深耕深松對土壤特性和作物產(chǎn)量影響研究進(jìn)展

丁琪洵　汪甜甜　童童　王強(qiáng)　馬友華

摘要：土壤板結(jié)、耕層變淺等障礙因素影響了土壤肥力特征和作物產(chǎn)量，深耕深松耕作方式有助于提升耕地質(zhì)量和農(nóng)作物增產(chǎn)增效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文綜述深耕深松對耕地土壤物理性狀、主要養(yǎng)分指標(biāo)、生物性狀以及作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。深耕深松可以降低土壤容重、土壤緊實(shí)度，增加耕層厚度和土壤孔隙度；短期降低耕地土壤淺層的養(yǎng)分含量，但秸稈還田后深耕可增加耕地深層土壤養(yǎng)分含量；深耕深松可以增加微生物數(shù)量、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存，增強(qiáng)絕大多數(shù)土壤酶活性和微生物碳源代謝能力，但會(huì)降低土壤微生物量氮和生物量碳；深耕深松與秸稈還田、增施有機(jī)肥等其他技術(shù)組合利于玉米、香蕉等作物深層根系吸收養(yǎng)分，帶動(dòng)莢果對鎂、磷及籽仁對鋅的吸收，增加作物糖分積累、蛋白質(zhì)含量、百果質(zhì)量等，達(dá)到作物增產(chǎn)的效果。但不同地區(qū)土壤深耕深松效果有一定差異，尤其是水稻田深耕深松技術(shù)模式及效果需要進(jìn)一步開展系統(tǒng)研究。

關(guān)鍵詞：深耕；深松；微生物；容重；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S341文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）12-0034-08

民以食為天，食以土為本。古代的刀耕火種、鐵犁牛耕隨科技發(fā)展演變至如今常見的旋耕、深耕、深松、翻耕等耕作方式。因不同耕作方式對土壤擾動(dòng)和作用強(qiáng)度不同，最終會(huì)影響土壤理化特性和作物生長發(fā)育［1］。因免耕對土壤擾動(dòng)強(qiáng)度小，可保持土體的原狀結(jié)構(gòu)及肥力分布梯度，而被世界糧農(nóng)組織認(rèn)定為值得推薦的保護(hù)性耕作方式之一，但長期免耕易降低土壤的通透性和蓄水保肥能力［2-3］；翻耕在一定程度上改善了土壤理化性質(zhì)但會(huì)破壞土體原狀穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，加劇水土流失且生產(chǎn)成本較高；旋耕可以清除雜草，簡化整地程序，具有省工節(jié)本、保水保肥的優(yōu)點(diǎn)，但長期旋耕亦會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)；深松屬于保護(hù)性耕作方式之一，深耕則是對土壤性質(zhì)影響深遠(yuǎn)的耕作方式，兩者區(qū)別在于深耕會(huì)將土體深處的土壤翻到淺層，即擾亂土體結(jié)構(gòu)。深耕和深松均可疏松耕層深處土壤，具有打破犁底層、提高土壤滲透性和蓄水能力、促進(jìn)表土加深和根系生長的優(yōu)點(diǎn)，也會(huì)有耕作深度不理想、效果差、能源消耗高等常見限制因素［4］。采取契合當(dāng)?shù)貙?shí)際的耕作方式確保協(xié)調(diào)土壤水熱關(guān)系，為不同作物創(chuàng)造最佳生長發(fā)育環(huán)境，對保證作物持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要的戰(zhàn)略意義［5］。

