蘭志龍，Muhammad Numan Khan，Tanveer Ali Sial，楊學(xué)云，趙 英,2，張建國(guó)

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25年長(zhǎng)期定位不同施肥措施對(duì)關(guān)中塿土水力學(xué)性質(zhì)的影響

蘭志龍1，Muhammad Numan Khan1，Tanveer Ali Sial1，楊學(xué)云1，趙 英1,2※，張建國(guó)1

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌 712100；2. 魯東大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，煙臺(tái) 264025）

土壤水力學(xué)性質(zhì)和功能的變化是評(píng)價(jià)長(zhǎng)期施肥是否維持土壤可持續(xù)健康發(fā)展的重要方面。該研究通過(guò)采取“國(guó)家黃土肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地”的表層原狀土壤，分析測(cè)定了撂荒（LH）、休閑（XX）、不施肥（CK）、單施氮肥（N）、氮磷鉀肥（NPK）和有機(jī)肥與氮磷鉀肥配施（MNPK）6個(gè)處理的土壤水分特征曲線、飽和導(dǎo)水率和緊實(shí)度等指標(biāo)，評(píng)價(jià)了長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤基本物理性質(zhì)和水力學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：1）與CK、N和NPK處理相比，MNPK處理顯著提高了土壤有機(jī)碳、飽和導(dǎo)水率和孔隙度，而降低了土壤容重和緊實(shí)度（<0.05）。2）不同施肥處理之間的土壤水分特征曲線表現(xiàn)出一定的差異，其土壤持水能力強(qiáng)弱為：XXθ）、飽和含水量（θ）和進(jìn)氣值倒數(shù)（）都存在一定程度的差異，θ在MNPK處理最大，XX最小；θ在N處理最大，MNPK次之，CK最小。進(jìn)氣值（1/）在XX處理最大，LH最小。3）當(dāng)量孔隙的分布主要在>9m大孔隙范圍內(nèi)，其次是<0.2m小孔隙范圍，0.2～9m之間的中孔隙分布較少。綜上，MNPK有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤持水性，降低土壤容重和緊實(shí)度，有助于作物生長(zhǎng)和高產(chǎn)，是關(guān)中地區(qū)較為適宜的施肥措施。

土壤；水力學(xué)；水分特征曲線；飽和導(dǎo)水率；土壤緊實(shí)度；塿土

0 引 言

在干旱半干旱區(qū)，土壤水分是作物生長(zhǎng)和植被重建的限制因子[1]，也是維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和土壤生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素[2]。土壤持水能力、緊實(shí)度以及容重等土壤物理性質(zhì)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及土壤質(zhì)量演變的重要指標(biāo)[3-5]。土壤水分特征曲線可反映土壤持水能力[6-7]，也可反映土壤水分保持和運(yùn)動(dòng)[8]，它主要受土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)等土壤理化性質(zhì)的影響[9]。同樣，土壤飽和導(dǎo)水率和土壤緊實(shí)度也受這些性質(zhì)的影響[10-11]。土壤緊實(shí)度反映了作物生長(zhǎng)過(guò)程中機(jī)械阻力的強(qiáng)弱，通過(guò)影響水、肥、氣、熱等因子，進(jìn)而決定植物根系的生長(zhǎng)及分布[12]。

長(zhǎng)期施肥和耕作措施對(duì)土壤肥力變化和土壤理化性質(zhì)具有顯著性影響，但對(duì)土壤水力學(xué)及其力學(xué)性質(zhì)影響的研究相對(duì)比較欠缺。Shi等[13]發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期使用有機(jī)肥提高了表層0～5 cm土壤持水性和導(dǎo)水率；寧婷等[14]的研究表明黃土丘陵區(qū)撂荒坡地土壤的持水和供水能力以0～40 cm和240～400 cm土層較強(qiáng)，中間土層較弱。陳學(xué)文等[15]的研究表明秋翻有助于降低黑土表層土壤容重和土壤緊實(shí)度，而增加了亞表層的土壤容重和土壤緊實(shí)度形成犁底層。

