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旱作条件下保护性耕作对土壤结构和容重影响试验研究

花匠小妙招
2024-11-21 10:01

【研究意义】土壤结构中，团聚体是土壤的基本结构单元，对保证和协调土壤中水肥气热、影响土壤酶的种类和活性、维持与稳定土壤疏松熟化层至关重要[1-2]，此外，土壤侵蚀还伴随着团聚体的破碎迁移产生[3]。容重作为反映土壤紧实程度的基本物理性质，同样改变土壤水肥气热等因素并影响作物的生长[4-5]。拥有丰富粒级的土壤团聚体含量和密度相对较低的容重，更有利于土壤营养的释放、养分的保留（化肥的存储）和板结程度的降低，对种子的萌发、种植成本的节约起到作用[6]。黄土高原东缘半湿润偏旱区是典型农业耕种破坏区，人为传统耕作管理被认为是加剧该地土壤破坏、生产力低下的主要原因之一。传统耕作破碎了土壤结构，使先前被包裹保护的有机氮暴露，使其容易矿化丢失[7]，降低土壤结构的稳定性，并增加土壤容重。当前改变土壤结构与容重主要通过物理、化学、生物手段进行，但从时间、成本、效益、生态等多目标协同考虑，主要通过保护性土壤管理和添加外源有机物来实现。【前人研究进展】闫雷等[8]基于东北黑土试验表明：免耕 + 秸秆还田有利于薄层黑土坡耕地耕层土壤团聚体稳定性的提高。郑凤君等[9]基于粉质壤土试验表明：传统耕作 + 秸秆覆盖还田，可以提高不同粒级团聚体稳定性（9.5% ~ 14%）。祁泽伟等[10]基于黄土高原试验表明：深翻处理显著降低了10 ~ 30 cm土壤容重，增加了土壤总孔隙度，优化了土壤固、液、气三相比偏离值。郑存德等[11]基于黄土母质上的壤质棕壤试验表明：土壤容重由1.3 g cm−3继续升高时，根系发育受到很大影响，且在生育后期，玉米根系衰老加速。【本研究切入点】关于耕作和外源有机物添加对土壤理化性质定量研究较多，但各土层在不同耕作下、同种耕作下不同土层土壤结构和容重如何响应定量研究较少。【拟解决的问题】本研究在立足半湿润偏旱区国家农业环境晋中观测试验站长期玉米连作的现实情况，基于2016 ~ 2020年玉米连作定位试验，评估了8种不同耕作下土壤水稳性团聚体及土壤容重变化情况和不同土层土壤水稳性团聚体及土壤容重对同一种耕作的响应，旨在揭示实施连续保护性耕作后土壤结构变化状况，探究保护性耕作在黄土高原东缘长期效应机制，为研究区土壤健康持续利用和一些生长对特定土层土壤结构有要求的作物，耕种措施的选取提供参考。

1. 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究在山西农业科学院试验基地（37°32′44.28″ N，112°37′26.78″ E，海拔800 ~ 810 m）进行，研究区为温带大陆性季风气候，年均温为9.8 ℃，年平均降水量为450 ~ 550 mm，且降水70%以上集中在第二季度末及第三季度，年均无霜期158 d，≥ 10 ℃积温约为3600 ℃，土壤为壤质黏土，pH 8.0。试验前土壤有机质含量为14.23 g kg−1，全氮、全磷、全钾含量分别为1.27、0.90和27.32 g kg−1，有效氮、有效磷、有效钾含量分别为39.8、4.3和 177.4 mg kg−1。

2016年开始布设试验，春玉米（大丰“30”）作为试验作物，采用连作一年一茬耕作制度，通过裂区设计将不同耕作布设于小区，3次重复。小区面积5 m × 30 m，等行距种植，行距0.50 m，株距0.30 m，四周保护行0.5 m。所有处理每年4月下旬播种，玉米苗期向拔节期过渡时除草，10月上旬结合玉米联合收割机收获。此后4年均如此，不同耕作处理田间试验设计见表1。

