摘要：在免耕眷大麦一春小麦(NTSB—SW)、免耕春小麦一化学休闲(NTSW—ChF)、冬小麦一夏休闲(WW—SF)轮作奈件下，对华盛顿中东部淤泥壤土的渗透性、保水性、饱和水力传导度和土壤密度进行了测定，NTSB-SW 与NTSW-ChF和WW—SF处理相比，耕层有较强的渗透性、较高的饱和水力传导度、较小的土壤密度、较多且连续性较好的孔隙。春季化学休闲比传统夏休闲的渗透性和饱和水力传导度低，而夏末夏休闲比化学休闲的水力传导度低。春季持续免耕且进行作物轮作，对土壤水力特性更有利，这一结果对干旱地区水土保持和作物管理决策有指导意义。

关键词：土壤密度；休闲；水力特性；免耕；小麦；美国

研究表明长期耕作影响土壤水分一物理特性，入渗率和径流与土壤物理性质相关，耕作与轮作制度影响地表7．5 cm土层的物理性质。在休闲期用除草剂取代中耕控制杂草的化学休闲有利于土壤水分保存，为随后的作物生长提供了较多的水分供应。保护性耕作可以降低土壤侵蚀和投入成本，并增强抗蚀能力，但不能改善作物生长立地条件。本研究旨在探讨西北太平洋内陆干旱区长期耕作与轮作对土壤水力特性的影响。

1 试材与方法

试验在华盛顿中东部罗尔斯顿的一个农场进行。研究区海拔高度近527 m，常年降雨量约为250 mm，土壤为里茨维尔粉壤土，土壤的粒级分布为沙粒30％ 、粉粒62％ 、黏粒8％ ，耕层30 cm土壤有机质含量为2％ 。

1．1 长期试验设计

试验于1995年布置，小区为9 m×69 m，当时种植制度为冬小麦、夏休闲轮作制。试区地形平坦，统一种植，限制或禁止动物进入试区，土壤有机质含量1.9％ 一2.0％ 。试验随机设计，4次重复。4种处理为：①传统的冬小麦少耕、夏休闲(WW—SF)，即7月收获冬小麦，然后夏休闲13个月到下一次种植冬小麦；②免耕春小麦、化学休闲(NTSW—ChV)，即7月收获小麦，然后休闲20个月再种植春小麦；③ 免耕大麦一春小麦(NTSB—SW)，即7月收获大麦，休闲8个月再种植春小麦；④ 持续免耕春小麦，即6月收获小麦，化学休闲8个月再种植春小麦。各试验处理一直持续到现在。

假定持续免耕春小麦处理的土壤水力特性与NTSB—SW 处理的相似，因此前者未测。另外，没有测定WW —SF处理ww期、NTSw—ChF处理SW 期、NTSB—SW 处理SW期的土壤特性，目的是在土壤侵蚀最严重时期测定土壤水力特性。NTSB—SW处理的SB期土壤侵蚀最严重，因为春大麦比春小麦地上生物量少，对地表覆盖率低，易受水力和风力侵蚀。

毗邻试区设一气象观测站，观测气温、相对湿度、光照、风速和降雨量。

2005—2006年田间管理：2005年以前的田间管理已在相关研究中详细报导，本研究只详述2005—2006年各处理的田间管理。WW—SF处理在2005年7月小麦收获后开始夏休闲，lO月用圆盘耙耙地0．13 m深，11月喷施除草剂以控制冬季田间杂草，2006年5月耙地并施肥，6月用杆式除草器除草，9月进行种子包衣，9月15日播种冬小麦，并测定其土壤特性，播种用沟犁开沟0．1 m，行距0．4 m；NTSW —ChF处理于2005年7月收获小麦后开始化学休闲，l0月和2006年2月喷施除草剂以控制冬春杂草，8月29日用锄钻模拟播种；NTSB—SW 处理2005年7月大麦收获后开始休闲，10月和2006年3月喷施除草剂控制杂草，3月22日用锄钻播种春小麦，播种深度3 cm。

1．2 土壤特性测定

在2006年春天和夏末进行2次土壤特性测定，这两个时期耕作影响土壤特性且土壤风蚀最严重。NTSB—SW 处理在春天小麦播种后至出苗前土壤裸露，NTSW —ChF处理在夏末播种后部分地表持续裸露，WW —SF处理从秋耕(2005年10月27日)到2006年9月的夏休闲期部分地表一直裸露。2006年4月11日测定土壤特性，然后NTSB—SW处理20 d前种小麦，WW—SF和NTSW—ChF处理2个月或更长时间后喷施除草剂。2006年9月12日，第二次测定土壤特性，WW—SF处理3 d后播种，NTSW —ChF处理14 d前模拟播种。

