不同农艺措施对土壤理化性质的影响

摘要  ［目的］揭示不同农艺措施对土壤理化性质的影响，筛选适宜宁南山区的种植技术模式。［方法］通过设置G1（翻耕不覆膜）、G2（翻耕覆膜+保水剂）、G3（翻耕覆膜）、G4（深松不覆膜）、G5（深松覆膜+保水剂）、G6（深松覆膜）6个处理，研究不同耕作模式下不同保水措施对土壤结构、养分和水分的影响。［结果］不同技术模式对土壤理化性质有明显影响，与翻耕相比，深松处理提高了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量，有利于大粒径团聚体的形成，提高了土壤田间持水量，降低了土壤容重，其中深松覆膜+保水剂处理的效果最佳；相关分析表明土壤大粒径团聚体百分含量与土壤各养分均呈正相关。［结论］在该地区土壤和气候条件下，深松覆膜+保水剂可作为理想的耕作技术模式。

关键词  耕作技术；深松模式；保水措施；土壤理化性质；土壤肥力

中图分类号  S153  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0063-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.016

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Different Agronomic Measures on Soil Physicochemical Properties

WANG Lei1， JI Qiang1， 2， WANG Ya-lin1 et al

（1. College of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan，Ningxia 750021;2. Institute of Resources and Environment， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan，Ningxia 750002）

Abstract  ［Objective］To reveal the effects of different agronomic measures on the soil physicochemical properties，a suitable planting technology model was selected in the mountainous area of southern Ningxia.［Method］ Six treatments were set up， including G1 （tillage without mulching）， G2（tilling and mulching + water-retaining agent）， G3 （tilling and mulching）， G4 （deep loosening without mulching）， G5 （deep-loose and mulching+water retaining agent） and G6 （deep-loose and mulching）， to study the effects of different water retaining measures on soil structure， nutrients and moisture under different tillage modes.［Result］The different technical modes had significant effects on soil physicochemical properties. Compared with tilling， deep loosening treatment increased the contents of soil organic matter， total nitrogen， available phosphorus and available potassium， was beneficial to the formation of large-particle size aggregates， increased soil field water capacity and reduced soil bulk density， and the deep-loose and mulching+water retaining agent treatment had the best effect. Correlation analysis showed that there was a positive correlation between the percentage of large particle size aggregates and all soil nutrients.［Conclusion］Under the conditions of soil and climate in this area， the deep-loose and mulching+water retaining agent can be used as the ideal tillage technology mode.

Key words  Tillage technology;Deep-loose mode;Water retention measures;Soil physicochemical property;Soil fertility

基金项目  十四五农业高质量发展与生态保护项目（NGSB-2021-11-05）；农业基础性长期性科技工作观测监测项目（NAES091AE18）。

作者简介  王磊 （1999—），男，宁夏固原人，硕士研究生，研究方向：农业资源利用。*通信作者，副教授，硕士生导师，从事土壤改良与农业废弃物资源化利用研究。

收稿日期  2023-03-17

宁夏南部山区（简称宁南山区）地处黄土高原西北边缘，气候干旱，年内降雨分布极为不均，农业用地以坡耕地、梯田为主，土壤有机质含量低，水土流失较为严重，生态环境脆弱，从而制约当地农业生产与经济发展［1］。该区域具有较好的种植优势，如土地辽阔、空气质量高、无污染等，但存在干旱少雨、沟壑纵横、生态环境恶化等问题，加之耕作管理措施不当，造成耕层过浅、犁底层过厚，导致土质退化，严重影响着该地区农业高效可持续发展［2-3］。

土壤耕作是重要的农业生产技术措施，合理的耕作方式可以有效改善土壤理化性质，提高土壤肥力，从而加强土壤生产力。其中深松技术能够打破犁底层而加深耕层，增加土壤的蓄水保肥能力，从而达到改善生态环境、提高土地利用率的目的［4］。深松是一种利用深松机进行操作的新型的保护性耕作，在翻转土壤表层、打破犁底层的同时不会造成耕层的混乱，有较好的松土效果［5］。有研究表明，深松条件下土壤有机碳的密度提升幅度最大［6］。宿庆瑞等［4］研究表明深松技术模式对于土壤速效磷的提升有明显帮助。李婷婷等［7］以退化黑土为研究对象，发现深松模式下降低土壤容重、提高田间持水量的效果最佳。

