機械深松對蘇打鹽堿土鹽堿特征及玉米生長的影響

顧 鑫，李 娜，任翠梅，王麗娜，芮海英，張麗娜

（黑龍江省農業科學院大慶分院，黑龍江 大慶 163316）

鹽堿土作為劣質土壤的典型代表，嚴重影響了農業經濟的發展。黑龍江省大慶地區鹽堿土以碳酸鈉和碳酸氫鈉為主要鹽分，是我國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，土質緊密易膠結，土壤通體滲透性較差，土壤區域生態環境十分脆弱，不利于農業耕作，危害地上農作物的生長［2］。耕作措施是農業生產中不可缺少的重要部分，適宜有效的耕作技術能夠調控土壤環境，改善土壤質量，促進農作物生長。近年來，機械深松整地耕作措施作為保護性耕作技術受到國內外學者的關注［3-4］。機械深松耕作措施即是利用不同的動力機械配套相應的深松機械只疏松土壤而不翻轉土壤［5］，從而達到破除土壤犁底層、減輕耕作阻力的目的。相關研究表明，深松耕作可以引起土壤結構發生變化，使土壤容重和緊實度顯著降低，孔隙度增大，通透性增強［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碳的儲量［9］，增強土壤酶活性［10］，提高土壤菌群豐度指數與多樣性指數［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］，為農作物生長創造良好的土壤環境。為此，筆者通過田間試驗研究深松耕作措施對蘇打鹽堿土不同土層鹽堿特征及玉米生長的影響，旨為蘇打鹽堿土科學耕作提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于黑龍江省農業科學院大慶分院試驗基地（46°40′N、125°14′E），地勢相對較低，地形類型為碟形凹地，處于北溫帶大陸性季風氣候區，受蒙古內陸冷空氣和海洋暖流季風影響，降水偏少、冬季寒冷、春季風多。年均氣溫3.3 ℃，年均風速3.8 m/s，年均降水量426 mm，年均蒸發量972 mm，年日照時數2726 h。土壤類型為以鈉質碳酸鹽（Na2CO3、NaHCO3）為主要鹽分的蘇打型鹽堿土。

1.2 試驗方法

試驗共設置3個處理：常規耕作不深松（CK）、機械深松30 cm（S30）、機械深松40 cm（S40）。利用全方位震動深松機于前茬農作物收獲后當年秋季進行松土，次年播種農作物為玉米（品種：先玉335），各處理采用田間大區對比，無重復設計，每個大區面積均為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防春旱影響出苗，后期雨養旱作不進行人工灌溉，氮磷鉀復合型專用肥（N-P2O5-K2O：28-12-10）作為底肥在秋整地時一次性施入525 kg/km2。2015—2018 年連續每年秋季松土，2019年采集土壤與植株樣品。

1.3 項目測定

在農作物播種期（種植前）、開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計測定土壤pH（1∶2.5土水比），利用“DDS-307型”電導率儀測定土壤電導率（EC，1∶5土水比），均重復測定3次。在收獲期，每個處理隨機選取30株玉米植株調查株高、莖粗、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長、行粒數，采用對角線五點取樣法［13］測定籽粒產量并折算成14%標準含水量的產量。

1.4 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2016進行整理，采用SPSS 25.0軟件進行方差分析與多重比較（Duncan’s新復極差法，顯著水平為5%），利用OriginPro 2017軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理土壤EC分布特征

土壤EC的測定結果見圖1。在作物生長階段內，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測定結果見圖2。在作物生長階段內，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定結果見圖3。不同處理之間株高、穗位高、穗長、籽粒產量均達到差異顯著；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之間行粒數差異不顯著，卻顯著高于CK；不同處理之間莖粗和禿尖長差異均不顯著。S30株高、穗位高、穗長、穗粗、行粒數、籽粒產量分別為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、穗粗、行粒數、籽粒產量分別為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 討論與結論

土壤鹽堿特征是蘇打鹽堿土十分重要的指標參數，對農作物的生長產生直接影響。土壤水溶液中各種可溶性陰陽鹽離子含量越多，其導電性越強，土壤EC就越高［14］。土壤堿性越強，土壤pH就越高［15］。本研究結果表明，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 均低于常規耕作不深松處理，這與前人研究結果［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，抑制土壤底層鹽分向上遷移［19］，進而導致土壤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。多年機械耕作導致土壤結構被壓實緊密，形成堅硬的犁底層［20］，淺耕使得土壤犁底層上移動，不利于水分、空氣的滲透，阻礙農作物根系向下生長［21］，從而影響農作物的發育。本研究結果表明，深松耕作顯著提高了玉米植株株高、穗位高、穗長、穗粗、行粒數和籽粒產量，而對植株莖粗和禿尖長無顯著影響，深松40 cm 玉米作物長勢好于深松30 cm。深松耕作有助于形成虛實共存的土壤結構［22］，增加土壤氣體交換的機會，促進土壤微生物的活化和礦物質的分解［23］，同時增強土體滲透能力，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，進而促進玉米的生長發育。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，促進玉米作物的生長，顯著提高玉米籽粒產量，深松40 cm效果優于深松30 cm。