不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响*

宋 鸽，史东梅†，朱红业，金慧芳，张 庆，娄义宝

（1. 西南大学资源环境学院，重庆 400715；2. 云南省农业科学院农业环境资源研究所，昆明 650205）

红壤坡耕地是我国南方重要的耕地资源[1]。长期以来由于耕作措施不合理，降水时空分布不均匀，该区坡耕地水土流失严重，导致生产力急剧下降，农作物产量低而不稳[2-3]，严重制约我国南方农业发展。采取合理的耕作措施对改善土壤结构、提高水分利用率、防治水土流失、改善生态环境、提高土地生产力、增加作物产出有重要作用[4-5]。目前，国内外学者针对不同耕作措施对土壤理化性质、农业生产的影响开展了大量研究，由于研究区域、供试作物、耕作措施、观测时间长短等不同，研究结果存在显著差异，甚至相互矛盾[4-9]。一些研究结果表明，以少耕、免耕为代表的耕作措施在增加土壤有机质、水稳性团聚体含量，提高土壤持水性能、通透性等方面效果显著[7,10]。杨永辉等[11]认为连续 2年免耕可改善土壤结构，降低土壤容重，改良土壤孔隙状况，增加土壤肥力，促进作物生长。吴建富等[12]研究认为免耕1 年有利于改善土壤物理性状，土壤养分在表土层富集。免耕、深松等耕作措施可改良土壤结构，减少地表径流，降低坡耕地水土流失[8-9]。深松能够打破犁底层，提高土壤含水量，降低土壤容重，增大土壤孔隙度，提高土壤蓄水保墒能力[13]。李荣和侯贤清[3]研究指出，深松处理下大于0.25 mm 机械稳定性团聚体数量较传统耕作显著增加。另一些研究表明，短时间免耕有利于改善土壤物理性状，随着免耕年限的延长土壤物理性质变差[12]；并且单一的免耕不会显著改善土壤养分状况[14]。以往的研究多侧重于单一耕作措施或轮作对土壤理化性状及作物产量的影响，且研究深度多为犁底层以上的表层土壤，对于深层土壤的影响，以及不同耕作措施之间的差异性目前尚鲜见报道。为此，本文以云南红壤坡耕地为研究对象，采用野外调查及模型分析方法，以常规耕作为对照，比较免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm 四种措施耕层土壤质量指标之间的差异性，以阐明不同耕作措施对耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能的作用机理，研究结果可为红壤坡耕地耕层质量评价、完善保护性耕作技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地位于云南省曲靖市马龙区旧县镇高堡村（25°20′13.06″N，103°22′32.10″E），属于低纬高原季风型气候，平均海拔2 000 m，坡度6°～8°，年平均气温13.4 ℃，大于等于10 ℃有效积温2 500 ℃以上，无霜期241 d，年均降水量1 032 mm。试验地土壤为山原红壤。试验开始前0～40 cm 土层基本理化性质如下：土壤容重 1.12 g·cm-3，贯入阻力 6.72 kg·cm-2，抗剪强度 4.1 kg·cm-2，饱和导水率 2.57 mm·min-1，大于0.25 mm 水稳性团聚体含量63.33 g·kg-1，水稳性团聚体平均质量直径1.36 mm，水稳性团聚体几何平均直径0.27 mm，耕层厚度20 cm，有机质13.19 g·kg-1，有效磷 21.83 mg·kg-1，pH4.58。

试验始于2015 年，选择地形条件、基础肥力一致的红壤坡耕地作为试验地。以常规耕作（CK）为对照，设置免耕（NT）、翻耕 20 cm（P20）、翻耕20 cm+压实（P20C）、翻耕 20 cm+深松 30 cm（P20S30）4 种耕作措施（表1）。各处理设3 次重复，共15 个小区，小区面积60 m2（4 m×15 m）。为利用机械耕作，采用裂区试验设计。云南省云田肥料有限公司玉米配方复合肥（氮︰磷︰钾=13︰5︰7）600 kg·hm-2作为基肥施入，玉米拔节期追肥，施用尿素255 kg·hm-2。供试玉米品种为云瑞88，其他田间管理措施与常规耕作一致。

