粉垄耕作对植烟土壤理化性质及团聚体特征的影响

摘要  ［目的］探究粉垄耕作对植烟土壤养分含量及团聚体结构影响，为粉垄耕作应用提供理论指导。［方法］以青岛烟区传统翻耕（CK）为对照，对比30 cm（SM1）、40 cm（SM2）、50 cm（SM3）粉垄深度下的土壤养分及团聚体特征的影响。［结果］在相同耕作深度条件下，粉垄耕作技术较传统耕作能够提高植烟土壤全氮、速效磷、有效钾及有机质含量。粉垄耕作增加>2.000 mm、>1.000～2.000 mm机械稳定性团聚体及>0.250 mm水稳定性团聚体含量，促进大团聚体及水稳定性团聚体形成，且以粉垄耕作深度40 cm时的养分含量、平均重量直径（MWD）及几何平均数（WMD）最大，分形维数（D）最小。［结论］ 粉垄耕作技术能够提高植烟土壤养分含量，改善土壤结构，且以40 cm粉垄深度作为青岛烟区最适宜的耕作深度。

关键词  粉垄耕作；植烟土壤；土壤养分；团聚体特征

中图分类号  S153  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）13-0136-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.034

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Smash-ridging Technology on Soil Physicochemical Properties and Aggregates Characteristics of Flue-cured Tobacco Field

BO Guo-dong1， HU Xi-hao2， WANG Shu-jian3 et al

（1. Tobacco Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Qingdao， Shandong 266100;2.Qingdao Tobacco Limited Corporation，Qingdao， Shandong 266100;3.Shandong Tobacco Industrial Co.，Ltd.， Jinan，Shandong 250100）

Abstract  ［Objective］ To study the effect of smash-ridging technology on soil nutrients and soil structure of flue-cured tobacco field， and to provide theoretical guidance for the application of smash-ridging technology. ［Method］ The effects of different tillage depths （30， 40， 50 cm） of smash-ridging technology on soil nutrients and aggregate characteristics of Qingdao tobacco-planting soil were studied. ［Result］ Compared with traditional tillage （CK）， the content of total nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter in tobacco-planting soil could be improved by smash-ridging technology under the same tillage depth condition.The content of mechanical-stable aggregates at >2.000 mm， >1.000-2.000 mm particle size and the water-stable aggregates at >0.250 mm particle size were increased by smash-ridging technology which promoted the formation of large aggregates and water-stable aggregates. Meanwhile， the nutrient content， mean weight diameter （MWD） and geometric mean （WMD） were maximum and the fractal dimension （D） were minimum when the depth of smash-ridging technology was 40 cm. ［Conclusion］ The smash-ridging technology could improve the soil nutrient content and soil structure in Qingdao tobacco-planting area，and the best effect was achieved when the depth of smash-ridging technology was 40 cm.

Key words  Smash-ridging technology;Flue-cured tobacco field;Soil nutrients;Aggregate characteristics

基金项目  山东青岛烟草有限公司科技项目（2020370200240076）。

作者简介  薄国栋（1986—），男，山东临沂人，农艺师，硕士，从事烟草栽培及土壤改良研究。

*通信作者，研究员，硕士，硕士生导师，从事烟草种植及肥料开发研究。

收稿日期  2023-09-13

烤烟作为我国的重要经济作物之一，植烟土壤对烤烟产质量起到重要的作用［1］。但近年来，产区受到耕地资源及种植方式等因素的影响，植烟土壤出现一定耕层浅、板结、养分失调等土壤质量问题，影响烤烟的产量及质量［2］。团聚体作为土壤结构组成的基本单位，其数量比例及分布能够在一定程度上反映土壤质量，对调节土壤结构及土壤生态环境具有重要作用［3］。土壤团聚体稳定性作为土壤质量重要的评价指标，其特征与团聚体的组成、分布及有机质密切相关［4］。研究表明，平均重量直径（MWD）及几何平均数（GMD）能够反映土壤分布及其稳定性，分形维数能够表征团聚体数量组成及其均一性状况［5-7］。因此，研究植烟土壤团聚体稳定性特征对植烟土壤改良具有一定的理论指导意义。

