鹽化草甸土和黑土型水田土壤連續(xù)深耕改土效果

王秋菊，劉 峰，焦 峰，孫 兵，郭中原，常本超，張勁松，高中超，姜 輝

?

鹽化草甸土和黑土型水田土壤連續(xù)深耕改土效果

王秋菊1，劉 峰2※，焦 峰3，孫 兵4，郭中原5，常本超1，張勁松1，高中超1，姜 輝2

（1. 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，哈爾濱 150086； 2. 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研處，哈爾濱 150086； 3. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，大慶 163319； 4. 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，哈爾濱 150086； 5. 黑龍江省慶安水利實(shí)驗(yàn)站，慶安 152400）

為明確深耕在不同類型水田土壤上的改土效果及對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，該研究應(yīng)用自主研發(fā)水田深耕犁，在黑土和鹽化草甸土上開(kāi)展深翻、淺翻與旋耕對(duì)比試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，深耕在不同類型土壤上對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)影響存在差異：1）黑土深翻區(qū)增產(chǎn)7.28%～8.37%，淺翻區(qū)增產(chǎn)6.02%～7.72%，鹽化草甸土深翻區(qū)和淺翻區(qū)與旋耕相比第1年水稻產(chǎn)量差異不大；第2年減產(chǎn)9.96%～11.03%；2）翻耕促進(jìn)黑土土壤養(yǎng)分均一化，耕作層土壤養(yǎng)分降低不明顯，土層間養(yǎng)分含量差異變小，鹽化草甸土深耕后造成表層養(yǎng)分濃度降低，0～20 cm土層淺翻區(qū)和深翻區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)與對(duì)照相比分別下降4.57和6.68 g/kg，全氮分別下降0.24和0.29 g/kg，堿解氮0～10 cm土層分別比對(duì)照降低2.31和11.52 mg/kg，pH值明顯增加，0～30cm土層交換性Na+濃度增加；3）與對(duì)照相比，淺翻和深翻降低了黑土下層土固相比率、容重，提高土壤通氣、透水性，>10～20 cm土層土壤固相比率比對(duì)照分別降低4.23%和3.23%，土壤容重下降0.09 g/cm3和0.08 g/cm3，通氣系數(shù)分別提高3.04倍和3.42倍，透水系數(shù)提高1.71倍和1.14倍；>20～30 cm土層深翻區(qū)土壤固相比率降低1.86%，通氣系數(shù)和飽和透水系數(shù)比對(duì)照提高0.86倍和1.87倍；鹽化草甸土淺翻區(qū)和深翻區(qū)均有增加下層土固相率和容重，降低通氣、透水性的趨勢(shì)。鹽化草甸土水田不適合深耕，黑土型水田土壤深耕可改善土壤理化性質(zhì)，提高水稻產(chǎn)量。

土壤；作物；物理性質(zhì)；水田；深耕；化學(xué)性質(zhì)；產(chǎn)量

0 引 言

黑龍江省是中國(guó)粳稻主產(chǎn)區(qū)，水稻種植地區(qū)主要分布在沿江地帶和低平原地區(qū)[1]，由于種稻時(shí)間短，水田土壤沒(méi)有完全發(fā)育成水稻土，仍保持原土類特征。在基礎(chǔ)整地方面多以旋耕滅茬為主，輔以春季水整地，耕作深度長(zhǎng)期維持在8～12 cm[2-4]，耕作層薄，犁底層淺，制約水稻根系伸展，根系固持土壤能力下降，后期易倒伏[5]，影響水稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)[6-7]。另?yè)?jù)日本長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，水稻產(chǎn)量對(duì)地力的依存度明顯高于同是禾本科作物的小麥[8-9]，因此提高水田土壤肥力對(duì)于保障水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)意義重大。但是水田耕作層薄，土壤養(yǎng)分容量低，自然肥力發(fā)揮受到制約，生產(chǎn)上常通過(guò)增施化學(xué)肥料維系水稻高產(chǎn)[10-12]。不僅浪費(fèi)肥料，也污染環(huán)境。三江平原洪河農(nóng)場(chǎng)在白漿土上試驗(yàn)得出結(jié)果，水田耕深由10 cm增加到15 cm，產(chǎn)量提高約10%；日本統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，高產(chǎn)稻田的耕作層厚度多在16～18 cm，有的超過(guò)20 cm[13]，水稻產(chǎn)量高低與耕層厚度密切相關(guān)。目前，關(guān)于黑龍江省不同類型水田土壤適宜耕深尚缺乏明確的研究結(jié)論。為明確深耕在不同類型土壤上的效果，本研究選擇了黑龍江省廣泛分布的黑土型水田和鹽化草甸土水田土壤，在每類土壤上開(kāi)展深耕對(duì)比試驗(yàn)研究，明確深耕在不同類型水田土壤上的改土效果及對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，探討不同類型土壤適宜的耕層厚度，為深耕技術(shù)應(yīng)用與推廣提供理論支撐與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤分別為黑土和鹽化草甸土，供試黑土試驗(yàn)地點(diǎn)位于黑龍江省慶安縣水利實(shí)驗(yàn)站水田試驗(yàn)區(qū)（東經(jīng)127°47′，北緯47°15′）；供試鹽化草甸土試驗(yàn)地點(diǎn)位于黑龍江省哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng)示范園區(qū)（東經(jīng)127°08′，北緯45°47′）水田試驗(yàn)區(qū)。2種土壤種植水稻年限均在10 a以上。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)前均多年采取秋季旋耕整地、翌春泡田-水整地的耕作方式；歷年施肥量，慶安試驗(yàn)點(diǎn)純氮、磷、鉀合計(jì)約300 kg/hm2，民主試驗(yàn)約325 kg/hm2。供試土壤基本性質(zhì)如表1，慶安試驗(yàn)點(diǎn)土壤肥力高于民主試驗(yàn)點(diǎn)。

