中國(guó)主要耕作方式對(duì)旱地土壤結(jié)構(gòu)及養(yǎng)分和微生態(tài)環(huán)境影響的研究綜述

張向前 ，楊文飛，徐云姬

1. 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，安徽 合肥 230031；2. 安徽省農(nóng)作物品質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031；3 江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 淮安 223001；4. 揚(yáng)州大學(xué)/教育部農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225009

耕作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要和不可缺少的環(huán)節(jié)，不同的耕作方式對(duì)土壤的擾動(dòng)和影響強(qiáng)度不同，進(jìn)而對(duì)土壤理化特性與生物性狀影響不一（Gathala et al.，2011）。目前中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中多種耕作方式并存，比較常見(jiàn)的有免耕、少免耕、旋耕、翻耕、深松、壟作、秸稈還田覆蓋及不同耕作方式、不同耕翻深度、不同年際間的變化組合，而不同耕作方式及組合間對(duì)土壤的影響是不同的。如免耕具有防止水土流失、節(jié)省人力物力等優(yōu)點(diǎn)，旋耕和翻耕相比免耕能夠降低土壤硬度增加耕層深度，改善土壤含水量、總孔隙度、容重及團(tuán)聚體含量和結(jié)構(gòu)（關(guān)劼兮等，2019），但連續(xù)常年免耕或旋耕、翻耕也會(huì)帶來(lái)土壤緊實(shí)、耕層變潛和土壤養(yǎng)分表聚等問(wèn)題。土壤耕作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的增產(chǎn)技術(shù)措施，現(xiàn)階段中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展尤為迫切的任務(wù)是如何通過(guò)建立節(jié)約高效可持續(xù)耕作模式科學(xué)高效地利用有限的耕地資源最大限度地提高耕地生產(chǎn)力。

土壤的結(jié)構(gòu)、微生態(tài)環(huán)境和理化特性顯著地影響著土壤水分和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和循環(huán)，而不同的耕作模式可以改善土壤耕層結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱的關(guān)系，并減少土壤中養(yǎng)分和水分的流失（Sun et al.，2018；張霞等，2019），為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造適宜的土壤生態(tài)環(huán)境，有利于確保作物持續(xù)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。相關(guān)研究表明，合理的土壤耕作方式能有效改善土壤的理化特性和微生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)耕地的可持續(xù)利用，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育并提高經(jīng)濟(jì)和生物產(chǎn)量，而不合理的土壤耕作方式易導(dǎo)致農(nóng)田耕作層變淺、土壤緊實(shí)、養(yǎng)分容易流失和蓄水保墑能力變差，嚴(yán)重阻礙了作物根系的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提升（Memon et al.，2011；Zengin et al.，2013）。為實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量的進(jìn)一步提高和耕地的可持續(xù)利用，充分發(fā)揮不同耕作模式在土壤改良和作物增產(chǎn)方面的效果，本文對(duì)有關(guān)耕作方式對(duì)土壤理化特性和微生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)分供應(yīng)能力的影響進(jìn)行了總結(jié)評(píng)述，以期為中國(guó)土壤耕作技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和土壤綜合質(zhì)量的提升提供科學(xué)依據(jù)和理論支撐。

1 耕作方式對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

土壤結(jié)構(gòu)是土壤功能的重要指標(biāo)之一，常用土壤團(tuán)聚體、容重、孔隙度、緊實(shí)度和土壤顆粒等指標(biāo)表征，與土壤動(dòng)植物生存、土地生產(chǎn)及土壤生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)等生態(tài)服務(wù)價(jià)值緊密相關(guān)，其優(yōu)劣指示著土壤的退化與否，并受土地利用和耕作方式顯著影響（Munkholm et al.，2013）。