在黃土高原地區(qū)，諸多學(xué)者[15-17]開(kāi)展了大量的關(guān)于土壤持水特性研究，但大多集中于退耕還林還草和撂荒坡地的研究，而對(duì)于長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)對(duì)于土壤水力學(xué)及土壤力學(xué)特性的研究很少，并未引起足夠的關(guān)注。顯然，與短期相比，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)更能客觀地表征不同管理措施對(duì)土壤水力學(xué)和力學(xué)性質(zhì)的影響。基于此，本文以陜西楊凌塿土雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)土壤肥力長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為依托，研究不同施肥處理土壤持水特性，量化不同施肥處理之間的土壤持水狀況，明確不同處理之間水力學(xué)和力學(xué)性質(zhì)的差異。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在“國(guó)家黃土肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地”進(jìn)行，位于陜西楊凌示范區(qū)五泉鎮(zhèn)（34°17′51″N，108°00′48″E），海拔516 m，年平均氣溫13 ℃，≥10 ℃積溫4 196.2 ℃，年均降水量550～600 mm，主要集中在7-9 月，年均蒸發(fā)量993 mm，無(wú)霜期184～216 d。供試土壤為土墊旱耕人為土（塿土），黃土母質(zhì)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

長(zhǎng)期試驗(yàn)始于1990年秋，共設(shè)13個(gè)處理，本研究選用其中6個(gè)處理，即：撂荒（不耕作，LH）、休閑（耕作不播種，XX）、不施肥（CK）、單施氮肥（N）、氮磷鉀肥（NPK）、有機(jī)肥與氮磷鉀肥配施（MNPK）。LH和XX不施肥，且XX及時(shí)除草，基本保持沒(méi)有植被生長(zhǎng)。每個(gè)小區(qū)面積均約為399 m2（21 m×19 m），處理實(shí)行冬小麥－夏休閑單作種植制度，小麥種植前進(jìn)行翻耕，生長(zhǎng)期內(nèi)作物生長(zhǎng)靠自然降雨，不灌溉。所有肥料于冬小麥播種前一次施入，氮、磷、鉀肥用量分別為135、47.1，56 kg/hm2；MNPK處理中N來(lái)自有機(jī)肥氮和無(wú)機(jī)肥氮的比例為7:3，按氮量折合施用牛糞。牛糞中氮含量為17.1%，平均干質(zhì)量7.37%；氮肥為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀。

1.3 土壤樣品采集及測(cè)定

1.3.1 樣品采集

試驗(yàn)樣品采集于2016年7月，每個(gè)樣地中利用體積為100 cm3的環(huán)刀采集5個(gè)0～5 cm未擾動(dòng)的原狀土壤樣品。2個(gè)用于測(cè)定水分特征曲線，3個(gè)用于測(cè)定飽和導(dǎo)水率和容重等。同時(shí)并采集3個(gè)0～5 cm擾動(dòng)樣品混勻，利用四分法獲得約500 g樣品，重復(fù)3次，用于測(cè)定土壤有機(jī)碳、土壤質(zhì)地等指標(biāo)。

1.3.2 樣品測(cè)定

土壤水分特征曲線采用高速離心機(jī)法測(cè)定[18]。將未擾動(dòng)的環(huán)刀土壤樣品放入水中浸泡24 h，待樣品達(dá)到飽和狀態(tài)。利用CR21GⅡ型高速恒溫冷凍離心機(jī)（日本），按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速確定相應(yīng)的離心力和吸力，離心特定的時(shí)間即達(dá)到平衡狀態(tài)。分別測(cè)定1、5、10、30、50、70、100、300、500、700和1 000 kPa吸力時(shí)的土壤含水量，每個(gè)吸力分別對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為310、690、890、1 700、2 190、2 600、3 100、5 400、5 930、8 200、9 800 r/min。

土壤緊實(shí)度采用SC900土壤緊實(shí)度儀（空間分辨率為2.5 cm，壓力分辨率為35 kPa，最大測(cè)量深度為45 cm，測(cè)量壓力范圍為0～7 000 kPa）測(cè)定，測(cè)定土壤5 cm深度的緊實(shí)度。因儀器測(cè)定誤差較大，因此在測(cè)定過(guò)程中由一個(gè)人操作，且每個(gè)樣地重復(fù)測(cè)量9次，取其平均值，以減少誤差。