表1 供試土壤基本特性

注：土壤質(zhì)地分級(jí)采用國(guó)際分類法。

Note: International classification is used for soil texture classification.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)如下3個(gè)處理：

1）旋耕區(qū)（CK）：水稻收獲后，采用旋耕機(jī)（山東濰坊象力機(jī)械有限公司生產(chǎn)，型號(hào)：GAN200）進(jìn)行旋耕處理，耕深8~10 cm；

2）淺翻區(qū)：水稻收獲后，采用五鏵犁翻耕作業(yè)，耕深15~18 cm；

3）深翻區(qū)：采用自主研制的水田深耕犁作業(yè)，耕深23~25 cm。水田深耕犁如圖1所示。為提高土垡翻扣效果，該犁的犁頭比常規(guī)的五鏵犁大，最大耕翻深度可達(dá)到30 cm；犁頭尺寸如圖2所示。

圖1 水田深耕犁

圖2 犁體結(jié)構(gòu)與尺寸

2014年水稻收獲后處理試驗(yàn)區(qū)，秋季翻耕后經(jīng)過(guò)冬季的凍融交替過(guò)程，第2年春季水田進(jìn)水前旋耕1遍；2015年秋在上年試驗(yàn)區(qū)上進(jìn)行同樣處理。

本研究在黑土和鹽化草甸土上均采用大田對(duì)比的研究方法，每個(gè)處理面積1 000 m2。2個(gè)地點(diǎn)的施肥方法和施肥水平與往年一致，具體如下：N肥施用比例按照基肥∶返青肥∶穗肥=4∶3∶3，K肥按照基肥∶穗肥=3∶2比例施用，P肥按照基肥一次性施入，基肥在春季旋耕前撒入土壤表面，然后用旋耕機(jī)混拌到土壤中，第一次追肥在水稻插秧7 d后水稻返青期表施氮素（民主試驗(yàn)點(diǎn)2015年5月27日、2016年5月30日施返青肥；慶安試驗(yàn)點(diǎn)2015年5月29日、2016年5月30日施返青肥），第2次追肥在水稻拔節(jié)期施用氮肥和鉀肥（民主試驗(yàn)點(diǎn)2015年6月25日、2016年6月27日施肥，慶安試驗(yàn)點(diǎn)2015年6月26日、2016年5月28日施肥）；慶安試驗(yàn)點(diǎn)水稻全生育期施肥量純N：150 kg/hm2，純P2O5：70 kg/hm2，純K2O：75 kg/hm2，民主試驗(yàn)點(diǎn)施肥量按照純N：165 kg/hm2，純P2O5：90 kg/hm2，純K2O：60 kg/hm2施用；灌溉模式在水稻分蘗期和孕穗期、灌漿期一直保持有水層，其他時(shí)期均采用淺-濕-干間歇灌溉模式；供試水稻品種：慶安試驗(yàn)田為龍慶稻3號(hào)，民主試驗(yàn)田為龍稻5。育苗采用旱育稀植大棚育苗技術(shù)，水稻秧齡達(dá)三葉一心時(shí)進(jìn)行機(jī)械插秧，插秧密度為，行距30 cm、株距13.2 cm。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目與方法