表 1 田间耕作试验处理

Table 1. Plot tillage treatments

处理
Treatment耕作措施
Tillage pattern秸秆粉碎长度
Straw crushing length
（cm）秸秆还田量
Amount of straw returned
to the field NT 秸秆移除，除播种及收获，不对土壤进行扰动。 0 SU 秸秆移除，次年作物种植前，在不改变土壤原始结构与土层顺序基础上对0 ~ 30 cm土壤进行松土。 0 RT 秸秆移除，次年作物种植前，对0 ~ 15 cm土壤旋转打碎进行松土。 0 CT 秸秆移除，次年作物种植前，对0 ~ 35 cm土壤铲起、打散、疏通并且改变土层顺序。 0 NTS 作物收获后，将粉碎的秸秆均匀覆盖于地表，除播种及收获，不对土壤进行扰动。 10 全量还田 SUS 作物收获后，将粉碎的秸秆均匀旋入土壤表层（0 ~ 20 cm），次年作物种植前，在不改变土壤原始构造与土层顺序基础上对0 ~ 30 cm土壤进行松土。 10 全量还田 RTS 作物收获后，将粉碎的秸秆均匀旋入土壤表层（0 ~ 20 cm），次年作物种植前，对0 ~ 15 cm土壤旋转打碎进行松土。 10 全量还田 CTS 作物收获后，将粉碎的秸秆均匀旋入土壤表层（0 ~ 20 cm），次年作物种植前，对0 ~ 35 cm土壤铲起、打散、疏通并且改变土层顺序。 10 全量还田 1.2 样品采集

2020年9月28日，按照“S”采样法[12]，在每个小区分别采集0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm土层8种处理土壤样品，作为土壤团粒结构分析样品。通过环刀法[12]取0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm土层8种处理原状土作为容重分析样品。土壤团粒结构测定土样每个小区3次重复，每次重复为5点混合土样，土壤容重测定土样每个小区3个剖面，每个剖面每层3个重复。2020年11月 ~ 12月于山西农业大学省部共建有机旱作农业国家重点实验室对土壤样品进行分析。

1.3 指标测定与计算 1.3.1 指标测定

土壤团粒结构通过“DIK- 2012恒温式土壤团粒分析仪”测定，套筛规格为：直径150 mm，高45 mm，每套5个筛盒；粒级由上到下分别为：> 2 mm，> 1 mm，> 0.5 mm，> 0.25 mm，> 0.106 mm。震荡频率30次 min−1，震荡幅度38 mm。实验前，根据DIK-2012恒温式土壤团粒分析仪自带《样品处理及仪器使用手册》，将土样在土壤水分含量未加工下达到土壤塑限性以下，用手将样品捏碎，用8 mm土壤筛进行筛选，并在过筛后已风干的样品中选取50 g典型样品，将样品放入烧杯中，注入蒸馏水直至完全浸没土样，静置约8 h，并对分析仪恒温水箱的温度进行设定（24.5 ℃）。实验开始时，将浸泡土样，均匀倒入套筛顶层，震荡30 min，取出移至105 ℃烘箱中，烘干8 h后称重，再次进行烘干，2 h后，取出称重，如此反复，直至样品恒重。土壤容重采用环刀法测定[13]。

1.3.2 指标计算

试验采用表征土壤团聚体抗侵蚀能力、机械破坏能力和大团聚体含量的平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）及> 0.25 mm团聚体含量（R0.25）作为衡量指标[14-16]，计算见公式（1） ~ （3）[17]：

$$ MWD=sum _{i=1}^{n}left(bar{x}_{i}{w}_{i}right) $$ (1) $$ GMD=EXPleft[frac{{displaystyle sum} _{i=1}^{n}{m}_{i}ln bar{x}_{i}}{{displaystyle sum} _{i=1}^{n}{m}_{i}}right] $$ (2) $$ {R}_{ > ;0.25}=frac{{m}_{i ;>; 0.25}}{{m}_{i}} $$ (3)