1.1 對(duì)土壤團(tuán)聚體的影響

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的主要基本單元，也是土壤養(yǎng)分的主要載體，土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分的累積受團(tuán)聚體粒級(jí)組成比例的顯著影響，其中大團(tuán)聚體對(duì)土壤養(yǎng)分的固持有非常重要作用（劉瑋等，2013）。張建兵等（2019）通過(guò)研究火龍果（免耕）、甘蔗種植（壟作+枝葉覆蓋還田）、玉米（翻耕）和退耕還林恢復(fù)模式4種耕作方式間土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)的差異發(fā)現(xiàn)，相比退耕還林恢復(fù)模式，另外3種耕作方式顯著降低了濕篩土壤大團(tuán)聚體含量。張霞等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，連年免耕、連年深松、免耕-深松相比連年翻耕可增加0—10 cm耕層土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量、有機(jī)碳含量和水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑。田慎重等（2017）研究指出，旋耕-深松配合秸稈還田相比旋耕-深松無(wú)秸稈還田、旋耕秸稈還田和旋耕無(wú)秸稈還田能夠顯著提高表層土壤較大粒級(jí)團(tuán)聚體的比例，分別增加了 6.1%、65.4%和87.8%。武均等（2014）通過(guò)15年不同耕作措施長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究得出，在0—5 cm和5—10 cm土層均以免耕+秸稈覆蓋處理的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和平均重量直徑最高，且免耕+秸稈覆蓋處理的平均重量直徑顯著高于免耕和傳統(tǒng)耕作處理。李景等（2015）研究指出，免耕覆蓋和深松覆蓋相比翻耕處理＞2000 μm團(tuán)聚體含量分別顯著增加40.71%和106.75%，53—250 μm 團(tuán)聚體含量分別顯著降低19.72%和22.53%，團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑分別顯著增加20.55%和39.68%。分析認(rèn)為，免耕或免耕+秸稈覆蓋對(duì)土壤擾動(dòng)較小的耕作方式相對(duì)有利于改善土壤團(tuán)聚體，其原因可能是由于傳統(tǒng)的耕作方式不但會(huì)直接破壞土壤中大團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)，而且不利于大團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定。

1.2 對(duì)土壤容重的影響

土壤容重是衡量土壤質(zhì)量的重要物理指標(biāo)之一，其數(shù)值的高低直接影響著土壤的通透性、蓄水保肥能力及微生物的數(shù)量和活性。張緒成等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，立式深旋松耕相比深松耕和傳統(tǒng)旋耕0—40 cm土層的土壤容重顯著降低了 10.8%—25.3%和11.2%—24.8%。王萬(wàn)寧等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥播前深松耕作相比傳統(tǒng)耕作土壤粒徑組成變化不明顯，而0—40 cm土層土壤容重降低0.63%—3.85%，20—30 cm和30—40 cm土層土壤緊實(shí)度顯著降低37.76%和22.26%。Lampurlanés et al.（2003）通過(guò)研究旋耕、翻耕、常規(guī)耕作、深翻和超深翻不同耕作方式間土壤容重的差異發(fā)現(xiàn)，翻耕和超深翻會(huì)降低耕層土壤容重和緊實(shí)度。張富林等（2018）通過(guò)研究湖北省農(nóng)機(jī)深松作業(yè)對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，深松處理相比常規(guī)耕作20—30 cm土層土壤容重降低2.1%—7.4%。Osunbitan et al.（2005）通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究指出，不同耕作方式對(duì)土壤容重的影響效果表現(xiàn)為深松＞翻耕＞常規(guī)旋耕＞免耕。王倩等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，免耕與深松輪耕、翻耕與免耕輪耕、深松與翻耕輪耕處理相比傳統(tǒng)連續(xù)翻耕土壤容重分別降低了6.6%、6.6%和5.9%。李小飛等（2018）通過(guò)研究不同耕作深度對(duì)茶園土壤容重的影響發(fā)現(xiàn)，與免耕相比，不同耕深皆會(huì)導(dǎo)致土壤容重不同程度降低，其中耕深30 cm處理可以使0—30 cm土層的土壤容重顯著降低?？傮w來(lái)看，深松和深耕相比免耕和常規(guī)旋耕可降低土壤容重，其原因可能是由于深松耕機(jī)械式作業(yè)可打破土壤犁底層，進(jìn)而有效降低土壤容重。