土壤取樣方法：2個(gè)地點(diǎn)均于2015年秋季進(jìn)行取樣。化學(xué)樣品取樣，耕層土壤化學(xué)樣品0～10 cm和>10～20 cm土層土壤每個(gè)處理按S型取樣5點(diǎn)，混合后按四分法留500 g左右土樣帶回實(shí)驗(yàn)室備用，>20～30 cm土層土樣在取原狀土?xí)r直接取化學(xué)樣品。物理指標(biāo)測(cè)定土壤取樣參照《土壌および作物の診斷基準(zhǔn)》一書及相關(guān)文獻(xiàn)[14-15]，土壤物理性質(zhì)具有比較大的穩(wěn)定性，空間異質(zhì)性小，測(cè)定土壤物理性質(zhì)的原狀土采樣，要從上述化學(xué)樣品采樣的各點(diǎn)中選擇一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行剖面挖取，挖一個(gè)60 cm×60 cm×60 cm土壤剖面，用100 mL的環(huán)刀分層取原狀土樣和化學(xué)分析樣品進(jìn)行物理指標(biāo)分析，取樣層次為0～10、>10～20、>20～30 cm，每個(gè)層次取3個(gè)平行樣，取后的環(huán)刀用膠帶密封后帶回實(shí)驗(yàn)室備用。取原狀土同時(shí)，取土壤化學(xué)樣品，

化學(xué)指標(biāo)分析方法：土壤pH值采用美國(guó)產(chǎn)原位土壤pH計(jì)測(cè)定，測(cè)定位置分別為5、15、25 cm 3層土壤，在挖取的剖面不同位置和方向，測(cè)5次，取平均值；堿解氮采用擴(kuò)散吸收法測(cè)定；全氮采用半微量凱氏定氮法[16]；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；陽(yáng)離子代換量采用EDTA-乙酸胺鹽交換法[17]。

物理指標(biāo)測(cè)定方法：用土壤DIK-1130土壤三相測(cè)定儀測(cè)定土壤三相比；土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定、土壤含水量采用烘干法測(cè)定；土壤飽和導(dǎo)水率采用DIK-4012土壤透水性測(cè)定儀測(cè)定；土壤通氣系數(shù)采用DIK-5001土壤透氣性測(cè)定儀測(cè)定[18]；土壤粒級(jí)組成采用MS-2000激光粒度儀測(cè)定，參照楊金玲等提出的校正系數(shù)校正[19]。

植株取樣及調(diào)查：在水稻成熟期，每個(gè)處理按照對(duì)角線法選擇3個(gè)點(diǎn)，在每個(gè)點(diǎn)中選擇10株有代表性水稻植株進(jìn)行室內(nèi)考種調(diào)查產(chǎn)量性狀，水稻籽實(shí)收獲采用久保田水稻聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行全區(qū)實(shí)收，測(cè)定產(chǎn)量，并按照水稻籽實(shí)含水量為14.5%折合計(jì)算水稻單位面積產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel及 DPS 6.85處理數(shù)據(jù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響

連續(xù)2年產(chǎn)量調(diào)查結(jié)果如表2所示。黑土深翻區(qū)和淺翻區(qū)均比對(duì)照表現(xiàn)增產(chǎn)，其中深翻區(qū)增產(chǎn)7.28%～8.37%，淺翻區(qū)增產(chǎn)6.02%～7.72%，從產(chǎn)量性狀看，主要表現(xiàn)為水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增加、空癟率降低。在鹽化草甸土上2年試驗(yàn)結(jié)果，第1年深翻區(qū)和淺翻區(qū)產(chǎn)量與對(duì)照無(wú)明顯差異；第2年減產(chǎn)9.96%～11.03%，從產(chǎn)量性狀看，水稻有效穗數(shù)降低是導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低的主要因子。

表2 深耕對(duì)水稻產(chǎn)量影響

注：“—”表示該指標(biāo)未測(cè)定。下同。

Note: “—”indicates that the index has not been measured. The same as below.

2.2 對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

表3是2015年水稻收獲后土壤化學(xué)性質(zhì)調(diào)查結(jié)果。從表3看出，黑土對(duì)照區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、陽(yáng)離子代換量由表層向下呈降低趨勢(shì)。深翻促進(jìn)土壤養(yǎng)分均一化，不同土層間養(yǎng)分濃度差異變小；深翻區(qū)下層土養(yǎng)分比對(duì)照略有增加，但未導(dǎo)致耕層養(yǎng)分降低。鹽化草甸土土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮由表層向下呈明顯降低趨勢(shì)。淺翻區(qū)和深翻區(qū)由于下層瘠薄土層混入表層導(dǎo)致耕層土壤肥力降低，淺翻和深翻區(qū)0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)與對(duì)照相比分別下降4.57和6.68 g/kg（0～10 cm土層和>10～20 cm土層平均降低值），全氮分別下降0.24和0.29g/kg，堿解氮0~10 cm土層分別比對(duì)照降低2.31和11.52 mg/kg。對(duì)照區(qū)土壤pH值和交換性Na+在剖面上分布均呈上低下高趨勢(shì)，深翻和淺翻后，由于將下層高pH值土壤翻到表層，導(dǎo)致0～30 cm土層交換性Na+濃度增加和0～10 cm土層pH值明顯增加。鹽化草甸土深翻后造成表層土壤養(yǎng)分濃度降低、pH值增加，可能是導(dǎo)致水稻初期生育不良、分蘗降低、有效穗數(shù)低的主要原因。