其中，MWD为平均重量直径（mm）；GMD为几何平均直径（mm）；i为团聚体分级，最大值n = 5；$ {bar x}_{i} $为第i粒级团聚体平均直径（mm）；$ {w}_{i}mathrm{为} $i粒级团聚体的重量百分比（%）；$ {m}_{i} $为土壤不同粒级团聚体的重量之和（g）；$ {R}_{ ;>; 0.25}mathrm{为} $粒级 > 0.25 mm团聚体含量（%）；$ {m}_{i ;>; 0.25} $为 > 0.25 mm粒级团聚体的重量之和（g）。

1.4 数据及统计分析

在 Excel 2019 软件中进行数据整理，方差分析通过SPSS 23.0分析，显著性水平均为P < 0.05。通过R软件进行Pearson分析，利用Origin 2018绘图。

2. 结果与分析

2.1 耕作措施对水稳性团聚体的影响

图1为0 ~ 40 cm土层不同耕作下水稳性团聚体表征指标的变化情况。由图可知：相比CT，NT、SU显著提高了大团聚体含量与稳定性（P < 0.05），RT显著提高了大团聚体含量（P < 0.05）；其中SU作为MWD、GMD提高效果最明显的耕作，分别提高了36.61%、26.09%；NT作为R0.25提高效果最明显的耕作，提高了14.42%。此外，相比RT，SU对MWD、GMD分别显著提高了31.75%、18.91%（P < 0.05）。耦合作用下，相比CTS，NTS、SUS、RTS，MWD降低了3.68% ~ 13.87%，其中SUS降幅最大（13.87%）；R0.25提高了3.05% ~ 6.89%，其中NTS增幅最大（6.89%）；GMD在不同耕作下变化服从随机分布，NTS措施使GMD提高了0.45%，SUS和RTS使GMD分别降低了5.81%和0.18%。

图 1 不同处理下，土壤团聚体表征指标（MWD、GMD、R0.25）的变化

MWD表示平均重量直径； GMD表示几何平均直径；R0.25表示> 0.25 mm团聚体含量。不同小写字母表示不同耕作下MWD差异显著（P < 0.05，双尾）；不同大写字母表示不同耕作下GMD差异显著（P < 0.05，双尾）；不同大写字母 + 符号，表示不同耕作下R0.25差异显著（P < 0.05，双尾）。下同。

Figure 1. Changes of soil aggregate characterization indices (MWD, GMD, R0.25) under different treatments

图2将土壤以10 cm为单位，逐层分析了相同土层下水稳性团聚体对不同耕作的响应。相比CT，除RT在20 ~ 30 cm土层MWD和GMD分别降低了6.78%和2.07%外，NT、SU、RT在其余土层均不同程度提高了水稳性团聚体稳定程度。其中10 ~ 20 cm土层提高幅度最大（MWD，15.83% ~ 58.80%；GMD，19.96% ~ 48.63%；R0.25，24.01% ~ 29.96%），在10 ~ 20 cm土层中，SU作为提高最明显的耕作，MWD、GMD、R0.25分别提高了58.80%、48.63%、29.96%。此外，相比CT，在0 ~ 10 cm土层，NT对GMD显著提高了15.94%（P < 0.05）；在10 ~ 20 cm土层，NT、SU、RT对R0.25分别显著提高了24.01%、29.86%、26.69%（P < 0.05）。耦合作用下，相比CTS，除SUS在0 ~ 10 cm土层MWD降低了6.26%外，NTS、SUS、RTS在0 ~ 20 cm土层均不同程度提高了水稳性团聚体稳定程度，其中各项表征指标提高服从随机分布；在20 ~ 30 cm土层，均削弱了水稳性团聚体的稳定程度，在30 ~ 40 cm土层均促进了大团聚体含量形成。此外，相比CTS，20 ~ 30 cm土层，SUS对MWD、GMD分别显著增强了39.49%、26.15%（P < 0.05）；30 ~ 40 cm土层，NTS大团聚体含量显著增加了17.04%（P < 0.05）。