表1 试验设计Table 1 Experimental design

1.2 样品采集及测定

野外调查于2018 年1 月进行，在小区上部、中部、下部按 0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm 分层采样，于每层中部用环刀采集土样，用于土壤饱和导水率和容重测定，3 次重复，采集原状土带回实验室自然风干，用于土壤团聚体测定，过筛后用于土壤理化性质测定。土壤团聚体组成测定采用干、湿筛法；pH 采用土水比1︰1 电极法；有效磷采用双酸浸提法测定；有机质含量用重铬酸钾氧化-外加热法测定，3 次重复[15-16]。土壤抗剪强度采用便携式三头抗剪仪（14.10 Pocket Vane Tester型，荷兰）测定；土壤贯入阻力采用袖珍贯入仪（PT型，江苏省溧阳市天目仪器厂）测定，6 次重复。

1.3 坡耕地耕层土壤质量指数构建

采用红壤坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集（Minimum data set，MDS）[17]中耕层厚度、土壤容重、土壤贯入阻力、土壤有机质、pH 和有效磷6 个指标为坡耕地耕层土壤质量评价指标。根据评价指标与耕层土壤质量的相关情况，耕层厚度、土壤有机质、有效磷与耕层质量呈正相关，界定为S 型函数；土壤贯入阻力与耕层质量表现为负相关，界定为反S 型函数；土壤容重及pH 与耕层质量存在适宜临界范围，界定为抛物线型函数，评价指标的最小值和最大值作为函数转折点，抛物线型函数指标转折点参见相关文献[18]，评价指标隶属函数、参数及评价指标权重见相关文献[17]。

土壤质量指数（Soil quality index，SQI）是对土壤质量评价指标的集成，土壤质量指数越大，则土壤质量越高，计算公式如下：

式中，Wi为第i项评价指标的权重，Si为第i项评价指标隶属度，n为评价指标个数。

根据坡耕地耕层土壤质量指数与作物产量的对应关系，将坡耕地耕层土壤质量指数划分为3 个等级，0＜SQI≤0.33 属于低产耕层，0.33＜SQI≤0.66属于中产耕层，0.66＜SQI≤1 属于高产耕层[17]。

1.4 数据处理

数据经Excel 2016 处理后，采用SPSS 22.0 统计软件进行统计分析，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验土壤各指标的差异显著性。

2 结 果

2.1 不同耕作措施下耕层土壤抗侵蚀性能变化特征

土壤抗剪强度与土壤侵蚀关系密切，直接反映了土壤在外力作用下发生剪切变形的难易程度，是表征土壤抗侵蚀性能[19]的重要力学指标。由表2 不同耕作措施土壤抗侵蚀性能特征可见，不同耕作措施和不同垂直深度土壤抗剪强度存在显著差异。不同耕作措施下土壤抗剪强度由低到高依次为 P20（8.04 kg·cm-2）、P20S30（8.24 kg·cm-2）、P20C（10.48 kg·cm-2）、CK（11.11 kg·cm-2）、NT（12.12 kg·cm-2）；其中最大值（19.41 kg·cm-2）出现在免耕处理30～40 cm 土层，而最小值（4.51 kg·cm-2）出现在翻耕20 cm 处理0～10 cm 土层。这说明免耕处理下土体受到外力剪切破坏时，能保持较高强度，从而提高了坡耕地土体抗侵蚀性能[20]，而翻耕20 cm 处理下土体受到外力剪切破坏时容易发生侵蚀，导致耕层土壤流失。不同耕作措施下随土层深度增加，土壤抗剪强度均呈增大趋势，且常规耕作、免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实处理下0～20 cm、20～30 cm、30～40 cm 土层之间差异显著（P＜0.05），0～10 cm、10～20 cm 土层之间未表现出显著差异，而翻耕20 cm+深松 30 cm 处理下，0～10 cm、10～20 cm 、20～30 cm 土层之间差异均不显著，其原因可能是深松处理加深了耕层。

不同耕作措施下红壤坡耕地土壤饱和导水率差异显著。由表 2 可知，不同耕作措施下土壤饱和导水率由小到大依次为P20C（0.18 mm·min-1）、NT（0.69 mm·min-1）、CK（0.73 mm·min-1）、P20（1.06 mm·min-1）、P20S30（1.19 mm·min-1），其中在 0～20 cm 耕层，免耕处理饱和导水率最大（1.27 mm·min-1），而在 20～40 cm 土层中翻耕20 cm+深松 30 cm 最大（1.35 mm·min-1），且与其他措施相比差异显著（P＜0.05），这表明翻耕20 cm+深松30 cm 处理下坡耕地土壤蓄水性能较其他措施更为适宜，免耕处理有助于提高耕层（0～20 cm）土壤蓄水性能。常规耕作、翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下在0～30 cm 土层中饱和导水率随土层深度增加呈增大趋势，在30～40 cm 土层显著降低，免耕、翻耕20 cm+压实处理下与0～10 cm土层相比，10～20 cm 土层饱和导水率显著增大（P＜0.05），20～40 cm 土层显著降低。