地膜覆盖和施用保水剂是常见的保水措施。许多学者对地膜覆盖进行了大量研究，发现地膜覆盖可以提高土壤肥力，增强土壤微生物活动，有效养分流失减少［8-9］。刘小虎等［10］研究表明，地膜覆盖较之不覆盖土壤有机质、速效磷、速效钾含量均有不同程度的增加。保水剂是一种高分子吸水树脂，吸水能力强，无毒无害，可反复吸水、释水，同时还具有缓释肥料和农药的作用，从而为作物生长提供必要的养分［11］。保水剂对旱地土壤水分的保蓄和土壤结构的改善具有积极的意义［12］。

关于不同的耕作模式下保水措施的研究不够充分，长期定位试验较少。笔者针对宁南山区土壤基础地力低下、土壤有机质含量低、水土流失严重、生态环境脆弱等问题研究了不同耕作模式下不同保水剂对土壤理化性质的影响，揭示农艺措施对土壤的保护效应，为该地区耕作技术模式的筛选和推广应用提供科学依据。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验于2021年4月在宁夏西吉县马建乡马建村庄子沟（35°56′39″N，105°30′11″E）进行，该地属于典型的温带大陆性季风气候，常年干旱少雨。年平均气温12.8 ℃，年降水量570.5 mm，无霜期达198 d，试验地为砂壤土。试验开始时，耕层土壤的基本化学性质分别为0～20 cm，有机质16.42 g/kg，全氮0.93 g/kg，速效钾242.50 mg/kg，速效磷20.17 mg/kg；20～40 cm，有机质13.13 g/kg，全氮0.51 g/kg，速效钾122.50 mg/kg，速效磷5.81 mg/kg。

1.2  试验设计

采用裂区试验设计，耕作方式分为翻耕和深松，保水措施分为不覆膜、覆膜、覆膜+保水剂，不同组合为6个处理，分别为G1（翻耕不覆膜）、G2（翻耕覆膜+保水剂）、G3（翻耕覆膜）、G4（深松不覆膜）、G5（深松覆膜+保水剂）、G6（深松覆膜）。地膜为无色透明的普通地膜，保水剂种类为聚丙烯酸钠，用量为75 kg/hm2。以玉米宁单19号为供试作物，2021年4月播种，10月收获，小区面积为80 m2（长16 m，宽5 m），总长度55 m，设置3次重复，不同处理之间种植密度和施肥状况一致，玉米种植密度为5.25万株/hm2，播种前施用尿素160 kg/hm2、磷酸二氢铵120 kg/hm2，到玉米拔节期追施尿素80 kg/hm2。试验地具有相对较高的钾素含量，所以试验地未施钾肥。

1.3  样品采集

在试验前期采取0～60 cm深度土样，每隔20 cm分层，按 “X”法，多点混合采取基础样品。试验期内用相同的采样方法按照试验处理在播种前和收获后采样，播种前采样主要用于测定土壤容重和田间持水量，收获后的土壤样品用于测定土壤团聚体。按试验处理采取0～100 cm深度土样，每隔20 cm分层进行土壤水分的测定。有机质、全氮、速效磷、速效钾等常规肥力指标按试验处理采取0～40 cm深度土样，每隔20 cm分层进行采样。

1.4  测定项目与方法

采用烘干法测定土壤水分，采用环刀法［13］测定土壤容重；采用湿筛法［14］测定土壤团聚体。有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；全氮含量采用凯式定氮法测定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾含量用1 mol/L NH4OAc溶液浸提-火焰光度法测定。

1.5  数据分析

以Excel 2016软件处理数据和作图，同时采用Origin2021b 软件进行单因素方差分析。

2  结果与分析

2.1  不同农艺措施对土壤养分的影响

土壤有机质是土壤肥力和基础地力最重要的物质基础，是土壤中一个关键组分［15-16］。由表1可知，随着土层深度的增加，土壤有机质含量呈下降趋势。整体上深松处理（G4、G5、G6）显著高于翻耕处理（G1、G2、G3）。在0～20 cm土层中，G6较G4有机质含量显著增加了15.6%，翻耕处理（G1、G2、G3）之间均无显著差异。在20～40 cm土层中，较G1而言，G3和G4有机质含量分别显著增加了73.4%和60.0%；G2相比于G3有机质含量无显著性变化，相比于G5有机质含量显著降低了11.2%；G6较G3有机质含量显著增加了15.3%，较G4有机质含量显著增加了25.0%；G5与G6之间无显著差异。