土壤飽和導(dǎo)水率采用降水頭法測(cè)定。土壤容重和土壤飽和含水量采用環(huán)刀法測(cè)定。土壤總孔隙度由公式=1?(土壤容重/土壤密度)計(jì)算得出，土壤密度取2.65 g/cm3。

1.4 土壤當(dāng)量孔徑的計(jì)算

根據(jù)土壤毛管理論[19]，在非飽和土-水系統(tǒng)中，水吸力主要是由土壤中某一范圍孔徑的圓形毛管的毛管力作用的結(jié)果，如果用表示水的表面張力系數(shù)（常溫下為7.5×10-4N/cm），表示毛管半徑，則土壤水吸力=2/，為了與土壤的真實(shí)孔徑加以區(qū)別，此時(shí)把毛管直徑稱為當(dāng)量孔徑（即=2），進(jìn)而得到土壤水吸力=4/（Pa），則當(dāng)量孔徑與土壤水吸力的關(guān)系為=30×104/（m）。

假設(shè)土壤含水率為1、2（1>2）所對(duì)應(yīng)的土壤當(dāng)量孔徑分別為1、2，土壤中當(dāng)量孔徑介于2～1之間的孔隙所占的體積與孔隙總體積之比為1-2，稱當(dāng)量孔隙體積占比。大孔隙（>9m），中孔隙（0.2～9m）和小孔隙（<0.2m）所對(duì)應(yīng)的壓力范圍分別為<33 kPa，33～1 500 kPa和>1 500 kPa。

1.5 數(shù)據(jù)處理

1.5.1 土壤水分特征曲線擬合

土壤水分特征曲線利用V-G模型擬合，V-G模型的具體方程如下[6]

式中()為體積含水量，cm3/cm3；θ為滯留含水量，cm3/cm3；θ為飽和含水量，cm3/cm3；為土壤吸力，cm；和為擬合參數(shù)，且與無(wú)關(guān)。

采用均方根誤差（RMSE）定量評(píng)價(jià)模型擬合的效果，其表達(dá)式為

式中為設(shè)定壓力值的總個(gè)數(shù)；θ為與第個(gè)壓力值所對(duì)應(yīng)土壤含水率的模擬值；ω為與第個(gè)壓力值所對(duì)應(yīng)土壤含水率的實(shí)測(cè)值。RMSE定量描述了模型模擬值與實(shí)測(cè)值之間的誤差，其值越小，表明模型擬合效果越好；反之，越差。

水分特征曲線表征了在相同水吸力下，土壤持水能力大小。此外，比水容量是衡量土壤水分對(duì)植物的有效性和反映土壤持水性能的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)公式（1），比水容量可以土壤水吸力為自變量求導(dǎo)后的斜率值而得，即

式中()為比水容量。

1.5.2 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素（one-way ANOVA）和LSD法進(jìn)行方差分析和多重比較（=0.05），OriginLab2016進(jìn)行做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)土壤基本理化性質(zhì)的影響

由表1可知，除CK與N之間外，其他不同處理之間土壤有機(jī)碳（SOC）含量存在顯著性差異（<0.05），LH和MNPK處理的SOC含量高于及其他處理，而XX處理的含量最低。MNPK處理的飽和含水量顯著高于其他處理，高達(dá)59.13%；LH處理的土壤飽和含水量最低，為49.43%，比MNPK處理降低了16.40%；MNPK處理與其他處理之間差異顯著，但LH與CK處理之間以及N、NKP和XX處理之間差異不顯著。不同處理土壤容重之間存在較大差異，其中LH的容重最大為1.40 g/cm3，MNPK最小為1.11 g/cm3，且LH處理與其他各處理之間差異顯著（<0.05），但XX、CK與NPK處理之間差異不顯著。不同處理的孔隙度之間也存在較大差異，其中MNPK處理的孔隙度最大，而LH處理的孔隙度最??；MNPK處理與其他處理之間差異顯著（<0.05），但CK與NPK處理之間差異不顯著。在不同處理間顆粒組成中NPK處理砂粒含量最高，且與其他處理存在顯著差異（<0.05）。N處理砂粒含量最低，且與LH、XX和CK處理之間無(wú)顯著差異（<0.05）。N處理粉粒含量最高，且與其他之間存在顯著差異，而LH、XX、NPK和MNPK處理之間差異不顯著（<0.05）。黏粒除N處理外，其他處理差異不顯著（表1）。

