土壤调理剂对砂姜黑土农田土壤理化性状和夏玉米生长的影响

李方杰，王海洁，郭好娟，连延浩，任永哲，王志强，辛泽毓，林同保

土壤调理剂对砂姜黑土农田土壤理化性状和夏玉米生长的影响

李方杰1,2,3，王海洁1,2,3，郭好娟1,2,3，连延浩1,2,3，任永哲1,2,3，王志强1,2,3，辛泽毓1,2,3*，林同保1,2,3*

（1.河南农业大学 农学院，郑州 450002；2.河南粮食作物协同创新中心，郑州 450002；3.省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室，郑州 450002）

砂姜黑土农田由于土壤黏板僵闭，耕层浅薄以及肥力低下等问题，往往导致玉米根系下扎困难，倒伏严重，产量下降。利用土壤调理剂改善土壤理化性状，以提高砂姜黑土农田生产力，促进玉米生长，增加玉米产量。在砂姜黑土农田上以冬小麦播前旋耕（RT）为对照，设置深耕（DP）、旋耕+松土促根剂（RT+RP）、旋耕+土壤修复剂（RT+RA）和旋耕+土壤改良剂（RT+SI）等处理，研究了土壤调理剂对土壤理化性状、土壤肥力和酶活性以及夏玉米抗倒伏性能和玉米产量的影响，并与深耕（DP）的作用效果进行了比较。RT+RP、RT+RA和RT+SI处理均可提高砂姜黑土农田的土壤含水率，并降低土壤体积质量；显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性；显著提高土壤中有效磷、铵态氮和硝态氮量；显著增加了夏玉米株高和茎粗，提高了夏玉米茎秆抗弯曲力和地上部第三茎节横折强度，增强抗倒伏性能；RT+RP、RT+RA和RT+SI处理下产量分别较RT处理增加15.73%、9.02%和8.82%，经济效益分别增加12.05%、5.40%和3.37%。3种土壤调理剂的产量普遍优于深耕和旋耕处理，其中松土促根剂处理下的夏玉米产量最高，经济效益最好。施用土壤调理剂可以显著改善砂姜黑土农田的土壤环境，增加土壤含水率，提高土壤养分和土壤酶活性，增强夏玉米抗倒伏能力并实现增产。

砂姜黑土；土壤养分；土壤酶活性；抗倒伏；产量

0 引言

【研究意义】砂姜黑土是典型的中低产农田土壤类型之一，主要分布于黄淮海平原南部，尤以河南南部，安徽北部等地区面积最大[1-3]。河南省内砂姜黑土总面积达126.7万hm2，约占总耕地面积的1/4[4-5]。砂姜黑土黏粒比例大，具有湿胀干缩的不良特性，有研究表明砂姜黑土耕层土壤体积质量高，土壤水分有效库容小[6-7]。豫南砂姜黑土区自1990年以来，由于主要使用小麦季旋耕、玉米季免耕秸秆不还田的机械耕作措施，导致耕作层土壤变浅，犁底层变厚，土壤肥力下降，贮肥存水能力降低，加剧了作物水肥供应不足的矛盾，严重制约农田生产力[8-10]。土壤调理剂含有高活性物质成分，可以通过与水的媒介作用，增加土壤微生物活性，促进土壤团粒结构形成，进而降低土壤体积质量，提高土壤通透性，增强土壤保水保肥能力[11-12]，因此可用于改良砂姜黑土的土壤环境，提高农田生产力。