图 2 耕作措施和土层深度对MWD、GMD、R0.25影响

小写字母表示相同土层不同耕作下差异显著（P < 0.05，双尾）；大写字母表示相同耕作不同土层差异显著（P < 0.05，双尾）；差异线上未标注字母表示无显著差异。

Figure 2. Effects of tillage patterns and soil depth on soil MWD, GMD and R0.25

同一耕作下，不同的土层水稳性团聚体存在差异。RT有助于10 ~ 20 cm土层团聚体的形成及稳定性的增强，CT有助于较深土层大团聚体的形成。RT，在10 ~ 20 cm土层，相比0 ~ 10 cm土层，GMD和R0.25分别显著提高了15.39%、16.23%（P < 0.05）；相比30 ~ 40 cm土层，MWD显著提高了22.58%（P < 0.05），相比20 ~ 40 cm土层，GMD显著提高了13.27%（P < 0.05）。CT，在20 ~ 30 cm土层，相比10 ~ 20 cm土层，R0.25显著提高了16.07%（P < 0.05）。耦合作用下，SUS有助于提升10 ~ 20 cm 土层团聚体稳定性，RTS有助于10 ~ 20 cm土层团聚体的形成及稳定性的增强。SUS，在10 ~ 20 cm土层，相比30 ~ 40 cm土层，MWD显著提高了44.43%（P < 0.05），相比20 ~ 40 cm土层，GMD显著提高了23.63%（P < 0.05）。RTS，在10 ~ 20 cm土层，相比30 ~ 40 cm土层，GMD显著提高了33.75%（P < 0.05）；相比0 ~ 10 cm和20 ~ 40 cm土层，R0.25显著提高了4.79% ~ 16.74%（P < 0.05）；此外，20 ~ 30 cm相比0 ~ 10 cm和30 ~ 40 cm土层，R0.25分别显著提高了9.07%、11.40%（P < 0.05）。

2.2 耕作措施对土壤容重的影响

容重的变化受耕作措施的影响。图3a表明：保护性耕作均能在不同程度上降低容重。相比 CT，NT、SU、RT，容重降低了4.3% ~ 5.7%。其中，SU，容重降幅最大（5.67%），RT，容重降幅最小（4.31%）。耦合作用下，相比CTS，NTS、SUS、RTS，容重降低了2.00% ~ 5.55%，其中RTS，容重降幅最大（5.51%），SUS，容重降幅最小（2.10%）。

图 3 不同耕作处理土壤容重变化情况

不同小写字母表示相同土层不同耕作措施之间差异显著（P < 0.05，双尾）；不同大写字母表示相同耕作措施不同土层之间差异显著（P < 0.05，双尾）；差异线上未标注字母表示不显著。

Figure 3. Changes in soil bulk density of different tillage patterns

不同耕作对不同土层深度容重影响存在差异。图3b中，与CT相比，NT、SU、RT随着土层深度的增加，对容重的影响效用在逐步减弱。以10 cm为单位0 ~ 40 cm土层，NT，容重依次降低了8.07%、7.91%、3.38%、1.09%；SU，容重依次降低了11.77%、13.34%、3.44%、6.72%；RT，容重依次降低了11.59%、7.96%、1.71%、4.44%。此外，10 ~ 20 cm土层，相比CT，SU显著降低了容重（P < 0.05）。图3c中，耕作与秸秆的耦合作用容重的改变服从随机分布。相比CTS，NTS、RTS在0 ~ 10 cm土层容重分别显著降低了21.07%、15.78%（P < 0.05）；相比SUS，RTS在0 ~ 10 cm土层容重显著降低了8.83%（P < 0.05）。相比NTS，RTS在30 ~ 40 cm土层容重显著降低了8.03%（P < 0.05）。