1.3 對(duì)土壤孔隙度的影響

土壤孔隙結(jié)構(gòu)與土壤通氣和持水性能緊密相關(guān)，是土壤水分、養(yǎng)分、空氣和微生物等的貯存庫(kù)、傳輸通道和活動(dòng)空間，能反映土壤涵養(yǎng)水源、吸持水分及保障氣體暢通能力。杜滿聰?shù)龋?018）研究證實(shí)，免耕相比翻耕可顯著提高耕作表下層土壤非毛管孔隙度和耕作底層土壤總孔隙度，翻耕和壓實(shí)+翻耕處理易造成耕作底層土壤孔隙結(jié)構(gòu)變差，深耕及翻耕+深松對(duì)耕作表下層及底層土壤總孔隙度、土壤抗穿透強(qiáng)度和非毛管孔隙改善效果顯著。楊永輝等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期免耕較常規(guī)耕作不僅可以提高土壤＞1000 μm、80—1000 μm、＞80 μm 孔隙數(shù)，而且其孔隙度也明顯得到提高，同時(shí)亦可改善土壤孔隙形態(tài)，孔隙成圓率得到提高。甘磊等（2017）通過(guò)研究 3年免耕和常規(guī)耕作土壤孔隙度的差異發(fā)現(xiàn)，耕作區(qū)的孔隙面密度大于免耕作區(qū)，免耕區(qū)的孔隙度均值和孔隙數(shù)均值分別為 1.2%和1519個(gè)，顯著高于耕作區(qū)的孔隙度均值1.1%和孔隙數(shù)均值1194個(gè)。Blazewiczwozniak et al.（2013）通過(guò)大田試驗(yàn)研究亦發(fā)現(xiàn)，旋耕和深松與免耕相比可降低土壤密度和硬度，增加土壤孔隙度。張凌云等（2018）研究指出，手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕相比不中耕能顯著提高土壤孔隙度，但隨著耕作完成后時(shí)間的推移，土壤孔隙度會(huì)呈現(xiàn)不同程度的緩慢下降。趙冀等（2017）通過(guò)研究4種不同耕作模式免耕/深松/深松、深松/免耕/免耕、連年免耕及連年翻耕對(duì)土壤孔隙度的影響發(fā)現(xiàn)，免耕/深松/深松輪耕相比連年翻耕和連年免耕顯著降低了旱地 0—20 cm 土層的土壤孔隙度，降幅為 2.5%—3.1%，較深松/免耕/免耕輪耕處理20—40 cm土層土壤孔隙度顯著提高2.8%。耕作方式對(duì)土壤孔隙度的影響存在不一致性，可能是由于一方面減少耕作可增強(qiáng)土壤穩(wěn)定性和增加土壤動(dòng)物達(dá)到提高土壤孔隙度的目的，另一方面長(zhǎng)期免耕或少免耕又會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)降低孔隙度，而適時(shí)翻耕、深耕和深松又能改善耕作底層土壤緊實(shí)狀況，增加土壤通透性和孔隙度?？梢?jiàn)，不同耕作方式尤其是不同耕作方式組合對(duì)土壤孔隙變化影響的研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)和明確，建議結(jié)合長(zhǎng)期定位試驗(yàn)開(kāi)展相關(guān)研究。

1.4 對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

土壤緊實(shí)度可影響作物根系的穿孔和生長(zhǎng)，是重要土壤物理特性指標(biāo)之一。蒲境等（2019）通過(guò)研究耕作深度對(duì)紅壤坡耕地土壤特性的影響發(fā)現(xiàn)，不同耕作深度對(duì)土壤緊實(shí)度的影響表現(xiàn)為常規(guī)耕作＞免耕＞翻耕20 cm＞翻耕10 cm＞翻耕30 cm，相比常規(guī)耕作翻耕30 cm使土壤緊實(shí)度降低了27.07%。關(guān)劼兮等（2019）通過(guò)研究深耕、深松、窄深松和旋耕對(duì)土壤緊實(shí)度的影響指出，深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0—20 cm耕層土壤緊實(shí)度，與土壤耕作前相比，土壤深耕和旋耕處理土壤緊實(shí)度南皮試驗(yàn)區(qū)分別降低71.6%和68.2%，而常用的旋耕處理在欒城試區(qū)土壤緊實(shí)度沒(méi)有降低。張冬梅等（2018）通過(guò)研究旱地玉米保護(hù)性耕作的土壤環(huán)境效應(yīng)指出，不同耕作處理間土壤緊實(shí)度差異主要在耕層15 cm以內(nèi)，土壤緊實(shí)度條耕平均為常規(guī)旋耕的2.6倍，免耕第一年土壤緊實(shí)度最高，是常規(guī)耕作的4.6倍。趙亞麗等（2018）通過(guò)研究秋季旋耕+夏季免耕（對(duì)照）、秋季深耕+夏季免耕、秋季深松+夏季免耕、秋季深耕+夏季側(cè)位深松、秋季深耕+夏季下位深松5種耕作處理對(duì)土壤緊實(shí)度的影響證實(shí)，與秋季旋耕+夏季免耕相比，秋季深松（耕）土壤緊實(shí)度降低20.9%；與單一秋季深松（耕）相比，秋季深耕+夏季深松土壤緊實(shí)度降低5.6%；與秋季旋耕+夏季免耕相比，秋季深耕+夏季側(cè)位深松土壤緊實(shí)度降低28.4%。雖有關(guān)耕作方式對(duì)土壤緊實(shí)度的影響前人進(jìn)行了很多研究，但由于土壤容重、土層深度、含水量與土壤緊實(shí)度存在緊密關(guān)系，且隨土層深度的增加土壤容重和含水量變化對(duì)土壤緊實(shí)度的影響逐漸減弱，因此在分析耕作方式對(duì)土壤緊實(shí)度影響時(shí)要把土壤容重、深度和含水量等外界因素考慮在內(nèi)。

2 耕作方式對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分是土壤生態(tài)系統(tǒng)十分重要的組成部分和土壤基礎(chǔ)肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤理化性狀和生物學(xué)特性的綜合反映，直接影響到土壤或土地生產(chǎn)力的高低，也是各種作物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)元素的基本來(lái)源，并受不同耕作方式和土壤利用方式的顯著影響。

