耕地是最宝贵的农业资源、最重要的生产要素。中央高度重视耕地质量保护工作，习近平总书记明确提出：“耕地是我国最为宝贵的资源。我国人多地少的基本国情，决定了我们必须把关系十几亿人吃饭大事的耕地保护好，决不能有闪失”，“耕地红线不仅是数量上的，也是质量上的”。土壤紧实、容重偏高、结构损毁等物理退化是影响旱作农业可持续发展的主要障碍性因素之一，也是新时期高标准农田建设亟需解决的重要内容之一[1]。随着重型农业机械碾压、高强度耕作方式等人为因素和黏粒沉积、土壤干燥、侵蚀等自然因素的影响，都能诱发导致农田土壤的压实与损毁，影响土壤中水、肥、气、热状况，进而阻碍植物生长，降低农作物的粮食产量和品质[2-3]。当前，随着重型机械性压实、耕作强度不断加剧、有机质含量减少以及土壤侵蚀等因素的共同影响，我国农田土壤普遍存在土壤耕层薄化、土体内部紧实、结构损毁等隐性退化现象。
1 土壤紧实障碍的危害
关中地区是位于陕西中部秦岭以北、黄土高原南缘的渭河冲积平原，雨热同季，气候适宜，具有悠久的农耕历史，自古以来就是陕西粮棉油果菜等多种农作物的主要产区，已经成为陕西乃至全国重要的旱作农业区和人口聚集地[4]。然而，随着关中地区土地高强度、集约化及化学物质的大量使用，在重型机械性压实、耕作强度不断加剧以及土壤侵蚀等因素的共同影响下，土壤内部紧实、结构损毁不良等物理退化问题越来越突出，已成为制约粮食安全生产、环境及生态安全问题的主要瓶颈之一[5-6]。关中地区土壤物理退化导致10 cm以下农田土壤紧实问题严重而且普遍，有效耕层变薄，犁底层和心土层土壤过于紧实，犁底层增厚并上移，形成了明显的机械障碍层，土壤团聚体数量和微生物数量减少，结构稳定性变差，土壤侵蚀及物理退化问题加剧，养分递减，农药毒性残留量增大等一系列生态环境问题[7-8]。目前，关中一带施肥不增产、不施肥便减产，化肥的使用量居高不下，有机肥施用量减少；历史上曾提倡的“一炮轰”施肥技术已经不能满足作物生育过程对养分需求，耕作方式长期以旋耕为主，大量的地膜、农药等化学物质的施用，致使其农田质量的潜在问题越来越突出，土壤团聚体的数量和稳定性下降，有机质含量和钙饱和度下降，犁底层紧实度大于表层，养分利用率低下，土壤板结；在泾阳、三原、高陵一带，非水田长时间地表积水和逢雨田边河水必涨，土壤侵蚀加剧等问题，都与农田土壤紧实性障碍密切相关[9]。土壤紧实性障碍作为影响农田土壤质量和作物生长的关键障碍因子之一，与土壤侵蚀、有机质下降并列为农业生产的三大威胁。土壤紧实性障碍已经成为影响陕西粮食安全生产、环境及生态安全的重要科学问题之一，亟待研究其发生特征与机理，以便得到及时有效地改良与矫正，科学的调控土壤物理性状，及时进行土壤障碍因子消减及地力快速提升，保证土壤健康可持续发展和区域粮食安全。
2土壤紧实障碍的消减措施
耕作方式作为重要的土壤改良手段，可以有效调节土壤中水肥气热等因子之间的动态平衡、影响土壤的结构稳定性和作物对养分的吸收，最终影响作物的产量 [10]。尤其是以免耕、秸秆覆盖、深松等保护性耕作的方式对耕地进行保育，在增加土壤养分含量，减少土壤侵蚀、水土流失，改善土壤结构稳定性等方面成果显著，对于保障土壤的健康可持续发展和生态农业环境具有重要的意义[11]。菌渣有机质含量高，结构疏松，富含氮、磷、钾、微量元素、糖类、蛋白质、脂肪和纤维素等；木本泥炭是经过漫长的地球生物化学循环过程形成的性质稳定的有机物质，富含80%以上有机质和45%以上的腐殖质，比表面积大，吸附螯合能力强，容重小，结构疏松，重金属含量低于土壤本底值，有利于打破土壤板结，改善土壤结构，是一种天然优质添加材料[12]。施用木本泥炭、菌渣等新型外源有机物料，可以显著增加土壤有机质含量，改善土壤物理结构和孔隙分布特征，提高土壤缓冲能力，有效地调节与土壤损毁退化和土壤生产力有关的一系列土壤过程，是耕地保育、损毁土地修复和地力快速提升的重要措施。因此，探索土壤紧实障碍的发生机理及调控技术是当前防治土壤紧实等物理退化和地力快速提升的关键，对于建立健康科学的农田管理制度和区域农业健康高质量发展具有非常重要的理论价值。
3土壤紧实障碍的微形态研究
目前土壤紧实障碍的评判指标多为常规的土壤理化指标，运用土壤微形态技术对于土壤内部的微观结构的发生机理及演变规律的研究较少。土壤微形态技术作为土壤学的一种新的重要研究方法与技术，可以系统的反映土壤形成、发育演变及其与环境的相互关系，土壤微形态特征及其变化规律对于了解人为因素在改变土壤结构过程中的地位和作用有着极为重要的意义。土壤微形态结构作为土壤结构组成的基本单元，主要研究的是小于0.005 mm的颗粒及其组合体，主要包括细小颗粒、孔隙构造、原生矿物、次生矿物、土壤形成物、有机质等，其形态特征及变化决定了养分、水分、空气等分布规律，其动态变化可以反映耕作、施肥、种植等人为活动在改变土壤结构中的作用[13]。因此土壤微形态技术定量化分析土壤质量的演变过程与发生规律发挥着越来越重要的作用。
4 问题及展望
综上所述，针对关中地区耕地土壤紧实障碍问题愈加严重，已经成为影响农业健康、环境安全及新时期高标准农田建设的重要科学问题，开展关中地区土壤紧实化障碍特征、发生机理及调控关键措施的基础科学研究，是耕地产能提升、保障区域粮食安全、保护生态环境和维持土壤健康可持续发展的一项紧迫任务。因此，通过开展规模化野外实地监测、田间定位实验和室内模拟实验，宏观状态与微观分析相结合，探明关中地区土壤紧实障碍现状，揭示紧实障碍的现状及发生机理，提出土壤紧实化障碍的防治与调控措施，以期为关中地区的紧实障碍因子消除及质量快速提升提供理论支持，对推进区域土壤的健康可持续发展、保障区域粮食安全、助力生态文明建设和脱贫攻坚做出科学参考。
参考文献
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