國外側(cè)重保護(hù)性耕作，從農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)角度研究耕作方式，重點(diǎn)探究耕作制度熟制如何由少變多，耕作次數(shù)如何由多變少［6-7］。國內(nèi)側(cè)重研究深耕深松對耕地土壤常見理化性質(zhì)的作用機(jī)制和對旱地作物產(chǎn)量、生長情況的影響，涉及探尋深耕深松對土壤物理性狀、主要養(yǎng)分指標(biāo)、生物性狀和作物產(chǎn)量的長期影響研究較少，以及深耕深松搭配其他耕作培肥技術(shù)后產(chǎn)生的差異性研究較少。長期采用單一耕作方式會(huì)引起土壤結(jié)構(gòu)或肥力某一方面不協(xié)調(diào)［8］，如今免耕、少耕、旋耕的耕作方式以及地膜覆蓋等技術(shù)大面積推廣造成土壤結(jié)構(gòu)破壞、耕層變淺、土壤板結(jié)、土壤養(yǎng)分不均衡等現(xiàn)實(shí)問題，導(dǎo)致土壤質(zhì)量明顯下降［9-10］。土壤板結(jié)已于2015年被列為影響世界土壤的十大威脅之一［11］，學(xué)者們重新關(guān)注深耕深松，以期配合培肥措施、土壤調(diào)理措施、多樣化輪作等手段緩解土壤板結(jié)［12-13］。因此，本文系統(tǒng)性地概述深耕深松對耕地土壤的物理性狀（緊實(shí)度、容重、土壤水分、孔隙度、土壤團(tuán)聚體狀）、主要養(yǎng)分指標(biāo)、生物性狀（土壤微生物、土壤酶活性、有機(jī)碳、腐殖質(zhì)）的綜合影響，大量舉例比較旱地作物與水稻產(chǎn)量結(jié)果的差異性，總結(jié)深耕深松與其他技術(shù)集成模式產(chǎn)生的效果，從而確保深耕深松更契合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，對耕地質(zhì)量提升提出更高的要求，并為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 深耕深松對土壤物理性狀的影響

1.1 深耕深松對主要土壤物理指標(biāo)的影響

主要土壤物理指標(biāo)包括土壤緊實(shí)度、容重、土壤水分含量、土壤孔隙度等，這些指標(biāo)之間關(guān)系密切，相互影響。比如一般用土壤容重、土壤孔隙度和土壤穿透阻力作為土壤緊實(shí)度的衡量指標(biāo)，而緊實(shí)度又能反映土壤緊實(shí)程度和根系下扎受阻程度。土壤容重高則說明土壤結(jié)構(gòu)緊實(shí)，透氣性差。土壤孔隙度表征土壤通氣性、透水性及植物根系穿插的難易程度，土壤中良好的孔隙大小與分布利于土壤水分的入滲和儲(chǔ)存、生物的活性和活動(dòng)、有機(jī)質(zhì)的熟化和分解及土壤養(yǎng)分的活化和遷移［14］。土壤水分受土壤容重、孔隙度大小及類別的直接影響［15］，且其作為植物吸收水分的主要來源，土壤儲(chǔ)水保水的能力影響著作物的生長發(fā)育［16］。

不同耕作方式對土壤緊實(shí)度、土壤容重、土壤水分、土壤孔隙度的影響存在顯著差異，大多數(shù)研究認(rèn)為，深耕深松相比免耕和旋耕耕作深度較深，因此利于疏松深層土壤，降低土壤緊實(shí)度和土壤容重［17-18］，并且增加耕層厚度和土壤孔隙度［19］。深耕深松可以通過降低土壤容重、土壤三相比綜合值等指標(biāo)調(diào)節(jié)土壤水肥氣熱［20-21］。孔曉民等研究發(fā)現(xiàn)，相比旋耕，深松可以增加0～40 cm土層土壤水分含量，降低40～60 cm土層水分含量，且深松深度越深，土壤緊實(shí)度越小［22］；羅錫文等研究發(fā)現(xiàn)，磚紅壤地區(qū)最佳耕作方式是深松結(jié)合淺耕，且深松能改變土壤貯水量，提高土壤含水率［23］；李曉龍的研究表明，深耕使土壤物理結(jié)構(gòu)合理化，能夠降低土壤容重，提高蓄水能力，降低土壤三相結(jié)構(gòu)距離，利于玉米根系吸收土壤中的水分和養(yǎng)分［24］；郭海斌等研究發(fā)現(xiàn)，深耕處理后土壤容重和三相比R值相比常規(guī)耕作處理分別降低0.7%和19.0%，深耕配合秸稈還田后土壤水分含量增加了3.2%，三相比綜合值顯著降低9.3%［25］；趙亞麗等研究發(fā)現(xiàn)，深耕深松通過顯著降低土壤緊實(shí)度和土壤三相比R值來提高水分利用效率，促進(jìn)旱地作物根系生長發(fā)育［26］。