2.1 對(duì)土壤氮的影響

土壤氮含量的高低和供氮能力在一定程度上決定了農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)和耕地的生產(chǎn)潛力（Cameron et al.，2013）。黃明等（2018）通過(guò)比較傳統(tǒng)翻耕、翻耕覆蓋、旋耕覆蓋和旋耕4種模式對(duì)麥豆輪作栽培下土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅康挠绊懓l(fā)現(xiàn)，與翻耕相比，旋耕可使小麥成熟期0—200 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅匡@著提高28.6%，同時(shí)亦指出在試驗(yàn)開(kāi)展7年后0—200 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅糠采w相比翻耕降低31.3%，旋耕覆蓋相比旋耕降低51.4%。Mazzoncini et al.（2016）通過(guò)28年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，免耕或免耕結(jié)合其它耕作方式相比連續(xù)翻耕有利于提高土壤氮儲(chǔ)量，其中30 cm土層深度土壤中的全氮含量免耕比連續(xù)耕作提高了22.0%。呂薇等（2015）通過(guò)7年定位耕作試驗(yàn)研究指出，免耕-深松、深松-翻耕、翻耕-免耕-輪耕處理0—60 cm耕層土壤全氮含量相比連續(xù)翻耕分別提高17.3%、8.0%和6.4%，氮總量分別顯著提高0.21、0.13、0.09 kg·m-3，土壤全氮含量免耕-深松較連續(xù)免耕增加3.02%。張黛靜等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，其他處理相同情況下，0—20 cm土層淺耕處理全氮含量高于深耕和免耕，而40—60 cm土層免耕處理全氮含量顯著高于深耕和淺耕。郭亞飛等（2018）通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)比較分析免耕、壟作和秋翻不同耕作方式下土壤全氮的垂直分布和年際間變化發(fā)現(xiàn)，免耕可顯著提高0—5 cm表層土壤全氮含量，降低5—10 cm亞表層土壤全氮含量，壟作和秋翻都能夠增加土壤表層和亞表層全氮含量，且秋翻增加全氮的效果低于壟作。謝迎新等（2016）通過(guò)研究周年耕作方式對(duì)土壤全氮的影響發(fā)現(xiàn)，深松-旋耕相比免耕-旋耕、免耕-深耕、深松-免耕、免耕-免耕不僅能提高玉米季0—20 cm土層全氮含量，還能打破犁底層，促進(jìn)上下土層間的物質(zhì)交換，進(jìn)而提高20—40 cm土層土壤全氮含量。由于不同的耕作方式對(duì)土壤全氮和速效氮具有明顯影響，如何選擇合理的耕作方式提高和維持土壤中的全氮和速效氮含量對(duì)保持土壤的可持續(xù)利用，減少肥料的使用和降低氮環(huán)境污染具有重要意義。

2.2 對(duì)土壤磷的影響

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育和高產(chǎn)所必需的大量元素之一，植物體需要的磷主要是從土壤磷庫(kù)中獲得的。高志強(qiáng)等（2018）通過(guò) 15年定位試驗(yàn)比較分析傳統(tǒng)耕作、免耕秸稈覆蓋、免耕不覆蓋和傳統(tǒng)耕作秸稈還田4種耕作模式對(duì)土壤有機(jī)磷組分特征的影響發(fā)現(xiàn)，活性有機(jī)磷加權(quán)平均值在0—40 cm土層表現(xiàn)為免耕秸稈覆蓋＞傳統(tǒng)耕作秸稈還田＞傳統(tǒng)耕作＞免耕不覆蓋，且不同處理間差異顯著。張文超等（2017）通過(guò)研究6種耕作方式對(duì)土壤磷的影響發(fā)現(xiàn)，0—10 cm土層土壤速效磷含量免耕處理較對(duì)照壟作增加14.50%，旋耕平作+深松、旋耕壟作+深松處理較對(duì)照壟作速效磷含量分別提高15.48%和13.26%。鄭麗娜等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)性耕作實(shí)施10年后，無(wú)論有無(wú)秸稈覆蓋免耕處理0—5 cm土層的速效磷和全磷含量均高于傳統(tǒng)耕作、傳統(tǒng)耕作+秸稈覆蓋處理，表現(xiàn)出土壤磷表層富集化現(xiàn)象。Wang et al.（2011）通過(guò)研究指出，同一土層不同處理各形態(tài)有機(jī)磷含量表現(xiàn)為免耕秸稈覆蓋＞免耕不覆蓋＞傳統(tǒng)耕作結(jié)合秸稈還田＞傳統(tǒng)耕作不覆蓋，同一土層不同處理總有機(jī)磷含量均以免耕秸稈覆蓋最高，傳統(tǒng)耕作各土層總有機(jī)磷含量均最低。Wei et al.（2014）研究亦表明，不同土層土壤中速效磷和有機(jī)磷的含量受不同耕作方式的明顯影響。耕作方式對(duì)土壤磷的影響主要可能是通過(guò)影響土壤物理結(jié)構(gòu)和氧化還原電位，進(jìn)而影響磷組分組成和磷在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，免耕秸稈覆蓋相比其他耕作方式有利于土壤全磷和速效磷的積累和存儲(chǔ)。

