不同耕作方式及施氮水平对砂姜黑土物理性状、微生物学特性及小麦产量的影响

杜聪阳,杨习文,王 勇,周宏美,王文亮，贺德先*

(1.河南农业大学 农学院/河南粮食作物协同创新中心/小麦玉米作物学国家重点实验室，河南 郑州 450002;2.河南省驻马店市农业科学院，河南 驻马店 463000; 3.河南省夏邑县农技中心，河南 夏邑 476400;4.河南农业大学 资环学院，河南 郑州 450002)

不同耕作方式及施氮水平对砂姜黑土物理性状、微生物学特性及小麦产量的影响

杜聪阳1,杨习文1,王 勇2,周宏美3,王文亮4，贺德先1*

(1.河南农业大学 农学院/河南粮食作物协同创新中心/小麦玉米作物学国家重点实验室，河南 郑州 450002;2.河南省驻马店市农业科学院，河南 驻马店 463000; 3.河南省夏邑县农技中心，河南 夏邑 476400;4.河南农业大学 资环学院，河南 郑州 450002)

在玉米秸秆还田条件下，以矮抗58为材料，探讨旋耕高氮(RT+HN)、旋耕中氮(RT+MN)、旋耕低氮(RT+LN)、深耕高氮(DT+HN)、深耕中氮(DT+MN)、深耕低氮(DT+LN)6个处理对砂姜黑土物理性状、微生物学特性及小麦产量的影响，以期探明砂姜黑土农田适宜的耕作和施氮组合并为土壤改良提供理论依据。结果表明，从耕作方式来看，与旋耕处理相比，深耕处理可显著降低15～35 cm土层土壤的容重，深耕处理15～25 cm和25～35 cm土层土壤容重分别降低5.9%和7.7%；可显著提高苗期15～35 cm土层土壤含水量；可提高15～25 cm土层土壤微生物生物量碳含量，显著提高15～25 cm土层土壤微生物生物量氮含量；可显著提高土壤酶活性；可显著提高穗粒数和千粒质量，2 a分别增产7.5%和7.7%。从施氮水平来看，施氮水平对土壤容重和土壤含水量影响不显著，氮肥能够抑制土壤微生物生物量碳含量，促进土壤微生物生物量氮含量增加；与中氮和低氮处理相比，2 a高氮处理分别增产2.3%、2.6%和7.2%、6.9%。从不同处理来看，DT+HN/MN处理对降低土壤容重、提高土壤含水量和土壤微生物生物量氮含量效果较好，对增强土壤脲酶和过氧化氢酶活性效果较好；小麦产量以DT+HN处理最高，DT+MN处理次之，两者差异不显著，RT+LN处理最低，DT+HN处理分别较DT+MN和RT+LN处理增产2.7%和14.7%。综合考虑，DT+MN处理最佳。