土壤团聚体是土壤结构稳定性的重要指标之一，对于提高作物产量，防止土壤退化具有重要作用[21]。由表2 可知，不同耕作措施下大于0.25 mm水稳性团聚体含量由低到高依次为 P20S30（59.41 g·kg-1）、CK（65.32 g·kg-1）、P20C（67.17 g·kg-1）、NT（69.12 g·kg-1）、P20（69.64 g·kg-1），其中最小值（55.64 g·kg-1）出现在翻耕 20 cm+深松 30 cm 处理10～20 cm 土层，最大值（77.07 g·kg-1）出现在翻耕20 cm 处理30～40 cm 土层，这表明翻耕20 cm显著增加了土体大于0.25 mm 水稳性团聚体含量。随着土层深度增加，不同耕作措施大于0.25 mm 水稳性团聚体含量整体呈逐渐增大趋势。

土壤团聚体平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）是反映土壤团聚体大小分布状况和评价其稳定性的重要指标[22]，由表2 可知，不同耕作措施下，土壤水稳性团聚体MWD 和GMD 均表现为随土层深度增加呈不同程度上升趋势。在 0～40 cm 土层中，免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松 30 cm 处理下 MWD 依次较常规耕作平均增加2.40%、81.51%、2.99%和 28.13%，其中翻耕 20 cm差异显著（P＜0.05）；与常规耕作相比，免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下GMD 随土层深度增加上升幅度依次为18.07%～36.58%、14.66%～114.6%、9.64%～18.29%和7.32%～28.92%，在0～40 cm 土层中不同耕作措施下GMD 依次平均上升 7.55%、59.90%、2.86%和 2.60%，翻耕20 cm 差异显著（P＜0.05）。说明翻耕20 cm 处理显著提高了0～40 cm 土层土壤水稳性团聚体稳定性。

表2 不同耕作措施耕层土壤抗侵蚀性能特征Table 2 Soil erosion resistance of the cultivated layer relative to treatment

不同耕作措施下土壤可蚀性K值变化特征如图1 所示，与常规耕作相比，免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下土壤可蚀性K值分别降低 0.058%、0.038%、0.046%、0.018%。其中，免耕处理下土壤可蚀性K值最小，常规耕作下土壤可蚀性K值最大。

2.2 不同耕作措施下耕层土壤生产性能变化特征

耕层是指经耕种熟化的表土层，易受生产活动及气候条件影响，其厚度是决定水肥气热容量大小的关键因子。由图2 可知，不同耕作措施下耕层厚度由小到大依次为NT（15 cm）、CK（19 cm）、P20C（20 cm）、P20（21 cm）、P20S30（30 cm），与常规耕作相比，翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松 30 cm 处理下的耕层厚度依次增加 21.05%、10.53%和57.89%，其中翻耕20 cm+深松30 cm 耕层增厚效果显著。

图1 不同耕作措施下土壤可蚀性K 值变化特征Fig. 1 Changes in soil erodibility K of the slope farmland relative to treatment

土壤容重直接影响土壤通气性、透水性及作物根系生长，土壤容重过小易跑风漏墒，不利于作物生长，反之，通气透水性差，容易产生地表径流[23]。由图2 可知，不同耕作措施下耕层土壤容重由小到大依次为 P20（1.25 g·cm-3）、P20S30（1.26 g·cm-3）、CK（ 1.32 g·cm-3）、 P20C （ 1.36 g·cm-3）、 NT（1.42 g·cm-3）。与常规耕作相比，免耕、翻耕 20 cm+压实处理下 0～20 cm 耕层土壤容重分别增加4.44%和0.67%，20～40 cm 心土层分别增加10.83%和5.00%；翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下 0～20 cm 耕层土壤容重分别降低 3.76%和2.55%，20～40 cm 心土层分别降低6.19%和5.83%。这表明，翻耕和深松处理有助于降低土壤容重，土壤较疏松，而免耕不进行耕作处理，土壤容重偏大，土壤较紧实，易导致土壤板结。不同耕作措施下随着土层深度的增加土壤容重均呈逐渐增大趋势，其中0～20 cm 耕层与20～40 cm 心土层之间差异显著（P＜0.05）。

