不同耕翻深度对土壤养分及水稻产量的影响

摘要 ［目的］了解不同耕翻深度对引黄灌区农田土壤蓄水保墒、养分及作物产量的影响，探寻能充分营造水、肥、气等水稻良好生长环境的合理耕翻深度，以期为引黄灌区水稻合理耕层构建及作物高产栽培提供理论参考。［方法］采用完全随机设计，设置3个耕翻深度处理，分别为耕翻22～25 cm、耕翻30～32 cm、耕翻38～42 cm，研究不同耕翻深度对土壤容重、含水率、土壤养分、水稻产量的影响。［结果］在不同耕翻深度下土壤含水率整体表现在耕翻30～32 cm处理下较高；土壤容重在0～10 cm土层下以耕翻22～25 cm处理较低，在20～40 cm土层下以耕翻30～32、38～42 cm处理较低，且耕翻30～32 cm处理显著低于38～42 cm处理；有机质、有效磷和速效钾含量在0～20 cm土层以耕翻30～32 cm处理较高，在20～40 cm土层以耕翻38～42 cm处理较高；水稻产量耕翻30～32 cm处理显著高于耕翻22～25和38～42 cm处理；通过主成分综合评价得到耕翻30～32 cm处理>耕翻38～42 cm>耕翻22～25 cm。［结论］不同耕翻深度可影响耕层土壤结构及土壤养分，进而影响土壤的蓄水保温效应，促进作物生长和产量提高，在该地土壤条件下耕翻30～32 cm处理对土壤的综合改善效果最佳，水稻产量较高。

关键词 耕翻深度；容重；含水率；土壤养分；水稻；产量

中图分类号 S341.1  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）03-0141-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.034

Effects of Different Plowing Depth on Soil Nutrients and Rice Yield

Abstract ［Objective］To understand the effects of different tillage depths on soil water storage and moisture conservation， nutrients and crop yield in the Yellow River Diversion Irrigation Area， and explore a reasonable tillage depth that can fully create a good growth environment for rice， such as water， fertilizer and gas， so as to provide a theoretical reference for the reasonable construction of the tilth layer of rice and the cultivation of high yield crops in the Yellow River Diversion Irrigation Area.［Method］The experiment adopted a completely random design and set up three tillage depth treatments， namely 22-25， 30-32 and 38-42 cm， to study the effects of different tillage depth on soil bulk density， water content， soil nutrients and rice yield.［Result］The soil moisture content under different tillage depth was higher under 30-32 cm tillage; The soil bulk density was lower in the treatment of 22-25 cm ploughing under 0-10 cm soil layer， lower in the treatment of 30-32 cm ploughing and 38-42 cm ploughing under 20-40 cm soil layer， and the treatment of 30-32 cm ploughing was significantly lower than that of 38-42 cm ploughing. The content of organic matter， available phosphorus and available potassium in 0-20 cm soil layer was higher in 30-32 cm ploughing treatment， and in 20-40 cm soil layer was higher in 38-42 cm ploughing treatment. The rice yield of 30-32 cm tillage was significantly higher than that of 22-25 cm and 38-42 cm tillage; Through the comprehensive evaluation of principal components， it was found that the treatment of 30-32 cm tillage>38-42 cm tillage>22-25 cm tillage.［Conclusion］Different ploughing depths can affect the soil structure and soil nutrients in the tilth layer， thereby affecting the water storage and heat preservation effect of the soil， and promoting crop growth and yield. Under local soil conditions， the 30-32 cm ploughing treatment has the best comprehensive improvement effect on the soil， and the rice yield is high.

Key words Depth of ploughing;Bulk density;Moisture content;Soil nutrients;Rice;Output

水稻是我国主要的粮食作物，其播种面积占全国粮食播种面积的30%左右，产量占50%，更是全球粮食的主要来源。土壤是农业生产活动的基础，承担着为作物提供养分和水分的作用［1］。不同耕作方式会使同样的土壤产生不同的结构，在耕作方式相同时，耕作深度不同也会导致土壤结构发生显著变化。可以通过增加耕作深度来打破土壤犁底层，增加土壤孔隙度，改善土壤理化性质，促进根系下扎，增大根系吸收面积，对作物生长和产量提高有明显改善效果［2］。因此，探究水稻土壤的最佳耕翻深度可以为水稻高产提供科学依据。研究证实，土壤耕作是影响作物生长与产量增加的重要因素之一，合理的耕作方式不仅能提高田间水分利用率，还可以改善土壤理化特性，获得保水增产的效果［3-6］。汤文光等［7］研究发现，土壤翻耕会使土壤中的氮磷钾含量增加，且能够改善土壤结构。Ishaq等［8］在不同耕作方式对土壤养分含量的影响研究中发现，深松与翻耕对土壤速效磷含量有显著影响，但对速效氮和速效钾的影响不大；在15～30和30～60 cm土层深松处理下土壤速效磷含量更高。周国华等［9］设置不同耕作深度的试验结果表明，耕作深度为30 cm时，黄草乌的丰产性最佳。贺峰［10］研究表明，耕作深度为25～30 cm时，小麦增产增收效果明显。兰全美等［11］研究发现翻耕处理的水稻生长更好，产量也最高。大量研究多局限于不同耕作方式对土壤物理性质的影响，而在某一耕作方式下耕作深度设置变量较少，没有全面讨论不同耕作深度对土壤理化性质的影响。因此，笔者以银川市农牧场的水田试验地为研究对象，探讨不同耕翻深度对土壤耕层理化性质、水稻产量及品质的影响，以期找出适宜本地气候及土壤特点的最适宜耕翻深度，为水稻优质高产提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地块位于银川市西夏区文萃北街与镇芦路交叉口（106°9′23″E，38°34′11″N），海拔为1 116 m，年均降雨量169 mm，年平均气温为8.5 ℃，≥10 ℃的活动积温为3 298.1 ℃，年日照时数为3 000 h，无霜期160 d左右。土壤类型为淡灰钙土，土壤质地为砂壤土，土壤肥力极低，盐碱程度轻。供试土壤基础肥力水平：

