條帶耕作錯位種植模式對西遼河平原農田土壤理化性狀的影響

萬 晴，張玉芹，楊恒山，張瑞富，楊雨露

（內蒙古民族大學 農學院，內蒙古 通遼 028043）

秸稈還田配合不同耕作方式可影響土壤養分含量，耕作是通過農業機具等作用于土壤，通過對土壤的擾動改變土壤內部環境結構，進而改變土壤特性和作物生長情況［1］。秸稈還田隨著秸稈腐解增加土壤有機物質的輸入，提升土壤有機質含量，豐富微生物多樣性，進而影響土壤養分［2］。土壤養分為植物生長發育提供必需的營養元素，其含量對作物產量的高低和生長發育有著重要影響［3-5］。研究表明，壟作+深松、平作+深松、免耕+深松均可降低0～20 cm土層土壤的容重，并且能夠增加土壤孔隙度［6］，且壟作+深松和平作+深松可提高10～20 cm土層土壤的全氮含量和有機質含量［7］。秸稈還田能顯著改善土壤結構，增加土壤養分速效量［8］。白偉等［9］研究指出，秸稈還田可促進土壤有機質積累，提高速效氮磷鉀等養分的利用，對各養分含量有不同程度的提升。張萌等［10］研究表明，免耕+秸稈覆蓋處理較傳統耕作可提高土壤有機質、全氮、堿解氮、全磷和速效鉀含量，從而增加玉米產量。秸稈還田提高土壤養分效果明顯，但秸稈還田后影響出苗［11］，導致保苗率低，產量下降。條帶耕作種植是玉米收獲后直接還田，第2年播種時將前茬的秸稈切斷，并推至非播種帶行間，在播種帶深松，深度30 cm左右，同時進行播種［12］，提高了秸稈還田下玉米出苗率，苗帶深松后土壤疏松，可促進根系生長發育，減少土壤氮的淋失［2］，該模式試驗連續3年均有增產效果，但其對土壤性狀的影響尚不清楚。筆者以常規種植模式為對照，探討條帶耕作錯位種植模式連續種植對不同深度土層土壤理化性狀的影響，為西遼河平原灌區玉米密植高產高效栽培提供理論參考和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在內蒙古通遼市科爾沁區農牧業高新科技示范園區進行，海拔180 m，無霜期平均為154 d，年平均氣溫6.8℃，≥10℃的活動積溫2 900℃，年均降水量390 mm，試驗地土壤為灰色草甸土。

1.2 試驗設計

供試品種為農華101，設2種種植模式，分別為條帶耕作錯位種植（TC）和常規種值（CK）；種植密度為6.75×104株·hm-2；各處理隨播種施用磷酸二銨（P2O546%）225 kg·hm-2、硫酸鉀（K2O 50%）90 kg·hm-2，拔節期、大喇叭口期和吐絲期追施尿素450 kg·hm-2，追施比例3∶6∶1。2019年采用低壓管灌方式，共灌水4次，每次約50 m3，2020年采用淺埋滴灌，生育期灌水量2 160 m3·hm-2，根據降雨情況和玉米生育期需水規律共灌6次。因土壤理化性狀變化有時間效應，試驗所有處理于2017—2020年連續種植4年，2019年和2020年進行指標測定，2019年和2020年均5月1日播種，2019年10月3日收獲，2020年9月30日收獲。

1.3 測定項目與方法

于2019和2020年播前、吐絲期和成熟期，用土鉆在各小區采用S形隨機取樣，每樣點取0～20、20～40和40～60 cm三層，裝袋帶回實驗室，進行風干研磨并過篩。參照《土壤農化分析》［13］中的方法測定，有機質采用重鉻酸鉀法測定；土壤全氮采用H2SO4消煮法測定；土壤堿解氮采用氫氧化鈉-硼酸堿解擴散法測定。土壤容重在吐絲期和完熟期采用環刀法進行測定，并計算土壤孔隙度。

1.4 數據處理與統計分析

用Microsoft Excel 2016進行試驗數據處理和繪制統計圖表，選用DPS數據處理系統進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 土壤容重和孔隙度

與常規種植（CK）相比，條帶耕作錯位種植模式顯著降低了0～40 cm土層土壤容重，40～60 cm土層差異不顯著，其中，0～20 cm土層降低最多，2年分別降低8.3%和9.0%；增加了0～40 cm土層土壤孔隙度，0～20 cm土層分別增加了10.5%和10.0%，20～40 cm土層分別增加了7.7%和7.5%，40～60 cm土層差異甚微（表1）。表明條帶耕作錯位種植模式可降低0～40 cm土壤容重，增加土壤孔隙度，協調土壤的微生態環境。

