機(jī)械深松對(duì)蘇打鹽堿土鹽堿特征及玉米生長(zhǎng)的影響

顧 鑫，李 娜，任翠梅，王麗娜，芮海英，張麗娜

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163316）

鹽堿土作為劣質(zhì)土壤的典型代表，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。黑龍江省大慶地區(qū)鹽堿土以碳酸鈉和碳酸氫鈉為主要鹽分，是我國(guó)東北松嫩平原蘇打型鹽堿土［1］，交換性鈉離子含量高，土壤堿化度高，土質(zhì)緊密易膠結(jié)，土壤通體滲透性較差，土壤區(qū)域生態(tài)環(huán)境十分脆弱，不利于農(nóng)業(yè)耕作，危害地上農(nóng)作物的生長(zhǎng)［2］。耕作措施是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要部分，適宜有效的耕作技術(shù)能夠調(diào)控土壤環(huán)境，改善土壤質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。近年來(lái)，機(jī)械深松整地耕作措施作為保護(hù)性耕作技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注［3-4］。機(jī)械深松耕作措施即是利用不同的動(dòng)力機(jī)械配套相應(yīng)的深松機(jī)械只疏松土壤而不翻轉(zhuǎn)土壤［5］，從而達(dá)到破除土壤犁底層、減輕耕作阻力的目的。相關(guān)研究表明，深松耕作可以引起土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使土壤容重和緊實(shí)度顯著降低，孔隙度增大，通透性增強(qiáng)［6-7］，有利于降雨或灌溉水分向地下滲入，減少地表徑流的形成［8］。深松耕作還能夠增加土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量［9］，增強(qiáng)土壤酶活性［10］，提高土壤菌群豐度指數(shù)與多樣性指數(shù)［11］。深松耕作提高耕作層的厚度，有利于土壤蓄水、保肥和通氣［12］，為農(nóng)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。為此，筆者通過(guò)田間試驗(yàn)研究深松耕作措施對(duì)蘇打鹽堿土不同土層鹽堿特征及玉米生長(zhǎng)的影響，旨為蘇打鹽堿土科學(xué)耕作提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院試驗(yàn)基地（46°40′N、125°14′E），地勢(shì)相對(duì)較低，地形類型為碟形凹地，處于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受蒙古內(nèi)陸冷空氣和海洋暖流季風(fēng)影響，降水偏少、冬季寒冷、春季風(fēng)多。年均氣溫3.3 ℃，年均風(fēng)速3.8 m/s，年均降水量426 mm，年均蒸發(fā)量972 mm，年日照時(shí)數(shù)2726 h。土壤類型為以鈉質(zhì)碳酸鹽（Na2CO3、NaHCO3）為主要鹽分的蘇打型鹽堿土。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理：常規(guī)耕作不深松（CK）、機(jī)械深松30 cm（S30）、機(jī)械深松40 cm（S40）。利用全方位震動(dòng)深松機(jī)于前茬農(nóng)作物收獲后當(dāng)年秋季進(jìn)行松土，次年播種農(nóng)作物為玉米（品種：先玉335），各處理采用田間大區(qū)對(duì)比，無(wú)重復(fù)設(shè)計(jì)，每個(gè)大區(qū)面積均為3333.5 m2，壟寬65 cm，株距25 cm，單粒單行種植。各處理均采取坐水播種以預(yù)防春旱影響出苗，后期雨養(yǎng)旱作不進(jìn)行人工灌溉，氮磷鉀復(fù)合型專用肥（N-P2O5-K2O：28-12-10）作為底肥在秋整地時(shí)一次性施入525 kg/km2。2015—2018 年連續(xù)每年秋季松土，2019年采集土壤與植株樣品。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

在農(nóng)作物播種期（種植前）、開(kāi)花期和收獲期分別采集各處理土壤5 層（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm）樣品，利用“IS139型”pH計(jì)測(cè)定土壤pH（1∶2.5土水比），利用“DDS-307型”電導(dǎo)率儀測(cè)定土壤電導(dǎo)率（EC，1∶5土水比），均重復(fù)測(cè)定3次。在收獲期，每個(gè)處理隨機(jī)選取30株玉米植株調(diào)查株高、莖粗、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、行粒數(shù)，采用對(duì)角線五點(diǎn)取樣法［13］測(cè)定籽粒產(chǎn)量并折算成14%標(biāo)準(zhǔn)含水量的產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行整理，采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行方差分析與多重比較（Duncan’s新復(fù)極差法，顯著水平為5%），利用OriginPro 2017軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤EC分布特征

