第三节 轮耕的土壤生态效应

一、土壤物理性状

在多年免耕的基础上进行土壤耕作，能有效降低作物生育前期耕层的土壤容重。旋耕2年后深耕比连续3年旋耕降低15~20 cm层土壤容重，但对表层土壤容重影响相对较小（蒋向等，2012）。长期免耕后翻耕、旋耕，比长期免耕能有效改善0~10 cm土壤总孔隙，提高5~10 cm毛管孔隙（顾顺芳等，2013）；连续耙耕3~4年使15~20 cm层土壤形成较紧实的耙底层，但耕翻1年后耙耕2年周期轮换模式能改善土壤透气性（韩宾等，2007）。耕作方式通过影响微团聚体与大团聚体之间的转化及再分布，进而影响土壤结构的稳定性及抗侵蚀能力。深松1年后均能使大于0.25 mm土壤水稳性团聚体增加（严波等， 2010）。免耕与深松隔年轮耕比传统耕作显著增加0~20 cm层0.25~2 mm团聚体数量，极显著增加20~40 cm层>5 mm团聚体含量（侯贤清等，2012a）。微团聚体与大颗粒团聚体相比，稳定性较强，不易受外界因素的影响，轮耕处理比传统耕作能增加0.25~2 mm团聚体的比例，而微团聚体（<0.25 mm）的比例相应减少（侯贤清等，2012a）。

相关研究表明，在旱作区进行土壤轮耕可减少土壤扰动，降低土壤容重，增加降水入渗，增强土壤储水能力。长期免耕后，翻耕、旋耕能够有效提高耕层土壤储水量，特别是在土壤含水率偏低时尤为显著（孙国峰等，2010）。夏季农田休闲，特别是在干旱年份，免耕后深松可充分利用夏季降水，将其蓄存于深层土壤，供夏秋作物生长需要（秦红灵等，2008）。同时，免耕与深松轮耕还可显著提高休闲期降水蓄水效率和小麦生育期降水利用效率，改善土壤蓄水保墒效果和作物的水分利用能力（侯贤清等，2012b）。

二、土壤化学性状

少耕有利于土壤有机质和全氮在上层的富集和积累，促进有机碳氮库的形成，然而，长期少免耕会引起表层土壤紧实，有机质含量减少，表层有机碳富集和氮素流失等严重问题（Blanco-Canqui and Lal,2007）。轮耕措施能够增加耕层土壤有机碳含量，促进耕层土壤有机碳氮的均匀分布。有研究表明，免耕1年后进行翻耕增加耕层土壤全氮含量效果明显（朱利群等，2011）,2年深松1年免耕模式能有效增加耕层土壤有机质含量（Hou, et al.,2012a）。可见，轮耕对提高土壤肥力有着重要的作用。

长期连续免耕有利于提高表层（0~5 cm）土壤有效磷的含量，而长期免耕后翻耕、旋耕提高下层（5~20 cm）土壤有效磷的含量，长期免耕后再翻耕有利于提高下层土壤速效钾的含量（唐海明等，2011）。而轮耕有利于均衡耕层土壤养分，有效抑制长期免耕带来的养分表层富集现象，同时有利于释放矿化养分，提高土壤肥力，降低农田肥料使用量。免耕与深松隔年轮耕可显著增加耕层土壤有效氮、有效磷和速效钾的含量，改善了土壤的养分状况（Hou, et al., 2012a）。李娟等（2012）也得出相似的研究结果：免耕后深松对0~20 cm层土壤有效氮含量影响较大，对20~40 cm层土壤有效磷和速效钾含量影响较大。

三、土壤生物性状

免耕可使土壤酶活性增加，对于表层土壤效果更为明显。分析其原因有两个方面：一方面免耕使土壤免受耕作扰动，同时连续免耕使土壤耕层变浅，与植物根系多分布在表层有关；另一方面免耕增加土壤微生物数量，形成不同时期的微生物区系，进而改变土壤生物特性（聂良鹏，2014；陈蓓和张仁陟， 2004）。肖嫩群等（2008）研究发现，晚稻分蘖盛期的土壤微生物活度表现为：少耕﹥翻耕﹥免耕，这与微生物数量变化规律基本一致。作物轮作也可影响土壤生物性状（杨祥田等，2010），除了作物轮作外，还可以改变耕作方式。熊鸿焰等（2009）研究发现，水旱轮作后免耕，0~20 cm层土壤微生物数量、生物量磷和生物多样性显著低于常规耕作，而微生物生物量碳和氮显著高于常规耕作。秸秆还田结合轮耕措施能显著提高0~40 cm层土壤酶活性，也有利于酶在土壤中均匀分布，这对土壤肥力的改善和作物产量的增加将会起到有利的作用（张莉等，2014）。这主要由于长期免耕处理秸秆覆盖在表层，且养分在表层富集，经过翻耕、旋耕处理后表层秸秆和养分被均匀地分布于耕层，有利于深层土壤微生物的活动（孔凡磊等，2011）。