小麥-玉米連作模式下深松時間對砂姜黑土理化性狀的影響

王景德　崔德杰　李帥　劉增輝　莊順龍　宋淑慧　柳新偉

摘要：為研究不同時間深松對砂姜黑土理化性質的影響，設計夏季（S）與秋季（A）兩個不同深松時間，并以旋耕20 cm（CK）為對照，測定不同處理后的土壤容重、水分含量及速效養(yǎng)分含量。結果表明：不同季節(jié)深松0～20 cm表層土壤容重均低于20～40 cm土層。其中夏季深松較秋季深松容重下降顯著（P<0.05）。深松可提高土壤含水量，在20～40 cm土層秋季深松含水量較夏季深松與CK分別提高10.7%和13.3%。秋季深松較夏季深松處理堿解氮、速效磷含量有明顯提升，在0～20 cm土層，堿解氮含量秋季深松比夏季深松和CK分別高17.7%和41.5%。在20～40 cm土層，速效磷含量秋季深松比夏季深松和CK分別高37.5%和69.7%。綜合來看，深松可明顯改善砂姜黑土的理化性質，夏季深松降低土壤容重效果優(yōu)于秋季深松，而秋季深松的土壤養(yǎng)分含量高于夏季深松。

關鍵詞：夏季深松;秋季深松;砂姜黑土;土壤理化性狀

中圖分類號：S341.1：S155.2+7文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）10-0086-05

Effect of Subsoiling Time on Physical and Chemical Properties

of Lime Concretion Black Soil under Wheat-Corn

Continuous Cropping Mode

Wang Jingde1， Cui Dejie1， Li Shuai1， Liu Zenghui1， Zhuang Shunlong2，

Song Shuhui3， Liu Xinwei1

（1. College of Resources and Environment， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China;

2.Qingdao Agriculture Mechanization Vocational School， Qingdao 266071， China;

3. Qingdao Agricultural Mechanization Technology Promotion Station， Qingdao 266000， China）

Abstract Taking 20-cm rotary tillage（CK） as control，the summer subsoiling（S） and autumn subsoiling（A） treatments were set to study their effects on the physical and chemical properties of lime concretion black soil. The bulk density， moisture content and nutrient contents were determined. The results showed that the bulk densities of 0～20-cm soil layer were all lower than 20～40-cm soil layer under different subsoiling treatments， among them， the soil bulk density in S treatment decreased significantly compared with A treatment. The soil moisture content was improved by subsoiling， and that of 20～40-cm soil layer in A treatment increased by 10.7% and 13.3% compared with S treatment and CK， respectively. The contents of alkali-hydrolyzed nitrogen and rapidly-available phosphorus in A treatment was significantly increased compared with that in S treatment， and its alkali-hydrolyzed nitrogen content was 17.7% and 41.5%? higher than S treatment and CK， while the rapidly-available phosphorus content was 37.5% and 69.7% higher， respectively. In general， subsoiling significantly improved physical and chemical properties of lime concretion black soil， and the effect of reducing soil bulk density in S treatment was superior to A treatment， but was lower in soil nutrition content.

Keywords Summer subsoiling; Autumn subsoiling; Lime concretion black soil; Soil physical and chemical properties

受機械動力和成本影響，當前農田機械翻耕中，其翻耕深度往往低于20 cm，導致耕層變薄，犁底層加厚[1-3]。而深松以超過正常耕作深度進行松土且不翻轉土壤，可降低犁底層厚度甚至打破犁底層，有助于農作物生長[4]。

深松已在我國很多地區(qū)進行了推廣，在改善土壤理化性質、加深耕層、提高經(jīng)濟效益方面具有重要作用[5-8]，這些研究多圍繞著棕壤、鹽堿土土壤類型進行[9，10]，而針對砂姜黑土或水稻土這類土壤研究較少?？紤]到其保水能力，對這類土壤耕作一般不能徹底打碎犁底層或砂姜層，因此有區(qū)域曾采用分層旋耕的方式進行水稻土耕作[11]。在深松時間上，傳統(tǒng)常常采用秋季深松并結合旋耕等其他方式進行[12，13]，但以免耕和秸稈還田為主的保護性耕作實施后，考慮到夏季深松成本低、技術操作簡單等問題，很多地區(qū)開始嘗試進行夏季深松，但有關這方面的結果相對較少。

青島平度市砂姜黑土面積占全市農田面積的44.47%，部分農田砂姜層深度只有30 cm[14，15]。為此本試驗在砂姜黑土上設置不同的深松時間，研究不同時間深松對土壤理化性狀的影響，以期構建小麥-玉米連作模式下砂姜黑土最優(yōu)深松模式。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗田位于青島平度白埠莊，土壤類型為砂姜黑土，連續(xù)多年進行小麥-玉米秸稈還田。參試土壤0～20 cm土層理化性狀如表1。

1.2 試驗設計及方法

試驗于2016年秋開始，試驗用小麥、玉米品種分別為魯麥23、先玉335。試驗設置秋季深松（A）、夏季深松（S）和對照（CK）3個處理，見表2。

1.3 土壤取樣及測定方法

在2017年玉米成熟后，進行土壤取樣，每小區(qū)隨機選取3個樣點，分別取0～20 cm和20～40 cm土層樣品。將土樣帶回實驗室自然風干后，用研缽研磨，過1 mm篩，裝入干凈的自封袋待測。不同處理土層標號見表3。

土壤含水量采用鋁盒烘干法測定[16];土壤容重采用環(huán)刀法測定[16];堿解氮采用堿解擴散法測定[16];速效磷采用碳酸氫鈉浸提-硫酸鉬銻抗比色法測定[16];速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[16]。