砂姜黑土; 耕作方式; 土壤容重; 土壤微生物生物量碳、氮; 土壤酶活性

砂姜黑土土质黏重，结构性和耕性差，土壤微生物活性较弱，生产中旱、涝、僵、瘦问题突出，抑制了作物根系及土壤微生物的生长发育，导致耕层土壤肥力较低，是我国主要的中低产土壤类型之一。黄淮平原作为我国粮食的主产区对我国粮食安全起到至关重要的作用，而砂姜黑土是黄淮平原中一种重要的土壤类型。因此，为了保证我国粮食安全，改良砂姜黑土农田土质，为作物单产创造有利条件势在必行。在农业生产中常常用耕作措施来改变土壤结构，深耕和旋耕作为2种常见的耕作方式被广泛运用到实际生产中。当前，黄淮平原小麦生产中的主要土壤耕作方式为旋耕，但连年旋耕导致农田耕层土壤质量变差，尤其在砂姜黑土农田更为严重。研究表明，旋耕可使表层土壤容重显著降低，导致犁底层变浅[1]；而深耕则可打破犁底层，降低深层土壤容重[2]，但深耕成本较高，费工费力。单纯的耕作已经不能满足现代农业生产，因此，需要其他措施来配合耕作方式共同改良土壤结构。氮肥的施用能够提高土壤肥力，促进作物根系生长，提高土壤微生物活性，有效改良土壤性状，适宜的耕作和施肥组合可以改善土壤理化和生物性状，提高土壤肥力和酶活性，促进作物增产[3-5]。前人对土壤状况的研究主要从物理和化学两方面进行，而土壤微生物作为土壤中最为活跃的部分容易被人们所忽视。土壤微生物能够充分利用土壤中的养分，分解土壤中的有机物，对养分转化和能量循环具有重要的调节作用，是重要的活性营养库[6]。土壤微生物生物量对土壤微环境、物质循环等的变化反应灵敏，因此，被视为判断土壤状况的重要指标。目前，关于耕作措施和氮肥对土壤微生物的影响研究结论不一。在氮肥方面，曹志平等[7]研究表明，化肥会导致土壤微生物生物量碳含量下降；也有研究表明，施用化肥可导致土壤pH值降低，土壤结构性变差，土壤微生物生物量下降[8]；还有研究表明，化肥能提高土壤微生物生物量，但是过量施用化肥会降低土壤微生物生物量碳含量[9]。土壤脲酶活性可表示土壤氮素供应状况，土壤过氧化氢酶在有机质氧化和腐殖质形成过程中具有重要作用，其活性在一定程度上反映土壤生物学过程和作物代谢过程的强度。在耕作措施方面，前人研究表明，深耕能明显增加土壤中微生物酶的活性，特别是20～40 cm土层[10]。也有研究认为，保护性耕作总体上能增加土壤酶活性，特别对表层和亚表层土壤的效果更明显[11]。还有研究指出，土壤酶活性仅与土壤中养分含量有关，而与耕作方式无关[12]，不同耕作方式仅通过改变地表土层微地形、土壤物理性状进而影响作物生长发育，最终影响产量[13]。综上所述，前人在耕作方式对土壤物理性状、土壤酶活性及小麦产量的影响方面研究虽然较多[14-17]，但在不同土壤类型等条件下的研究结果不同，而在砂姜黑土农田上耕作方式和施氮水平相结合的此类相关研究少有报道[18]，且主要研究耕作方式和施氮水平对土壤肥力的影响，对土壤微生物及产量的影响没有系统研究。鉴于此，在小麦整个生育期内系统探讨了不同耕作方式和施氮水平对砂姜黑土农田土壤容重、微生物生物量、酶活性和小麦产量的影响，旨在为探明砂姜黑土农田适宜的耕作和施氮组合及改良其土壤理化性状提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2014—2016年在河南省驻马店市驿城区水屯镇王庄村进行。当地农田土壤为典型砂姜黑土，试验田经多年培肥地力均匀。冬小麦—夏玉米轮作是该地区长期的种植制度，小麦季旋耕、玉米季铁茬直播为当地传统的耕作方式。试验前0～20 cm耕层土壤含有机质8.01 g/kg、全氮0.99 g/kg、速效钾198.0 mg/kg、有效磷22.3 mg/kg，pH值为 7.15。

1.2 试验设计

试验田为玉米茬，玉米秸秆全量粉碎还田。试验采用大区处理，每个小区面积为24 m×8 m，共设旋耕高氮(RT+HN)、旋耕中氮(RT+MN)、旋耕低氮(RT+LN)、深耕高氮(DT+HN)、深耕中氮(DT+MN)、深耕低氮(DT+LN)6个处理，重复3次。其中，旋耕和深耕深度分别为15 cm和35 cm，高氮、中氮、低氮施氮量分别为小麦全生育期施氮(折合纯氮)300、240、180 kg/hm2。所有处理均施P2O5150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2，作为底肥一次性施入；氮肥70%于整地时底施，30%于拔节期结合浇水追施。氮、磷、钾肥分别为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O513.5%)、氯化钾(含K2O 52%)。小麦品种为半冬性中熟小麦百农矮抗58，播种方式为条播，行距为20 cm，播种量为150 kg/hm2，其他田间管理同一般高产田。第1年小麦收获后继续种植玉米，成熟后秸秆全量还田供第2年使用。冬小麦第1年度2014年10月15日播种，2015年6月7日收获；第2年度于2015年10月17日播种，2016年5月31日收获。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤容重和土壤含水量 在小麦苗期(冬前分蘖期)和成熟期分别测量土壤容重和含水量。