2.3 對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

從表4看出，黑土對(duì)照區(qū)0～10 cm土壤固相率為56.21%，下層土增加到62.57%～64.28%；淺翻和深翻降低了下層土壤固相比率，其中>10～20 cm土層比對(duì)照分別降低4.23%和3.23%；深翻區(qū)>20～30 cm土層比對(duì)照降低1.86%。土壤通氣系數(shù)和飽和透水系數(shù)也隨翻耕深度增加明顯提高，其中淺翻區(qū)>10～20 cm土層分別比對(duì)照提高3.04倍和1.71倍，深翻區(qū)分別提高3.42倍和1.14倍；>20～30 cm土層深耕區(qū)分別比對(duì)照提高0.86倍和1.87倍。>10～20 cm土層土壤容重淺翻區(qū)和深翻區(qū)分別比對(duì)照下降0.09和0.08g/cm3，>20～30 cm土層深翻區(qū)下降0.03g/cm3。

深耕對(duì)鹽化草甸土三相變化影響與黑土不同，淺翻和深翻均有增加下層土固相率和容重，降低通氣、透水性的趨勢(shì)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，可能是由于鹽化草甸土土壤顆粒分散，呈單粒狀態(tài)，翻耕后水整地打漿過(guò)程中，一些直徑較小的顆粒下移淀漿，導(dǎo)致土壤孔隙阻塞通透性降低所致，尚有待深入研究。另外，在鹽化草甸土20～30 cm土層，旋耕的容重較低，可能是機(jī)械作業(yè)誤差大，給取樣造成一定影響，導(dǎo)致個(gè)別數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象。

表3 深耕對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

表4 深翻對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

3 討 論

黑龍江水田多采用旋耕整地技術(shù)，耕翻深度僅10 cm左右。長(zhǎng)期的單一旋耕導(dǎo)致耕層越來(lái)越薄，水稻根系的生長(zhǎng)空間變小，根系垂直生長(zhǎng)受阻，固持能力下降，水稻生育后期易發(fā)生倒伏現(xiàn)象[5]。在旱田改種水田初期，由于沒(méi)有形成犁底層，可能對(duì)水稻生長(zhǎng)無(wú)明顯影響，隨著水稻種植年限增加和犁底層的形成，耕層變淺的問(wèn)題就越來(lái)越凸顯[20]。針對(duì)上述問(wèn)題分別在不同類型土壤上開(kāi)展增加耕深的試驗(yàn)研究，以探討在不同土壤上的適合耕作模式。研究結(jié)果表明，適當(dāng)加深耕層是改善水田土壤環(huán)境、提高土壤肥力的有效措施，但在不同土壤上深耕的效果完全不同，甚至相反。首先，黑土深耕利于提高水稻產(chǎn)量。黑土是肥力較高的土壤，土壤養(yǎng)分豐富，上下層差異小[21-22]，在黑土型水田上，深翻使土壤養(yǎng)分在各層含量趨于一致，提高整個(gè)土體的供肥水平；同時(shí)具有提高土壤通氣、透水性、降低容重效果，與旱田研究結(jié)果一致[23-24]。但綜合考慮到機(jī)械深耕所增加的作業(yè)成本以及深耕后土體松軟影響機(jī)械的可進(jìn)入性，在黑土型水田土壤上耕作深度為15～20 cm較為適宜。其次，鹽化草甸土質(zhì)地粘重，排水不暢，無(wú)明顯犁底層，土壤pH值高，上下土層之間養(yǎng)分差異大[25-26]；耕翻過(guò)深不僅導(dǎo)致耕層土壤肥力降低；也將pH值高的堿化層翻到耕層內(nèi)，造成耕層Na+增加、pH上升，危害水稻生長(zhǎng)[27-28]。本研究認(rèn)為，鹽化草甸土深翻后水稻初期生育不良、分蘗率降低。連續(xù)2年測(cè)產(chǎn)結(jié)果，與對(duì)照區(qū)比較，深翻和淺翻區(qū)第1年水稻減產(chǎn)不明顯，第2年表現(xiàn)明顯減產(chǎn)。說(shuō)明連續(xù)深翻會(huì)導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。水稻產(chǎn)量降低與鹽化草甸土耕層肥力降低、pH值上升有關(guān)，可能也與土體中Na+濃度增加有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。鹽化草甸土土壤分散度高，不適合土壤團(tuán)粒的形成[29]，深耕可能會(huì)導(dǎo)致一些微小的土壤顆粒在整地打漿過(guò)程中隨水下移、淀漿，阻塞土壤孔隙，降低土壤通透性，土體環(huán)境變劣。以往研究鹽堿土種稻技術(shù)中，多注重田間水分管理，并根據(jù)鹽分運(yùn)行原理[30-31]，提出了以水洗鹽、以水壓鹽、以水排鹽的一系列鹽堿土種稻的水分管理技術(shù)[32-33]，試驗(yàn)點(diǎn)采用的是稻田灌溉模式是淺-濕-干灌溉模式，未設(shè)計(jì)排水的洗鹽的排水出路，可能也是造成深耕后土體鹽分積累的原因。從本研究結(jié)果看出，鹽化草甸土適宜的耕作深度為10～15 cm。關(guān)于深耕導(dǎo)致減產(chǎn)的深層原因尚需要深入探討和研究。研究區(qū)土壤物理性質(zhì)具有比較大的穩(wěn)定性，空間異質(zhì)性小，故本文原狀土取樣方法參照文獻(xiàn)[14]挖取一個(gè)剖面，取樣缺少重復(fù)可能會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差，今后對(duì)土壤原狀土田間取樣過(guò)程和方法會(huì)適當(dāng)進(jìn)行改進(jìn)，增加取樣位點(diǎn)。由于本研究是機(jī)械作業(yè)，大田試驗(yàn)沒(méi)有小區(qū)重復(fù)，可能是本研究的一個(gè)遺憾，由于田間機(jī)械作業(yè)沒(méi)有小區(qū)人為控制的精確，可能會(huì)給試驗(yàn)帶來(lái)一定誤差，給試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來(lái)一定影響，但并不影響試驗(yàn)結(jié)果的大體規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果更能反映生產(chǎn)實(shí)際情況。