【研究进展】目前，在经济作物上关于土壤调理剂施用效果的研究很多，主要集中在花生、烟草、西瓜、蔬菜、马铃薯等作物[13-17]。孙学武等[18]研究发现，施用土壤调理剂可以显著改善土壤，促进花生生长发育，提高花生产量和品质；靳辉勇等[19]研究表明，施用土壤调理剂能改善土壤微生态环境，提高烤烟根系活力；廉晓娟等[20]研究发现，在正常旋耕基础上蔬菜增施土壤调理剂能够降低土壤体积质量，提高土壤孔隙度，增加作物产量；王光飞等[14]研究发现，施用生物有机类复合土壤调理剂能降低土壤盐分，改善土壤生物学性状，有效缓解连作障碍，进而提高叶菜产量。【切入点】豫南砂姜黑土农田的耕层较浅，土壤僵闭，导致玉米根系下扎困难，植株生长偏弱，并且豫南地区在夏玉米抽雄期到成熟期遇到强风天气概率较大，植株易发生倒伏，严重影响玉米产量。目前，当地加深耕层、疏松土壤的方式依然停留在传统的深耕或深松等耕作措施上，耗时耗力。关于土壤调理剂在豫南砂姜黑土区夏玉米生产上的应用以及土壤调理剂对玉米抗倒伏性能影响的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】通过施用3种土壤调理剂来探究其对砂姜黑土理化性状，土壤肥力，夏玉米植株生长和产量效益的影响，明确土壤调理剂在砂姜黑土农田夏玉米生产上的作用效果，并据此提出一种简单实用的砂姜黑土土壤改良措施。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于河南省驻马店市西平县二郎乡张尧村河南农业大学试验基地（33°18′49″N，114°01′23″ E），地处黄淮海平原南部，属于黄淮冲积平原的一部分，地势平坦，平均海拔49 m。年平均气温14.8 ℃，年均日照时间2 157 h，无霜期221 d，降水量852 mm，属亚湿润大陆性季风气候，耕作制度为冬小麦旋耕夏玉米免耕，种植制度为一年二熟。试验土壤为砂姜黑土，属黏板土质，0～20 cm耕层土壤基础养分：土壤有机质量14.73 g/kg，全氮量1.12 g/kg，有效磷量31.95 mg/kg，速效钾量122.47 mg/kg，pH值5.87。

1.2 供试材料

供试玉米品种为郑单958。Agri-star松土促根剂购自河南省火车头农业技术有限公司；土壤修复剂购自北京金赛阳生物技术有限公司，为土壤活力修复剂；土壤改良剂购自山东土木启生物科技有限公司，为聚谷氨酸蚯蚓蛋白酶土壤改良剂。各土壤调理剂的主要成分见表1。

表1 3种土壤调理剂成分组成

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，在冬小麦季旋耕的基础上设旋耕（RT）、深耕（DP）、旋耕+松土促根剂（RT+RP）、旋耕+土壤修复剂（RT+RA）和旋耕+土壤改良剂（RT+SI）5个处理，以旋耕（RT）为对照。每个处理设3个重复，小区面积为48 m2（6 m×8 m）。小区内统一播种小麦，待麦收后秸秆残茬全部粉碎留田。然后点播播种玉米，株距25 cm，行距66.7 cm，种植密度为6万株/hm2。于玉米苗期施肥，在距幼苗10 cm处地面开沟，深约10 cm，沟内撒施复合肥料（N、P、K质量比为26∶6∶6）750 kg/hm2。土壤调理剂与复合肥混施，根据生产厂家推荐，松土促根剂用量为15kg/hm2；土壤修复剂用量为30kg/hm2；土壤改良剂用量为15kg/hm2。其他田间管理与当地生产习惯保持一致。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤含水率和土壤体积质量

分别于玉米拔节期和成熟期用土钻取土，每个小区2行玉米中间随机选3个样点分别取0～20 cm和20～40 cm的土样，每个土样取25 g左右称质量，置于铝盒中在105 ℃烘干至恒质量，计算土壤含水率。

利用环刀法测定0～20、20～40 cm土壤的体积质量。

1.4.2 土壤酶活性

于玉米开花期用土钻取土，每个小区2行玉米中间随机选3个样点分别取0～20 cm和20～40 cm的土样，每个土样混合均匀后，风干，过1 mm筛备用。土壤蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤脲酶采用靛蓝比色法测定；土壤中性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定，详细测定方法见参考文献[21]。

1.4.3 土壤养分量

于玉米开花期用土钻取土，每个小区2行玉米中间随机选3个样点分别取0～20 cm和20～40 cm的土样，每份新鲜土样混合均匀后放入-20 ℃冰箱保存备用。土壤铵态氮测定采用靛蓝比色法；土壤硝态氮测定采用双波长比色法；土壤有效磷测定采用钼锑抗比色法，详细测定方法见参考文献[22]。

1.4.4 玉米根系伤流量、植株性状和抗倒伏性状

在夏玉米大口期、开花期和乳熟期，于每个小区随机选取3株，在离地10 cm处切断，于切口处用脱脂棉收集18:00至第2天06:00共12 h的伤流液，称质量，测定计算根系伤流量。

于开花期在每小区内随机选取3株代表性植株，田间测定茎秆抗弯曲力。以穗下节间中部为支点用YYD-1型茎秆强度测定仪缓缓用力推，直至植株与地面成45°角，记录数值。然后沿基部将玉米砍下测定株高、穗位高、重心高、茎粗，截取基部第3伸长节间，使用YYD-1型茎秆强度测定仪测定横折强度。依下式计算茎秆抗倒伏指数：抗倒伏指数=茎秆横折强度/植株重心高度。

