小麦-玉米连作模式下深松时间对砂姜黑土理化性状的影响

王景德　崔德杰　李帅　刘增辉　庄顺龙　宋淑慧　柳新伟

摘要：为研究不同时间深松对砂姜黑土理化性质的影响，设计夏季（S）与秋季（A）两个不同深松时间，并以旋耕20 cm（CK）为对照，测定不同处理后的土壤容重、水分含量及速效养分含量。结果表明：不同季节深松0～20 cm表层土壤容重均低于20～40 cm土层。其中夏季深松较秋季深松容重下降显著（P<0.05）。深松可提高土壤含水量，在20～40 cm土层秋季深松含水量较夏季深松与CK分别提高10.7%和13.3%。秋季深松较夏季深松处理碱解氮、速效磷含量有明显提升，在0～20 cm土层，碱解氮含量秋季深松比夏季深松和CK分别高17.7%和41.5%。在20～40 cm土层，速效磷含量秋季深松比夏季深松和CK分别高37.5%和69.7%。综合来看，深松可明显改善砂姜黑土的理化性质，夏季深松降低土壤容重效果优于秋季深松，而秋季深松的土壤养分含量高于夏季深松。

关键词：夏季深松;秋季深松;砂姜黑土;土壤理化性状

中图分类号：S341.1：S155.2+7文獻标识号：A文章编号：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

受机械动力和成本影响，当前农田机械翻耕中，其翻耕深度往往低于20 cm，导致耕层变薄，犁底层加厚[1-3]。而深松以超过正常耕作深度进行松土且不翻转土壤，可降低犁底层厚度甚至打破犁底层，有助于农作物生长[4]。

深松已在我国很多地区进行了推广，在改善土壤理化性质、加深耕层、提高经济效益方面具有重要作用[5-8]，这些研究多围绕着棕壤、盐碱土土壤类型进行[9，10]，而针对砂姜黑土或水稻土这类土壤研究较少。考虑到其保水能力，对这类土壤耕作一般不能彻底打碎犁底层或砂姜层，因此有区域曾采用分层旋耕的方式进行水稻土耕作[11]。在深松时间上，传统常常采用秋季深松并结合旋耕等其他方式进行[12，13]，但以免耕和秸秆还田为主的保护性耕作实施后，考虑到夏季深松成本低、技术操作简单等问题，很多地区开始尝试进行夏季深松，但有关这方面的结果相对较少。

青岛平度市砂姜黑土面积占全市农田面积的44.47%，部分农田砂姜层深度只有30 cm[14，15]。为此本试验在砂姜黑土上设置不同的深松时间，研究不同时间深松对土壤理化性状的影响，以期构建小麦-玉米连作模式下砂姜黑土最优深松模式。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验田位于青岛平度白埠庄，土壤类型为砂姜黑土，连續多年进行小麦-玉米秸秆还田。参试土壤0～20 cm土层理化性状如表1。

1.2 试验设计及方法

试验于2016年秋开始，试验用小麦、玉米品种分别为鲁麦23、先玉335。试验设置秋季深松（A）、夏季深松（S）和对照（CK）3个处理，见表2。

1.3 土壤取样及测定方法

在2017年玉米成熟后，进行土壤取样，每小区随机选取3个样点，分别取0～20 cm和20～40 cm土层样品。将土样带回实验室自然风干后，用研钵研磨，过1 mm筛，装入干净的自封袋待测。不同处理土层标号见表3。

土壤含水量采用铝盒烘干法测定[16];土壤容重采用环刀法测定[16];碱解氮采用碱解扩散法测定[16];速效磷采用碳酸氢钠浸提-硫酸钼锑抗比色法测定[16];速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[16]。

1.4 统计分析方法

数据处理采用Microsoft Excel 2010进行，数据统计分析采用SPSS 13.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 深松时间对土壤容重的影响

由图1看出，所有处理0～20 cm土层容重均低于20～40 cm土层，表层土壤容重表现为A1>S1>CK1，分别为1.38、1.31、1.24 g/cm3，而20～40 cm土层则呈现为CK2>A2>S2，分别为1.40、1.39、1.35 g/cm3。但总体上，秋季深松处理土壤容重高于夏季深松处理，A1较S1高5.34%，A2较S2高2.96%。A1、S1与CK1处理差异显著（P<0.05）。