1.2 深耕深松對土壤結(jié)構(gòu)的影響

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單位，大量研究表明，耕作方式顯著影響土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。粉壟耕作后，大型團(tuán)聚體逐漸大量向小型團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化［27］，更利于植物根系吸收利用養(yǎng)分。Ulén等總結(jié)出沙質(zhì)土壤或其他結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的土壤需定期深耕，黏土則應(yīng)在干燥條件下翻耕從而避免磨損土壤團(tuán)聚體，減少顆粒和磷的損失［28］。李錫鋒等以砂姜黑土農(nóng)田為試驗(yàn)對象，發(fā)現(xiàn)深松顯著增加了0～40 cm土層＞0.25 mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量，而長期深耕則顯著降低了其含量［29］；深耕后壤土和黏土20～30 cm土層水穩(wěn)定性土壤團(tuán)聚體的含量分別增加了42.4%和52.3%［30］；連續(xù)深耕處理會(huì)顯著降低 20～30 cm土層大團(tuán)聚體質(zhì)量比例和團(tuán)聚體穩(wěn)定性［31］。總之，深松的耕作方式能夠增加土壤大團(tuán)聚體含量，而深耕的耕作方式因擾亂了土體結(jié)構(gòu)從而破壞了土壤團(tuán)聚體，會(huì)大大降低大團(tuán)聚體含量。

2 深耕深松對主要土壤養(yǎng)分指標(biāo)的影響

有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀等土壤養(yǎng)分含量的高低決定土壤肥力的高低，直接影響作物生長發(fā)育［32］。大量試驗(yàn)表明，深耕深松的耕作方式會(huì)顯著影響土壤養(yǎng)分的含量、分布、移動(dòng)及有效性。聶良鵬等的研究表明，深耕利于地力培肥，可增加稻田土壤養(yǎng)分含量，但在耕層淺薄的土壤上直接深耕會(huì)破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、降低土壤養(yǎng)分含量，因此作物產(chǎn)量提升效果不顯著［33-34］。但有學(xué)者持其他觀點(diǎn)，王玉玲等研究發(fā)現(xiàn)，相比旋耕和免耕，深耕可以提高土壤速效磷及不同形態(tài)氮的含量［10］；唐先亮等研究發(fā)現(xiàn)，深松可以提高土壤透氣性，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，從而提高了耕地土壤有效養(yǎng)分水平［35］；李錫鋒等的研究表明，隨著長期深耕翻動(dòng)砂姜黑土，表層秸稈翻到深土層使得有機(jī)碳、全氮含量在深土層顯著增加［29］；仝昊天的研究表明，深耕會(huì)降低0～20 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀的含量，但是將培肥物料隨深耕分布到更深處時(shí)可以增加20～30 cm土層土壤養(yǎng)分含量［36］；土壤堿解氮、速效磷、速效鉀的含量隨土層的加深而減小，但深耕處理的速效養(yǎng)分含量顯著高于常規(guī)處理［37］；小麥季深耕結(jié)合玉米季深松處理則提升了20～40 cm土層土壤主要養(yǎng)分含量和微生物量碳含量［38］。造成深耕深松對土壤養(yǎng)分含量影響差異化的原因可能是區(qū)域土壤狀況、配肥措施、輪作方式等不同［39］。

