条带耕作错位种植模式对西辽河平原农田土壤理化性状的影响

万 晴，张玉芹，杨恒山，张瑞富，杨雨露

（内蒙古民族大学 农学院，内蒙古 通辽 028043）

秸秆还田配合不同耕作方式可影响土壤养分含量，耕作是通过农业机具等作用于土壤，通过对土壤的扰动改变土壤内部环境结构，进而改变土壤特性和作物生长情况［1］。秸秆还田随着秸秆腐解增加土壤有机物质的输入，提升土壤有机质含量，丰富微生物多样性，进而影响土壤养分［2］。土壤养分为植物生长发育提供必需的营养元素，其含量对作物产量的高低和生长发育有着重要影响［3-5］。研究表明，垄作+深松、平作+深松、免耕+深松均可降低0～20 cm土层土壤的容重，并且能够增加土壤孔隙度［6］，且垄作+深松和平作+深松可提高10～20 cm土层土壤的全氮含量和有机质含量［7］。秸秆还田能显著改善土壤结构，增加土壤养分速效量［8］。白伟等［9］研究指出，秸秆还田可促进土壤有机质积累，提高速效氮磷钾等养分的利用，对各养分含量有不同程度的提升。张萌等［10］研究表明，免耕+秸秆覆盖处理较传统耕作可提高土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效钾含量，从而增加玉米产量。秸秆还田提高土壤养分效果明显，但秸秆还田后影响出苗［11］，导致保苗率低，产量下降。条带耕作种植是玉米收获后直接还田，第2年播种时将前茬的秸秆切断，并推至非播种带行间，在播种带深松，深度30 cm左右，同时进行播种［12］，提高了秸秆还田下玉米出苗率，苗带深松后土壤疏松，可促进根系生长发育，减少土壤氮的淋失［2］，该模式试验连续3年均有增产效果，但其对土壤性状的影响尚不清楚。笔者以常规种植模式为对照，探讨条带耕作错位种植模式连续种植对不同深度土层土壤理化性状的影响，为西辽河平原灌区玉米密植高产高效栽培提供理论参考和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在内蒙古通辽市科尔沁区农牧业高新科技示范园区进行，海拔180 m，无霜期平均为154 d，年平均气温6.8℃，≥10℃的活动积温2 900℃，年均降水量390 mm，试验地土壤为灰色草甸土。

1.2 试验设计

供试品种为农华101，设2种种植模式，分别为条带耕作错位种植（TC）和常规种值（CK）；种植密度为6.75×104株·hm-2；各处理随播种施用磷酸二铵（P2O546%）225 kg·hm-2、硫酸钾（K2O 50%）90 kg·hm-2，拔节期、大喇叭口期和吐丝期追施尿素450 kg·hm-2，追施比例3∶6∶1。2019年采用低压管灌方式，共灌水4次，每次约50 m3，2020年采用浅埋滴灌，生育期灌水量2 160 m3·hm-2，根据降雨情况和玉米生育期需水规律共灌6次。因土壤理化性状变化有时间效应，试验所有处理于2017—2020年连续种植4年，2019年和2020年进行指标测定，2019年和2020年均5月1日播种，2019年10月3日收获，2020年9月30日收获。

1.3 测定项目与方法

于2019和2020年播前、吐丝期和成熟期，用土钻在各小区采用S形随机取样，每样点取0～20、20～40和40～60 cm三层，装袋带回实验室，进行风干研磨并过筛。参照《土壤农化分析》［13］中的方法测定，有机质采用重铬酸钾法测定；土壤全氮采用H2SO4消煮法测定；土壤碱解氮采用氢氧化钠-硼酸碱解扩散法测定。土壤容重在吐丝期和完熟期采用环刀法进行测定，并计算土壤孔隙度。

1.4 数据处理与统计分析

用Microsoft Excel 2016进行试验数据处理和绘制统计图表，选用DPS数据处理系统进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 土壤容重和孔隙度

与常规种植（CK）相比，条带耕作错位种植模式显著降低了0～40 cm土层土壤容重，40～60 cm土层差异不显著，其中，0～20 cm土层降低最多，2年分别降低8.3%和9.0%；增加了0～40 cm土层土壤孔隙度，0～20 cm土层分别增加了10.5%和10.0%，20～40 cm土层分别增加了7.7%和7.5%，40～60 cm土层差异甚微（表1）。表明条带耕作错位种植模式可降低0～40 cm土壤容重，增加土壤孔隙度，协调土壤的微生态环境。

