耕作年限对干热河谷土壤质量的影响与退化趋势

土壤是农业的基础，是农业生产最基本的生产资料。土壤质量是土壤功能主要体现，是评价土壤健康状况和功能的主要指标，而土壤质量演变是农业土壤可持续研究的一项重要工作，常通过分析土壤质量演变来评价农业土地管理效应。近年来，干热河谷大力推进坡改梯工程，增加耕地面积，推动特色农业发展，促进区域经济发展、农业增产、农民增收、山区脱贫致富，坡改梯成为区域农业可持续发展和乡村振兴战略的必然选择。但是，干热河谷土壤贫瘠，有机质含量低，土壤结构性差，土壤退化严重，而干热河谷农田土壤演变研究尤其是坡改梯土壤演变规律研究未受到重视，这将成为未来区域农业可持续发展的主要限制条件之一。因此，本研究以位于金沙江下游的元谋干热河谷为例，开展长期野外定位监测试验，监测坡改梯后土壤质量随耕作年限的变化特征，探讨干热河谷坡改梯土壤质量演变特征，揭示坡改梯对土壤生态环境的影响机制，为该地区改地工程的土壤质量评价提供科学依据。研究结果表明：

（1）随着耕作年限的延长，耕作层土壤＞5mm、2～5mm粒径团聚体含量呈现先增加后降低的变化趋势，耕作3年耕作层土壤＞5mm、2～5mm粒径团聚体含量最高；1～5mm粒径团聚体含量变化不显著；0.5～1mm、0.25～0.5mm、＞0.25mm粒径团聚体含量呈现增加趋势。＞0.25mm水稳定性团聚体含量是反映土壤团聚体稳定性的评价指标，其值越大，土壤团聚体水稳定性越强。由此可见，耕作5年破坏了耕作层土壤＞2mm粒径团聚体含量，增加了0.25～1mm粒径团聚体含量，增强了土壤团聚体水稳定性；耕作3年0～20cm土层土壤＞0.25mm粒径团聚体含量最高，土壤团聚体水稳定性最强；耕作5年20～40cm土层土壤＞0.25mm粒径团聚体含量最高，土壤团聚体水稳定性最强。

（2）随着耕作年限的延长，耕作层土壤有机质含量先增加后减少，耕作2年耕作层土壤有机质含量明显最高为7.80g·kg-1，耕作3年土壤有机碳含量比耕作2年的减少了0.85g·kg-1，耕作4年耕层土壤有机质含量比耕作3年的减少了0.14g·kg-1，耕作5年耕层土壤有机质含量比耕作4年的减少了0.12g·kg-1。随着耕作年限的延长，耕作层土壤活性有机质含量及其比例均呈现降低趋势，耕作5年耕作层土壤活性有机质含量由0.0075g·kg-1降至0.0060g·kg-1，土壤活性有机质占土壤有机质总量的比例由0.14%降至0.10%。可见，干热河谷土壤有机质含量较低，并且随种植年限延长逐渐降低，降低的程度也随着耕作年限延长逐渐减弱，而活性有机质含量更低，同时也随着种植年限的延长逐渐降低，干热河谷土层土壤质量和生物力可能存在逐渐下降的土壤退化趋势。

（3）随着耕作年限的延长，耕作层土壤pH呈现先增大后降低再增大的变化趋势，耕作1年的耕作层土壤pH最大为6.63，耕作2年的较耕作1年的降低了0.37个pH单位，耕作3年的继续降低了0.28个pH单位，耕作4年的再降低了0.77个pH单位；耕作4年的耕作层土壤pH降幅为1.42个pH单位，耕作4年土壤pH降至最低为5.21；耕作5年的土壤pH比耕作4年的增加了0.45个pH单位，耕作5年的耕作层土壤pH增至5.66；耕作4年pH的降低速度为每年平均降低0.47个pH单位，耕作5年pH每年平均降低为0.24个pH单位。(www.xing528.com)

（4）随着耕作年限的延长，耕作层土壤EC呈现出先降低后增加再降低再增加的变化趋势，耕作3年土壤EC明显最大，为194.18μs·cm-1。分层分析发现，0～20cm土层土壤EC值显著大于20～40cm土层的土壤EC值（P＜0.05）；耕作2年0～20cm土层土壤EC明显最大，为241.25μs·cm-1；耕作3年20～40cm土层土壤EC明显最大，为164.74μs·cm-1。

（5）供试土壤交换性盐基离子含量为：Mg2+＞Ca2+＞K+＞Na+，随着耕作年限延长，交换性盐基离子含量变为：Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+。随着耕作年限延长，耕作层土壤Ca2+含量先增加后减少，耕作2年耕作层土壤Ca2+含量最高为1.21g·kg-1；耕作层土壤K+含量先减少后增加，耕作1年耕作层土壤K+含量最高为0.84g·kg-1，耕作层K+占交换性盐基离子的比例从29.27%降至4.76%；耕作层土壤Na+含量先减少后增加，耕作4年耕作层土壤Na+含量最高为0.41g·kg-1，耕作层Na+占交换性盐基离子的比例从6.62%提高到12.20%；耕作层土壤Mg2+含量先增加后减少再增加，耕作5年耕作层土壤Mg2+含量最高为2.24g·kg-1。

总之，随着耕作年限的延长，破坏了耕作层土壤＞2mm粒径团聚体含量，增加了＞0.25mm粒径团聚体含量，增强了土壤团聚体水稳定性；耕作层土壤有机质含量先增加后减少，降低的程度也随着耕作年限延长逐渐减弱；耕作层土壤pH呈现先增大后降低再增大的变化趋势，耕作5年pH每年平均降低为0.24个pH单位，土壤呈现酸化趋势；耕作层土壤EC先降低后增加再降低再增加的变化趋势；耕作层土壤Ca2+、Mg2+含量先增加后减少，K+、Na+含量先减少后增加。