图2 不同耕作措施下坡耕地耕层厚度和土壤容重变化特征Fig. 2 Changes in cultivated-layer thickness and soil bulk density of the cultivated layer of the slope farmland relative to treatment

土壤贯入阻力是反映土壤耕性特征的重要物理参数之一，能够反映土壤的松紧状况。由图3 可知，不同耕作措施下土壤贯入阻力由小到大依次为P20S30（10.52 kg·cm-2）、P20（15.24 kg·cm-2）、NT（ 15.55 kg·cm-2）、 CK （ 15.80 kg·cm-2）、 P20C（18.19 kg·cm-2）。与常规耕作相比，免耕处理下10～20 cm、20～30 cm 土层土壤贯入阻力分别降低6.04%、17.14%，而 0～10 cm 和 30～40 cm 土层分别增加10.14%、12.05%；翻耕20 cm 和翻耕20 cm+深松30 cm 处理下0～40 cm 土层土壤贯入阻力分别降低3.52%和33.40%，其中，翻耕20 cm+深松30 cm下降趋势显著（P＜0.05），这表明翻耕20 cm+深松30 cm 处理能够改良土壤耕性，而翻耕20 cm+压实处理下 0～40 cm 土层土壤贯入阻力显著高于其他措施，不利于作物根系生长。不同耕作措施下随土层深度的增加，土壤贯入阻力均呈增大趋势，变化差异显著。

不同耕作措施对有机质在不同土层深度的分布状况影响显著，随土层深度的增加，有机质呈不同幅度下降（图3）。翻耕20 cm+压实处理下，0～20 cm耕层土壤有机质含量显著高于20～40 cm 心土层，其原因可能是耕层土壤经翻耕、压实处理后，面施肥料及植物残体进入心土层数量较少；翻耕20 cm+深松30 cm 处理下，不同土层间有机质分布较均匀，随土层深度的增加有机质含量降低幅度较小，20～40 cm 心土层有机质含量显著高于其他措施，其原因可能是深松后随耕作进入心土层的有机物含量增加。不同耕作措施下有机质由低到高总体表现为CK（8.22 g·kg-1）、NT（9.14 g·kg-1）、P20C（11.65 g·kg-1）、P20S30（13.10 g·kg-1）、P20（13.29 g·kg-1）。

图3 不同耕作措施下坡耕地土壤贯入阻力和有机质变化特征Fig. 3 Changes in soil penetration resistance and organic matter in the slope farmland relative to treatment

不同耕作措施下土壤有效磷含量存在显著差异（图4），由低到高总体表现为NT（14.25 mg·kg-1）、CK（23.91 mg·kg-1）、P20（42.13 mg·kg-1）、P20C（43.18 mg·kg-1）、P20S30（68.28 mg·kg-1）。与常规耕作相比，免耕提高了0～10 cm 土层有效磷含量，10～40 cm 土层降幅为21.62%～84.96%，其原因可能是免耕促进了有效磷在土壤表层的聚集；翻耕20 cm 显著增加0～30 cm 土层有效磷含量，增幅为125.6%～175.7%；翻耕20 cm+压实处理下0～20 cm耕层增加137.8%～169.3%；翻耕20 cm+深松30 cm处理下0～40 cm 土层有效磷含量均显著增大，且分布较为均匀。可见，不同耕作措施提高土壤有效磷含量的作用主要体现在耕层，其中翻耕20 cm 和翻耕20 cm+深松30 cm 明显优于免耕。

土壤 pH 是反映土壤理化性质的重要指标，对土壤供肥能力具有重要的调控作用。由图4 可知，不同耕作措施下耕层土壤均呈酸性，其原因可能是由于施加氮肥、磷肥等肥料引起的土壤酸化。与常规耕作相比，免耕显著提高10～40 cm 土层pH，翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实处理下0～10 cm 土层pH 分别增加15.91%和6.82%。翻耕20 cm、翻耕 20 cm+深松 30 cm 处理下 0～40 cm 土层 pH 分别增加12.78%、2.22%。不同耕作措施下土壤pH 均随土层深度增加呈逐渐增大趋势。

图4 不同耕作措施下坡耕地土壤有效磷和pH 变化特征Fig. 4 Changes in soil available phosphorus and pH in the slope farmland relative to treatment