土壤EC的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。在作物生長(zhǎng)階段內(nèi)，S30和S40處理0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm土壤EC均低于CK處理。播種期，S30、S40各層土壤平均EC分別為115.1、110.9 μs/cm，分別比CK低12.48%、15.68%。開(kāi)花期，S30、S40各層土壤平均EC分別為101.2、98.3 μs/cm，分別比CK低14.10%、16.56%。收獲期，S30、S40各層土壤平均EC分別為92.2、90.4 μs/cm，分別比CK低3.52%、5.42%。

圖1 不同處理土壤EC分布特征Fig.1 Distribution characteristics of soil EC under different treatments

2.2 不同處理土壤pH分布特征

土壤pH測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。在作物生長(zhǎng)階段內(nèi)，S30和S40處理0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm土壤pH 均低于CK 處理。播種期，S30、S40 各層土壤pH 分別平均為8.423、8.388，分別比CK 低2.97%、3.38%。開(kāi)花期，S30、S40 各層土壤pH 分別平均為8.914、8.902，分別比CK 低0.26%、0.40%。收獲期，S30、S40各層土壤pH分別平均為8.701、8.731，分別比CK低2.01%、1.67%。

圖2 不同處理土壤pH分布特征Fig.2 Distribution characteristics of soil pH under different treatments

2.3 不同處理玉米植株性狀

玉米植株各性狀的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。不同處理之間株高、穗位高、穗長(zhǎng)、籽粒產(chǎn)量均達(dá)到差異顯著；S40穗粗顯著高于CK和S30，但CK和S30之間穗粗差異不顯著；S30和S40之間行粒數(shù)差異不顯著，卻顯著高于CK；不同處理之間莖粗和禿尖長(zhǎng)差異均不顯著。S30株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量分別為289.93 cm、98.00 cm、17.97 cm、3.82 cm、38.83粒、8542.87 kg/hm2，分別比CK高1.96%、6.06%、6.31%、0.26%、5.14%、16.40%；S40 株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量分別為296.93 cm、109.33 cm、18.63 cm、4.01 cm、39.37 粒、9020.33 kg/hm2，分別比CK 高4.42%、18.33%、10.26%、5.43%、6.59%、22.90%。

3 討論與結(jié)論

土壤鹽堿特征是蘇打鹽堿土十分重要的指標(biāo)參數(shù)，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生直接影響。土壤水溶液中各種可溶性陰陽(yáng)鹽離子含量越多，其導(dǎo)電性越強(qiáng)，土壤EC就越高［14］。土壤堿性越強(qiáng)，土壤pH就越高［15］。本研究結(jié)果表明，深松耕作處理中0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm 各層土壤EC 和pH 均低于常規(guī)耕作不深松處理，這與前人研究結(jié)果［16］相似。其原因可能在于深松耕作增加了土壤孔隙度［17］，土體變得疏松通透，提高了土壤表層水分向下淋溶的能力［18］，減少水分蒸發(fā)，抑制土壤底層鹽分向上遷移［19］，進(jìn)而導(dǎo)致土壤EC 和pH 下降。整體上看，深松40 cm 各層土壤平均EC 和pH 下降幅度大于深松30 cm。多年機(jī)械耕作導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)被壓實(shí)緊密，形成堅(jiān)硬的犁底層［20］，淺耕使得土壤犁底層上移動(dòng)，不利于水分、空氣的滲透，阻礙農(nóng)作物根系向下生長(zhǎng)［21］，從而影響農(nóng)作物的發(fā)育。本研究結(jié)果表明，深松耕作顯著提高了玉米植株株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，而對(duì)植株莖粗和禿尖長(zhǎng)無(wú)顯著影響，深松40 cm 玉米作物長(zhǎng)勢(shì)好于深松30 cm。深松耕作有助于形成虛實(shí)共存的土壤結(jié)構(gòu)［22］，增加土壤氣體交換的機(jī)會(huì)，促進(jìn)土壤微生物的活化和礦物質(zhì)的分解［23］，同時(shí)增強(qiáng)土體滲透能力，減少肥料徑流損失，提高肥料利用率［24］，有利于作物根系深扎生長(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育。綜上所述，深松耕作能夠有效削弱蘇打鹽堿土鹽害和堿害，改善土壤性狀，促進(jìn)玉米作物的生長(zhǎng)，顯著提高玉米籽粒產(chǎn)量，深松40 cm效果優(yōu)于深松30 cm。