2.3 對(duì)土壤鉀的影響

龍潛等（2019）通過(guò)研究小麥-玉米6種耕作方式組合對(duì)土壤鉀的影響發(fā)現(xiàn)，在小麥季 0—10 cm土層旋耕+行間深松處理土壤速效鉀含量顯著高于深耕+免耕播種、深耕+行間深松和深耕+行內(nèi)深松，為 128.9 mg·kg-1，10—30 cm 土層深耕+免耕播種和深耕+行內(nèi)深松處理土壤速效鉀含量顯著高于旋耕+行內(nèi)深松，在0—40 cm土層速效鉀含量以旋耕+行間深松處理最高。張冬梅等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)3年耕作覆蓋處理后，秋深耕+秸稈還田土壤養(yǎng)分明顯得到提高，其中0—20 cm土壤全鉀含量較春旋耕+無(wú)秸稈還田處理顯著增加，增幅為6.1%。孟婷婷等（2019）通過(guò)研究耕作方式對(duì)黃土高原速效鉀的影響指出，不同耕作方式下0—10 cm土層速效鉀含量表現(xiàn)為免耕耕作＞旋耕耕作＞翻耕耕作，土壤速效鉀含量在翻耕耕作和旋耕耕作處理間差異不明顯，而翻耕和旋耕方式下土壤速效鉀含量分別比免耕顯著降低了 6.16%和 4.97%。謝迎新等（2016）通過(guò)多年定位夏玉米-冬小麥5種周年耕作方式免耕-旋耕（對(duì)照）、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕對(duì)砂姜黑土養(yǎng)分的影響發(fā)現(xiàn)，夏玉米生育后期和整個(gè)冬小麥季0—10 cm土層均以免耕-深耕、深松-旋耕處理速效鉀含量最低，與對(duì)照免耕-旋耕處理間差異在夏玉米灌漿期和小麥越冬期、起身期達(dá)顯著水平，深松-免耕處理在整個(gè)周年內(nèi)土壤速效鉀含量均高于對(duì)照 0.95%—10.68%，免耕-免耕處理主要增加小麥越冬期后土壤速效鉀含量。耕作方式對(duì)土壤鉀的影響與對(duì)土壤氮磷的影響較為相似，總體表現(xiàn)為長(zhǎng)期的少免耕會(huì)致使表層土壤養(yǎng)分聚集，免耕與秸稈覆蓋或其他耕作方式合理搭配則能有效提高土壤鉀含量。

2.4 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

有機(jī)質(zhì)含量與土壤的結(jié)構(gòu)性、吸附性、通透性、滲透性等緊密相關(guān)，是反映耕地土壤基礎(chǔ)肥力的重要指標(biāo)，對(duì)于改善土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量具有十分重要意義。宋霄君等（2018）通過(guò)研究指出，免耕和深松相比傳統(tǒng)耕作能顯著提高根際和非根際 0—20 cm土壤的有機(jī)質(zhì)含量，降低非根際20—40 cm土壤的有機(jī)質(zhì)含量。張英英等（2019）通過(guò)研究免耕、少耕、秋翻和深松4種耕作模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，免耕相比少耕、秋翻、深松有利于提高耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量。Jacobs et al.（2010）研究指出，不合理的耕作會(huì)加劇土壤有機(jī)質(zhì)的淋失，但淋失組分中穩(wěn)定性組分變化不明顯。汪可欣等（2016）通過(guò)研究淺松覆蓋、淺松覆蓋+壓實(shí)、免耕覆蓋、免耕覆蓋+壓實(shí)、翻耕秸稈不還田（CK）5種耕作模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，春播期和秋收期4種耕作模式相比對(duì)照翻耕秸稈不還田，耕層土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0—10 cm分別提高9.47%—25.10%和7.70%—29.25%，10—20 cm 分別提高 3.46%—19.21%和5.89%—25.10%，且相同覆蓋模式下同一土層壓實(shí)處理有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于非壓實(shí)處理。衣明圣等（2018）通過(guò)研究亦證實(shí)免耕覆蓋耕作模式下土壤耕層有機(jī)質(zhì)含量均高于傳統(tǒng)耕作和深松覆蓋處理?？傮w來(lái)看，耕作方式過(guò)于頻繁會(huì)導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體破碎，加速土壤有機(jī)質(zhì)活性組分的礦化和氧化（Balesdent et al.，2000），針對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)貧乏的地區(qū)，建議在耕作方式上采用少免耕加秸稈覆蓋較為適宜。