不同耕作措施下玉米产量存在较大差异，由图 5 可知，翻耕20 cm+深松30 cm 处理下玉米产量（13.86 t·hm-2）最高，免耕处理下玉米产量（10.03 t·hm-2）最低。与常规耕作相比，翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下玉米产量分别增加19.19%、7.65%和32.20%。

图5 不同耕作措施下玉米产量变化特征Fig. 5 Changes in maize yield in the slope farmland relative to treatment

2.3 不同耕作措施下耕层质量差异性特征

不同耕作措施下0～20 cm 耕层土壤质量指数存在较大差异（图6）。不同耕作措施下耕层土壤质量指数在0.35～0.58 之间，变异系数为21.33%。不同耕作措施耕层土壤质量指数由小到大依次为 NT（0.35）、CK（0.40）、P20C（0.51）、P20（0.57）、P20S30（0.58），均属于中产耕层（0.33≤SQI≤0.66）[17]。翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下耕层土壤质量指数分别较常规耕作增加41.52%、27.82%和45.55%。翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下耕层土壤质量指数均显著高于其他措施，而免耕处理下耕层质量指数相对较低，说明翻耕、深松处理有利于提升坡耕地耕层土壤质量水平。翻耕20 cm+深松30 cm 处理下，耕层厚度、有机质、有效磷分别较常规耕作增加57.89%、19.33%、138.6%，土壤容重、贯入阻力分别较常规耕作降低2.42%、27.92%。

基于红壤坡耕地耕层质量评价的最小数据集（MDS）及初步界定的红壤坡耕地合理耕层适宜性阈值[17]，并根据实测数据分析不同耕作措施下耕层主要障碍因素。由表3 可知，免耕处理下各指标均不在适宜性阈值范围内，其中耕层厚度、有机质、pH、有效磷分别较适宜性阈值低26.43%、29.33%、8.73%和17.45%，容重、贯入阻力较适宜性阈值高7.44%和64.21%，说明免耕导致耕层土壤容重、贯入阻力变大，耕层明显变浅，其原因主要是由于免耕土壤缺乏扰动，土壤颗粒之间排列更加紧密，应适当进行翻耕。翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm 对各指标的调控效果较好，耕层厚度、容重及有效磷均在适宜性阈值范围内，有效磷分别较适宜性阈值高149%和162%，其中，翻耕20 cm+深松30 cm 处理加深耕层效果显著，较适宜性阈值高47%，翻耕20 cm处理下有机质含量最高，较适宜性阈值高24%。不同耕作措施下，土壤贯入阻力均高于适宜性阈值，但翻耕20 cm 和翻耕20 cm+深松30 cm 较其他措施更接近适宜性阈值，说明翻耕和深松有利于改良土壤耕性。不同耕作措施下耕层土壤 pH 均偏低，可以合理施用生石灰等调控土壤pH，减少酸性肥料的施用，避免过量施肥。

图6 不同耕作措施下坡耕地耕层土壤质量指数变化Fig. 6 Change in soil quality index of cultivated-layer of the slope farmland relative to treatment

3 讨 论

3.1 红壤坡耕地耕层质量诊断标准

坡耕地土体可分为耕作层（0～20 cm）、心土层（20～40 cm）、底土层（40～60 cm），耕作层又可分为表土层（0～15 cm）和犁底层（15～20 cm）。坡耕地合理耕层是指在一定耕作制度下，可持续维持农作物正常生长且能实现侵蚀控制双重目标的坡耕地耕层土壤质量基准，采用在地块尺度上可综合反映土壤生产力过程和土壤侵蚀控制的土壤属性（或多）指标表征，对坡耕地合理耕层进行科学界定和客观评价是防治坡耕地耕层侵蚀退化、保证坡耕地土地生产力持续稳定的重要基础[24]。研究表明，土壤入渗速率和土壤抗剪强度可用来确定潜在水土流失等级，且二者与水土流失呈负相关关系，入渗速率和抗剪强度越小，水土流失越严重[25]，说明土壤入渗速率和抗剪强度越大，耕层土壤质量越好。根据土壤侵蚀等级判定方法及红壤坡耕地耕层土壤调查相关研究成果[17，25]，对云南红壤坡耕地耕层厚度、土壤容重、土壤贯入阻力、饱和导水率、土壤抗剪强度、有机质等诊断指标进行等级划分（表4）。