土壤容重采用环刀法测量。用环刀取0～15 cm、15～25 cm、25～35 cm和35～45 cm土层深度土壤，测定0～45 cm深度内的土壤容重。

土壤含水量采用烘干法测定。采用土钻取0～15 cm、15～25 cm、25～35 cm和35～45 cm共4个土层深度土壤，烘干，计算土壤含水量。

1.3.2 土壤微生物生物量和酶活性 分别于冬小麦分蘖期、拔节期、开花期、成熟期采集土壤样品，每个小区随机选取3个点，用土钻取0～15 cm、15～25 cm、25～35 cm和35～45 cm土样，去除石块、秸秆等杂物，相同小区的同一土层土壤混匀，带回实验室后采用四分法将土壤分成2份，一份保存在4 ℃冰箱中，测定0～25 cm土壤微生物生物量碳、氮含量，另一份风干后过1 mm筛，分别测定0～45 cm土壤脲酶和过氧化氢酶活性，测定时每个土样取3个重复。

土壤微生物生物量碳、氮采用氯仿熏蒸—K2SO4浸提法浸提。称取25 g新鲜土样在真空干燥器中用氯仿熏蒸24 h，用反复抽真空的方法除去残存氯仿后，再用50 mL 0.5 mol/L K2SO4溶液振荡30 min，立即过滤。同时，不熏蒸的土样也用K2SO4溶液浸提、振荡和过滤。过滤后溶液中的有机碳含量采用重铬酸钾氧化法测定[19]，滤液中有机氮含量采用凯氏定氮法测定，以熏蒸土样与未熏蒸土样提取液的有机碳、氮含量的差值分别除以KEC(0.38)、KEN(0.45)来计算土壤微生物生物量碳、氮含量。

土壤脲酶活性采用苯酚钠比色法测定，以24 h后每克土壤中NH3-N的毫克数表示；土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾容量法测定，以每克土消耗的0.1 mol/L KMnO4的体积表示[20]。

1.3.3 产量及其构成因素 在冬小麦成熟末期，各处理分别取有代表性的4 m2区域，测定实际产量和穗数，重复3次；随机取代表性植株20株，测定冬小麦穗粒数和千粒质量，重复3次。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2003和DPS 7.05软件进行数据处理和分析，采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式及施氮水平对砂姜黑土农田土壤物理性状的影响

2.1.1 土壤容重 由表1可以看出，砂姜黑土农田土壤容重随小麦生育进程的推进总体上呈现出增加的趋势，从苗期的1.15～1.53 g/cm3增加到成熟期的1.20～1.55 g/cm3；土壤容重随着土层深度的增加而提高。0～15 cm土层土壤容重和35～45 cm土层土壤容重差异达到显著水平(P<0.05)。从耕作方式来看，不同耕作方式0～15 cm和35～45 cm土层土壤容重在苗期和成熟期均无显著差异；在苗期和成熟期，15～25 cm和25～35 cm土层土壤容重均表现为旋耕处理>深耕处理，差异达显著水平(P<0.05)，从2 a数据平均值来看，深耕处理15～25 cm和25～35 cm土层土壤容重分别较旋耕处理降低5.9%和7.7%。从施氮水平来看，土壤容重与施氮水平无明显规律。从不同处理来看，总体上DT+HN处理土壤容重最低，DT+MN处理次之，两者差异不显著。综上所述，总体上深耕+高/中氮处理能够降低土壤容重，尤其是深层土壤，有利于促进作物根系及微生物的生长发育。

