保护性耕作下的土壤团聚体由于大团聚体的反复机械破坏,容易受到干湿破坏或雨滴冲击的破坏力[3]。免耕还能减少侵蚀,保持土壤聚集,有更高的土壤养分水平。高化肥投入超过作物需求的集约农业导致土壤养分积累,然而,土壤中总磷浓度的增加会导致地表径流中可溶性磷和沉积物相关磷浓度的增加。除了地表径流造成的磷损失外,磷的淋溶作为一种重要的磷迁移途径,导致了淡水系统的富营养化。研究表明,减少耕作可以降低土壤侵蚀和与沉积物相关的磷流失[4]。

此外,为了克服土壤有机碳和土壤肥力低的问题,自然休耕是一种有效的方法。然而,由于人口压力,长时间的休耕很难实现。

三、保护性耕作与土壤酶活

酶活性随季节变化,并取决于土壤的化学、物理和生物特性,被认为是一种适合用于评价自然或农业生态系统中土壤变化程度的重要指标[5]。

保护性耕作对半干旱地区土壤酶活性有积极影响,微生物群落的组成可以通过管理实践、基质可用性和组成、土壤类型、土壤湿度、土壤化学性质、土壤养分状况的改变而改变,连续长期免耕下土壤酶活性和微生物生物量碳增大,此外,秸秆还田也有助于提高酶活性[6]。

四、保护性耕作与土壤生物多样性

耕作方式的改变和作物留茬会导致土壤生物数量和组成发生变化,土壤生物响应耕作引起的土壤物理、化学环境的变化,反过来又影响土壤物理、化学条件,如土壤结构、养分循环和有机质分解,土壤生物的活动能促进土壤养分的矿化,是土壤重要的生态功能。由于土壤生物多样性的增加将提高土壤质量,在低投入的可持续农业中尤其重要。

传统耕作方式增加了作物残留物的分解,通过重新分配食物资源和暴露受保护的碳,改变了土壤食物网的结构。而保护性耕作能够保持土壤养分和结构,增加土壤碳的固存,并为土壤生物提供适宜的生境和基质。例如,土壤的混合和土壤过度压实可能会对丛枝菌根真菌在植物根部的定植产生负面影响,这是由于根外菌丝体遭到破坏,并可能导致土壤微生物生物量和酶活性的降低[7]。

五、保护性耕作与杂草问题

免耕相比于传统耕作方式具有多方面的优势,然而,免耕制度下,杂草长势旺盛,缺乏有效的杂草控制方法,这是限制免耕制度广泛采用的主要因素。

耕作方式影响杂草种子在土壤中的垂直分布,在免耕条件下,杂草种子在表层土壤中积累,处于有利于发芽的表层土壤,杂草种群的密度增加,进而与作物争夺养分和水资源[8]。

此外,残留在土壤表面的大量作物残茬可能会拦截除草剂活性成分,从而影响除草剂的作用效果。作物残茬是除草剂功效降低的部分原因,杂草控制无效限制了保护性耕作系统的采用。在免耕制度下,结合作物残茬选择有效的除草剂,可能会为加强杂草控制提供一个可行的选择[9]。

参考文献

[1] 李玲玲,黄高宝,张仁陟,等.不同保护性耕作措施对旱作农田土壤水分的影响[J].生态学报,2005(9):2326-2332.

[2] Fan X L,Zhang F S.Soil Water,Fertility and Sustainable Agricultural Production in Arid and Semiarid Regionson the Loess Plateau[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science,2000(1):107-113.

[3] 康轩,黄景,吕巨智,等.保护性耕作对土壤养分及有机碳库的影响[J].生态环境学报,2009(6):2339-2343.

[4] 陈静蕊,刘佳,王惠明,等.保护性耕作措施对陡坡地养分流失的影响[J].中国土壤与肥料,2018(1):152-158.

[5] 王芸,韩宾,史忠强.保护性耕作对土壤微生物特性及酶活性的影响[J].水土保持学报,2006(4):120-122.

[6] 林玥,郝嘉琪,王维钰.不同耕作措施对黄土高原区域大豆根际土壤微生物量、酶活性和养分的影响[J].西北农业学报,2019(4):620-630.

[7] 张贵云,张丽萍,魏明峰.长期保护性耕作对丛枝菌根真菌多样性的影响[J].中国生态农业学报,2018(7):1048-1055.

[8] 魏有海,郭青云,郭良芝,等.青海保护性耕作农田杂草群落组成及生物多样性[J].干旱地区农业研究,2013(1):219-225.

[9] 韩惠芳,宁堂原,李增嘉,等.保护性耕作和杂草管理对冬小麦农田土壤水分及有机碳的影响[J].应用生态学报,2011(5):80-85.

联系方式

客服QQ 249367238
客服热线18796337551
网站地址 www.wmlunwen.com
郑重承诺 原创,包修改,包通过!
完美论文网真诚欢迎新老客户的光临与惠顾!