土壤硬度計分析旋耕對于土壤緊實度的影響

　　土壤物理機械性質對于植物根系的發育速度和根系在土壤剖面中空間分布特征的影響是土壤學界關注的重要課題。其中緊實度是土壤物理機械性質中很重要的一項，試驗用土壤硬度計研究發布土壤緊實度越大，植物根系在土壤中的穿插所受到的機械壓力也就越大。在已有的眾多的研究報道，發現許多重要的農作物（大麥、小麥、玉米和甜菜）的根系在土壤中穿插速度在極小的機械壓力下（20~50 kPa）會下降一半，并指出給大麥根系施加50 kPa的壓力，可使側根發生區從根尖30mm縮短到只有4 mm，植物往往通過增長側根來彌補主根長度縮短的缺陷。
　　下圖1是在冬小麥整個生育期間，不進行灌溉，依賴于自然降水維持小麥生產條件下，旋耕小區主要根區土壤的緊實度等值線圖。從下圖1所示的旋耕區土壤緊實度等值線圖可以看出，在小麥生育期間土壤緊實度剖面特征具有"上虛下實"特征。上虛只是指在0~15土層范圍內土壤緊實度變異在400~l 400 kPa，變化幅度不大。下實是指在15 cm以下土層土壤緊實度變異在1 000~3 400 kPa，變化過程明顯，幅度較大。眾所周知，植物根系細胞在土壤中穿插受到細胞壁和周圍土壤強度的限制，根系細胞膨壓是根在土壤中游插的驅動力。

　　Taylor和Ratliff研究得出根細胞的膨壓一般約為700~1 200 kPa。也就是說土壤緊實度若高于此值，植物就會受到機械脅迫作用。Elders等研究發現，對于燕麥根系土壤緊實度大于3 600 kPa時，其根系生長就停止。
　　由此可見，我國中部地區土壤由于長年旋耕等原因，土壤緊實化的問題已經顯得較為明顯。雖然0~15 cm土層土壤緊實度相對較小，不會對根系生長產生機械脅迫作用，但由于該層土壤含水量偏低，且不穩定（見下圖2），土壤水分欠缺會脅迫根系生長。而下層土壤過于緊實，程度不同地對作物根系延伸有著機械脅迫作用。下層的土壤過于緊實，以及較高的水分含量，使得土壤氧氣不足，導致根系生長受限已經被眾多學者所證實。

　　圖1還清楚地顯示，在小麥生育期間0~40 cm剖面范圍內土壤緊實度變化過程明顯的與土壤水分變化過程相一致，尤其是在15~40 cm范圍內，隨著水分升降而按照相反的趨勢在變化著。小麥播種40 d后，土壤剖面水分從22％下降到18％，土壤緊實度從800 kPa急劇增大到l 400 kPa，之后從第40~140 d時間里土壤墑情基本穩定，土壤緊實度也幾乎沒有很明顯的變化；在第140~160 d期間，緊實度因為土壤墑情變化有一個降低過程，從第160天起，由于作物耗水和強烈的土壤蒸發，土壤緊實度也在急劇地增加到1 400 kPa以上較高水平。土壤的物理狀態受環境變遷過程的明顯作用，意味著土壤自身協調能力嚴重受損，土壤表現出現了明顯的"疲勞癥"。