表1 土壤基本理化屬性

注：LH：不耕作不施肥（撂荒）；XX：休閑；CK：不施肥；N：?jiǎn)问┑?；NPK：氮磷鉀肥；MNPK：有機(jī)肥與氮磷鉀肥配施。不同小寫字母代表不同處理間的差異顯著(<0.05)，下同。

Note: LH: leave land uncultivated; XX: bare fallow; CK: control (no fertilizer and manure); N: N fertilizer; NPK: NPK fertilizer; MNPK: manure and NPK fertilizers. Different lowercase letters indicate significant difference (<0.05), the same below.

2.2 不同施肥處理對(duì)飽和導(dǎo)水率的影響

如圖1所示，不同施肥處理?xiàng)l件下，土壤飽和導(dǎo)水率之間均存在較大差異。MNPK處理的飽和導(dǎo)水率最大，43.53 cm/d，XX的飽和導(dǎo)水率最小，3.77 cm/d。所有處理土壤飽和導(dǎo)水率的大小次序?yàn)椋篗NPK(43.53 cm/d)> N(36.04 cm/d) > NPK(33.94 cm/d) > LH(27.64 cm/d) > CK(8.27 cm/d) > XX(3.77 cm/d)。在使用化肥的處理中N、NPK和MNPK處理之間差異不顯著（<0.05），但MNPK略高于N和NPK。施肥處理與不施肥的處理之間存在顯著性差異，整體上施肥處理大于不施肥處理。

圖1 不同處理土壤飽和導(dǎo)水率差異

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

圖2表明，不同施肥處理?xiàng)l件下土壤緊實(shí)度之間存在較大差異。其中LH處理的土壤緊實(shí)度最大，CK的緊實(shí)度最小。不同處理土壤緊實(shí)度的大小分別為：LH(897.11 kPa) > XX(682.22 KPa) > NPK(553.44 KPa) > N(467.67 KPa) > MNPK(448.33 KPa) > CK(370.33 KPa)。施肥處理土壤緊實(shí)度之間差異不顯著，但顯著低于LH和XX處理；CK與NPK處理之間差異顯著但與N和MNPK處理之間差異不顯著。

圖2 不同處理土壤緊實(shí)度差異

2.4 不同施肥處理?xiàng)l件下土壤水分特征曲線特征

如圖3所示，不同施肥處理對(duì)土壤持水特性的影響較大。LH的持水能力最強(qiáng)，XX的持水能力最弱。整個(gè)壓力段，LH處理較XX、CK、N、NPK和MNPK處理持水能力分別平均提高21.84%、10.22%、11.03%、15.34%和7.46%；MNPK處理較CK、N和NPK處理持水能力分別提高2.57%、3.33%和7.34%。在低吸力段0～51.0 cm時(shí)，不同處理之間差別較小，N和MNPK處理的持水能力要高于LH。而吸力高于51.0 cm時(shí)LH處理的持水能力最高，且持水能力大小始終表現(xiàn)為：XX

注：OD為測(cè)定值；SD為模擬值。

為了進(jìn)一步分析施肥對(duì)土壤持水能力的影響，利用RETC軟件中的V-G模型（與無(wú)關(guān)）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到以下參數(shù)結(jié)果（表2）。2均大于0.989 8，且達(dá)到極顯著水平（<0.01）。標(biāo)準(zhǔn)誤差（RMSE）最大值為0.091，說(shuō)明實(shí)測(cè)值與擬合值之間的離散程度非常小。不同處理之間，θ、θ和均存在一定程度的差異，θ在MNPK處理最大，XX最小；θ在處理最大，MNPK次之，CK最小。1/在XX處理最大，LH最小。