3 耕作方式對(duì)土壤微生態(tài)的影響

土壤微生態(tài)環(huán)境與農(nóng)田系統(tǒng)的能量流動(dòng)、信息傳遞及物質(zhì)循環(huán)密切相關(guān)，良好的土壤微生態(tài)環(huán)境是維持農(nóng)田肥力和養(yǎng)分供應(yīng)能力的基本前提，也是保障土壤質(zhì)量健康的重要基礎(chǔ)。

3.1 對(duì)土壤微生物數(shù)量和微生物量碳氮的影響

土壤微生物數(shù)量和群落組成及活性變化是衡量土壤質(zhì)量和肥力的一個(gè)重要指標(biāo)，其中耕作方式是影響土壤微生物群落組成和變化的重要因素之一。劉琪等（2019）通過(guò)研究免耕、深翻和深松 3種夏閑期耕作方式對(duì)土壤微生物的影響發(fā)現(xiàn)，在播種前深松和深翻處理的細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量顯著高于免耕，越冬期深松的氨化細(xì)菌數(shù)量顯著高于深翻，其中收獲期免耕的微生物數(shù)量最高，深松的微生物數(shù)量最低。梁偉等（2019）通過(guò)研究證實(shí)保護(hù)性耕作可以明顯增加耕層土壤微生物數(shù)量，免耕秸稈還田處理的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量相比傳統(tǒng)耕作方式分別增加 27.9%、9.2%、24.5%，微生物量碳、氮、磷較傳統(tǒng)耕作分別提高38.4%、35.1%、21.0%。Gonzálezchávez et al.（2010）通過(guò)研究亦證實(shí)，土壤主要微生物種類和數(shù)量受長(zhǎng)期不同耕作措施的明顯影響，合理的耕作可以顯著增加土壤主要微生物類群數(shù)量。劉淑梅等（2018）研究指出，免耕與傳統(tǒng)旋耕相比能顯著增加0—20 cm土層真菌數(shù)量，土壤微生物生物量碳提高84.3%，而深耕和深松下微生物量碳與傳統(tǒng)旋耕差異均不顯著，微生物量氮分別顯著下降 33.0%和 37.9%。黃召存等（2018）研究指出，壟作+全量秸稈覆蓋、傳統(tǒng)耕作+全量秸稈覆蓋、壟作+半量秸稈覆蓋、傳統(tǒng)耕作+半量秸稈覆蓋相比傳統(tǒng)耕作皆能增加土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量，其中壟作+全量秸稈覆蓋效果最為顯著。不同的耕作方式對(duì)土壤微生物數(shù)量和微生物量碳氮的影響存在明顯差異主要可能是由于耕作方式的不同直接導(dǎo)致了土壤含水量、養(yǎng)分含量、透氣性和土壤溫度的不同，進(jìn)而對(duì)生活在土壤中的主要微生物類群數(shù)量和微生物量碳氮產(chǎn)生了不同的影響。

3.2 對(duì)土壤微生物多樣性的影響

耕作方式不同會(huì)導(dǎo)致土壤環(huán)境不同，進(jìn)而引起土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成和多樣性發(fā)生改變。張貴云等（2019）通過(guò)研究不同耕作模式免耕覆蓋、深松免耕覆蓋和傳統(tǒng)耕作對(duì)土壤原核微生物多樣性的影響發(fā)現(xiàn)，免耕覆蓋和深松免耕覆蓋相比傳統(tǒng)耕作顯著降低了綠彎菌門和疣微菌門的相對(duì)豐度，免耕覆蓋顯著增加了土壤原核微生物群落的多樣性，深松免耕覆蓋對(duì)原核微生物群落的多樣性和豐富度均未有顯著改變。陳金等（2017）通過(guò)多年研究指出耕作模式顯著影響土壤微生物多樣性，在 0—10 cm土層，土壤微生物多樣性表現(xiàn)為連續(xù)旋耕秸稈還田＞前2年旋耕秸稈還田第3年深耕秸稈還田＞連續(xù)深耕秸稈還田＞連續(xù)旋耕秸稈不還田，與連續(xù)旋耕秸稈不還田處理相比，連續(xù)旋耕秸稈還田、前2年旋耕秸稈還田第3年深耕秸稈還田、連續(xù)深耕秸稈還田處理的微生物多樣性分別增加了43.2%、22.2%和30.2%。樊曉剛等（2010）在研究報(bào)告中指出，受土壤類型、農(nóng)作制度、殘茬量等外界因素的影響，不同耕作模式對(duì)土壤微生物多樣性影響存在一定差異，但是大多研究結(jié)果表明免耕、少耕相比其他耕作模式能增加微生物多樣性和生物量，有利于保持微生物多樣性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。土壤微生物多樣性與土壤功能緊密相關(guān)，對(duì)保持土壤系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡具有重要作用，且易受土壤環(huán)境變化的影響，其中適宜的少免耕加秸稈覆蓋相比其他耕作方式有利于增加土壤微生物多樣性。