1.4.5 产量及产量构成要素

玉米收获后，每个小区随机取10穗进行考种，测定玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量等指标，并计算单位面积产量。

1.5 数据统计分析

利用Microsoft Excel 2010进行数据计算分析和绘图；SPSS20.0软件进行方差分析（ANOVA）和处理间显著性检验（Duncan’s）和配对样本T检分析。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂对土壤物理性状的影响

施用土壤调理剂的处理，其0～20 cm和20～40 cm耕层的土壤含水率呈现出不同程度的增加趋势，而土壤体积质量呈下降趋势（表2）。0～20 cm和20～40 cm的土壤含水率在拔节期，DP、RT+RP、RT+RA和RT+SI处理分别较RT处理增加了0.81%、3.02%、3.94%、2.16%和10.76%、2.50%、2.40%、3.46%；体积质量分别较RT处理降低了0.11、0.01、0.02、0.01和0.04、0.03、0、0 g/cm3；在成熟期，DP、RT+RP、RT+RA和RT+SI处理的0～20 cm和20～40 cm耕层土壤含水率分别较RT处理增加了7.55%、9.56%、6.64%、5.92%和6.18%、9.10%、5.17%、4.04%；体积质量分别较RT处理降低了0.06、0.09、0.03、0.02和0.05、0.06、0.05、0.04 g/cm3。其中，RT+RP、RT+RA和RT+SI处理在成熟期，其0～20 cm耕层土壤的含水率均显著高于RT处理，体积质量显著低于RT处理，且3种土壤调理剂的作用效果均好于DP和RT处理，其中以RT+RP处理表现最优。

表2 不同处理下土壤物理性状

注 同一列数字后不同小写字母表示不同处理间差异达 0.05 显著水平，下同。

2.2 土壤调理剂对土壤酶活性的影响

DP、RT+RP、RT+RA和RT+SI处理的0～20 cm和20～40 cm耕层中，土壤脲酶活性分别较RT处理增加了16.10%、33.27%、17.79%、22.96%和19.79%、29.24%、23.61%、24.62%；土壤蔗糖酶活性分别较RT处理增加了10.79%、27.50%、16.05%、18.00%和17.68%、40.71%、25.36%、32.95%；土壤中性磷酸酶活性分别较RT处理增加了11.11%、25.40%、15.87%、19.05%和9.52%、19.05%、14.29%、14.29%（表3）。说明土壤调理剂和深耕均能提高土壤酶活性，改善土壤生化性质，其中松土促根剂的作用效果最显著。

表3 不同处理土壤酶活性

2.3 土壤调理剂对土壤养分的影响

DP、RT+RP、RT+RA和RT+SI处理的0～20 cm和20～40 cm耕层中，土壤铵态氮量分别较RT处理增加了31.74%、55.66%、34.45%、32.85%和13.16%、45.10%、15.57%、14.13%；土壤硝态氮量分别较RT处理增加了7.52%、5.75%、3.30%、3.61%和11.10%、16.64%、12.80%、13.66%；土壤有效磷量分别较RT处理增加了9.21%、14.86%、9.41%、10.52%和22.27%、31.15%、25.04%、26.78%（表4）。说明土壤调理剂能够起到培肥地力，能够提高土壤养分，且松土促根剂最高。

表4 不同处理土壤养分

2.4 土壤调理剂对夏玉米根系伤流量、植株性状和抗倒伏性状的影响

DP、RT+RP、RT+RA和RT+SI处理的玉米单株根系伤流量在大口期、开花期和乳熟期均高于RT处理（图1）。其中，在开花期RT+RP处理的单株根系伤流量比RT处理显著提高了13.25%；在乳熟期DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的单株根系伤流量分别较RT处理显著提高了31.25%、26.81%、25.46%和28.67%。

图1 不同处理夏玉米单株根系伤流量

表5 不同处理夏玉米植株性状和抗倒伏性状

由表5可知，DP、RT+RP、RT+RA和RT+SI处理的夏玉米株高相对RT处理分别增加了3.18%、4.39%、4.17%和3.11%；茎粗分别增加13.76%、6.50%、6.74%和10.33%；各处理植株的穗位高和重心高无明显差异；DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的植株抗弯曲力相对RT处理分别增加了13.12%、20.79%、13.90%和11.27%；横折强度分别增加了18.82%、34.04%、20.43%和21.56%；抗倒伏指数分别增加了25.00%、37.29%、19.07%和31.36%。说明3种土壤调理剂均可显著增加玉米的株高和茎粗，同时提升玉米的抗倒伏能力。其中，松土促根剂的作用效果最好。