2.5 不同施肥處理?xiàng)l件下土壤當(dāng)量孔隙分布

如圖4所示，不同處理之間土壤的總當(dāng)量孔隙分布存在差異。不同處理的當(dāng)量孔徑以>9m的大孔隙為主，介于22.3%～30.2%之間，其次是小孔隙和中等孔隙；N處理大孔隙分布數(shù)量最高，其次為XX和MNPK，LH處理的分布數(shù)量最低；與0.2～9m的中孔隙相比，<0.2m的小孔隙含量更高，且LH處理小孔隙最高，MNPK次之，XX最小。

表2 不同處理?xiàng)l件下土壤水分特征曲線參數(shù)(V-G模型)

注：和為擬合參數(shù)，且與無(wú)關(guān)。

Note:andis fitting parameter, andis not relative to.

圖4 不同處理當(dāng)量孔徑分布

3 討 論

3.1 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率和基本土壤物理性質(zhì)的影響

土壤顆粒組成和土壤有機(jī)質(zhì)是土壤結(jié)構(gòu)形成的核心，而有機(jī)質(zhì)是土壤結(jié)構(gòu)改善的主要物質(zhì)，它通過(guò)降低土壤容重和提升土壤孔隙度顯著改變土壤功能[20]。本研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施肥對(duì)塿土的飽和導(dǎo)水率產(chǎn)生了顯著影響，這與Shi等[13]的研究結(jié)果相一致。不同處理之間土壤飽和導(dǎo)水率的差異主要是由于施肥和耕地等措施，以及0～5 cm土壤剖面中存在大量的小麥根孔，為土壤水分的運(yùn)動(dòng)提供了充足的通道。同樣，LH在0～5 cm之間也具有大量的根孔，因而顯著提高其飽和導(dǎo)水率。CK低于LH是因有機(jī)質(zhì)含量低，土壤結(jié)構(gòu)性差，飽和導(dǎo)水率降低。

土壤緊實(shí)度是反應(yīng)土壤疏松程度的重要物理指標(biāo)[21]，對(duì)作物的生長(zhǎng)具有重要影響[22]。研究表明，土壤緊實(shí)度與土壤含水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[23]，免耕也會(huì)導(dǎo)致土壤緊實(shí)度的增加。LH的土壤緊實(shí)度最大，其主要是因黃土具有很強(qiáng)的濕陷性，在長(zhǎng)期未翻耕的情況下，土層變的緊實(shí)，容重與緊實(shí)度都會(huì)增加[24]；LH處理在2～3 cm以下存在一個(gè)致密層，增加了5 cm處土壤緊實(shí)度；除LH外，其他處理因每年播種前翻耕，使得表層土壤較為疏松，降低了土壤緊實(shí)度，同樣容重也因此而減小。MNPK因配施有機(jī)肥，土壤結(jié)構(gòu)得以改善，因而其緊實(shí)度較N和NPK更低，但無(wú)顯著差異。

不同的施肥措施和耕作，使得土壤容重和土壤孔隙度之間存在較大差異。土壤容重取決于土壤顆粒組成及土壤有機(jī)質(zhì)含量等因素。LH的土壤容重遠(yuǎn)高于其他處理，是因LH處理25 a未翻耕土壤因降雨濕陷緊實(shí)[24]，而增加了土壤容重，降低了土壤孔隙度。其他處理每年因翻耕降低了耕作層的土壤容重，同時(shí)一定量有機(jī)質(zhì)的輸入降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。

3.2 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤持水特性的影響

在干旱半干旱地區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，土壤持水性能和理化性質(zhì)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要[25]。而土壤水分狀況是干旱半干旱地區(qū)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的保證，也是水土資源合理利用和糧食安全的基礎(chǔ)。土壤持水特性主要受到土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)的影響[26]。土壤飽和含水量、田間持水量以及比水容量均受土壤質(zhì)地和土壤孔隙分布的影響[27-28]。