3.3 對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性是評(píng)價(jià)土壤生物化學(xué)過(guò)程強(qiáng)度及判斷土壤肥力的重要指標(biāo)之一，而且還能反映土壤的理化性質(zhì)，表征土壤生物活性的大?。═an et al.，2014）。王蕓等（2006）通過(guò)研究指出，合理的耕作方式能有效提高土壤酶活性，如深松耕秸稈還田能夠顯著提高華北平原耕層土壤蔗糖酶和脲酶的活性，免耕能提高耕層土壤蔗糖酶活性20.9%、脲酶活性11.6%和堿性磷酸酶活性12.4%。Pandey et al.（2014）研究指出，耕作方式對(duì)耕層土壤蛋白酶、脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶和葡萄糖苷酶活性的影響效應(yīng)皆達(dá)到 1%顯著水平，而對(duì)過(guò)氧化氫酶活性影響不顯著。劉曉芳等（2018）研究認(rèn)為，淺松、淺旋和深松相比傳統(tǒng)翻耕皆能有效增加土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶活性。劉淑梅等（2018）通過(guò)對(duì)山東省砂姜黑土小麥-玉米輪作秸稈還田下不同耕作方式對(duì)土壤酶活性的影響研究發(fā)現(xiàn)，深耕和深松耕作模式的脲酶活性顯著高于傳統(tǒng)小麥季旋耕和免耕處理。林玥等（2019）通過(guò)研究免耕、秸稈覆蓋、地膜覆蓋、起壟覆膜和傳統(tǒng)耕作（CK）對(duì)土壤酶活性的影響指出，免耕、秸稈覆蓋和起壟覆膜相比傳統(tǒng)耕作顯著提高了土壤過(guò)氧化氫酶和蔗糖酶活性，其中過(guò)氧化氫酶活性分別增加了10.63%、8.62%、8.08%，蔗糖酶活性分別增加了113.35%、113.10%、74.75%。胡一（2017）研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)性耕作相比傳統(tǒng)耕作可以顯著增加土壤總體酶活性，播前以秸稈粉碎還田旋耕處理效果最好，增幅達(dá)29.2%，收獲期以秸稈覆蓋深松+旋耕處理效果最好，增幅達(dá)到27.3%。土壤中酶的種類較多，且同一耕作方式對(duì)土壤中不同種類的酶活性影響也不同，因此在有關(guān)耕作方式對(duì)不同土壤酶活性影響的內(nèi)在機(jī)理研究上仍有許多領(lǐng)域需要我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

4 展望

作物的高產(chǎn)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展離不開(kāi)良好、健康和高質(zhì)量的農(nóng)田土壤，耕作方式長(zhǎng)期以來(lái)一直影響著土壤質(zhì)量的演化及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)利用，合理的耕作方式不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)和特性，還可有效促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，提高養(yǎng)分資源的利用率（Kladivko，2001）。隨著風(fēng)蝕、水蝕、耕層變淺、養(yǎng)分流失、土壤理化特性惡化等生態(tài)環(huán)境的變化及綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)等的相繼提出，探討如何通過(guò)適宜的耕作措施，改善土壤的耕層結(jié)構(gòu)，減少土壤中養(yǎng)分和水分的流失，協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱，構(gòu)建適宜于作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)并具有可持續(xù)利用特性的耕層土壤已變的尤為重要和迫切（Alvarez et al.，2009；Alletto et al.，2010），筆者分析認(rèn)為在未來(lái)耕作方式對(duì)土壤影響的研究中以下方面應(yīng)更加深入和強(qiáng)化。