表1 条带耕作错位种植模式对土壤容重和孔隙度的影响Tab.1 The effects of strip-till with staggered planting mode on soil bulk density and porosity

2.2 全氮

与CK相比，条带耕作错位种植模式0～60 cm土层土壤全氮含量均有所提高，吐丝期0～20 cm土层2年分别提高了8.2%和11.5%，20～40 cm土层分别提高了21.1%和23.1%，40～60 cm土层分别提高了18.8%和11.1%；完熟期0～20 cm分别提高了14.7%和15.6%，20～40 cm土层分别提高了17.0%和14.6%，40～60 cm土层分别提高了9.1%和19.0%（表2）。表明条带耕作错位种植模式可提高土壤全氮含量，20～40 cm土层最为明显。

表2 条带耕作错位种植模式对土壤全氮含量的影响Tab.2 The effects of strip-till with staggered planting mode on soil total nitrogen content g·kg-1

2.3 碱解氮

与CK相比，条带耕作错位种植模式下土壤碱解氮含量均有所提高，吐丝期碱解氮增加幅度随土层深度增加而降低，0～20 cm土层2年分别提高了24.8%和20.8%，20～40 cm土层分别提高了18.2%和27.3%，40～60 cm土层分别提高了13.8%和12.1%；完熟期随土层深度增加，碱解氮增加幅度增加，0～20 cm土层2年分别提高了10.7%和9.5%，20～40 cm土层分别提高了18.4%和15.8%，40～60 cm土层分别提高了28.9%和25.5%（表3）。

表3 条带耕作错位种植模式对土壤碱解氮含量的影响Tab.3 The effects of strip-till with staggered planting mode on soil alkali-hydrolyzed nitrogen content mg·kg-1

2.4 有机质

土壤有机质含量随土层深度增加而降低，条带耕作错位种植模式下有机质含量高于等行距常规种植，完熟期0～20 cm土层2年分别增加了4.0%和4.8%，20～40 cm土层分别增加了5.5%和6.3%，40～60 cm土层分别增加了6.1%和4.0%（表4）。表明条带耕作错位种植模式下增加了土壤有机质含量，这与其连年秸秆还田有关。

表4 条带耕作错位种植模式对土壤有机质含量的影响Tab.4 The effects of trip-till with staggered planting mode on soil organic matter content g·kg-1

3 讨论与结论

土壤结构和养分周转驱动土壤的更新和团聚体分布［14］。秸秆还田后土壤孔隙性和细透性增加，促进土壤团聚体形成，提升有机质含量，有效调节植物生长期间的水、气、热、肥等［15］。李世忠等［16］研究表明，与上年同期相比，秸秆还田后土壤容重降低10.9%，土壤孔隙度提高7.3%；崔月峰等［17］研究表明，秸秆连续多年还田后土壤容重降低更为显著。本研究结果显示，条带耕作错位种植模式集秸秆还田和条带深松于一体，连续种植4年后改善了0～40 cm土壤结构，使土壤容重下降，孔隙度增加，其中，20～40 cm土层最为显著，土壤有机质含量提高。

土壤全氮是评价土壤肥力的重要指标，代表着土壤能提供氮素的长期总量［18-19］，土壤碱解氮含量高低可以用来衡量土壤的供氮强度［20-22］。研究表明，免耕不覆盖、免耕+秸秆覆盖、传统耕作+秸秆还田均可提高不同土壤有机碳和全氮含量［23］，秸秆还田处理不但可以提升表层土壤中有机质含量和各养分含量［24］，也会使10～30 cm土壤有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量显著提高［25］。本研究结果表明，与常规种植模式相比，条带耕作错位种植模式连续种植4年可提高完熟期各土层土壤全氮和碱解氮含量，原因可能是条带耕作错位种植模式下，秸秆连年还田为微生物的生存与活动提供养料和能量，加速了微生物对秸秆的腐化率，秸秆中养分分解转化到土壤中促进土壤全氮的积累［2，26］。

本研究结果显示，与常规等行距种植模式相比，条带耕作错位种植模式0～40 cm土层的土壤容重降低，土壤孔隙度增加，增幅为7.5%～10.5%。条带耕作错位种植模式提高了不同生育时期土壤全氮、碱解氮、有机质的含量，增幅分别为8.2%～23.1%、9.5%～28.9%、4.0%～6.3%。综上所述，条带耕作错位种植模式能够改善土壤理化性状。