2.5 土壤调理剂对夏玉米产量及产量构成要素的影响

DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的夏玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒质量和产量均高于RT处理（表6）。其中DP、RT+RP处理和RT+RA处理的玉米穗长分别较RT处理增加了5.77%、12.35%和6.15%；DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的玉米穗粒数分别较RT处理增加了6.98%、12.91%、7.89%和7.12%；DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的玉米产量分别较RT处理增加了7.77%、15.73%、9.02%和8.82%，均达到显著水平，说明施用3种土壤调理剂均可显著提高玉米产量。其中，松土促根剂的作用效果最好。

表6 不同处理夏玉米产量及产量构成要素

2.6 土壤调理剂对夏玉米经济效益的影响

DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的夏玉米产量分别较RT处理增加了592.00、1 198.03、687.00和671.90 kg/hm2，投入成本分别较RT处理增加300.00、870.00、600.00 kg/hm2和870.00元/hm2，比较经济效益增幅分别较RT处理增加5.81%、12.05%、5.40%和3.37%（表7）。其中RT+RP处理的经济效益高于RT处理和DP处理，RT+RA处理和RT+SI处理的经济效益高于RT处理，但低于DP处理。在3种土壤调理剂中，松土促根剂的效益增幅最大。

表7 不同处理夏玉米经济效益

3 讨 论

3.1 土壤调理剂对砂姜黑土土壤理化性质的影响

深耕和土壤调理剂均可以有效提高土壤含水率，改良土壤结构，改善砂姜黑土本身和连年旋耕造成的土壤黏闭，耕层浅薄等问题[23-24]，本研究也证明深耕和3种土壤调理剂均能提高土壤含水率，降低土壤体积质量，其中松土促根剂的作用效果最好。谢迎新等[25]和张淑利等[26]研究也证明，相对于20 cm深耕和旋耕，土壤施松土促根剂后降低了土壤体积质量，提升了土壤含水率。

王亚玲等[27]研究发现，土壤调理剂可以显著增加土壤铵态氮、硝态氮和有效磷量。万青等[28]对茶园土壤的研究表明，土壤调理剂可以显著提升土壤的氮磷等土壤养分量。靳辉勇等[19]研究显示，土壤调理剂可以显著提高土壤有效磷量。本研究表明，施用3种土壤调理剂均可以显著提高土壤有效磷量，同时也可以显著增加土壤铵态氮和硝态氮量。

Öztürk等[29]研究表明，土壤调理剂可以显著提高土壤酶活性。Sarangi等[30]在水稻土壤上研究发现，粉煤灰土壤调理剂能够显著提高水稻土壤蔗糖酶活性。邓子恒等[31]和赵青云等[32]研究发现，施用土壤调理剂土壤脲酶活性和中性磷酸酶活性显著升高。本研究表明，施用3种土壤调理剂均可以显著增加土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶的活性。

综上，施用土壤调理剂后，增加了土壤含水率，提高了土壤通透性，改善了土壤环境，进而提高了土壤的酶活性，从而增加了土壤养分量。土壤养分的增加，又促进了土壤酶活性的进一步增强，因此有助于改善土壤的环境。

3.2 土壤调理剂对夏玉米生长的影响

植物伤流量代表了根系生理活动的强弱，根系伤流量可作为研判植物根系活力的指标，能比较准确地反映根系活性的变化[33]。本研究表明，DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的玉米根系伤流量显著高于RT处理，说明DP、RT+RP、RT+RA处理和RT+SI处理的根系活力更强。特别是在夏玉米生长的大喇叭口期以后，土壤调理剂处理的玉米植株仍然可以保持较高的根系活性，保证了根系吸收水分和养分的能力，满足生育中后期玉米植株对肥水需求的供应。

玉米的抗倒伏能力主要和株高、穗位高、重心高、抗弯曲力（45°）和茎节横折强度等植株性状相关[34]。有研究发现[35]，土壤环境改善可以增加玉米株高和茎粗，降低玉米穗位高和重心高，使玉米抗弯曲力（45°）和茎节横折强度增加，进而提高玉米的抗倒伏指数，增强玉米的抗倒伏能力。本研究表明，土壤调理剂可以增加玉米的株高和茎粗。这可能是因为施用土壤调理剂后，土壤的理化性状得到改善，土壤水分和养分的升高有利于玉米根系下扎，根系发育较好，进而使株高和茎粗增加。玉米茎粗的增加使玉米茎秆的抗弯曲力（45°）和茎节横折强度也随之增强，因此提高了玉米植株的抗倒伏能力。

