耕作对土壤质量与持续利用的影响

近向２ｌ世纪的士壤科学：１０８～１１０中国环境科学出版社耕作对土壤质量和持续利用的影响’张月英１章明奎１余天军２（１浙江大学十化系，杭州３１００２９；２江Ｉｌ『市贺村片农技站，３２４１０９）摘要·本文艘耕怍对七壤稳定性、土壤退化、土壤复暹、土壤质量和土壤资源持续利用等的影响进｝，了“沦，关键词：耕作；十壤质量；｛。壤退化；土壤稳定性耕作的主要目的在于疏松耕层．翻埋作物残荐．消灭杂草，协调土壤肥力因素中水分、温度、空气和养分状况，以满足作物生长发育的要求，它是一项重要的农业措施，在控制土壤退化、复退和质量演变的动力学过程中起着重要的怍用。合理的耕作町作为消除土壤障碍因子、获得潜在生产、恢复土壤肥力的一项重要手段；而不合理的耕作可加速土壤退化过程，使土壤质量下降，如土壤结构的破坏、侵蚀的加剧、土壤有机质和肥力的耗竭、水和碳及主要营养元素循环的破坏。土壤耕作与定居农业…样悠久，但目前它对土壤退化、ｔ：壤复退、生态稳定性、ｊｆ境质量和农业持续性的影响远比以前更为重要。土壤耕作的重要性町能随人口压力的增加、全球农墉地的短缺硬八类对物质需求的增加和人均有效土地的减，ｐ而增加。有关土壤质量的研究目前正在增加，但有关耕竹：对上壤质量的影响还没有引起足够的重视．本文初步讨论了耕作对土壤稳定性、土壤退化、土壤复遇、土壤质量和持续利用的作用，下引起变化的敏感性，一个高度稳定的土壤对外加压力具较大的缓冲力；相反，不稳定的土壤易退化，因为土壤恢复过程常比退化过程慢。土壤的稳定性可用．ｓ。；Ｉ（５，～Ｓ。。）出表示，式中ｓ。为土壤的稳定性，５。为新土壤形成速度或土壤恢复速度，与母质、气候、成土过程等有关；５。。为土壤对退化的敏感性，与土壤有机质、生物多样性、气候及植被等有关。５。～５，。受土地利用、耕作和残物管理等影响。土壤耕作和残物管理可改变水稳定性团聚体的比例和粒级分布及其稳定性，土壤有机质的质量和数量、分解速度、水的僳持和传导性及主要营养元素的循环。动力学平衡处决于主要的退化过程，包括物理的、化学的和生物学的过程，这些过程的强度和速率主要受耕作和残物管理的影响。耕作对土壤的退化作用包括由于矿化速度的增加使土壤有机质的迅速下降，团聚体的团聚崖和稳定性的下降，大孔隙连通性的破坏，生物多样性的Ｆ降，土壤动物活动的下降。以上变化将改变土壤中水、碳及主要养分的平衡和循环，因而，土壤将易压实，加速侵蚀．使土壤水分和温度状况变得严厉，导致养分的不平衡。反之．合理的褂作，结合其它恢复措施，可促进土壤肥力的恢复和发展。”１对土壤稳定性向退化的影响‘ｔ壤稳定性指上壤对由自然或人为搅扰＊国京ｆ｝然Ｆ｝学基金资助项口（４９６０Ⅲｉｊ）张月英：耕作对土壤质量和持续利用的影响用而破坏），如果退化超出了临界水平，随着２对土壤复退和肥力恢复的影其复退力或本身的恢复力的损失，其生物支响持过程将完全消失。为了防治土壤的退化，必须考虑这些临界域值，以便在土壤退化达到在一代人或几代人的时间尺度内，土壤不可逆的临界点之前，消除土壤的退化性利是一种不可更新的资源，因为其更新的速度用。这些临界域值随土壤和生态区而异，目前很慢，但在地质时间尺度内，土壤是一种可更对不同＿十．壤的这些临界域知之甚少。糯的资源（假定其恢复能力尚没有被长期误用恢复作用ｌ土壤紧宴度的消除．土壤有机质下降．＝■———十土壤生物多样性．．卜———一下降ｌ增加根层深度，土壤有Ｉ一一ｆ增加土壤水溶透，Ｉ—Ｉ土壤复追１『机质和改良物质的混和ｌ图１耕作对土壤复退性的髟响土壤复退性是基于土壤恢复过程的一种表管理是重要的经营投入。