表1 條帶耕作錯位種植模式對土壤容重和孔隙度的影響Tab.1 The effects of strip-till with staggered planting mode on soil bulk density and porosity

2.2 全氮

與CK相比，條帶耕作錯位種植模式0～60 cm土層土壤全氮含量均有所提高，吐絲期0～20 cm土層2年分別提高了8.2%和11.5%，20～40 cm土層分別提高了21.1%和23.1%，40～60 cm土層分別提高了18.8%和11.1%；完熟期0～20 cm分別提高了14.7%和15.6%，20～40 cm土層分別提高了17.0%和14.6%，40～60 cm土層分別提高了9.1%和19.0%（表2）。表明條帶耕作錯位種植模式可提高土壤全氮含量，20～40 cm土層最為明顯。

表2 條帶耕作錯位種植模式對土壤全氮含量的影響Tab.2 The effects of strip-till with staggered planting mode on soil total nitrogen content g·kg-1

2.3 堿解氮

與CK相比，條帶耕作錯位種植模式下土壤堿解氮含量均有所提高，吐絲期堿解氮增加幅度隨土層深度增加而降低，0～20 cm土層2年分別提高了24.8%和20.8%，20～40 cm土層分別提高了18.2%和27.3%，40～60 cm土層分別提高了13.8%和12.1%；完熟期隨土層深度增加，堿解氮增加幅度增加，0～20 cm土層2年分別提高了10.7%和9.5%，20～40 cm土層分別提高了18.4%和15.8%，40～60 cm土層分別提高了28.9%和25.5%（表3）。

表3 條帶耕作錯位種植模式對土壤堿解氮含量的影響Tab.3 The effects of strip-till with staggered planting mode on soil alkali-hydrolyzed nitrogen content mg·kg-1

2.4 有機質

土壤有機質含量隨土層深度增加而降低，條帶耕作錯位種植模式下有機質含量高于等行距常規種植，完熟期0～20 cm土層2年分別增加了4.0%和4.8%，20～40 cm土層分別增加了5.5%和6.3%，40～60 cm土層分別增加了6.1%和4.0%（表4）。表明條帶耕作錯位種植模式下增加了土壤有機質含量，這與其連年秸稈還田有關。

表4 條帶耕作錯位種植模式對土壤有機質含量的影響Tab.4 The effects of trip-till with staggered planting mode on soil organic matter content g·kg-1

3 討論與結論

土壤結構和養分周轉驅動土壤的更新和團聚體分布［14］。秸稈還田后土壤孔隙性和細透性增加，促進土壤團聚體形成，提升有機質含量，有效調節植物生長期間的水、氣、熱、肥等［15］。李世忠等［16］研究表明，與上年同期相比，秸稈還田后土壤容重降低10.9%，土壤孔隙度提高7.3%；崔月峰等［17］研究表明，秸稈連續多年還田后土壤容重降低更為顯著。本研究結果顯示，條帶耕作錯位種植模式集秸稈還田和條帶深松于一體，連續種植4年后改善了0～40 cm土壤結構，使土壤容重下降，孔隙度增加，其中，20～40 cm土層最為顯著，土壤有機質含量提高。

土壤全氮是評價土壤肥力的重要指標，代表著土壤能提供氮素的長期總量［18-19］，土壤堿解氮含量高低可以用來衡量土壤的供氮強度［20-22］。研究表明，免耕不覆蓋、免耕+秸稈覆蓋、傳統耕作+秸稈還田均可提高不同土壤有機碳和全氮含量［23］，秸稈還田處理不但可以提升表層土壤中有機質含量和各養分含量［24］，也會使10～30 cm土壤有機碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量顯著提高［25］。本研究結果表明，與常規種植模式相比，條帶耕作錯位種植模式連續種植4年可提高完熟期各土層土壤全氮和堿解氮含量，原因可能是條帶耕作錯位種植模式下，秸稈連年還田為微生物的生存與活動提供養料和能量，加速了微生物對秸稈的腐化率，秸稈中養分分解轉化到土壤中促進土壤全氮的積累［2，26］。

本研究結果顯示，與常規等行距種植模式相比，條帶耕作錯位種植模式0～40 cm土層的土壤容重降低，土壤孔隙度增加，增幅為7.5%～10.5%。條帶耕作錯位種植模式提高了不同生育時期土壤全氮、堿解氮、有機質的含量，增幅分別為8.2%～23.1%、9.5%～28.9%、4.0%～6.3%。綜上所述，條帶耕作錯位種植模式能夠改善土壤理化性狀。