2.2 深松时间对土壤含水量的影响

从图2看出，所有处理0～20 cm土层含水量均低于20～40 cm土层，不同处理表现为A1>S1>CK1，分别为10.78%、10.68%、10.24%，下层土壤也呈现A2>S2>CK2，分别为11.97%、10.81%、10.57%。总体上看，A2含水量最高，比S2、CK2分别高10.7%、13.3%，但差异未达显著水平（P>0.05）。

2.3 深松时间对土壤碱解氮的影响

由图3看出，所有处理0～20 cm土层碱解氮含量均高于20～40 cm土层。表层土壤碱解氮含量表现为A1>S1>CK1，A1比S1、CK1分别高17.7%和41.5%。下层土壤则呈现为A2>S2>CK2，A2比S2、CK2分别高9.1%和24.7%，差异达显著水平（P<0.05）。

2.4 深松时间对土壤速效磷的影响

由图4可以看出，所有处理0～20 cm表层土壤速效磷含量均显著高于20～40 cm土层，表层土壤速效磷表现为A1>S1>CK1，而下层土壤则呈现为A2>S2>CK2。A2比S2和CK2速效磷含量分别高37.5%和69.7%，A1与S1差异不显著（P>0.05）;A2与S2差异显著（P<0.05）。

2.5 深松时间对土壤速效钾的影响

从图5可以看出，所有处理的表层土壤速效钾含量都略高于下层，不同处理表层速效钾含量表现为A1>S1>CK1，下层土壤速效磷含量表现为A2>S2>CK2。但总体上A、S、CK处理间差异不显著（P>0.05）。

3 讨论

砂姜黑土理化性质差，进行深松可以加深耕层厚度，降低表层土壤容重，改良其性状[21]。本研究表明，夏季深松后土壤下层容重显著低于CK和秋季深松，这与Alegre[17]、 Botta[18]等结果相似。蔡丽君等[19]研究表明，深松可提高各时期的土壤含水量。深松影响土壤有效养分空间分布，土壤含水量、土壤有效磷、有效钾、碱解氮含量都得到很明显的提升[20]。

夏季深松正值雨季，降水量大，深松后有助于根系下扎，提高水分和养分利用率，但在干旱时期，耕层土壤持水能力会下降，深松实施时间可不固定，干旱时应继续免耕，在墒情较好的时期再进行深松[22]。秋季在小麦播种前深松，使冬小麦充分接受秋冬两季降水，抵御春寒。秋季深松墒情一般较好，但其作业费用高于夏季深松[23，24]。本研究发现秋季深松提高土壤养分效果优于夏季深松且秋季深松的进行不受土壤墒情限制。这可能是由于夏季深松后降水较多，造成有效氮、有效磷的淋洗，导致土壤养分含量略有下降;但夏季深松处理下土壤容重明显低于秋季深松，可能是因为本试验中秋季深松处理是在2016年10月进行，而夏季深松处理是在2017年6月进行，前者至试验取样时已经1年，而后者只有4个月，造成前者的土壤紧实度增加，进而容重高。这也从一个方面反映了深松措施对土壤容重影响的持续时间。综合来看，深松季节的选择应因地制宜，根据本地区的气候状况进行，在墒情较好的季节选择夏季深松节本增效，可改善土壤容重;在土壤墒情不好的时期选择秋季深松，可利于保持土壤养分。基于此，在平度这种常年半干旱的砂姜黑土进行深松宜采用秋季深松。

4 结论

夏季深松较秋季深松容重下降显著（P<0.05）。深松可明显提高土壤含水量，秋季深松在20～40 cm土层含水量较夏季深松与CK分别提高10.7%和13.3%。秋季深松较夏季深松碱解氮、速效磷含量得到明显提升。在0～20 cm土层，秋季深松比夏季深松和CK碱解氮含量分别高17.7%和41.5%。在20～40 cm土层秋季深松比夏季深松和CK速效磷含量分别高37.5%和69.7%。综合来看，深松对砂姜黑土理化性质的改善具有明显作用，夏季深松降低土壤容重效果优于秋季深松，秋季深松的土壤养分含量高于夏季深松。

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收稿日期：2019-05-08

基金项目：国家重点研发计划项目“鲁东夏玉米化肥农药减施增效技术集成与示范”（2018YFD0200603）;青岛市农机局项目“青岛市小麦-玉米轮作模式深松技术构建”

作者简介：王景德 （1994—），男，硕士研究生，主要从事土壤结构方面研究。E-mail：weuuu@qq.com

通讯作者：柳新伟（1976—），男，副教授，从事湿地生态学研究。E-mail： sdxw@163.com