表1 不同处理对土壤容重的影响 g/cm3

注:同列数据后不同小写字母表示同一土层深度不同处理间差异显著(P<0.05)。

2.1.2 土壤含水量 由图1可以看出，从耕作方式来看，与旋耕处理相比，深耕处理可显著提高小麦苗期15～35 cm土层土壤含水量，2 a在15～25 cm土层分别提高8.1%和11.1%，在25～35 cm土层分别提高7.1%和6.9%，对其他土层影响不显著。施氮水平对各土层土壤含水量的影响均不显著。从不同处理来看，总体上，0～35 cm土层DT+HN、DT+MN处理土壤含水量较高，两者差异不显著。从不同土层来看，小麦苗期和成熟期土壤含水量均呈现出随着土层深度增加而增加的趋势。从时间上来看，在小麦苗期15～35 cm土层深耕处理土壤含水量均显著大于旋耕处理，而到了成熟期所有土层各处理间差异均不显著。综上所述，深耕处理能够显著提高苗期15～35 cm土层土壤含水量，尤其是DT+HN/MN处理，土壤含水量的提高有利于作物根系吸水，为作物高产打下坚实基础。

不同小写字母表示同一土层深度不同处理间差异显著(P<0.05)，图5、7同图1 不同处理对土壤含水量的影响

2.2 不同耕作方式及施氮水平对砂姜黑土农田土壤微生物特性的影响

2.2.1 土壤微生物生物量

2.2.1.1 土壤微生物生物量碳含量 由图2可知，2014—2016年0～15 cm土层土壤微生物生物量碳含量介于264.8～429.9 mg/kg，15～25 cm土层土壤微生物生物量碳含量介于211.8～360.8 mg/kg，土层间差异显著(P<0.05)；0～25 cm土层土壤微生物生物量碳含量随着小麦生育进程的推进呈先增加后降低的趋势，拔节期最大。从耕作方式来看，在0～15 cm土层，各生育时期深耕处理与旋耕处理几乎无差异，未达到显著水平；在15～25 cm土层，从各生育时期平均值来看，深耕处理较旋耕处理提高1.9%。从施氮水平来看，0～25 cm土层各生育时期土壤微生物生物量碳含量均表现为高氮处理<中氮处理<低氮处理，且拔节期和开花期高氮与低氮处理间差异显著。不同处理间比较发现，0～25 cm土层总体以DT+LN处理最高，RT+LN处理次之，两者差异不显著(P>0.05)。综上所述，施氮能够抑制土壤微生物生物量碳含量，DT/RT+LN处理有利于土壤微生物生物量碳含量的提高。

不同小写字母表示同一生育时期不同处理间差异显著(P<0.05)，图3、4、6同图2 不同处理对土壤微生物生物量碳含量的影响

2.2.1.2 土壤微生物生物量氮含量 由图3可知，0～25 cm土层土壤微生物生物量氮含量总体以DT+HN处理最高，DT+MN处理次之，两处理间差异不显著。对于不同土层来说，0～15 cm土层土壤微生物生物量氮含量各生育时期平均值较15～25 cm土层提高23.4%，差异达显著水平(P<0.05)。从耕作方式来看，0～15 cm土层，总体上同氮水平下深耕处理与旋耕处理间差异不显著(P>0.05)；15～25 cm土层，深耕处理土壤微生物生物量氮含量高于旋耕处理。从施氮水平来看，0～25 cm土层各生育时期土壤微生物生物量氮含量均表现为高氮处理>中氮处理>低氮处理。从时间来看，在作物生长发育过程中，土壤微生物生物量氮含量在小麦拔节期达到最高。综上所述，DT+HN处理能够明显提高土壤微生物生物量氮含量，有利于加速养分循环及转化。

2.2.2 土壤酶活性

2.2.2.1 脲酶活性 对0～45 cm土层土壤脲酶活性进行分析(图4)发现，从耕作方式来看，土壤脲酶活性表现为深耕处理>旋耕处理，从2 a平均值来看，分别提高2.1%和2.0%，并且在拔节期和开花期提高幅度较大；从施氮水平来看，土壤脲酶活性总体上表现为高氮处理>中氮处理>低氮处理；从不同处理来看，DT+HN处理土壤脲酶活性最高，DT+MN处理次之，两处理间差异不显著；随着小麦生育进程的推进，土壤脲酶活性呈现出先升高后降低的趋势，在开花期达到最大值。综上所述，DT+HN/MN处理有利于土壤脲酶活性的提高，而土壤脲酶活性的提高有利于氮肥利用率的提高，进而有利于作物产量的提高。