研究區(qū)土壤發(fā)育于黃土母質(zhì)，具有較高粉砂粒含量，土壤顆粒間大孔隙多，結(jié)構(gòu)發(fā)育差，其持水保肥能力較弱；在低壓力段，易于失水，而降低土壤供水能力，導(dǎo)致作物生長(zhǎng)受限，影響作物生產(chǎn)[29-30]。隨著壓力的不斷增加土壤失水量增加，而失水速度逐漸減慢（表3），而被作物可吸收利用的土壤水分也相應(yīng)減少。在25 a長(zhǎng)期定位雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)中，不同的施肥處理土壤理化性質(zhì)（表1）和結(jié)構(gòu)均發(fā)生了一定的變化，同時(shí)土壤持水能力也受到一定的影響，土壤水分在壓力作用下的比水容量產(chǎn)生明顯的差異（表3）。

表3 不同土壤水吸力狀態(tài)下不同處理的比水容量

從長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤持水特性的結(jié)果來(lái)看，長(zhǎng)期撂荒處理（LH）的土壤具有更高的土壤持水能力，而MNPK處理次之，XX處理最低。撂荒地土壤含有較高的有機(jī)質(zhì)和黏粒含量，以及長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人為因素的干擾，在只有雜草生長(zhǎng)的狀況下，形成了較好的土壤結(jié)構(gòu)，且LH相比較其他處理含有較多的小孔隙，因而提高了土壤的持水能力。在水吸力>5 kPa條件下，LH處理比水容量最高（表3），這主要是在LH處理土壤孔隙系統(tǒng)中，微孔隙含量較高（圖4），增強(qiáng)了土壤持水性[14]，而增加了土壤比水容量。MNPK處理因施加有機(jī)肥，改善了土壤結(jié)構(gòu)，降低了低吸力段土壤的比水容量，提高土壤的持水能力，有助于作物的持續(xù)供水；而單施化肥處理（N和NPK）以及XX和CK大孔隙較多且土壤結(jié)構(gòu)差，在低吸力段易于失水，而導(dǎo)致土壤持水量降低。而且土壤有機(jī)碳與土壤小孔隙呈顯著正相關(guān)（<0.05），這一研究結(jié)果與高會(huì)議等[31]的研究結(jié)果一致，從而進(jìn)一步說(shuō)明了有機(jī)質(zhì)對(duì)于土壤結(jié)構(gòu)及持水性能的改善。XX處理的持水能力最弱，是由于土壤有機(jī)質(zhì)含量很低，且每年都會(huì)定期去除雜草和種植處理一樣進(jìn)行翻耕處理，而破環(huán)了土壤結(jié)構(gòu)[32]。N和NPK處理之間的持水性能和比水容量之間差異較小，均低于有機(jī)肥配施處理，可能是因?yàn)榇罅縉肥的使用導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的破壞從而降低了土壤的持水特性；相較于休閑地處理，作物根系對(duì)土壤中有大量有機(jī)質(zhì)的輸入而提升了土壤持水能力。

4 結(jié) 論

1）長(zhǎng)期不同施肥處理對(duì)土壤有機(jī)碳、飽和導(dǎo)水率、緊實(shí)度等指標(biāo)產(chǎn)生了一定的影響，與不施肥（CK）、單施氮肥（N）和氮磷鉀肥（NPK）處理相比，氮磷鉀肥配施（MNPK）顯著提高了土壤有機(jī)碳、飽和導(dǎo)水率和孔隙度，而降低了土壤容重和緊實(shí)度。

2）長(zhǎng)期定位試驗(yàn)不同施肥處理之間的持水性能表現(xiàn)出一定的差異，其土壤持水能力強(qiáng)弱為：休閑<單施氮肥≈氮磷鉀肥< 不施肥<氮磷鉀肥配施<撂荒。施有機(jī)肥處理較不施肥、單施氮肥和氮磷鉀肥處理持水能力分別提高2.57%、3.33%和7.34%；不同施肥處理之間VG擬合結(jié)果表明，殘余含水量（）、飽和含水量（）和進(jìn)氣值倒數(shù)（）都存在一定程度的差異，在MNPK處理最大，休閑最小，在單施氮肥處理最大，氮磷鉀肥配施次之，不施肥處理最小。

3）不同處理的孔隙以當(dāng)量孔徑>9m孔隙為主，且不同處理大孔隙含量要高于中孔隙和小孔隙，介于22.3%～30.2%之間；與中孔隙相比，小孔隙含量更多，且LH處理小孔隙最高，氮磷鉀肥配施次之，休閑最小。