4 結(jié) 論

1）深耕在不同土壤上對(duì)水稻產(chǎn)量影響存在差異。黑土深翻區(qū)和淺翻區(qū)與對(duì)照相比表現(xiàn)增產(chǎn)，深翻區(qū)增產(chǎn)7.28%～8.37%，淺翻區(qū)增產(chǎn)6.02%～7.72%；在鹽化草甸土上第1年深翻區(qū)和淺翻區(qū)增產(chǎn)均不明顯；第2年減產(chǎn)9.96%～11.03%。

2）深耕在不同類型土壤上對(duì)土壤養(yǎng)分影響存在差異。黑土深耕后耕作層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮沒(méi)有明顯下降，各土層土壤肥力較為一致。鹽化草甸土淺翻和深翻區(qū)由于下層瘠薄土層混入表層導(dǎo)致耕層土壤肥力降低，0～30 cm土層交換性Na+濃度增加和0～10 cm土層pH值明顯增加。

3）深耕對(duì)不同類型土壤垂直結(jié)構(gòu)影響存在差異。黑土淺翻和深翻降低了下層土固相率，提高了土壤通氣系數(shù)和透水系數(shù)，10～20 cm土層土壤固相比率比對(duì)照分別降低4.23%和3.23%，通氣系數(shù)分別提高3.04倍和3.42倍，透水系數(shù)分別提高1.71倍和1.14倍；深翻區(qū)土壤固相比率>20～30 cm土層比對(duì)照降低1.86%；土壤通氣系數(shù)和飽和透水系數(shù)分別比對(duì)照提高0.86倍和1.87倍；土壤容重>10～20 cm土層淺翻區(qū)和深翻區(qū)分別比對(duì)照下降0.09和0.08 g/cm3。鹽化草甸土淺翻區(qū)和深翻區(qū)均有增加下層土固相率和容重，降低通氣、透水性的趨勢(shì)，使土壤物理性質(zhì)沒(méi)有得到改善。

[1] 黑龍江省統(tǒng)計(jì)局，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局黑龍江調(diào)查總隊(duì)編. 黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[2] 麻海春，魏延雪. 寒地水田耕作方式探討[J]. 農(nóng)民致富之友，2016(6)：0144－0145.

[3] 楊正梅. 我國(guó)水田保護(hù)性耕作技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(25)：7797－7798.

Yang Zhengmei. Research progress on paddy-field conservation tillage technology in China[J]. Journal of Anhui Agri.Sci, 2007, 35(25): 7797－7798. (in Chinese with English abstract)

[4] 董力洪，藥林桃，曹曉琳，等. 南方雙季稻區(qū)水田機(jī)械化保護(hù)性耕作試驗(yàn)[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015(24)：17－21.