合理的栽培耕作措施不但能改善土壤水肥气热状况，同时有利于作物生长发育、养分吸收积累和籽粒产量增加[36-37]。本研究表明，施用土壤调理剂后，玉米的穗长和穗粒数显著增加，产量显著提高。这可能是由于施用土壤调理剂后，土壤肥力增加，玉米根系活力增强，植株生长更健壮，后期穗部发育更好，籽粒灌浆能力增强，因此可以获得更高的产量和经济效益。

4 结 论

1）施用土壤调理剂能够改善砂姜黑土土壤理化性状，增加土壤养分，提高土壤酶活性，促进玉米根系活力，增加茎粗，提高茎秆的抗弯曲力（45°）和茎节横折强度，增强玉米抗倒伏能力。

2）施用土壤调理剂，有助于提高豫南砂姜黑土农田的夏玉米产量，增加经济效益。在3种土壤调理剂中，施用松土促根剂的效果最好。

[1] 谷丰. 典型砂姜黑土区农田土壤水分养分动态变化特征及模拟[D]. 北京: 中国农业大学, 2018.

GU Feng. Characteristics and modeling of soil water and nutrition dynamics in a typical calcic vertisol[D]. Beijing:China Agricultural University, 2018.

[2] 张景略, 王存兴. 河南省黄淮海平原低产土壤的现状及其改良途径[J]. 河南科技, 1989(Z1): 14-16.

ZHANG Jinglue, WANG Cunxing. Status quo of low-yielding soil in The Huang-Huai-Hai Plain of Henan Province and its improvement approaches [J]. Henan Science & Technology, 1989(Z1): 14-16.

[3] 阎占元, 吴聆益, 陈常友. 黄淮海平原砂姜黑土分布特点与综合开发治理途径研究[J]. 河南科学, 1989, 7(Z1): 171-179.

YAN Zhanyuan, WU Lingyi, CHEN Changyou. The study on distributive peculiarity and synthetic control and exploitation of the black soils with calcium carbonate concretions[J]. Henan Science, 1989, 7(Z1): 171-179.

[4] 程思贤. 深松深度对砂姜黑土土壤特性、作物生长发育和水分利用效率的影响[D]. 郑州: 河南农业大学, 2018.

CHENG Sixian. Effects of subsoiling depth on soil properties, crop growth and water use efficiency in lime concretion black soil[D]. Zhengzhou: Henan Agricultural University, 2018.

[5] 杨青华, 高尔明, 马新明. 干旱与渍涝对砂姜黑土玉米根系干重变化及其分布的影响[J]. 生态学杂志, 2000, 19(3): 28-31.

YANG Qinghua, GAO Erming, MA Xinming. Effects of drought and waterlogging on root dry weight and its distribution of maize in Shajiang black soil[J]. Chinese Journal of Ecology, 2000, 19(3): 28-31.

[6] ZHANG M, LI W Q, YANG Y C, et al. Effects of readily dispersible colloid on adsorption and transport of Zn, Cu, and Pb in soils[J]. Environment International, 2005, 31(6): 840-844.

[7] 杨远照. 长期秸秆还田模式下典型砂姜黑土有机矿质复合体的形成机制[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2019.

YANG Yuanzhao. Formation mechanism of organic-mineral complex in typical Shajiang black soil under long-term straw returning model[D]. Hefei: Anhui Agricultural University, 2019

[8] 孟庆阳, 王永华, 靳海洋, 等. 耕作方式与秸秆还田对砂姜黑土土壤酶活性及冬小麦产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(3): 341-346.

MENG Qingyang, WANG Yonghua, JIN Haiyang, et al. Effect of tillage and straw returning on soil enzyme activity and yield of winter wheat in lime concretion black soil[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(3): 341-346.

[9] 丛聪. 耕作方式及有机物还田对黑土坡耕地土壤物理性质和玉米生长的影响[D]. 北京: 中国农业科学院, 2019.

CONG Cong. Effects of tillage practices and organic material application on soil physical properties and maize growth in sloping farmland of mollisol [D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2019.

[10] 张玉娥, 杨习文, 王勇, 等. 耕作模式与氮肥运筹对土壤主要理化性状及作物产量的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2018, 36(1): 186-193.