特性，在理解土壤复退性及其与土壤恢复的耕作对土壤复退性的作用是一个复杂的关系有许多方面应考虑，其中较重要的是：问题，但至今还未搞清楚，不仅因为耕作直接（】）能使土壤恢复至原有状态的土壤性质的影响许多土壤性质，同时它也是农业系统中临界；（２）恢复至原有状态的速度；（３）恢复途的一个组分。因此，耕作对土壤性质的作用常径与退化途径的关系。与土地利用、农事、作物系统和其他经营管理耕作通过影响恢复过程而影响十壤的复的作用混在一起。此外，耕作对土壤复退性的退性，这些作用的主要机理见图１。耕作对土作用还与大气候、小气候和其它环境特陛有壤性质的影响可以正向的，也可以是负向的，关。这依赖于原先的土壤性质、土壤类型、气候状况、耕作的类型和强度等，当耕作的作用有利３对土壤质量的影响于土壤的改良或恢复，土壤复退性将被加强．夏之也然。合理耕作的长远目标是提高土壤质量和土壤的复退性可通过一种或几种有关土短行经济、生态和美学功能的能力。然而．不壤性质的物质平衡进行定量，物质平衡可通加区别的耕作将会加剧退化过程而破坏土壤过评估恢复和退化过程进行计算：质量．耕作对土壤质量的重要作用是通过影Ｓ，一Ｓ。斗ｌ（Ｓ。一Ｓ。。＋，州）（｛，响土壤结构（如孔度和孔径分佰、稳定性和孔的连续比）、土壤腐殖质的数量和质量、土壤式中５，土壤的复退性．ｓ。为上壤性质。生物多佯陀的强度和活度．以及水、碳、主要ｓ。为土壤恢复速度，ｓ。为土壤对退化过程的信物养分的循环速度和能力而起作用。耕作敏感性，，ｍ为经营投入，ｆ为时间，耕作和ｔ方法的选择应基于短期和长期的考虑．而增强土壤质量需长远考虑。与土壤稳定性和复退性相似，土壤质量也盛须被客观和定量评估，其主要属性和过程可按下式进行定量评估：Ｓｑ一¨Ｐｉｌｓｃ’Ｒｄ。Ｅｄ’Ｎｆ＋Ｂｄ）ｔ式中５口为Ｉ：壤质量．ｎ是单位面积的产量，５ｃ是包括孔度和孔径分布的结构特性～一———————————————————————————————————————————————～一迈向２１世纪的土壤科学指标．Ｒｄ是耕层深度，Ｅｄ是电荷密度（或阳离子交换量），Ⅳｃ是养分库，占ｄ是生物多样性测定值，｝为时间。时间是重要的因素，因为上式中的各个变量随时间而变，耕作和土壤管理实际上会改变这些变量。４土壤资源的可持续利用图２艟作对ｔ壤资源可持续利用的影响土壤资源的可持续利用依赖于许多相互作用的因素（图２），其中重要的为土壤稳定性、土壤复退性和土壤质量，这些属性在很大程度上依赖于耕作系统和土表管理。事实上，耕作类型和强度、所用机械的大小和动能都将促进影响土壤稳定性、复遇性、质量和土地利用可持续性的有关过程。这些交互作用将彩响有关耕作方法或土地利用及农事／作物系统等选择的经营决策。时间也是在＿｝二壤资源可持续利用中的一个重要斟素，它也将影响土壤的稳定性、复退性和质量，为了提高土壤持量，人们必须不断选择合适的耕作方法和合理的土壤管理技术以增加土壤的生产力，改进土壤复退性和稳定性。鉴于土壤和环境退化的严重问题，必须评估不同技术方法对土壤复退性和质量的长期作用，其主要目的是确保单位面积产量．同时使有限的资源得以合理利用、减少环境污染的危害。这些目标只有通过对从合理设计和良好规划的具代表性区域的长期土壤管理试验获得数据的评估才能完成。而我国有关这方面的试验很少，现有的试验仅仅是有关在不同作物／农事系统中，耕作方法对水土流失、水和碳的盈亏，主要营养元素Ｉ：Ｎ、Ｐ、Ｋ、ｓ等）的循环．地表、地下水质的长期影响，以及与土地利用、土表管理和农业生产的关系。