土壤饱和水力传导度用变水头渗透仪法测定，用双环渗透计测定渗透率。

1．3 统计分析

用统计分析程序分析各处理间95％置信水平的差异，用夏皮罗一威尔克试验检验其常态分布，用克莱默法校正多重比较。

2 结果与讨论

从春到秋土壤的入渗率、饱和水力传导度变化明显。蚯蚓活动和冻融不影响土壤水力特性，因为研究区土壤干燥，很少或没有微生物活动，且很少出现O℃以下低温。NTSW —ChF和NTSB—SW 处理的入渗率、饱和水力传导度和土壤保水性夏末高于春季可能是因为NTSW—ChF处理耕作的拢动和NTSB—SW处理小麦根系生长造成的。研究区从春到秋土壤持续干旱，用Kimberly—Penman方程计算，2006年潜在蒸发量为1 015 mm，降水量60mm，水分亏缺955 mm。传统的夏休闲制度由于土壤毛管作用，夏季土壤干旱严重，饱和导水率降低。而NTSW—ChF和NTSB—SW处理由于缺少毛管作用而保存了土壤水分。

2．1 土壤密度和饱和水力传导度

春季和夏末NTSB-SW 处理土壤密度比WW—SF和NTSW—ChF处理低10％，部分是春季播种对土壤扰动造成的，此外NTSB—SW处理土壤有机质含量较高也是导致其土壤密度小的因素。其他研究者亦发现免耕的土壤有机质高于传统耕作。WW—SF和NTSW—ChF处理春季土壤密度相似可能是因为整个冬天使土壤变得坚固。

春季NTSB—SW 处理饱和水力传导度 高于NTSW —ChF处理、夏末高于WW—SF和NTSW —ChF处理，夏末WW—SF处理的 最低，可能是因为其土壤密度高，即夏末WW—SF处理 与土壤密度呈反比关系，这种关系在NTSB—SW和NTSW —ChF处理中同样存在。

2．2 入渗量和保水性

耕作对累积入渗量和稳态渗流有明显的影响。春季和夏末NTSB—SW处理的累积入渗量和稳态渗流都比NTSW— ChF处理大，NTSB—SW 处理春季播种使得入渗率较高，长期免耕使得土壤本身的入渗率也较高。因为从春季到夏末NTSW—ChF处理入渗量增加，土壤密度降低，2006年8月29日模拟播种影响了入渗量和土壤密度。

WW—SF处理使土壤表面形成结皮或犁底层从而影响水分入渗，耕作打破了孔隙的连续性并阻碍孔隙的形成进而降低了入渗量。

耕作对土壤保水性的影响随时间的变化而变化，春天地表水入渗后36 h内3个处理的土壤含水量相同，此后，NTSB— SW处理的含水量低于WW—SF和NTSW—ChF处理；入渗后80 h内，0．1 m土层NTSB—SW 处理比WW—SF和NTSW— ChF处理多损失4 mm水分，而夏末则多损失7—8cm水分；WW—SF和NTSW—ChF处理保水性夏末有差别，但春天相同，可能是因为整个冬天土壤未扰动使其更加坚固。夏末土壤含水量随时间变化表明地表水入渗后WW—SF处理表层排水比NTSB—SW 和NTSW —ChF处理缓慢，说明土壤含水量与时间的关系斜率不同，WW—SF、NTSW —ChF和NTSB— SW 处理分别为一0．072 cm3 ／(cm3 ·h)、一0．095 cm3 ／(cm3 ／h)和一0．1 15 cm3 ／(cm3／h)。夏末各处理土壤含水量与时间关系不同或排水量的不同归因于孔隙大小和(或)连续性的不同，NTSB—SW 比WW—SF处理排水迅速表明其土壤孔隙较大且(或)连续性好。当然，NTSB—SW处理土壤孔隙较大且连续性好可能是小麦收获至测定土壤特性时的7周期间根系通道的作用所致，NTSB—SW 处理持水量少不同于以往的研究结果源于其改善了土壤结构和孔隙状况，NTSB—SW处理重力水损失为30 mm，WW—SF和NTSW—ChF处理约为22 mm。

3 结语

对华盛顿中东部免耕春大麦一春小麦(NTSB—SW)、免耕春小麦一化学休闲(NTSW —ChF)、冬小麦一夏休闲(WW—SF)轮作11年后的土壤水力特性进行了测定，夏末NTSB— SW 比WW—SF轮作制、春季和夏末比NTSW —ChF轮作制耕层土壤有较多且连续性较好的孔隙、较高的渗透率及饱和水力传导度、较强的排水率、较小的密度。其他同样的长期定位研究结果表明春季免耕比WW—SF轮作制减少风蚀，因此，在西北太平洋内陆干旱区，春季持续11 a免耕可以增强土壤的水力特性并降低土壤侵蚀，本研究对半干旱区水土保持和减缓土地退化提供农业管理依据。