ZHANG Yu’e, YANG Xiwen, WANG Yong, et al. Effects of tillage and nitrogen fertilization regimes on main physicochemical properties of soil and crop yield[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2018, 36(1): 186-193.

[11] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 肥料和土壤调理剂分类: GB/T 32741—2016[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.

General Administration of quality Supervision, Inspection and Quarantine of the people’s Republic of China, China National Standardization Administration. Classification of fertilizers and soil conditioners: GB/T32741—2016 [S]. Beijing: China Standards Publishing House, 2017.

[12] HOU J Q, LI M X, MAO X H, et al. Response of microbial community of organic-matter-impoverished arable soil to long-term application of soil conditioner derived from dynamic rapid fermentation of food waste[J]. PLoS One, 2017, 12(4): e0175715.

[13] 张龙辉, 粟戈璇, 邓小华, 等. 改良剂施用对酸性植烟土壤养分的影响效应[J]. 中国烟草科学, 2020, 41(5): 20-27.

ZHANG Longhui, SU Gexuan, DENG Xiaohua, et al. Effects of modifier application on nutrient contents of acid tobacco soil[J]. Chinese Tobacco Science, 2020, 41(5): 20-27.

[14] 王光飞, 高晓东, 马艳, 等. 生物有机类复合调理剂在设施叶菜障碍土壤上的应用效果[J]. 中国土壤与肥料, 2020(2): 56-65.

WANG Guangfei, GAO Xiaodong, MA Yan, et al. Amendment effect of bio-organic soil conditioner on leafy vegetable greenhouse soil with continuous cropping obstacle[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2020(2): 56-65.

[15] 严建辉. 牡蛎壳土壤调理剂对黄泥田花生产量及土壤酸化改良的影响[J]. 农学学报, 2019, 9(11): 17-20.

YAN Jianhui. Oyster shell soil conditioner: Effects on peanut yield and acidified soil amendment in yellow clayey field[J]. Journal of Agriculture, 2019, 9(11): 17-20.

[16] 周先林, 朱海勇, 覃琴, 等. 土壤调理剂与有机肥配施对西瓜生长、产量及品质的影响[J]. 中国瓜菜, 2019, 32(8): 86-89.

ZHOU Xianlin, ZHU Haiyong, QIN Qin, et al. Effects of combined application of soil conditioner and organic fertilizer on growth, yield and quality of watermelon[J]. China Cucurbits and Vegetables, 2019, 32(8): 86-89.

[17] 郑祥洲, 郭宝玲, 王英男, 等. 施用新型土壤调理剂改善烟草产量品质及土壤理化性质[J]. 热带作物学报, 2019, 40(7): 1 278-1 283.

ZHENG Xiangzhou, GUO Baoling, WANG Yingnan, et al. New type soil conditioner improves soil properties and tobacco yield and quality[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019, 40(7): 1 278-1 283.

[18] 孙学武, 于天一, 沈浦, 等. 土壤调理剂对花生产量品质和土壤理化性状的影响[J]. 花生学报, 2018, 47(1): 43-46,51.

SUN Xuewu, YU Tianyi, SHEN Pu, et al. Effects of soil conditioner on yield and quality of peanut and physical and chemical properties of soil[J]. Journal of Peanut Science, 2018, 47(1): 43-46, 51.

[19] 靳辉勇, 黎娟, 朱益, 等. 土壤调理剂对烤烟根系活力及根际土壤微生物碳代谢特征的影响[J]. 核农学报, 2019, 33(1): 158-165.

JIN Huiyong, LI Juan, ZHU Yi, et al. Effect of soil conditioner on root vigor and carbon metabolism characteristics of rhizosphere soil microorganisms in flue-cured tobacco[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2019, 33(1): 158-165.

[20] 廉晓娟, 路遥, 王艳, 等. 土壤调理剂对日光温室土壤理化性质和蔬菜产量、品质的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2015(5): 56-60.

LIAN Xiaojuan, LU Yao, WANG Yan, et al. Effects of soil conditioners on soil physical-chemical properties and yield and quality of vegetable in solar greenhouse[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2015(5): 56-60.

[21] 关松荫. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 农业出版社, 1986.

Guan Songyin. Soil enzyme and its research method [M]. Beijing: Agricultural Press, 1986.

[22] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 2000.

LU Rukun. Methods for soil agrochemical analysis [M]. Beijing: China Agriculture Scientech Press, 2000.

[23] 张敬智. 一种土壤调理剂及其制备方法和应用: CN109652093B[P]. 2018-06-22.