3 深耕深松對土壤生物性狀的影響

3.1 深耕深松對土壤微生物數(shù)量與微生物量碳、氮的影響

土壤微生物作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及土層深度發(fā)生變化。因土壤微生物量對環(huán)境變化較敏感，且具有促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)，因此將土壤微生物作為衡量土壤肥力、作物生產(chǎn)水平和耕地質(zhì)量的重要指標(biāo)［40-42］。Wang等的研究表明，降低土壤擾動(dòng)的保護(hù)性耕作方式可維持土壤細(xì)菌群落穩(wěn)定性，從而改善根際土壤生態(tài)功能，為作物生長提供養(yǎng)分［43］。劉淑梅等研究發(fā)現(xiàn)，小麥季深耕處理后 0～20 cm土層微生物量碳含量與旋耕處理結(jié)果差異不顯著，但微生物量氮含量和土壤微生物熵比旋耕處理顯著降低，并且還提高了30～40 cm土層微生物量氮全氮比［44］；杜聰陽等研究發(fā)現(xiàn)，對砂姜黑土進(jìn)行深耕處理后可提高15～25 cm土層土壤微生物量碳、氮含量和土壤酶活性［45］；劉洪等的研究表明，粉壟處理可以顯著降低變形菌門的豐度，增加厚壁菌門和綠彎菌門相對豐度后可促進(jìn)植物的生長發(fā)育［27］。部分研究結(jié)果中，土壤微生物量氮和生物量碳含量的降低不僅是深耕深松導(dǎo)致的，施肥、栽培等土地管理措施以及土壤類型、溫度、濕度等自然環(huán)境條件均會(huì)影響它們的含量。

3.2 深耕深松對土壤酶活性的影響

土壤酶活性可以體現(xiàn)土壤生物學(xué)活性，表征土壤養(yǎng)分含量水平變化情況。Pandey等的研究表明，相較于旋耕處理，深耕處理利于微生物繁殖，提高土壤酶活性［46］；深耕-條旋耕輪耕模式顯著增加了 10～30 cm土層土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性［47］；深耕處理可以增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤磷酸酶和蔗糖酶活性，抑制土壤脲酶活性［48］；黃炳林等研究發(fā)現(xiàn)，提前進(jìn)行培肥和深松處理能提高大豆開花期土溫，從而通過改善土壤微生物生存環(huán)境來增加土壤微生物數(shù)量［49-50］，另一方面土壤保水保墑后酶活性較大幅度提高，更利于大豆生根發(fā)芽；岳衡等在寧南山區(qū)馬鈴薯田研究發(fā)現(xiàn)，深松耕處理下土壤菌群豐度指數(shù)與多樣性指數(shù)整體高于傳統(tǒng)翻耕措施，且深耕深松50 cm顯著增加了土壤尿酶活性12.9%，深耕深松30 cm顯著增加了土壤蔗糖酶活性33.3%［51］；劉淑梅等在砂姜黑土玉米農(nóng)田進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，深耕深松處理的土壤脲酶活性顯著高于免耕處理，因此深耕深松更利于土壤氮轉(zhuǎn)化［44］。總而言之，深耕深松打破犁底層，疏松土壤后改善了增肥不增產(chǎn)的現(xiàn)象，對增加微生物數(shù)量、提高絕大多數(shù)酶活性的積極作用毋庸置疑。

3.3 深耕深松對土壤有機(jī)碳含量的影響

土壤有機(jī)碳與微生物活性密切相關(guān)，通常將土壤有機(jī)碳分解速率與土壤微生物活動(dòng)強(qiáng)度相提并論。隨著碳中和理念的興起，土壤有機(jī)碳已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。大量學(xué)者研究認(rèn)為，傳統(tǒng)翻耕、旋耕等耕作方式不利于土壤碳固定，采用少耕、免耕以及秸稈還田技術(shù)可有效增加土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，減緩?fù)寥烙袡C(jī)物質(zhì)礦化［52-53］。Guo等研究發(fā)現(xiàn)，在華北平原玉米種植區(qū)，免耕與70 mm播前灌溉相結(jié)合是一種有效的作物管理策略，能夠增強(qiáng)土壤對有機(jī)碳的儲(chǔ)存，提高夏玉米的水分利用效率［54］。

