保护性耕作对土壤水分保持影响

一、引言

在全球气候变化的大背景下，农业生产面临着诸多挑战，其中水资源短缺和土壤退化问题愈发严峻。传统的农业耕作方式，如频繁的翻耕和高强度的田间管理，虽然在一定程度上满足了农作物种植初期的需求，但长期来看，却对土壤结构造成了破坏，加剧了土壤水分的蒸发和流失，降低了土壤的保水保肥能力。这不仅影响了农作物的生长发育和产量，还对生态环境产生了负面影响。

二、保护性耕作与传统耕作下土壤水分动态变化对比

（一）不同季节土壤水分变化特征

在春季，传统耕作由于翻耕后土壤表层疏松，孔隙较大，土壤水分蒸发强烈。据观测，在 3-5 月期间，传统耕作农田 0-20 厘米土层的土壤水分含量从初始的 20% 左右迅速下降至 15% 左右。而保护性耕作采用秸秆覆盖，有效减少了土壤与大气的直接接触，降低了土壤水分蒸发速率。同样在这一时期，保护性耕作农田该土层土壤水分含量维持在 18% 左右。夏季降雨增多，传统耕作农田因土壤结构相对松散，降雨后易形成地表径流，水分入渗率较低。在一次降雨量为 30 毫米的降雨事件后，传统耕作农田的径流系数达到 0.25，而保护性耕作农田由于秸秆覆盖减缓了水流速度，增加了水分入渗时间，径流系数仅为0.15，使得更多的降雨能够渗入土壤深层，补充土壤水分。秋季作物生长后期，传统耕作农田土壤水分因作物蒸腾和前期损失，含量下降明显，0-40 厘米土层平均含水量降至 12% 左右。

（二）作物生育期内土壤水分变化差异

在作物播种期，保护性耕作的免耕措施保持了土壤原有的结构，减少了对土壤孔隙的破坏，有利于土壤水分的稳定。此时，保护性耕作农田土壤表层（0-10 厘米）含水量比传统耕作高出 2-3 个百分点，为种子发芽提供了更适宜的水分条件。在作物苗期，传统耕作农田由于前期水分损失较多，土壤水分供应相对不足，影响了幼苗的生长发育。而保护性耕作农田充足的土壤水分使得幼苗根系生长迅速，扎根更深。到了作物生长旺盛期，需水量大幅增加，保护性耕作农田良好的土壤水分保持能力能够持续满足作物需求，土壤水分含量虽有所下降，但仍能稳定在一个较为适宜的水平。传统耕作农田则因水分亏缺，对作物生长产生了一定的限制。在作物成熟期，保护性耕作农田土壤水分含量的稳定，有助于作物籽粒饱满，提高作物产量和品质。

三、保护性耕作对土壤水分垂直分布的影响

（一）不同耕作深度下土壤水分分布

传统耕作通常采用铧式犁进行较深的翻耕，深度可达 20-30 厘米，这使得土壤原本的层次结构被打乱。在 0-10 厘米的表层土壤，由于翻耕后土壤颗粒松散，孔隙大，水分容易蒸发散失，土壤含水量相对较低。在10-20 厘米土层，虽然水分蒸发相对减少，但因翻耕导致土壤通气性增强，也不利于水分的长期储存。20 厘米以下土层，受翻耕扰动相对较小，但因前期水分损失，含水量也不高。保护性耕作中的免耕措施，保留了土壤原有的层次结构。在表层0-10厘米，秸秆覆盖有效减少了水分蒸发，土壤含水量较高，一般可比传统耕作高出 3-5个百分点。在 10-20 厘米土层，由于土壤结构未被破坏，土壤孔隙分布合理，既保证了一定的通气性，又有利于水分的储存，含水量也较为稳定。20 厘米以下土层，由于前期降水的有效入渗和上层土壤对水分的阻滞作用，含水量相对传统耕作有所增加。

（二）不同土层深度土壤水分保持机制

在表层土壤，保护性耕作的秸秆覆盖起到了关键的保水作用。秸秆覆盖层就像一层天然的屏障，阻挡了太阳辐射对土壤的直接加热，降低了土壤温度，从而减少了土壤水分的蒸发。同时，秸秆覆盖还能拦截降雨，减缓雨滴对土壤表面的冲击，减少土壤结皮的形成，有利于水分的入渗。在中层土壤，免耕措施使得土壤团聚体结构保持完整，土壤孔隙大小和分布更为合理。较大的孔隙有利于水分的快速下渗，而较小的孔隙则能够吸附和储存水分，使得土壤既能保持良好的通气性，又能有效地保持水分。在深层土壤，由于上层土壤对水分的过滤和储存作用，以及保护性耕作减少了地表径流对深层土壤水分的冲刷，使得深层土壤能够储存更多的水分，为作物后期生长提供了持续的水分供应。

四、保护性耕作提升土壤水分保持能力的机制分析

（一）秸秆覆盖的保水作用

秸秆覆盖在保护性耕作中对土壤水分保持起着至关重要的作用。当降雨发生时，秸秆能够拦截部分雨滴，减少雨滴对土壤表面的直接冲击，降低土壤表面的溅蚀，从而减少土壤颗粒的移动和堵塞土壤孔隙的可能性，有利于水分的顺利入渗。据研究，在一次中等强度降雨过程中，有秸秆覆盖的农田，雨滴对土壤表面的溅蚀量比无秸秆覆盖的减少了约 40% 。秸秆覆盖层还能降低土壤表面的风速，减少土壤水分的蒸发。通过设置不同秸秆覆盖量的试验，发现当秸秆覆盖量达到 4000 千克 / 公顷时，土壤水分蒸发速率相较于无秸秆覆盖降低了约 30% 。

（二）免耕对土壤结构及水分入渗的影响

免耕措施避免了传统翻耕对土壤结构的破坏。在传统翻耕中，犁具的翻动会破坏土壤原有的团聚体结构，使土壤孔隙分布变得不合理，大孔隙增多，小孔隙减少，导致土壤水分容易通过大孔隙快速下渗或蒸发散失。而免耕条件下，土壤团聚体保持相对完整，土壤孔隙系统更加稳定。土壤中的根系、蚯蚓等生物活动通道得以保留，形成了良好的水分传输通道。在降雨时，水分能够沿着这些通道快速且均匀地渗入土壤深层。通过对不同耕作方式下土壤水分入渗速率的测定，发现免耕农田的初始入渗速率比传统翻耕农田高出约 50% ，稳定入渗速率也高出约 30% 。

五、结论

本研究通过对保护性耕作与传统耕作在土壤水分动态变化、垂直分布以及保水机制等多方面的对比分析，明确了保护性耕作在土壤水分保持方面具有显著优势。在不同季节和作物生育期，保护性耕作能够有效减少土壤水分蒸发和径流损失，增加土壤水分入渗，保持土壤水分含量的相对稳定，为作物生长提供更适宜的水分条件。从土壤水分垂直分布来看，保护性耕作的秸秆覆盖和免耕措施改善了不同土层的水分储存和传输条件，使土壤各层都能更好地保持水分。秸秆覆盖通过拦截降雨、降低风速、改善土壤结构等多种途径发挥保水作用，免耕则保护了土壤团聚体结构，促进了水分入渗。

参考文献

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作者简介：乔志，1986、4，男，汉族，内蒙古丰镇人，大学本科研究方向为农学农艺