4.1 研究的系統(tǒng)性

土壤容重、團(tuán)聚體、孔隙度、緊實(shí)度等土壤結(jié)構(gòu)特性與土壤養(yǎng)分氮磷鉀、有機(jī)質(zhì)含量及土壤微生態(tài)中的微生物數(shù)量、微生物多樣性、土壤酶活性密切相關(guān)，在研究不同耕作方式對(duì)土壤影響的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重將土壤結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分及土壤微生態(tài)三者結(jié)合起來(lái)研究，因?yàn)槿呦嗷ヂ?lián)系、相互制約，如土壤結(jié)構(gòu)一定程度上決定著土壤養(yǎng)分存在狀態(tài)和土壤微生物的呼吸、代謝等，土壤養(yǎng)分可為土壤微生物提供能源，而土壤酶活性又與土壤微生物數(shù)量及土壤肥力緊密相關(guān)。在研究耕作方式對(duì)土壤的影響時(shí)如只研究土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和微生態(tài)三者中的一方面其結(jié)果往往不具有代表性或存在一定的偏差，只有揭示不同耕作方式下土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和微生態(tài)三者的變化規(guī)律及三者間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)才能更準(zhǔn)確而系統(tǒng)深入地解析哪種耕作方式更利于試驗(yàn)區(qū)耕層土壤的改善及不同耕作方式間在改善土壤效果上差異的具體內(nèi)在原因。

4.2 研究的區(qū)域性

中國(guó)地域遼闊，耕地類型較多，根據(jù)中國(guó)地理分區(qū)，可將耕地劃分為東北、華南、華中、華東、華北、西南和西北7個(gè)區(qū)域。由于一方面不同生態(tài)區(qū)降雨量、氣溫、耕地開(kāi)發(fā)利用程度、耕地生態(tài)承載力及耕地自然屬性及質(zhì)量不同，另一方面不同耕作方式對(duì)土壤的擾動(dòng)及養(yǎng)分和結(jié)構(gòu)的影響不同，因此在開(kāi)展耕作方式研究時(shí)必須充分考慮到各生態(tài)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)和區(qū)域耕地的自身屬性，只有充分考慮到試驗(yàn)研究的區(qū)域性其研究結(jié)果才能對(duì)生產(chǎn)具有實(shí)際指導(dǎo)意義，才能通過(guò)合理耕作方式的選擇有效改善研究區(qū)域的耕地質(zhì)量。

4.3 研究的長(zhǎng)期性

基于一方面土壤有機(jī)質(zhì)及部分肥力指標(biāo)變化是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，短期內(nèi)難以看出耕作方式對(duì)其影響的效果，同時(shí)部分土壤養(yǎng)分及結(jié)構(gòu)指標(biāo)又易受外界環(huán)境干擾因素的影響，波動(dòng)較大，另一方面在實(shí)際生產(chǎn)中往往多種耕作方式年際間交替使用（如有些地區(qū)耕地免耕一到兩年后開(kāi)始旋翻耕或多年連續(xù)旋翻耕后開(kāi)始采用另一種耕作方式），因此若要準(zhǔn)確全面闡明幾種耕作方式年際間交替使用對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和微生態(tài)的影響同時(shí)又盡可能避免外界環(huán)境因素的干擾，長(zhǎng)期的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)分析研究是必不可少的。

4.4 研究的復(fù)雜性

由于中國(guó)耕地類型、耕地質(zhì)量和種植制度復(fù)雜，在耕地使用上存在著多種類型，單一的耕作方式如長(zhǎng)期免耕、旋耕、翻耕、深松并不能滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要，如人口密度大、耕地少的地區(qū)往往耕地利用變化比較頻繁，難以實(shí)行免耕，而相對(duì)人口少、耕地多的地區(qū)，長(zhǎng)期的免耕不僅是對(duì)耕地資源的浪費(fèi)也并不利于土壤質(zhì)量的改善。因此，只有將多種耕作方式在年內(nèi)和年際間合理地結(jié)合起來(lái)才能更符合各區(qū)域的種植制度需求，只有充分闡明不同耕作方式年內(nèi)和年際間組合對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和生態(tài)環(huán)境的影響才能在有效保證耕地質(zhì)量和可持續(xù)利用的基礎(chǔ)上充分挖掘耕地生產(chǎn)力。

5 結(jié)論

（1）單一的耕作方式并不能完全適合中國(guó)耕地類型、生態(tài)區(qū)域和種植制度多樣化的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究明確不同耕作方式組合對(duì)不同生態(tài)區(qū)土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和微生態(tài)環(huán)境的影響具有重要現(xiàn)實(shí)意義，只有根據(jù)各生態(tài)區(qū)土壤和種植制度特點(diǎn)選擇合理的年內(nèi)及年際間耕作方式組合才能有效改善和提高耕地質(zhì)量和生產(chǎn)潛力。

（2）當(dāng)前除積極探索適合各區(qū)域的耕作方式外，還應(yīng)對(duì)各種耕作方式進(jìn)行深入的評(píng)估和分析，農(nóng)業(yè)工作者應(yīng)瞄準(zhǔn)未來(lái)，積極探索新型、高效、綠色和便捷的農(nóng)業(yè)耕作方式，集水、大氣、溫度、養(yǎng)分、土壤生物等生態(tài)因素于一體的綠色可持續(xù)耕作方式將是未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和著重發(fā)展的內(nèi)容。