近年來，也有學(xué)者論證出深松能通過改善土壤理化性質(zhì)提高土壤微生物碳源代謝能力的觀點(diǎn)。韋安培等研究發(fā)現(xiàn)，同一秸稈量還田模式下，深松處理后聚合物類、糖類、氨基酸碳源代謝強(qiáng)度最高，旋耕處理最低［55］；張霞等研究發(fā)現(xiàn)，深耕深松后土壤通氣性加強(qiáng)，穩(wěn)定的有機(jī)大分子轉(zhuǎn)化為易氧化的小分子，從而增加了土壤有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳的含量［56］；深松的耕作方式可以改良深層土壤性能，增加深層有機(jī)碳活性，提高土壤碳庫指數(shù)、碳庫活度等；鑒于土壤有機(jī)碳與土壤呼吸速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，趙亞麗等研究發(fā)現(xiàn)，深耕通過增加土壤通透性，便于土壤氣體擴(kuò)散、遷移，從而加快有機(jī)碳分解［57］；王永慧等發(fā)現(xiàn)深耕結(jié)合旋耕處理提高了 20～40 cm土層土壤可溶性有機(jī)碳含量，深松（耕）結(jié)合旋耕與傳統(tǒng)旋耕相比可提升土壤固碳能力［58］；張玉銘等在華北小麥—玉米輪作農(nóng)田試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，深耕配合秸稈還田可以補(bǔ)充20 cm土層以上的土壤有機(jī)碳、氮含量，并在秸稈深埋過程中重構(gòu)0～40 cm 土層，顯著增加亞耕層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳、氮含量［59］；Al-Kaisi等的研究結(jié)果表明，耕作方式對深層土壤碳的影響很大程度取決于耕作強(qiáng)度而非輪作［60］。大多數(shù)研究中土壤碳的增益或損失發(fā)生在頂層0～30 cm 處，暫時(shí)無依據(jù)表明土壤碳會(huì)明顯易位到更深處。

4 深耕深松對作物產(chǎn)量的影響

4.1 深耕深松對旱地作物產(chǎn)量的影響

黃淮海平原大量試驗(yàn)表明，深松可以促進(jìn)玉米各層土壤根系的橫向生長和下移，顯著增加根干質(zhì)量，使玉米百粒質(zhì)量增加，增幅達(dá)2.6%～3.1%［61-62］。馬陽等研究發(fā)現(xiàn)，壤質(zhì)潮褐土經(jīng)過深松處理后可以促進(jìn)玉米干物質(zhì)和植株全氮量積累，顯著提高氮肥利用效率，增加夏玉米和后茬小麥的產(chǎn)量［63］；壤質(zhì)黏潮土深旋松耕50 cm后，小麥穗數(shù)分別比深松和旋耕處理的多48.6萬穗/hm2和 70.7萬穗/hm2，[JP2]產(chǎn)量分別提高8.06%和12.18%［64］；在云南山原紅壤坡地上無灌溉種植玉米，深松30 cm利于耕作層干旱期水分供給與利用，增大深層根系的容納量從而達(dá)到增產(chǎn)效果［65-66］；豫西旱作條件下深松覆蓋可以提高小麥生育后期旗葉葉綠素含量和灌漿中后期的旗葉凈光合速率，最終獲得較高的籽粒灌漿速率和籽粒產(chǎn)量，達(dá)到增產(chǎn)效果［67］。