ZHANG Jingzhi. Soil conditioner and preparation method and application thereof: CN109652093B [P]. 2018-06-22

[24] GARAU G, CASTALDI P, DEIANA S, et al. Assessment of the use potential of edible sea urchins (Paracentrotus lividus) processing waste within the agricultural system: Influence on soil chemical and biological properties and bean (Phaseolus vulgaris) and wheat (Triticum vulgare) growth in an amended acidic soil[J]. Journal of Environmental Management, 2012, 109: 12-18.

[25] 谢迎新, 白雪莹, 张传忠, 等. 松土促根剂对土壤质地、冬小麦产量和淀粉糊化特性的影响[J]. 华北农学报, 2015, 30(3): 230-233.

XIE Yingxin, BAI Xueying, ZHANG Chuanzhong, et al. Effects of soil root promoter on soil texture, gain yield and starch pasting traits of winter wheat: A result from a field experiment[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2015, 30(3): 230-233.

[26] 张淑利, 谢迎新, 张传忠, 等. 松土促根剂对麦田土壤容重及小麦籽粒产量的影响[J]. 河南农业科学, 2015, 44(7): 32-35.

ZHANG Shuli, XIE Yingxin, ZHANG Chuanzhong, et al. Effects of root growth promoting agent on soil bulk density and grain yield of wheat in farmland of rotary tillage[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2015, 44(7): 32-35.

[27] 王亚玲, 王赫, 彭正萍, 等. 设施黄瓜产量、品质及养分利用对不同土壤调理措施的响应[J]. 水土保持学报, 2020, 34(6): 275-280.

WANG Yaling, WANG He, PENG Zhengping, et al. Responses of yield, quality and nutrient utilization in facility cucumber to different soil conditioning measures[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 34(6): 275-280.

[28] 万青, 胡振民, 李欢, 等. 调理剂对茶园土壤和茶叶产量及品质的影响[J]. 土壤, 2019, 51(6): 1 086-1 092.

WAN Qing, HU Zhenmin, LI Huan, et al. Effects of soil conditioners on soil properties and yield and quality components of tea in tea garden[J]. Soils, 2019, 51(6): 1 086-1 092.

[29] ÖZTÜRK H S, TÜRKMEN C, ERDOGAN E, et al. Effects of a soil conditioner on some physical and biological features of soils: Results from a greenhouse study[J]. Bioresource Technology, 2005, 96(17): 1 950-1 954.

[30] SARANGI P K, MAHAKUR D, MISHRA P C. Soil biochemical activity and growth response of rice Oryza sativa in flyash amended soil[J]. Bioresource Technology, 2001, 76(3): 199-205.

[31] 邓子恒, 戴林建, 张惠林. 施用改良剂对植烟土壤养分含量和酶活性的影响[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2020, 46(5): 580-584.

DENG Ziheng, DAI Linjian, ZHANG Huilin. Effects of amendments on nutrient content and enzyme activity of tobacco-planting soil[J]. Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences), 2020, 46(5): 580-584.

[32] 赵青云, 邢诒彰, 孙燕, 等. 施用土壤调节剂对咖啡苗生长及连作酸化土壤酶活性的影响[J]. 热带作物学报, 2017, 38(10): 1 868-1 873.

ZHAO Qingyun, XING Yizhang, SUN Yan, et al. Effects of different soil conditioner application on coffee seedlings growth and soil enzyme activities in acidic continuous cropping soil[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2017, 38(10): 1 868-1 873.

[33] KAMRAN M, WENNAN S, AHMAD I, et al. Application of paclobutrazol affect maize grain yield by regulating root morphological and physiological characteristics under a semi-arid region[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1): 4818.

[34] 刘志铭, 盖旭东, 李宝玉, 等. 化控对高密度春玉米抗倒伏能力及产量的影响[J]. 东北农业科学, 2019, 44(6): 1-5.

LIU Zhiming, GAI Xudong, LI Baoyu, et al. Effect of chemical regulators on lodging resistance and yield of spring maize under high density conditions[J]. Journal of Northeast Agricultural Sciences, 2019, 44(6): 1-5.

[35] 贾桂平, 边大红, 蔡丽君, 等. 土壤耕作方式对夏玉米抗茎倒伏能力的影响[J]. 华北农学报, 2013, 28(4): 163-168.

JIA Guiping, BIAN Dahong, CAI Lijun, et al. Soil tillage methods on stalk lodging resistance of summer maize[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2013, 28(4): 163-168.