同一耕作下，对不同深度的土层容重改变各不相同。图3b中，NT、SU、RT对容重的降低主要停留在表层，但其影响的土层深度不同，CT可以改善较深土层容重。NT，相比20 ~ 30 cm，0 ~ 10 cm土层，容重显著降低了9.9%（P < 0.05）。SU，相比30 ~ 40 cm，0 ~ 20 cm土层，容重显著降低11.91%（P < 0.05）；相比20 ~ 30 cm，0 ~ 10 cm土层，容重显著降低了13.48%（P < 0.05）。RT，相比20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm，0 ~ 10 cm土层，容重分别显著降低了14.83%、11.65%（P < 0.05）。CT，相比10 ~ 20 cm，30 ~ 40 cm土层，容重显著降低了9.98%（P < 0.05）。图3c为耦合作用对容重的影响。RTS，可以有效改善0 ~ 40 cm土壤表层和底层容重，CTS可以有效降低10 ~ 40 cm土层容重。RTS，相比20 ~ 30 cm，0 ~ 10 cm和30 ~ 40 cm土层，容重分别显著降低11.84%、10.46%（P < 0.05）。CTS，相比0 ~ 10 cm，10 ~ 40 cm土层，容重显著降低了4.52% ~ 11.06%（P < 0.05），此外，相比10 ~ 20 cm，20 ~ 40 cm土层，容重显著降低了5.67%（P < 0.05）。

2.3 耕作和秸秆两因素，耕作、秸秆和土层深度三因素交互效应

表2为土壤水稳性团聚体和容重在不同因素耦合作用下变化情况。耕作措施和秸秆还田耦合作用，显著降低0 ~ 10 cm土层容重并提高0 ~ 40 cm土层水稳性团聚体的稳定性。耕作措施、秸秆还田、土层深度三因素耦合作用，显著降低0 ~ 40 cm土层容重。

表 2 交互效应对团聚体表征指标和容重影响

Table 2. Influence of interaction on aggregate characterization index and bulk density

交互因素
Interaction factor土层
Soil layer
(cm)平均重量直径
Mean weight diameter
(mm)几何平均直径
Geometric mean diameter
(mm)> 0.25mm团聚体含量
> 0.25mm aggregate content
（%）容重
Soil bulk density
（g cm−3）耕作措施 × 秸秆覆盖 0 ~ 10 NS NS NS * 0 ~ 40 * * NS NS 耕作措施 × 土层深度 0 ~ 40 NS NS NS * 耕作措施 × 秸秆还田 × 土层深度 0 ~ 40 NS NS NS * 注：NS 表示无显著差异；* 表示差异显著（P < 0.05, 双尾）。 2.4 Pearson相关分析