魯東典型棕壤花生田試驗(yàn)結(jié)果表明，深耕處理下植株總鎂吸收量總體最高［68］；土壤容重降低至1.31～1.34 g/cm3時(shí)更利于花生對鋅的吸收積累［69］。張鶴等持不同看法，認(rèn)為單一的深松耕作方式對花生增產(chǎn)效果不顯著，但深耕配合秸稈還田可以增加單株飽果數(shù)、百果百仁質(zhì)量以及莢果產(chǎn)量，促使2017年和2018年花生產(chǎn)量分別增加17.64%和28.12%［70］；王秋菊等在瘠薄黑土上試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，深耕配施磷肥處理區(qū)大豆株高比對照區(qū)的大豆株高2年平均增加5.15 cm，每株粒數(shù)增加13.52粒，大豆總產(chǎn)量增加9.37%～9.83%［71］；黃炳林等研究發(fā)現(xiàn)，在黑土地上提前進(jìn)行深松處理更利于大豆出苗發(fā)芽、前期植株生長發(fā)育，從而提高大豆葉面積指數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)效果［72］；安崇霄等以伊犁河谷復(fù)播大豆農(nóng)田為研究對象，得出深松50 cm處理效果最佳的結(jié)論，深耕可以有效提升植株葉面積指數(shù)、葉綠素含量等，從而獲得較多的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)［73-74］；同樣針對伊犁河谷地區(qū)，厙潤祥等研究得出深松是除翻耕覆膜以外使復(fù)播大豆獲得高產(chǎn)的有效措施，其大豆產(chǎn)量僅次于翻耕覆膜的結(jié)論［75］。總之，深耕深松的耕作方式可以促進(jìn)莢果對鎂、磷及籽仁對鋅的吸收，提升花生含油量、蛋白質(zhì)含量、蔗糖含量等。[JP2]

廖青等在貧瘠旱地上研究發(fā)現(xiàn)，深耕深松區(qū)的甘蔗與常規(guī)耕作處理區(qū)的相比，根質(zhì)量增加了6.50 g，總根數(shù)增加45條，甘蔗株高增加12.60 cm，并得出，深耕深松促進(jìn)了甘蔗后期糖分積累，提高了甘蔗產(chǎn)量［76］；童文杰等研究發(fā)現(xiàn)，深耕深松通過增加青霉屬真菌和紫霉屬中紫色紫孢菌這2類有益微生物可重建微生物群落結(jié)構(gòu)［77-78］；劉棋等研究發(fā)現(xiàn)，深耕深松處理促進(jìn)了烤煙根系下扎，利于烤煙干物質(zhì)積累，達(dá)到了增產(chǎn)增值的效益［79］；張銳等以海南熱區(qū)磚紅壤香蕉地試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，深松40～45 cm結(jié)合旋耕處理增加了土體淺層含水率，保水保肥后顯著增加了香蕉根系數(shù)量［80］。針對過往機(jī)械易出現(xiàn)牽引阻力大、松土效果差、成本高等問題，學(xué)者們針對特定地區(qū)土壤類型研制出預(yù)破土鑿式深松機(jī)、精旋起壟一體機(jī)等機(jī)械［81-82］。

4.2 深耕深松對水稻產(chǎn)量的影響

我國地大物博，有九大農(nóng)業(yè)區(qū)，但當(dāng)前深耕深松處理試驗(yàn)主要在東北黑土地、砂姜黑土等旱地進(jìn)行，作物種類也多涉及小麥、棉花、甘蔗、玉米、大豆等旱地作物，少有關(guān)于水稻土深耕深松的試驗(yàn)，可能是因?yàn)閲鴥?nèi)外對保護(hù)性耕作的重視或是考慮到深耕深松會(huì)破壞稻田蓄水保水的犁底層。但早期對水稻土深耕深松的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可追溯到1958年，中國科學(xué)院土壤研究所孝感工作組認(rèn)為，高度發(fā)育的潴育層因養(yǎng)分缺乏和氧化還原點(diǎn)位低的原因而不適合根系發(fā)育，所以需將水稻田深耕至少40 cm才能將20～30 cm土層以下的強(qiáng)度潴育層或淺育層生土熟化［83］。在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院江蘇分院水稻田試驗(yàn)地探究水稻根系對不同土層中放射性磷吸收速度發(fā)現(xiàn)，水稻根量90%分布在耕層15 cm以上，但10%下層根系吸收能力更強(qiáng)，因此深耕26～30 cm更利于作物養(yǎng)分供應(yīng)［84］。1985年，日本學(xué)者采用深耕技術(shù)改良水田取得增產(chǎn)效果［85］。王寶洪等于1991—1995年在廣西的試驗(yàn)證明，深耕結(jié)合有機(jī)肥后水稻產(chǎn)量比對照年均增產(chǎn)11 850 kg/hm2［86］。上海海豐農(nóng)場用全方位深松犁深松耕35～40 cm后，稻田透水性變好，水稻分蘗性增強(qiáng)，每穴穗干質(zhì)量提高33％，稻谷增產(chǎn)525 kg/hm2，增幅為7.5％［87］。