Dong Lihong, Yao Lintao, Cao Xiaolin, et al. Experimental study on paddy field mechanized conservation tillage in double-cropping areas in southern China[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2015, 42(24): 17－21. (in Chinese with English abstract)

[5] 楊建昌. 水稻根系形態(tài)生理與產(chǎn)量、品質(zhì)形成及養(yǎng)分吸收利用的關(guān)系[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44(1)：36－46.

Yang Jianchang. Relationships of rice root morphology and physiology with the formation of grain yield and quality and the nutrient absorption and utilization[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(1): 36－46. (in Chinese with English abstract)

[6] 陳達(dá)剛，周新橋，李麗君，等. 華南主栽高產(chǎn)秈稻根系形態(tài)特征及其與產(chǎn)量構(gòu)成的關(guān)系[J]. 作物學(xué)報(bào)，2013，39(10)：1899－1908. Chen Dagang, Zhou Xinqiao, Li Lijun, et al. Relationship between root morphological characteristics and yield components of major commercialrice in South China[J]. Acta Agronomica Sinica, 2013, 39(10): 1899－1908. (in Chinese with English abstract)

[7] 褚光，周群，薛亞光，等. 栽培模式對(duì)雜交粳稻常優(yōu)5號(hào)根系形態(tài)生理性狀和地上部生長(zhǎng)的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2014，40(7)：1245－1258.

Chu Guang, Zhou Qun, Xue Yaguang, et al. Effects of cultivation patterns on root morph-physiological traits and above ground development ofHybrid rice cultivar Changyou5[J]. Acta Agronomica Sinica, 2014, 40(7): 1245－1258. (in Chinese with English abstract)

[8] 久馬一剛.土とはなんだろうか[M]. 京都：京都大學(xué)學(xué)術(shù)出版會(huì)，2013.2.20.

[9] De Datta S K.Principles and practices of rice production [M]. New York: John Wiley and Sons, 1981.

[10] 嚴(yán)潔，鄧良基，黃劍. 保護(hù)性耕作對(duì)土壤理化性質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2005(2)：31－34.

Yan Jie, Deng Liangji, Huang Jian. Effect of conservation tillage on soil physicochemical properties and crop yields[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2005(2): 31－34. (in Chinese with English abstract)

[11] 白偉，孫占祥，鄭家明，等. 遼西地區(qū)土壤耕層及養(yǎng)分狀況調(diào)查分析[J]. 土壤，2011，43(5)：714－719.

Bai Wei, Sun Zhanxiang, Deng Jiaming, et al. Soil plough layers and soil nutrients in western Liaoning[J]. Soils, 2011, 43(5): 714－719. (in Chinese with English abstract)

[12] 黃晶，高菊生，張楊珠，等. 長(zhǎng)期不同施肥下水稻產(chǎn)量及土壤有機(jī)質(zhì)和氮素養(yǎng)分的變化特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24(7)：1889－1894.

Huang Jing, Gao Jusheng, Zhang Yangzhu, et al. Change characteristics of rice yield and soil organic matter and nitrogen contents under various long-term fertilization regimes[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2013, 24(7): 1889－1894. (in Chinese with English abstract)

[13] 川口桂三郎編，汲惠吉，孫虹霞，孫昌其，譯. 水田土壤學(xué)[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1985.

[14]北海道道立中央農(nóng)業(yè)試験場(chǎng)編集．土壌および作物栄養(yǎng)の診斷基準(zhǔn)[M]．札幌：北海道農(nóng)政部印，1992．

[15] Meng Qinying, Ken Araya, Guang Xinpan, et al. Soil layer displacing plough-part 3: Black and Brown soils[J]. Engineering in Agriculture, Environment and Food, 2016(9): 79－83.

[16] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005：30－165.

[17] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1999.

[18] 翁德衡. 土壤物理性測(cè)定法[M]. 重慶：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社，1979.

[19] 楊金玲，張甘霖，李德成，等. 激光法與濕篩-吸管法測(cè)定土壤顆粒組成的轉(zhuǎn)換及質(zhì)地的確定[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2009，46(5)：772－780.

Yang Jinling, Zhang Ganlin, Li Decheng, et al. Relationships of soil particle size distribution between sieve-pipette and laser diffraction methods[J]. Acta Pedologica Sinica, 2009, 46(5): 772－780. (in Chinese with English abstract)

[20] Zhao S C, He P, Qiu S J, et al. Long-term effects of potassium fertilization and straw return on soil potassium levels and crop yields in north-central China[J]. Field Crops Research, 2014, 169: 116－122.