图4为不同耕作措施下土壤结构表征指标的pearson相关分析[18]，如图4a所示：0 ~ 10 cm土层，容重和0.25 ~ 2 mm团聚体含量相关系数为−0.45（P < 0.05）；MWD和GMD、> 2 mm团聚体含量显相关系数分别为0.96（P < 0.001）、0.91（P < 0.001）；GMD和 > 2 mm团聚体含量、0.25 ~ 2 mm团聚体含量相关系数分别为0.79（P < 0.001）、0.58（P < 0.01）。此外，CT，MWD和0.25 ~ 2 mm团聚体含量相关系数为0.81（P < 0.05）。如图4b所示：10 ~ 20 cm土层，MWD和GMD、> 2 mm团聚体含量相关系数分别为0.98（P < 0.001）、0.98（P < 0.001）；GMD和 > 2 mm团聚体含量相关系数为0.95（P < 0.001）。此外，RT，> 2 mm团聚体含量和0.25 ~ 2 mm团聚体含量相关系数为-0.83（P < 0.05）。如图4c所示：20 ~ 30 cm土层，MWD和GMD、> 2 mm团聚体含量相关系数分别为0.99（P < 0.001）、0.98（P < 0.001）；GMD和 > 2 mm团聚体含量相关系数为0.97（P < 0.001）。如图4d所示：30 ~ 40 cm土层，MWD和GMD、> 2 mm团聚体含量相关系数分别为0.97（P < 0.001）、0.93（P < 0.001）；GMD和 > 2 mm团聚体含量相关系数为0.85（P < 0.001）。如图4e所示：0 ~ 40 cm土层，MWD和GMD、> 2 mm团聚体含量相关系数分别为0.99（P < 0.001）、0.98（P < 0.001）；GMD和 > 2 mm团聚体含量相关系数为0.95（P < 0.001）；NT，容重和MWD、GMD、> 2 mm团聚体含量相关系数分别为−0.86（P < 0.05）、−0.86（P < 0.05）、−0.85（P < 0.05）。RT，容重和MWD、GMD、> 2 mm团聚体含量相关系数分别为 −0.96（P < 0.01）、−0.91（P < 0.05）、−0.99（P < 0.001），综上，水稳性团聚体表征指标之间互为前提，相互依存，且通过保护性耕作促进水稳性大团聚体的形成，并在特定的耕作与土层下显著降低容重。

图 4 表征指标pearson分析图

*表示在P < 0.05下显著相关；**表示在P < 0.01下显著相关；***表示在P < 0.001下显著相关；图中数字1，2，3，4分别表示免耕、深松、旋耕和翻耕；Treatment：耕作措施；BD：容重；X2 mm：> 2 mm团聚体占土样比例；X0.25 mm：0.25 ~ 2 mm团聚体占土样比例。

Figure 4. Pearson analysis diagram of characterization index

3. 讨论

以0 ~ 40 cm土层作为研究对象（图1），NT、SU显著增强了土壤抗侵蚀、机械破坏能力和稳定程度，并增加了大团聚体的含量，其主要在于：5年的时间中，保护性耕作通过物理方式改变了土壤环境，并在长时间序列中对土壤效用逐渐显现，此结论与陈亮等[19]研究结果一致。耕作和秸秆还田耦合作用下，NTS、SUS、RTS土壤抗侵蚀能力虽然不降反增，但均增加了大水稳性团聚体的含量，此结论与张玉铭等[20]研究中不同的是：没有提高土壤团聚体结构稳定性。以10 cm为单位，逐层分析各处理对水稳性团聚体的影响中（图2），NT、SU、RT在不同土层，均增加了大团聚体的含量，且在10 ~ 20 cm土层达显著程度，但对水稳性团聚体稳定性提升出现了分异，除RT在20 ~ 30 cm土层，团聚体稳定性下降，其余土层及耕作增强了团聚体的稳定性。耦合作用下，NTS、SUS、RTS在0 ~ 20 cm土层增加了大团聚体含量，增强了团聚体的稳定性；在20 ~ 30 cm土层有不同程度减弱，30 ~ 40 cm土层增加了大团聚体的含量。