為明確深耕深松是否會(huì)因打破水田犁底層造成水稻減產(chǎn)的疑問，大量學(xué)者針對水稻田開展試驗(yàn)，但水稻產(chǎn)量結(jié)果各不相同。王秋菊等研究發(fā)現(xiàn)，用自主研發(fā)的深耕犁在黑土型水稻土上深耕 22～25 cm后，2年水稻產(chǎn)量與淺翻耕層13～15 cm的結(jié)果相近，但因深耕處理成本高，易造成耕層養(yǎng)分下降、插秧陷車等問題，由此認(rèn)為，黑土型水田土壤耕作深度為15～20 cm較為適宜［88-89］。在東北鹽化草甸土深耕后的第2年水稻減產(chǎn)9.96%～11.03%，可能是因?yàn)辂}化草甸土土壤分散度高，不適合土壤團(tuán)粒形成［90］。但陳佩勤探究砂姜黑土不同耕翻深度對水稻的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，深耕20～30 cm后水稻個(gè)體生長發(fā)育和總產(chǎn)量呈現(xiàn)增長趨勢［91］。不同地區(qū)水田深耕結(jié)果略有差異，這可能與土壤類型、土壤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和特殊有關(guān)。鑒于北方旱作區(qū)的深耕深松機(jī)械及經(jīng)驗(yàn)不完全適用于南方稻麥輪作區(qū)域，中國學(xué)者開始針對南方水稻土的深松機(jī)械選擇、深松擾動(dòng)過程、深松產(chǎn)生影響等角度進(jìn)行深入研究［92-95］。而針對稻田旱作的耕地，日本學(xué)者嘗試?yán)棉r(nóng)田水文模型評(píng)估每日水分蒸騰速率的變化，從而監(jiān)測稻田轉(zhuǎn)旱地種玉米后犁底層對水分脅迫垂直分布的影響［96］。

5 深耕深松與其他技術(shù)的集成模式及效果

深耕深松與翻耕、旋耕、耙地、耱地等耕作方式組合會(huì)形成各具特色的耕作方式，可有效避免長期采用單一耕作方式造成的土壤板結(jié)；深耕深松與其他培肥和土壤調(diào)理措施（如秸稈還田、施用有機(jī)肥、種植綠肥、施用石灰等）組合集成后能作為耕地質(zhì)量保護(hù)與提升的措施，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)增效。秸稈還田具有改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)含量等優(yōu)點(diǎn)［97］；Liu等通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，短期深松結(jié)合秸稈的耕作方式可以通過顯著增加易氧化有機(jī)碳與土壤有機(jī)碳比率改善耕層深層和表層土壤微生物群落特征，最終提高我國東北地區(qū)的作物產(chǎn)量［98］；適量的作物殘茬與耕層土壤混合后會(huì)使土壤中的碳氮比保持在適當(dāng)?shù)谋嚷剩?9］；閆洪奎等研究發(fā)現(xiàn)，深松處理結(jié)合秸稈還田可以降低耕層土壤孔隙度和堿解氮、速效鉀的含量［100］；胡心意等通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秸稈還田提高了土壤微生物磷脂脂肪酸總含量、細(xì)菌和真菌的磷脂脂肪酸含量［101］；宮亮等通過8年田間定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連年深松比隔年深松的作物增產(chǎn)效果好，深松配合施用有機(jī)肥后顯著增加了玉米產(chǎn)量，但其增產(chǎn)速率隨有機(jī)肥用量增加而降低［102］；龍潛等研究發(fā)現(xiàn)，深耕-深松輪耕處理后作物根部發(fā)育良好利于吸收養(yǎng)分，因而深層土壤養(yǎng)分含量較高［103］。且相比小麥季旋耕的傳統(tǒng)耕作方式，深耕-深松輪耕處理產(chǎn)量顯著增加；王科等研究發(fā)現(xiàn)，“深翻-深施肥-淺旋蓋種”模式能使稻麥輪作系統(tǒng)中的稻茬小麥產(chǎn)量增長10%左右［104］。