对不同土层土壤脲酶活性进行分析(图5)发现，土壤脲酶活性随着土层深度的增加呈现出先增加后降低的趋势，在0～15 cm土层最低，在25～35 cm土层最高；与旋耕处理相比，深耕处理能够显著提高15～35 cm土层土壤脲酶活性，2 a在15～25 cm和25～35 cm土层的平均提高幅度分别为4.6%和5.2%；从施氮水平来看，不同土层土壤脲酶活性总体均表现为高氮>中氮>低氮处理，但差异不显著。

图3 不同处理对土壤微生物生物量氮含量的影响

图4 不同处理对不同生育时期耕作层土壤脲酶活性的影响

图5 不同处理对不同土层深度土壤脲酶活性的影响

2.2.2.2 过氧化氢酶活性 对0～45 cm土层土壤过氧化氢酶活性进行分析(图6)发现，随着小麦生育进程的推进，土壤过氧化氢酶活性呈现先增加后降低的趋势，在小麦开花期达到最大。从耕作方式来看， 2 a深耕处理土壤过氧化氢酶活性较旋耕处理提高，并且在小麦拔节期和开花期达到显著水平(P<0.05)。从施氮水平来看，在小麦季各生育时期土壤过氧化氢酶活性总体上表现为高氮处理>中氮处理>低氮处理。从不同处理来看，总体上以DT+HN处理最高，DT+MN处理次之，两者差异不显著。综上所述，DT+HN/MN处理有利于土壤过氧化氢酶活性的提高。

图6 不同处理对不同生育时期土壤过氧化氢酶活性的影响

对不同土层土壤过氧化氢酶活性进行分析(图7)发现，土壤过氧化氢酶活性随着土层深度的增加呈现出先升高后降低的趋势，在0～15 cm土层最低，在25～35 cm土层最高；从耕作方式来看，与旋耕处理相比，深耕处理能够显著提高15～35 cm土层土壤过氧化氢酶活性，从2 a平均值来看，在15～25 cm和25～35 cm土层的平均提高幅度分别为4.4%和6.9%；从施氮水平来看，15～45 cm土层土壤过氧化氢酶活性总体表现为高氮处理>中氮处理>低氮处理。

图7 不同处理对不同土层深度土壤过氧化氢酶活性的影响

2.3 不同耕作方式及施氮水平对砂姜黑土农田小麦籽粒产量及其构成因素的影响

由表2可以看出，不同的耕作方式和施氮水平对小麦产量影响较大。从耕作方式来看，与旋耕处理相比，2014—2015、2015—2016年深耕处理显著提高小麦穗粒数和千粒质量，提高幅度分别为5.2%、3.6%和2.5%、2.4%，但对小麦穗数无显著影响。从施氮水平来看，中氮和高氮处理小麦穗数和穗粒数较低氮处理有所提高，但差异不显著，施氮水平对千粒质量的影响也很小，未达到显著水平。从耕作方式来看，2 a小麦产量均表现为深耕处理>旋耕处理，2014—2015、2015—2016年深耕处理小麦产量分别增产7.5%、7.7%；从施氮水平来看，2 a小麦产量均表现为高氮处理>中氮处理>低氮处理，2014—2015、2015—2016年高氮处理较中氮和低氮处理增产2.3%、2.6%和7.2%、6.9%；从不同处理来看，2 a小麦产量均以DT+HN处理最高，DT+MN处理次之，RT+LN处理最低，DT+HN处理产量分别较DT+MN和RT+LN处理提高2.7%(P>0.05)和14.7%(P<0.05)。综上表明，DT+HN/MN处理能够有效提高小麦产量，但两者差异不显著，从经济角度来看，DT+MN处理为最佳组合。