1.4 統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010進行，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 13.0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 深松時間對土壤容重的影響

由圖1看出，所有處理0～20 cm土層容重均低于20～40 cm土層，表層土壤容重表現(xiàn)為A1>S1>CK1，分別為1.38、1.31、1.24 g/cm3，而20～40 cm土層則呈現(xiàn)為CK2>A2>S2，分別為1.40、1.39、1.35 g/cm3。但總體上，秋季深松處理土壤容重高于夏季深松處理，A1較S1高5.34%，A2較S2高2.96%。A1、S1與CK1處理差異顯著（P<0.05）。

2.2 深松時間對土壤含水量的影響

從圖2看出，所有處理0～20 cm土層含水量均低于20～40 cm土層，不同處理表現(xiàn)為A1>S1>CK1，分別為10.78%、10.68%、10.24%，下層土壤也呈現(xiàn)A2>S2>CK2，分別為11.97%、10.81%、10.57%?？傮w上看，A2含水量最高，比S2、CK2分別高10.7%、13.3%，但差異未達顯著水平（P>0.05）。

2.3 深松時間對土壤堿解氮的影響

由圖3看出，所有處理0～20 cm土層堿解氮含量均高于20～40 cm土層。表層土壤堿解氮含量表現(xiàn)為A1>S1>CK1，A1比S1、CK1分別高17.7%和41.5%。下層土壤則呈現(xiàn)為A2>S2>CK2，A2比S2、CK2分別高9.1%和24.7%，差異達顯著水平（P<0.05）。

2.4 深松時間對土壤速效磷的影響

由圖4可以看出，所有處理0～20 cm表層土壤速效磷含量均顯著高于20～40 cm土層，表層土壤速效磷表現(xiàn)為A1>S1>CK1，而下層土壤則呈現(xiàn)為A2>S2>CK2。A2比S2和CK2速效磷含量分別高37.5%和69.7%，A1與S1差異不顯著（P>0.05）;A2與S2差異顯著（P<0.05）。

2.5 深松時間對土壤速效鉀的影響

從圖5可以看出，所有處理的表層土壤速效鉀含量都略高于下層，不同處理表層速效鉀含量表現(xiàn)為A1>S1>CK1，下層土壤速效磷含量表現(xiàn)為A2>S2>CK2。但總體上A、S、CK處理間差異不顯著（P>0.05）。

3 討論

砂姜黑土理化性質差，進行深松可以加深耕層厚度，降低表層土壤容重，改良其性狀[21]。本研究表明，夏季深松后土壤下層容重顯著低于CK和秋季深松，這與Alegre[17]、 Botta[18]等結果相似。蔡麗君等[19]研究表明，深松可提高各時期的土壤含水量。深松影響土壤有效養(yǎng)分空間分布，土壤含水量、土壤有效磷、有效鉀、堿解氮含量都得到很明顯的提升[20]。

夏季深松正值雨季，降水量大，深松后有助于根系下扎，提高水分和養(yǎng)分利用率，但在干旱時期，耕層土壤持水能力會下降，深松實施時間可不固定，干旱時應繼續(xù)免耕，在墑情較好的時期再進行深松[22]。秋季在小麥播種前深松，使冬小麥充分接受秋冬兩季降水，抵御春寒。秋季深松墑情一般較好，但其作業(yè)費用高于夏季深松[23，24]。本研究發(fā)現(xiàn)秋季深松提高土壤養(yǎng)分效果優(yōu)于夏季深松且秋季深松的進行不受土壤墑情限制。這可能是由于夏季深松后降水較多，造成有效氮、有效磷的淋洗，導致土壤養(yǎng)分含量略有下降;但夏季深松處理下土壤容重明顯低于秋季深松，可能是因為本試驗中秋季深松處理是在2016年10月進行，而夏季深松處理是在2017年6月進行，前者至試驗取樣時已經(jīng)1年，而后者只有4個月，造成前者的土壤緊實度增加，進而容重高。這也從一個方面反映了深松措施對土壤容重影響的持續(xù)時間。綜合來看，深松季節(jié)的選擇應因地制宜，根據(jù)本地區(qū)的氣候狀況進行，在墑情較好的季節(jié)選擇夏季深松節(jié)本增效，可改善土壤容重;在土壤墑情不好的時期選擇秋季深松，可利于保持土壤養(yǎng)分。基于此，在平度這種常年半干旱的砂姜黑土進行深松宜采用秋季深松。

4 結論

夏季深松較秋季深松容重下降顯著（P<0.05）。深松可明顯提高土壤含水量，秋季深松在20～40 cm土層含水量較夏季深松與CK分別提高10.7%和13.3%。秋季深松較夏季深松堿解氮、速效磷含量得到明顯提升。在0～20 cm土層，秋季深松比夏季深松和CK堿解氮含量分別高17.7%和41.5%。在20～40 cm土層秋季深松比夏季深松和CK速效磷含量分別高37.5%和69.7%。綜合來看，深松對砂姜黑土理化性質的改善具有明顯作用，夏季深松降低土壤容重效果優(yōu)于秋季深松，秋季深松的土壤養(yǎng)分含量高于夏季深松。

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收稿日期：2019-05-08

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目“魯東夏玉米化肥農藥減施增效技術集成與示范”（2018YFD0200603）;青島市農機局項目“青島市小麥-玉米輪作模式深松技術構建”

作者簡介：王景德 （1994—），男，碩士研究生，主要從事土壤結構方面研究。E-mail：weuuu@qq.com

通訊作者：柳新偉（1976—），男，副教授，從事濕地生態(tài)學研究。E-mail： sdxw@163.com