化学计量比、微生物残体再利用、秸秆还田分解激发、耕作方式、温度、水分等因素均可影响土壤水稳性团聚数量及质量[21]，本研究中，使土壤趋于健康可持续状态是耕作、耕作和秸秆还田耦合作用作为根本因素引起的。耕作方式、秸秆覆盖形式会对土壤的周转速率[22-23]、土壤微生物活性阈值[24]、土壤温度[25]及水分运移产生影响。在半湿润偏旱区气候条件下，NT和SU通过调整土壤三项比，塑造有利于土壤微生物的生存环境，相比 CT，将激发微生物活性温度的阈值改善至合理区间，显著增加土壤脲酶和蔗糖酶活性[26]，最终在微生物和酶的胶结作用下，形成更多的团聚体，且在5年时间里，形成的土壤团聚体结构和稳定程度得到增强[27]。具有催化功能的土壤酶[28]，其活性可反映土壤微生物对耕作方式的敏感程度[29-30]，RT通过旋耕齿，将土壤旋转打碎，在旋耕层破坏土壤微生物的生存环境，减弱微生物催化功能，因此团聚体的抗侵蚀和机械破坏能力并没有得到增强，反而降低。耦合作用下，土壤抗侵蚀能力的减弱主要归因于秸秆还田。本研究中，连续冬季秸秆粉碎还田，低温环境下，土壤微生物对秸秆的分解能力有限[31-32]，因此，土壤仅形成了相对松散的团粒结构，对于其抗侵蚀、机械破坏能力和稳定性的增强有待提高，研究清楚其中的机理，我们还需要在更长的时间序列下进行。

土壤压实度及容重的变化一方面受到长期基本不变气候多要素、土壤自然属性等环境因子和机械耕作、管理方式等人为因子综合作用的影响[33]，另一方面短期容易改变如外源有机物和耕作措施等因素同样会影响容重[34]。本研究中：连续多年耕作，0 ~ 40 cm土层，保护性耕作措施均不同程度降低了容重。CT、CTS对容重降低反而不明显，此结论与李景在河南孟津县长达10余年定位试验结论一致[35]。以10 cm为单位逐层对比中发现：相比CT，NT、SU、RT在0 ~ 40 cm土层垂直方向上，以10 cm为梯度，土层深度与容重降幅呈反比，NT下0 ~ 30 cm土层，其容重低于CT，此结论与李娜等[36-37]研究结果完全相反，主要原因在于半湿润偏旱区下，NT土壤颗粒自然沉降对土壤的压实作用远低于翻耕机械对土壤的压实[35]。秸秆和耕作的耦合作用下，0 ~ 10 cm表层土壤，保护性耕作不同程度降低了容重，且NTS、RTS达显著程度。通常外源有机物由于纤维素可利用养分含量较高，作为降低容重的有效途径[38]施入土壤中，但耦合作用下秸秆均粉碎还田，因此，造成差异的主要原因是耕作措施。耕作措施直接影响秸秆还田的深度，间接影响外源有机物的腐解率[39-40]。本试验虽然不同耕作措施在秸秆粉碎还田时，旋入0 ~ 20 cm土层，但次年进行不同耕作处理时，会改变秸秆在土壤中的深度，加之0 ~ 10 cm土层外源有机物腐解率较低，且腐解速率呈现先快后慢的趋势[41]。在短时间序列中，除CTS将秸秆翻入更深土层外，其余耕作秸秆均以较快的速度进行腐解，因此，在5年的时间序列，CTS在0 ~ 10 cm土层，对容重的降低有限。

通过对土壤各项指标相关性分析（图4）, 不同耕作下，0 ~ 40 cm土层水稳性团聚体表征指标之间呈显著正相关，NT、RT，容重和水稳性团聚体含量及稳定程度呈负相关。原因在于保护性耕作促进了土壤颗粒的有机结合进而形成大团聚体，从而降低了容重，形成的大团聚体为土壤微生物和线虫活动提供了良好的生存环境，增加了菌丝物理缠绕和化学分泌有机物，进而增强了团聚体的稳定性[42]。在0 ~ 10 cm土层，容重与R0.25呈反比，此种统计关系反映出单位体积上大团聚体含量的增多，通常会改变土壤孔隙度，增加土壤气相部分，改变土壤三相比[43]。

此外，许多研究者针对外源有机物添加做过大量工作，证明外源有机物添加可以明显改善土壤物理、化学、生物等关键指标，提高土壤质量。因此，本研究没有就相同耕作，对比秸秆还田与秸秆移除对研究指标的影响，未能为该研究区此类变化定量提供理论与实践支撑。