6 展望

針對土壤板結(jié)、耕層變淺等問題，本文梳理歸納深耕深松耕作方式對不同區(qū)域不同土類類型的耕地土壤緊實(shí)度、容重、土壤水分、孔隙度、土壤團(tuán)聚體等物理性狀以及主要養(yǎng)分指標(biāo)、土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性、有機(jī)碳含量等生物性狀的影響，側(cè)重探討深耕深松對玉米、小麥等旱地作物以及水稻產(chǎn)量的影響，以期客觀評(píng)估深耕深松的優(yōu)缺點(diǎn)，并對未來開展深耕深松耕作方式提出展望。

（1）關(guān)于深耕深松耕作方式是否會(huì)打破水稻土犁底層從而造成水稻減產(chǎn)、水稻土深耕深松擾動(dòng)過程機(jī)制、耕作方式生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算等研究應(yīng)更加深入。

（2）由于地域差異大，農(nóng)業(yè)集約化和機(jī)械化程度不一致，深耕深松耕作前需充分了解耕作區(qū)域土壤是否存在障礙層、板結(jié)、耕層淺薄等障礙因素，重點(diǎn)考察耕作深度、壟間距、深松后的年份與不同作物產(chǎn)量之間的關(guān)系。根據(jù)土壤條件和耕作制度等基本情況確定機(jī)器選擇和適宜的耕作深度，考慮將其他耕作方式及秸稈還田不斷與深耕深松組合、集成，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整的試驗(yàn)方案，契合區(qū)域耕地土壤情況。

（3）當(dāng)前研究主要集中在深松（耕）結(jié)合單一技術(shù)搭配對土壤理化性質(zhì)和某一作物產(chǎn)量、生長情況的影響，涉及長期實(shí)行深松（耕）導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)和作物產(chǎn)量的研究，以及深耕深松搭配耕作技術(shù)后產(chǎn)生的差異性研究較少，而長期采用單一耕作方式可能會(huì)引起土壤結(jié)構(gòu)或肥力某一方面不協(xié)調(diào)。可根據(jù)全國九大農(nóng)業(yè)區(qū)或不同土壤類型設(shè)立深耕深松與其他技術(shù)集成的示范區(qū)，將深耕深松的機(jī)器選擇、不同深度、耕作方式組合、是否覆蓋還田等納入試驗(yàn)方案中，以期建立可持續(xù)發(fā)展，可動(dòng)態(tài)調(diào)整的科學(xué)高效耕作模式。

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收稿日期：2022-09-20

基金項(xiàng)目：耕地質(zhì)量保護(hù)專項(xiàng)-國家耕地質(zhì)量監(jiān)測（編號(hào)：21190017/125C0505）。

作者簡介：丁琪洵（1997—），女，江蘇泰興人，碩士研究生，主要從事耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)與提升相關(guān)研究。E-mail：929411721@qq.com。

通信作者：馬友華，博士，教授，主要從事耕地質(zhì)量與土壤修復(fù)相關(guān)研究。E-mail：yhma@ahau.edu.cn。