印度西部脆弱生态系统中土壤改良剂对土壤侵蚀、作物生产力及土壤特性的中期效应研究

针对半干旱地区土壤侵蚀导致作物减产和养分流失的严峻问题，印度研究人员通过4年田间试验，系统评估了石膏(Gypsum)、作物残体(CR)和农家肥(FYM)与推荐施肥(RNPK)联用对大豆-芥菜轮作体系的影响。结果表明：Gypsum+CR+RNPK组合使径流和土壤流失量分别降低39%和54%，养分流失减少25-40%，大豆增产45%。该研究为退化耕地提供了经济可行的生态修复方案，对保障粮食安全和土壤健康具有重要意义。

　　

全球约10亿公顷耕地正遭受土壤侵蚀威胁，其中印度7.5%的国土面临严重侵蚀风险。半干旱地区脆弱的表土流失不仅造成氮磷钾(NPK)等养分年损失高达25.8 kg ha^-1，更导致大豆等主粮作物减产30-40%。尤其在印度西部Chambal台地，1-2%坡度的典型Vertisol（变性土）在季风降雨冲击下，年土壤流失量可达4.61 Mg ha^-1。传统单一施肥模式难以逆转土壤退化，亟需开发兼顾生态与经济效益的土壤管理策略。

针对这一挑战，印度水土保持研究所的Rashmi团队在《Soil Security》发表了一项为期4年(2016-2019)的突破性研究。他们在拉贾斯坦邦Kota试验站建立径流小区（15×5 m），设置8种处理：从空白对照(T1)到Gypsum+CR+FYM+RNPK组合(T8)，通过多槽分流装置监测每次降雨事件中的径流深度和泥沙量，采用湿筛法测定水稳性团聚体(WSA)和平均重量直径(MWD)，并结合光谱法分析沉积物养分含量。

3.1 径流调控机制
Gypsum与有机改良剂协同效应显著：Gypsum+CR处理使年均径流从174 mm降至100 mm，降幅达39%。这得益于石膏提供的Ca²⁺促进土壤胶体絮凝，而CR覆盖层通过增加地表粗糙度，将径流启动时间延迟53%。

3.2 泥沙阻控效果
组合处理展现出最佳保土性能：T6-T8处理的土壤流失量稳定在2.10-2.15 Mg ha^-1，较对照降低53-54%。MWD数据揭示其机理——Gypsum+FYM处理使0.25-2 mm小宏团聚体占比提升至58.4%，抗蚀能力较对照提高1.93倍。

3.3 养分截留效应
有机无机联用有效遏制养分流失：Gypsum+CR+FYM处理使SOC、N、P、K流失量分别减少57%、30%、35%和40%。特别值得注意的是，石膏处理组的CaCl₂-S含量达39.3 mg kg^-1，满足油料作物硫(S)需求的关键阈值。

3.5 水分利用革新
水保效率(WCE)与产量正相关：T8处理的降雨截留率达88%，每毫米保水量对应2.47 kg ha^-1的大豆当量产量，印证了"以水调肥"的协同效应。

这项研究开创性地证实：2.5 Mg ha^-1石膏配合3 Mg ha^-1作物残体，可使半干旱区退化耕地的生态-生产功能协同提升。其价值体现在三方面：(1) 经济性——组合处理使大豆-芥菜系统产量突破3.04 Mg ha^-1，较传统施肥增收48%；(2) 普适性——方案适配印度76%雨养农业区；(3) 可持续性——每年可固碳5.91 g kg^-1，为碳中和目标提供农田解决方案。该成果为联合国SDG15（陆地生态保护）目标提供了可复制的技术范式。