綜上，有機(jī)肥和化肥配施有助于提高土壤持水性和土壤孔隙度，降低土壤容重和緊實(shí)度，是干旱半干旱地區(qū)較為適宜的耕作措施。

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Effects of 25-yr located different fertilization measures on soil hydraulic properties of lou soil in Guanzhong area

Lan Zhilong1, Muhammad Numan Khan1, Tanveer Ali Sial1, Yang Xueyun1, Zhao Ying1,2※, Zhang Jianguo1

(1.712100,; 2.264025)

Soil moisture is a main limiting factor for crop growth and vegetation reconstruction in the arid and semi-arid areas of the world and it is a key factor for agricultural sustainability and soil productivity. Changes in soil hydraulics and function are major aspects for assessing whether long-term fertilization is beneficial for soil sustainable development or not. The objectives of this study were to determine the soil water retention characteristics of different fertilization treatments based on the long-term located experiment of soil fertility at “the Chinese National Soil Fertility and Fertilizer Efficiency Monitoring Base of Loessial Soil” established in the autumn of 1990 in Yangling, Shaanxi, China, and to clarify the differences of soil physical properties affected by the fertilization. The experiment was consisted of six treatments: abandonment (LH), fallow (tillage， without planting, XX), no fertilization (CK), single application of nitrogen (N), nitrogen, phosphorus and potassium (NPK), organic manure + NPK (MNPK), and LH and XX are not fertilized, and weeds were regularly removed at XX every year. The soil water retention curve, saturated hydraulic conductivity and soil strength were analyzed and determined by adopting the surface undisturbed soil. The results showed that: 1) Long-term fertilization treatment had significant effects on soil organic carbon, saturated hydraulic conductivity and soil strength (<0.05). Compared with CK, N and NPK, MNPK significantly (<0.05) increased soil organic carbon, saturated hydraulic conductivity and porosity and reduced soil bulk density and soil strength. 2) Soil water retention curve showed a significant difference between treatments, and soil water holding capacity was: XX < N ≈ NPK < CK < MNPK < LH. Soil water holding capacity of MNPK was increased by 2.57%, 3.33% and 7.34% over that of the CK, N and NPK, respectively. The parameters of V-G model between different treatments showed that there were slightly significant differences in residual water content(θ), saturated water content(θ) andreciprocal of inlet air ().θis the largest in MNPK, and the smallest in XX;θwas the largest in N, followed by MNPK, and the smallest at CK. Inlet air (1/) was the largest in XX and the smallest in LH. 3) The pores of different treatments were mainly composed of an equivalent pore diameter > 9m, and the ratio of macropores in different treatments was higher than that of medium pores and small pores, ranging from 22.3% to 30.2%. Compared with medium pores, the ratio of small pores was more. There was the largest ratio for the small pores at the LH, followed by the MNPK, and the XX. In summary, MNPK can improve soil structure and soil water holding capacity, reduce soil bulk density and soil strength and enhance soil stability, which is helpful for crop growth and yield, and is a suitable farming measurement in semi-arid Guanzhong area.

soils; hydraulic; water retention curve; saturated hydraulic conductivity; soil strength; lou soil

蘭志龍，Muhammad Numan Khan，Tanveer Ali Sial，楊學(xué)云，趙 英，張建國(guó). 25年長(zhǎng)期定位不同施肥措施對(duì)關(guān)中塿土水力學(xué)性質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(24)：100－106.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.012 http://www.tcsae.org

Lan Zhilong, Muhammad Numan Khan, Tanveer Ali Sial, Yang Xueyun, Zhao Ying, Zhang Jianguo. Effects of 25-yr located different fertilization measures on soil hydraulic properties of lou soil in Guanzhong area[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(24): 100－106. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.012 http://www.tcsae.org

2018-06-19

2018-11-20

陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014KJXX-44）；黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任基金項(xiàng)目（K318009902-1427）

蘭志龍，博士生，主要從土壤物理方面的研究。Email：lanzhilong1024@163.com

趙 英，副教授，主要從事土壤水文過(guò)程及其調(diào)控研究。Email：yzhaosoils@gmail.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.012

S152

A

1002-6819(2018)-24-0100-07