表2 不同处理对小麦产量及其构成因素的影响

注:同列数据后不同小写字母表示同一年份不同处理间差异显著(P<0.05)。

3 结论与讨论

土壤容重反映了土壤的紧实程度，而土壤松紧状况直接影响土壤中微生物的活动和作物根系的发育，通过耕作方式等手段适当降低土壤容重有利于改善土壤环境。前人研究表明，深耕可以有效降低20～40 cm土层土壤容重[21]。本研究结果表明，从2 a平均值来看， 深耕处理15～25 cm和25～35 cm土层土壤容重分别较旋耕处理降低5.9%和7.7%，说明深耕处理可以降低15～35 cm土层土壤容重，中下层土壤容重的降低有利于作物根系的伸长和微生物生长；而0～15 cm土层土壤容重在深耕和旋耕处理间无显著差异，原因可能是本试验在玉米秸秆全量还田情况下，表层土壤破碎，故而不同耕作处理之间土壤容重差异未达显著水平。

本研究结果表明，与旋耕处理相比，深耕处理能够显著提高15～25 cm土层土壤微生物生物量碳含量，原因主要有两点，一是深耕能够将表层一些富含土壤微生物生物量碳的土壤带到下层，从而提高下层土壤微生物生物量碳含量；二是深耕改善土壤环境有利于土壤微生物的生存及作物根系的生长，深耕降低土壤容重，提高中下层土壤孔隙度，为微生物生存提供充足的氧气，根系的生长能够分泌有机物质促进土壤微生物繁殖，进而增加土壤微生物生物量碳含量。从施氮水平来看，土壤微生物生物量碳含量随着施氮水平的提高而降低，这是由于氮肥对微生物具有毒害作用，因此，高氮肥会抑制微生物活性，这与前人研究结果一致[22-23]。而土壤微生物生物量氮含量却随施氮量的提高而增加，这是由于氮肥为土壤微生物提供了氮源，表明氮肥的施用对土壤微生物生物量氮含量有一定促进作用，因此应适量施氮使作物和微生物协调发展。从不同土层来看，不同耕作处理土壤微生物生物量氮含量在0～15 cm土层差异不显著，在15～25 cm土层，深耕处理较旋耕处理显著提高土壤微生物生物量氮含量，说明深耕可以有效提高中层土壤微生物生物量氮含量。从生育时期来看，土壤微生物生物量氮含量在拔节期达到最大值，在开花期有所降低，原因是小麦拔节期、开花期是小麦的2个关键生长发育时期，在这2个时期，需要大量的养分供应，因此小麦会与土壤微生物形成竞争关系，小麦根系吸收大量养分后导致土壤中微生物生物量降低，这与前人研究结果一致[24-25]。

土壤脲酶活性反映土壤中氮素的供应状况。本研究结果表明，与旋耕处理相比，深耕处理能够显著提高15～25 cm和25～35 cm土层土壤脲酶活性，提高幅度分别为4.6%和5.2%，说明深耕能够提高中下层土壤脲酶活性，这与深耕可以打破犁底层，改善土壤微环境，促进土壤微生物活动有关。此外，土壤脲酶活性随着小麦生长发育进程呈现先降低再升高又降低的趋势，与前人研究结果基本一致[26]，这是由于拔节期至开花期是关键的生育时期，该时期小麦对养分需求巨大导致脲酶活性提高，而在成熟期土壤脲酶活性降低是由于作物衰老导致作物根系活力降低造成的。土壤脲酶活性增强，尤其是深层土壤中酶活性增强，有利于提高土壤氮素供应。

土壤过氧化氢酶是反映土壤生物活性和作物代谢强度的重要指标。本研究结果表明，与旋耕处理相比，深耕处理能够显著提高15～35 cm土层土壤过氧化氢酶活性，在15～25 cm和25～35 cm土层的平均提高幅度分别为4.4%和6.9%，说明深耕主要能够有效提高中下层土壤过氧化氢酶活性，这与深耕能够促进土壤中养分交换，加快土壤中物质转化与循环有关。本研究还发现，土壤过氧化氢酶活性在整个小麦生育时期内呈现出先升高后降低的趋势，这与前人研究结果基本一致[27-28]。