坡耕地耕层质量诊断指标共分为5 个等级，Ⅰ级对应坡耕地耕层质量最高，Ⅴ级对应坡耕地耕层质量最低，Ⅰ、Ⅱ级耕层质量诊断指标所对应坡耕地耕层质量处于合理水平。由表5 可知，不同耕作措施下翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm 处理下对耕层质量诊断指标调控效果较好，翻耕20 cm+压实处理次之，免耕处理下耕层土壤薄化、有机质缺乏现象严重，耕层抗侵蚀性能较差且养分含量偏低，以上分析与本文依据适宜性阈值分析所得结果具有较好的一致性。总体而言，适度翻耕土壤并进行深松处理有助于改良土壤理化性状，提高耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能，有利于红壤坡耕地水土保持和土壤生产力的提高。

表4 红壤坡耕地耕层质量诊断标准等级划分Table 4 Grading of the cultivated-layers in quality by diagnostic criteria of the red soil slope farmland

表5 不同耕作措施下耕层质量指标等级Table 5 Grading of the cultivated-layers by quality index relative to treatment

3.2 免耕和深松对红壤坡耕地耕层质量参数的调控

研究表明，免耕能够改良土壤结构和土壤通气、排水状况[26]。随着免耕年限增加，土壤容重呈逐渐减小趋势，免耕处理1～4 a，土壤容重呈大幅度下降趋势，降幅为 5.34%，土壤饱和导水率处于较高水平，4～8 a 土壤容重、饱和p 导水率逐渐趋于稳定，且土壤容重较小，适宜作物生长；免耕处理第4 年土壤饱和导水率最大（0.382 mm·h-1），容重最低（1.24 g·cm-3）[27]。而本试验结果表明，与常规耕作相比，免耕处理提高了土体抗剪强度、耕层（0～20 cm）饱和导水率（表2）及土壤容重（图2），其原因可能是，免耕处理下土体受扰动次数较少，在降雨等自然因素及机械碾压等外力作用下，耕层土壤逐渐趋于紧实、透气性降低，孔隙度减小，进而导致土壤容重变大[28]。免耕处理下，土壤容重变化情况存在显著差异，这主要是由于土壤容重大小与成土母质、有机质含量、土壤管理措施等多种因素密切相关，可结合当地土壤质地、田间管理措施及种植作物类型等进行进一步研究。

深松是一种适于旱地作业的保护性耕作方法，深松深度通常为 30～40 cm，能够打破长期翻耕造成的犁底层而不扰乱土壤层次分布，达到调节土壤三相比、改善耕层土壤结构的目的[29]。研究表明，深松降低了深层土壤容重，土壤疏松多孔，有利于蓄水保墒，为作物根系生长创造良好环境[30]。随着深松年限的增加，0～20 cm 土层土壤容重整体呈下降趋势，深松10 a 较深松1 a 下降6.34%，有机质含量随着深松年限的增加呈增大趋势，这主要是由于秸秆覆盖使得有机质集中于土壤表层[31]。本实验结果表明，翻耕20 cm+深松30 cm 处理下0～40 cm土层有机质分布较为均匀，翻耕处理可将表层富含有机质的土壤和作物残茬翻至下层，深松可打破犁底层，增加下层土壤有机质含量，使得耕层（0～40 cm）有机质呈均匀分布的趋势（图 3）。这与谢迎新等[32]的研究结果一致，深松处理有助于有机质向耕层土壤剖面下层分布，可明显增加下层土壤有机质含量，其原因可能是深松打破了犁底层，降低了土壤容重，同时也为耕层土壤微生物营造了良好的生长环境，从而促进了耕层（0～20 cm）有机质的积累。

4 结 论

不同耕作措施对云南红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能、生产性能影响显著。免耕处理下土壤容重显著增大，土壤养分在表层富集。翻耕 20 cm+深松30 cm 处理下耕层增厚效果显著，土壤蓄水性能较其他耕作措施更为适宜，土壤可蚀性K 值降低0.018%；不同耕作措施下云南红壤坡耕地耕层土壤质量存在较大差异，翻耕20 cm+深松30 cm 处理下耕层土壤质量指数最大（0.58），与常规耕作相比，耕层厚度、有机质、有效磷分别增加57.89%、19.33%、138.6%，土壤容重、土壤贯入阻力分别降低2.42%、27.92%，玉米增产32.20%。综上所述，翻耕20 cm+深松30 cm 对于提高坡耕地土壤抗侵蚀性能、生产性能具有重要作用，适合在红壤坡耕地推广。