机械深松对苏打盐碱土盐碱特征及玉米生长的影响

顾 鑫，李 娜，任翠梅，王丽娜，芮海英，张丽娜

（黑龙江省农业科学院大庆分院，黑龙江 大庆 163316）

盐碱土作为劣质土壤的典型代表，严重影响了农业经济的发展。黑龙江省大庆地区盐碱土以碳酸钠和碳酸氢钠为主要盐分，是我国东北松嫩平原苏打型盐碱土［1］，交换性钠离子含量高，土壤碱化度高，土质紧密易胶结，土壤通体渗透性较差，土壤区域生态环境十分脆弱，不利于农业耕作，危害地上农作物的生长［2］。耕作措施是农业生产中不可缺少的重要部分，适宜有效的耕作技术能够调控土壤环境，改善土壤质量，促进农作物生长。近年来，机械深松整地耕作措施作为保护性耕作技术受到国内外学者的关注［3-4］。机械深松耕作措施即是利用不同的动力机械配套相应的深松机械只疏松土壤而不翻转土壤［5］，从而达到破除土壤犁底层、减轻耕作阻力的目的。相关研究表明，深松耕作可以引起土壤结构发生变化，使土壤容重和紧实度显著降低，孔隙度增大，通透性增强［6-7］，有利于降雨或灌溉水分向地下渗入，减少地表径流的形成［8］。深松耕作还能够增加土壤有机碳的储量［9］，增强土壤酶活性［10］，提高土壤菌群丰度指数与多样性指数［11］。深松耕作提高耕作层的厚度，有利于土壤蓄水、保肥和通气［12］，为农作物生长创造良好的土壤环境。为此，笔者通过田间试验研究深松耕作措施对苏打盐碱土不同土层盐碱特征及玉米生长的影响，旨为苏打盐碱土科学耕作提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省农业科学院大庆分院试验基地（46°40′N、125°14′E），地势相对较低，地形类型为碟形凹地，处于北温带大陆性季风气候区，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风影响，降水偏少、冬季寒冷、春季风多。年均气温3.3 ℃，年均风速3.8 m/s，年均降水量426 mm，年均蒸发量972 mm，年日照时数2726 h。土壤类型为以钠质碳酸盐（Na2CO3、NaHCO3）为主要盐分的苏打型盐碱土。

1.2 试验方法

试验共设置3个处理：常规耕作不深松（CK）、机械深松30 cm（S30）、机械深松40 cm（S40）。利用全方位震动深松机于前茬农作物收获后当年秋季进行松土，次年播种农作物为玉米（品种：先玉335），各处理采用田间大区对比，无重复设计，每个大区面积均为3333.5 m2，垄宽65 cm，株距25 cm，单粒单行种植。各处理均采取坐水播种以预防春旱影响出苗，后期雨养旱作不进行人工灌溉，氮磷钾复合型专用肥（N-P2O5-K2O：28-12-10）作为底肥在秋整地时一次性施入525 kg/km2。2015—2018 年连续每年秋季松土，2019年采集土壤与植株样品。

1.3 项目测定

在农作物播种期（种植前）、开花期和收获期分别采集各处理土壤5 层（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm）样品，利用“IS139型”pH计测定土壤pH（1∶2.5土水比），利用“DDS-307型”电导率仪测定土壤电导率（EC，1∶5土水比），均重复测定3次。在收获期，每个处理随机选取30株玉米植株调查株高、茎粗、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长、行粒数，采用对角线五点取样法［13］测定籽粒产量并折算成14%标准含水量的产量。

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2016进行整理，采用SPSS 25.0软件进行方差分析与多重比较（Duncan’s新复极差法，显著水平为5%），利用OriginPro 2017软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理土壤EC分布特征

土壤EC的测定结果见图1。在作物生长阶段内，S30和S40处理0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm土壤EC均低于CK处理。播种期，S30、S40各层土壤平均EC分别为115.1、110.9 μs/cm，分别比CK低12.48%、15.68%。开花期，S30、S40各层土壤平均EC分别为101.2、98.3 μs/cm，分别比CK低14.10%、16.56%。收获期，S30、S40各层土壤平均EC分别为92.2、90.4 μs/cm，分别比CK低3.52%、5.42%。

图1 不同处理土壤EC分布特征Fig.1 Distribution characteristics of soil EC under different treatments

2.2 不同处理土壤pH分布特征

土壤pH测定结果见图2。在作物生长阶段内，S30和S40处理0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm土壤pH 均低于CK 处理。播种期，S30、S40 各层土壤pH 分别平均为8.423、8.388，分别比CK 低2.97%、3.38%。开花期，S30、S40 各层土壤pH 分别平均为8.914、8.902，分别比CK 低0.26%、0.40%。收获期，S30、S40各层土壤pH分别平均为8.701、8.731，分别比CK低2.01%、1.67%。

图2 不同处理土壤pH分布特征Fig.2 Distribution characteristics of soil pH under different treatments

2.3 不同处理玉米植株性状

玉米植株各性状的测定结果见图3。不同处理之间株高、穗位高、穗长、籽粒产量均达到差异显著；S40穗粗显著高于CK和S30，但CK和S30之间穗粗差异不显著；S30和S40之间行粒数差异不显著，却显著高于CK；不同处理之间茎粗和秃尖长差异均不显著。S30株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数、籽粒产量分别为289.93 cm、98.00 cm、17.97 cm、3.82 cm、38.83粒、8542.87 kg/hm2，分别比CK高1.96%、6.06%、6.31%、0.26%、5.14%、16.40%；S40 株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数、籽粒产量分别为296.93 cm、109.33 cm、18.63 cm、4.01 cm、39.37 粒、9020.33 kg/hm2，分别比CK 高4.42%、18.33%、10.26%、5.43%、6.59%、22.90%。

3 讨论与结论

土壤盐碱特征是苏打盐碱土十分重要的指标参数，对农作物的生长产生直接影响。土壤水溶液中各种可溶性阴阳盐离子含量越多，其导电性越强，土壤EC就越高［14］。土壤碱性越强，土壤pH就越高［15］。本研究结果表明，深松耕作处理中0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm 各层土壤EC 和pH 均低于常规耕作不深松处理，这与前人研究结果［16］相似。其原因可能在于深松耕作增加了土壤孔隙度［17］，土体变得疏松通透，提高了土壤表层水分向下淋溶的能力［18］，减少水分蒸发，抑制土壤底层盐分向上迁移［19］，进而导致土壤EC 和pH 下降。整体上看，深松40 cm 各层土壤平均EC 和pH 下降幅度大于深松30 cm。多年机械耕作导致土壤结构被压实紧密，形成坚硬的犁底层［20］，浅耕使得土壤犁底层上移动，不利于水分、空气的渗透，阻碍农作物根系向下生长［21］，从而影响农作物的发育。本研究结果表明，深松耕作显著提高了玉米植株株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数和籽粒产量，而对植株茎粗和秃尖长无显著影响，深松40 cm 玉米作物长势好于深松30 cm。深松耕作有助于形成虚实共存的土壤结构［22］，增加土壤气体交换的机会，促进土壤微生物的活化和矿物质的分解［23］，同时增强土体渗透能力，减少肥料径流损失，提高肥料利用率［24］，有利于作物根系深扎生长，进而促进玉米的生长发育。综上所述，深松耕作能够有效削弱苏打盐碱土盐害和碱害，改善土壤性状，促进玉米作物的生长，显著提高玉米籽粒产量，深松40 cm效果优于深松30 cm。