本研究结果表明，耕作方式对小麦产量影响较大，与旋耕处理相比，深耕处理能够显著提高千粒质量和穗粒数。综合2 a试验结果，DT+HN处理产量最高，DT+MN处理次之，RT+LN处理产量最低，DT+HN处理产量分别较DT+HN和RT+LN处理提高2.7%(P>0.05)和14.7%(P<0.05)。从施氮水平来看，小麦产量表现为高氮处理>中氮处理>低氮处理，中氮和高氮处理间差异不显著。因此，从实际生产角度来看，DT+MN处理为最佳组合。

综上，深耕+高/中氮组合可有效协调土壤物理性状，改善土壤微生物学特性，提高作物产量，在实际生产中从经济效益来看以深耕+中氮组合最佳。

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Effect of Different Tillage Methods and Nitrogen Application Amount on Lime Concretion Black Soil Physical,Microbial Characteristics and Wheat Yield

DU Congyang1,YANG Xiwen1,WANG Yong2,ZHOU Hongmei3,WANG Wenliang4,HE Dexian1*

(1.College of Agronomy,Henan Agricultural University/Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops/National Key Laboratory of Wheat and Maize Crop Science,Zhengzhou 450002,China; 2.Zhumadian Academy of Agricultural Sciences of Henan Province,Zhumadian 463000,China; 3.Xiayi Extension Center for Agricultural Techniques of Henan Province,Xiayi 476400,China; 4.College of Resource and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

Under the condition of returning corn stalks to field,this paper was carried out to investigate the effects of different tillage methods[rotary tillage(RT),deep tillage(DT)] and nitrogen application amount[high nitrogen level(HN)，medium nitrogen level(HN)，low nitrogen level(LN)]on lime concretion black soil physical properties,microbiological characteristics and wheat yield,with wheat cultivar Aikang 58 as the material.The results showed that compared with RT treatment，soil bulk density of DT treatment significantly decreased in 15—35 cm soil layer,and decreased by 5.9% and 7.7% in 15—25 cm and 25—35 cm soil layer respectively;soil water content of DT treatment significantly improved in 15—35 cm soil layer at seedling stage;soil microbial biomass carbon(SMB-C) content of DT treatment increased in 15—25 cm soil layer,soil microbial biomass nitrogen(SMB-N) content of DT treatment increased significantly in 15—25 cm soil layer;activity of soil enzyme of DT treatment significantly increased;grains per spike and 1000-grain weight of DT treatment significantly increased and hence grain yield increased by 7.5% and 7.7% in two years.The nitrogen application amount had no significant influence on soil bulk density and water content,nitrogen could inhibite SMB-C content,promote the SMB-N content.Compared with MN and LN treatments,yield of HN treatment increased by 2.3%，2.6% and 7.2%,6.9% in two years.Compared with different treatments,DT+HN/MN treatments did well in decreasing soil bulk density,increasing soil water content and SMB-N content,enhancing both soil urease and catalase activities.The yield of DT+HN treatment was the highest,and DT+MN treatment was the second.There was no significant difference between the two treatments.RT+LN treatment was the lowest.Compared with DT+MN and RT+LN treatments,wheat yield of DT+HN treatment increased by 2.7% and 14.7% respectively.In summary,DT+MN treatment was the best.

lime concretion black soil; tillage methods; soil bulk density; soil microbial biomass carbon and nitrogen; soil enzymes activities

2017-03-29

国家“十二五”科技支撑计划(2013BAD07B07-4,2015BAD26B00)

杜聪阳(1991-)，男，河北石家庄人，在读硕士研究生，研究方向：作物生长发育。E-mail：ducongyang@126.com

*通讯作者：贺德先(1963-)，男，河南南召人，教授，博士,主要从事作物生长发育方面的研究。E-mail:hedexian@126.com

时间：2017-07-31 08∶46∶47

S341；S154.2

A

1004-3268(2017)08-0013-09

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1092.S.20170731.0846.001.html