长期保护性耕作下甘蔗田土壤水力功能与结构恢复机制研究

本文系统评估了不同耕作制度（传统耕作CT5与免耕NT31）对甘蔗田土壤孔隙结构和水力特性（饱和/非饱和导水率）的长期影响，通过van Genuchten-Mualem模型整合容重参数，揭示保护性耕作对维持土壤物理功能可持续性的关键作用。

　　

Highlight

Experimental design

本研究于2024年在巴西坎皮纳斯农研所（IAC）的31年长期田间试验基地开展（始于1993年）。试验点位于里贝朗普雷图（21°12′10.49″ S, 47°52′32.98″ W），属热带冬季干旱气候（K?ppen Aw型），年均温20.4°C，年降雨量1527 mm。供试土壤为排水良好的黏质红氧化土（Rhodic Eutrudox）。

Hydraulic function under degree of compactness and soil structure

土壤含水量与容重通过van Genuchten-Mualem模型整合后呈现显著相关性（p<0.01）。不同耕作制度下拟合优度相近：新翻耕土壤（T₀）、传统耕作（CT₅）和免耕（NT₃₁）系统的相关系数分别为0.87、0.86和0.85。均方根误差（RMSE）与残差质量系数（CRM）也呈现一致规律。

Tillage systems impacts on soil structure and pore space

土壤压实度对结构特性（尤其是孔隙空间）和水力性质的影响通过Tormena与Silva（2002）模型成功整合。平均拟合相关系数接近0.85（符合显著性要求），均方根误差（RMSE）与残差质量系数（CRM）进一步验证了模型可靠性。

Conclusion

基于31年免耕（NT₃₁）试验证明：免耕系统相较于新翻耕土壤显著改善土壤水力功能。即使传统耕作（CT₅）停用5年后，土壤结构与孔隙特性仍能有效维持。CT₅与NT₃₁系统在孔隙分布和水力特性上的相似性表明——保护性耕作是恢复土壤物理功能的关键。