当前烟区传统的农业耕作机具多以小型动力翻耕作业为主，翻耕深度浅导致犁底层变厚而上移动，土壤的通气性、透水性及理化性能变差，作物的根系伸展及生长也受到影响，对水分、养分的吸收变小，土壤的生产力也逐渐下降［8-9］。Pinheiro等［10］研究表明，传统耕作模式能够破坏土壤结构，稳定性团聚体下降，土壤容易被侵蚀。粉垄耕作技术作为一种新型耕作方式，在耕作过程中将土壤进行垂直旋磨，在不破坏土层的情况下，完成粉碎土壤、深耕及起垄等一系列耕作过程［11］。粉垄耕作技术不仅具有犁翻耕的深松作用，而且具有土壤疏松、土粒粉碎均匀的特点［12］，能够打破原有紧实的土壤表层，起到深松土壤、改善土壤结构的作用，扩大土壤的保水保肥能力，对调节土壤水分、肥力、通透性等理化性质具有重要作用［13］。研究表明，粉垄耕作技术能够促进作物根系发育，提高光合效率［14］，对于提高作物产量、提高作物品质、改善土壤生态环境具有一定的作用［15-18］。

笔者以山东青岛烟区典型植烟土壤（棕壤土）为研究对象，分别利用干、湿筛法探究不同粉垄耕作深度对植烟土壤养分及团聚体稳定性特征的影响，旨在为植烟土壤改良寻求适宜的粉垄深度，以提升粉垄技术在烟草种植领域的应用价值。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验于2020年在山东省青岛市黄岛经济开发区宝山镇向阳村（119°86′E，36°01′N）进行。试验地位于温带季风性气候带，年降雨量为700～800 mm，年平均无霜期为195 d，年平均日照时数为2 541.1 h。

1.2  试验设计

共设4个处理，分别为常规翻耕（CK）、30 cm粉垄（SM1）、40 cm粉垄（SM2）、50 cm粉垄（SM3），随机区组设计，小区面积为667 m2，3次重复，垄上种植，垄高20 cm、垄宽70 cm、行距120 cm。起垄前将底肥条施于垄体底部，肥料种类及用量分别为发酵豆饼300 kg/hm2、烟草专用肥324 kg/hm2、硫酸钾复合肥153 kg/hm2。移栽后30～35 d，追施硝酸钾复合肥88.5 kg/hm2，磷酸二胺30 kg/hm2。

1.3  测定项目与方法

1.3.1  样品采集及处理。

烟叶采收后，使用5点取样法垄上采集0～20 cm耕层混合检测样及原状土。混合检测样在阴凉通风处自然风干，过1 mm孔径筛后检测。原状土沿自然结构轻轻掰成直径小于1 cm的小土块，去除植物残体、小石块、及蚯蚓等，风干备用。

1.3.2  测定方法。

参考《土壤农化分析》对混合样进行土壤有机质（重铬酸钾-硫酸氧化法）、全氮（半微量凯氏法）、有效磷（NaHCO3浸提-火焰光度法）、pH（酸度计法）的检测。

参考Kemper等［19］的方法进行土壤团聚体的测定，具体操作如下。

机械稳定性团聚体：将处理后的原状土200 g放入自上而下为2.000、1.000、0.500、0.250及0.105 mm的套筛中，进行筛分，分别获得>2.000、>1.000～2.000、>0.500～1.000、>0.250～0.500、0.105～0.250及<0.105 mm的团聚体，然后分别称其重量。

水稳定性团聚体：称取100 g原状土，每处理3次重复。湿筛法选择与干筛相同筛孔的套筛，利用团粒分析仪进行不同粒径筛分，将筛好的各级团聚体无损地转移到已编号计重的铝盒中，50 ℃烘干称重。

土壤团聚体平均重量直径（MWD）、几何平均数（GMD）、分形维数（D）的计算参考如下公式。

MWD=ni=1xi·wi（1）

式中，xi为i粒级团聚体平均直径，wi为i粒级团聚体重量所占比例。

GMD=Expni=1wiInini=1wi（2）

式中，wi为i粒级团聚体重量所占比例。

M（r<xi）MT=xixmax3-D（3）

式中，MT为供试土壤的总重量，xi为某级团聚体平均直径；M（r<xi）为粒径小于xi的团聚体的重量；MT 为团聚体总重量；xmax为团聚体的最大粒径。

1.4  数据分析与处理

采用Microsoft Excel 2007对试验数据进行整理，SPSS 23.0进行方差分析和皮尔逊相关性检验，origin 2021进行作图。

2  结果与分析

2.1  粉垄耕作对植烟土壤理化性质的影响