[21] 康日峰，任意，吳會(huì)軍，等. 26年來(lái)東北黑土區(qū)土壤養(yǎng)分演變特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49(11)：2113－2125.

Kang Rifeng, Ren Yi, Wu Huijun, et al. Changes in the nutrients and fertility of black soil over 26 years in northeast China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(11): 2113－2125. (in Chinese with English abstract)

[22] 黑龍江省土地管理局，黑龍江省土壤普查辦公室. 黑龍江土壤[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992.

[23] 王秋菊，劉峰，高中超，等. 黑土立體休閑技術(shù)改土增產(chǎn)效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(6)：100－106.

Wang Qiuju, Liu Feng, Gao Zhongchao, et al. Effect of improving black soil and crop yield by using soil layer up-down fallow technology[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(6): 100－106. (in Chinese with English abstract)

[24] 王秋菊，焦峰，劉峰，等. 黑土稻田連續(xù)深耕改善土壤理化性質(zhì)提高水稻產(chǎn)量大田試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(9)：126－132.

Wang Qiuju, Jiao Feng, Liu Feng, et al. Black-soil paddy field experiment on improving soil physical and chemical properties and increasing rice yield by continuous deep ploughing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(9): 126－132. (in Chinese with English abstract)

[25] Malcolm E, Sumner R N.Sodic soils distribution, properties, management and environmental consequences[M]. New York: Oxford University Press, 1998.

[26] 羅新正，孫廣友. 松嫩平原含鹽堿斑的重度鹽化草甸土種稻脫鹽過(guò)程[J]. 生態(tài)環(huán)境，2004，13(1)：47－50.

Luo Xinzheng,Sun Guangyou.Desalinization process through cultivating rice in heavy salinized meadow soil containing saline-alkaline patches[J]. Ecology and Environment, 2004, 13(1): 47－50. (in Chinese with English abstract)

[27] 燕新紅. 不同改良方法對(duì)堿化草甸土理化性狀的影響[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

Yan Xinhong. Effect of Different Improvement Measures on Physicochemical Characteristics[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2012. (in Chinese with English abstract)

[28] 趙蘭坡，馮君，王宇，等. 松嫩平原鹽堿地種稻開(kāi)發(fā)的理論與技術(shù)問(wèn)題[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34(3)：237－241.

Zhao Lanpo, Feng Jun, Wang Yu, et al. Theoretical and technological problems in the development of planting paddy in saline-alkali land of Songnen Plain[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2012, 34(3): 237－241. (in Chinese with English abstract)

[29] 劉勝楠. 種稻對(duì)蘇打鹽堿土有機(jī)碳及微團(tuán)聚體含量與組成的影響[D]. 長(zhǎng)春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

Liu Shengnan. The Effects of Growing Rice on the Quantity and Composition of Soil Organic Matter and Soil Micro-aggregate in Soda Saline-alkaline Soil[D]. Chang Chun, Jilin Agriculture University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[30] 趙蘭坡，馮君，王宇，等. 不同利用方式的蘇打鹽漬土剖面鹽分組成及分布特征[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2011，48(5)：904－911.

Zhao Lanpo, Feng Jun, Wang Yu，et al. Composition and distribution of soil salts in profiles of saline-sodic soil under different land use patterns[J]. Acta Pedologica Sinica, 2011, 48(5): 904－911. (in Chinese with English abstract)

[31] 李取生. 蘇打鹽堿土地區(qū)水田水鹽運(yùn)移模擬與預(yù)測(cè)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境，2005，14(3)：396－398.

Li Qusheng. Transportation of water and salt in paddy soils of sodic saline region[J]. Ecology and Environment, 2005, 14(3): 396－398. (in Chinese with English abstract)

[32] 張梅，王宇，趙蘭坡，等. 蘇打鹽堿土種稻改良的水資源高效利用田間試驗(yàn)研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2014，33(1)：132－134.

Zhang Mei, Wang Yu, Zhao Lanpo, et al. Experiment research of water resources utilization on soda saline-alkali soil improvement by planting rice in the field[J]. Journal of Irrigation and Drainage,2014, 33(1): 132－134. (in Chinese with English abstract)

[33] 韓貴清，周連仁. 黑龍江鹽漬土改良與利[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2011.