pH 8.76，有机质5.10 g/kg，全氮0.090 g/kg，全磷0.28 g/kg，全钾2.90 g/kg，碱解氮22.74 mg/kg，有效磷6.50 mg/kg，速效钾206.03 mg/kg，全盐1.67 g/kg。

1.2 试验材料

供试品种为宁粳41号。

肥料为复合肥（N 14%，P2O5 16%、K2O 15%）、尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%，P2O5 46%）。

1.3 试验设计

采用完全随机设计，不设重复。共设3个处理，处理①耕翻22～25 cm，处理②耕翻30～32 cm，处理③耕翻38～42 cm，各处理在同一条地块上进行，面积为3 680 m2（长160 m，宽23 m）。各处理在水稻收获后留低茬还田，秋深翻后进行激光平田。水稻种植采用播后上水方式，播量330 kg/hm2，行距18 cm。各处理施肥时间、灌溉条件以及其他管理措施同大田。

1.4 指标测定与方法

1.4.1土壤理化指标。在水稻种植前和收获后，各处理分别按0～10、10～20、20～30、30～40 cm土壤分层采集土样。土壤容重采用环刀法测定；土壤含水率采用铝盒法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化还原滴定法（外加热法）测定；有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定。

1.4.2 产量及产量构成因素。收获前选取具有代表性样点1.0 m2样方5个，全部从地上部分收割，计数有效收获穗，从而计算单位面积收获穗，再从中选取有代表性植株20株，分别测定穗长以及穗粒数等。以便携式谷物水分测定仪法得出籽粒水分含量，折算出标准水分下的产量与千粒重。

1.4.3 品质。使用TS-M大米外观品质检测仪测定水稻外观品质（整精米率、出糙率、垩白粒率、垩白度、碎米率、整精米面积均值、粒型）。

1.5 数据统计分析

采用Excel 2020进行数据整理统计，用SPSS 19.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕翻深度对水稻土壤水分分布的影响

耕层结构的差异决定水分在土壤剖面中入渗以及作物对水分吸收利用，最终影响土壤水分的剖面分布特征。由图1可知，在0～40 cm土层，土壤含水率随着土层深度的加深呈逐渐升高的趋势。同时，在不同耕翻深度处理下含水率表现不同。在播种前，0～20 cm耕层以耕翻22～25 cm土壤含水率较高，但与其他2个处理差异不显著。20～40 cm耕层含水率表现以耕翻30 cm以上处理显著高于耕翻22～25 cm处理，其中以耕翻30～32 cm处理含水率最高，与耕翻38～42 cm处理差异不显著，但显著高于耕翻22～25 cm处理。在播种后，0～40 cm土层含水率在各耕翻深度处理间差异较一致，表现为耕翻30～32 cm处理较高。其中，在0～20 cm土层耕翻30～32 cm处理显著高于其他2个处理，在20～40 cm土层显著高于耕翻22～25 cm处理，但与耕翻38～42 cm处理差异不显著。说明耕翻深度在30～32 cm处理下可以获得较高的土壤含水率。

2.2 不同耕翻深度对水稻土壤容重的影响

土壤容重是体现土壤物理性质的重要指标之一，不同耕翻深度对0～40 cm土层容重有一定的影响。耕翻后土壤容重在0～40 cm土层较处理前有所降低。由图2可知，在播种前，不同耕翻深度处理下0～40 cm土层土壤容重差异不大，其中，在20～30 cm土层中，耕翻22～25 cm容重显著高于其他2个处理，分别高6.3%、6.2%，其他2个处理间差异不显著。在收获后，0～10 cm土层以耕翻22～25 cm处理下容重显著低于耕翻30～32和38～42 cm处理，而耕翻30～32和38～42 cm处理间差异不显著。10～20、20～30、30～40 cm土层均表现为耕翻30～32 cm处理下容重较低，且10～20、30～40 cm土层显著低于其他2个处理。