[36] 殷文, 赵财, 于爱忠, 等. 秸秆还田后少耕对小麦/玉米间作系统中种间竞争和互补的影响[J]. 作物学报, 2015, 41(4): 633-641.

YIN Wen, ZHAO Cai, YU Aizhong, et al. Effect of straw returning and reduced tillage on interspecific competition and complementation in wheat/maize intercropping system[J]. Acta Agronomica Sinica, 2015, 41(4): 633-641.

[37] 白伟, 张立祯, 逄焕成, 等. 秸秆还田配施氮肥对东北春玉米光合性能和产量的影响[J]. 作物学报, 2017, 43(12): 1 845-1 855.

BAI Wei, ZHANG Lizhen, PANG Huancheng, et al. Effects of straw returning combined with nitrogen fertilizer on photosynthetic performance and yield of spring maize in northeast China[J]. Acta Agronomica Sinica, 2017, 43(12): 1 845-1 855.

Efficacy of Soil Conditioners in Improving Properties of Lime Concretion Black Soil and Their Consequence for Summer Maize Yield

LI Fangjie1,2,3, WANG Haijie1,2,3, GUO Haojuan1,2,3, LIAN Yanhao1,2,3,REN Yongzhe1,2,3, WANG Zhiqiang1,2,3, XIN Zeyu1,2,3*, LIN Tongbao1,2,3*

(1. College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2. Collaborative Innovation Center for Henan Grain Crops, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 3. State Key Laboratory of Wheat and Maize Crop Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

【】Lime concretion black soil is widely distributed in central China including Henan and Anhui provinces. Apart from its low fertility, it is also hard and less porous for roots to penetrate. These combine to hinder crop growth and comprise crop yield. Traditional remediation methods including deep tillage to loosen the soil are effective but are tedious and laborious. As an alternative, soil conditioners have been increasingly used over the past years to improve the properties of the black soil to sustain its productivity.【】The objective of this paper is to compare the effectiveness of different soil conditioners in improving soil properties and the consequence for crop growth and yield.【】We took summer maize as an example and the soil was plowed using conventional tillage after maize harvest but before winter wheat was drilled. There were three treatments: rotary tillage + application of root promoter (RT+RP), rotary tillage + application of soil remediating agent (RT+RA), rotary tillage + soil improvement agent (RT+SI). Traditional deep tillage was taken as the control (CK). In each treatment, we measured the changes in soil properties and fertility, enzyme activity, as we as the resistance of the maize against lodging and the eventual yield.【】Compared to CK, all treatments increased soil water content and reduced soil bulk density although the change varied with treatments; they also boosted the activity of soil enzymes including urease, sucrase and neutral phosphatase, and improved the contents of available P, ammonium N and nitrate N in the soils, as well as plant height and stem diameter. All improvements and increases were at significant level (<0.05). These together improved the cross breaking strength of the third shoot node, thereby enhancing the resistance of the maize against bending loading. Compared with CK, RT+RP, RT+RA and RT+SI increased crop yield by 15.73%, 9.02% and 8.82%, respectively, and the economic benefit by 12.05%, 5.40% and 3.37%, respectively.【】Amending the lime concretion black soil with soil conditioners is more effective than deep ploughs in improving soil properties and crop yield. Of the three treatments we studied, rotary tillage combined with root-promoting agent was most effective in improving soil water contents, enzymatic activity and summer maize yield.

lime concretion black soil; soil nutrients; soil enzyme activity; lodging resistance; yield

S513

A

10.13522/j.cnki.ggps.2020687

1672 – 3317（2021）08 - 0035 - 08

李方杰, 王海洁, 郭好娟, 等. 土壤调理剂对砂姜黑土农田土壤理化性状和夏玉米生长的影响[J]. 灌溉排水学报, 2021, 40(8): 35-41.

LI Fangjie, WANG Haijie, GUO Haojuan, et al.Efficacy of Soil Conditioners in Improving Properties of Lime Concretion Black Soil and Their Consequence for Summer Maize Yield [J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(8): 35-41.

2020-12-09

国家重点研发计划项目（2018YFD0300706）

李方杰（1991-），男，河南鹿邑人。硕士研究生，主要从事作物生理生化研究。E-mail: 18838917047@163.com。

辛泽毓（1970-），男，河南博爱人。教授，硕士生导师。E-mail: mrxxtz@163.com

林同保（1962-），男，河南武陟人。教授，博士生导师。E-mail: linlab@163.com

责任编辑：赵宇龙