王秋菊，劉 峰，焦 峰，孫 兵，郭中原，常本超，張勁松，高中超，姜 輝. 鹽化草甸土和黑土型水田土壤連續(xù)深耕改土效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(22)：152－158. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.019 http://www.tcsae.org

Wang Qiuju, Liu Feng, Jiao Feng, Sun Bing, Guo Zhongyuan, Chang Benchao, Zhang Jinsong, Gao Zhongchao, Jiang Hui. Effect on improving mollisol paddy soil and saline meadow soil by continuous deep ploughing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(22): 152－158. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.019 http://www.tcsae.org

Effect on improving mollisol paddy soil and saline meadow soil by continuous deep ploughing

Wang Qiuju1, Liu Feng2※, Jiao Feng3, Sun Bing4, Guo Zhongyuan5, Chang Benchao1, Zhang Jinsong1, Gao Zhongchao1, Jiang Hui2

(1.150086;2.150086;3.163319,; 4.,150086,; 5.152400,)

Heilongjiang province is the main production area of Japonica Rice in China. In Heilongjiang Province, rice growing areas are mainly distributed along Rivers and low plains. Due to the short time of planting rice, the development of paddy soil, which still keeps the original soil characteristics, is not completed. Rotary tillage is the main way of soil preparation in spring. Tillage depth is persistently maintained at 8-12 cm in paddy soil, which results in thin tillage layer, shallow plough bottom, and restricts rice root extension. With the decrease of soil holding capacity, rice plants prone to lodging at the later stage of growth, and rice yield and quality are affected. When the tillage layer is thin, the soil nutrient capacity is low, and the natural fertility is restricted, it is often used to increase the yield of rice by adding chemical fertilizer. The increase in the amount of fertilizer is not only a waste of fertilizer, but also pollutes the environment. The experimental results of the Honghe farm in the Sanjiang plain showed that, with the increase of paddy field tillage depth from 10 cm to 15 cm, the yield increased by about 10%. Japanese statistics showed that the thickness of the plough layer was more than 16-18 cm, some of which were more than 20 cm. The yield of rice was closely related to the thickness of topsoil. At present, there is no clear conclusion about the suitable depth of soil in different types of paddy soils in Heilongjiang Province.In order to clarify the effect of deep tillage on different types of paddy soils, the experiment , using the self-developed paddy deep plough, was carried out to study the effects of deep ploughing, shallow ploughing and rotary tillage in black soil and salinized meadow soil. Results showed that the effects of deep tillage on rice yield and soil physical and chemical properties were different. First, black soil deep ploughing treatment increased yield by 7.28%-8.37%. there was no significant difference in grain yield between the deep ploughing and rotary tillage treatment of salinized meadow soil in first years, but in the second year rice yield decreased by 9.96%-11.03%. Second, plowing promoted the homogenization of soil nutrients in black soil, and the soil nutrient content was not significantly reduced, and the difference of nutrient content between soil layers became smaller. Deep tillage caused the decrease of nutrient concentration in salinized meadow soil. The soil organic matter content of the shallow and deep ploughing treatments respectively decreased by 4.57 and 6.68 mg/kg compared with the control in 0-20 cm layer of salinized meadow soil, and total nitrogen decreased by 0.24 and 0.29 g/kg. The alkali hydrolyzable nitrogen in 0-10 cm soil layer of the kind of soil respectively decreased by 2.31 and 11.52 mg/kg, and pH value increased significantly, and the exchangeable Na+concentration increased in the 0-30 cm soil layer. Third, compared with the control, the shallow and deep ploughing decreased the solid ratio and bulk density of black soil, and increased soil aeration and water permeability. The soil solid ratio of 10-20 cm soil layer was decreased by 4.23% and 3.23%, respectively. The soil bulk density was decreased by 0.09 and 0.08 g/cm3, and the ventilation coefficient increased by 3.04 times and 3.42 times, and the permeability coefficient increased by 1.71 times and 1.14 times, respectively. The soil solid phase ratio of deep ploughing treatment in the 10-20 cm soil layer of black soil was reduced by 1.86%, and the ventilation coefficient and saturated permeability coefficient increased by 0.86 times and 1.87 times. Fourth, there was a tendency to increase the subsoil solid and bulk density and reduce the ventilation and permeability of salinized meadow soil in the shallow and deep ploughing areas. Deep tillage is not suitable for salinized meadow soil, the effect is obvious in black soil, deep tillage can improve soil physical and chemical characteristics and increasing yield.

soils; crops; physical properties; paddy soil; deep ploughing ; chemical characteristics; yield

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.019

S343.2

A

1002-6819(2017)-22-0152-07

2017-01-17

2017-05-08

科技支撐計(jì)劃（2015BAD23B05-03）；省博士后基金（LBH-Z13189）；省自然科學(xué)基金（D2015005）；院創(chuàng)新工程（2014JQ03）

王秋菊，女，博士，副研究員，從事土壤改良研究。 Email：bqjwang@126.com

劉 峰，男，博士，研究員，從事土壤低產(chǎn)土壤改良研究。Email：liufengjms@163.com