叢 聰，王天舒，岳龍凱，周 璇，李玉明，堯水紅*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2.黑龍江北大荒農(nóng)業(yè)股份有限公司291 分公司農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 佳木斯 150090）

坡耕地是東北黑土區(qū)一種典型的土地類型，占黑土區(qū)總耕地面積的60%［1-2］，因此東北坡耕地的可持續(xù)利用對(duì)黑土區(qū)乃至全國(guó)糧食生產(chǎn)安全起著十分重要的作用。近年來(lái)由于土地的分散經(jīng)營(yíng)，大動(dòng)力及大型農(nóng)機(jī)具在生產(chǎn)上的應(yīng)用急劇下降，機(jī)械化深翻、深松（耕）面積越來(lái)越少，農(nóng)民經(jīng)常采用淺層旋耕的耕作方式，造成東北坡耕地土壤耕層變淺，犁底層加厚，土壤緊實(shí)層上移，土壤蓄水能力變差，作物根系下扎受阻，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量形成［3-4］。因此，亟需采用合理的耕作措施，保障東北坡耕地的可持續(xù)利用。

深松能夠打破犁底層，降低土壤容重，增加土壤含水量和通透性，在一定程度上改善土壤保水保墑能力；而且深松有利于作物根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，與傳統(tǒng)耕作相比有一定的增產(chǎn)效果。Feng 等［5］研究得出，深松顯著增加玉米根長(zhǎng)、根密度及產(chǎn)量，與傳統(tǒng)旋耕相比，玉米根密度增加13.0%，產(chǎn)量提高3.7%。但Liu 等［6］和Botta 等［7］的研究指出，深松后土壤結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，土壤強(qiáng)度較低，易被再次壓實(shí)，且多年連續(xù)深松會(huì)增加深層土壤壓實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，僅采用深松不足以滿足坡耕地可持續(xù)利用的需求。

有機(jī)物的施用一方面可以減少焚燒、避免有機(jī)物資源的浪費(fèi)，另一方面可以提高土壤有機(jī)質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中改良土壤性質(zhì)的有效措施之一［8］。Rasool 等［9］和Singh 等［10］研究表明，秸稈直接還田和過(guò)腹還田均可穩(wěn)定土壤孔隙結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水分入滲。此外，趙紅等［11］研究表明，有機(jī)物料還田還可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，穩(wěn)定土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，與施用無(wú)機(jī)肥相比，施用有機(jī)肥后土壤有機(jī)碳含量增加171.1%，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性增加63.16%。因此，通過(guò)適當(dāng)深松并結(jié)合不同有機(jī)物料還田的耕作措施，既能增加耕層土壤厚度，又能提高耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量，避免深層土壤壓實(shí)，改善土壤結(jié)構(gòu)，為坡耕地的可持續(xù)利用提供可能。

目前僅有少量關(guān)于深松結(jié)合有機(jī)物料還田的研究，且這些研究多關(guān)注采用不同措施后土壤和作物產(chǎn)量的差異［12-14］，極少探討不同土壤耕作及有機(jī)物料還田方式對(duì)農(nóng)田土壤性狀及水分利用效率等的交互作用。由于耕作方式對(duì)土壤的擾動(dòng)程度和作業(yè)深度不同，使輸入的秸稈等有機(jī)物料在土壤中的分解轉(zhuǎn)化過(guò)程也存在很大的差異。為了解深松與有機(jī)物料組合還田對(duì)剖面土壤物理性質(zhì)的改變，并探明其在玉米生長(zhǎng)季對(duì)改土效果的持續(xù)時(shí)間，本研究選取典型黑土區(qū)坡耕地農(nóng)田為試驗(yàn)對(duì)象，測(cè)定3 年深松配合有機(jī)物料還田處理后，土壤含水量、飽和導(dǎo)水率和團(tuán)聚體穩(wěn)定性等物理性質(zhì)在玉米生長(zhǎng)季的變化，研究適于黑土坡耕地的合理農(nóng)田管理措施，為黑土區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為黑龍江省海倫市中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土水土流失監(jiān)測(cè)站（47°21′N，126°50′E），試驗(yàn)地塊為東北典型的漫崗坡耕地，坡度約為3°，海拔210 m，處于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，年均氣溫1.5℃，年均降水量530 mm，有效積溫2450℃，日照時(shí)間2600～2800 h，無(wú)霜期約120 d。土壤類型為黃土母質(zhì)發(fā)育的典型黑土，2015 年試驗(yàn)開(kāi)始前0～20 cm 土壤的理化性質(zhì)為pH 5.92、有機(jī)質(zhì)20.16 g/kg、全氮1.53 g/kg、速效鉀226.2 mg/kg、有效磷31.3 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)從2015 年開(kāi)始，于2017 年采樣分析。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，耕作方式為主處理（旋耕和深松），有機(jī)物料還田為副處理（無(wú)還田、秸稈還田和牛糞還田），包括：旋耕+無(wú)還田（RT0），深松+無(wú)還田（SS0），旋耕+秸稈還田（RT1），深松+秸稈還田（SS1），旋耕+牛糞還田（RT2），深松+牛糞還田（SS2）6 個(gè)處理。其中，RT0 為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶最常見(jiàn)的農(nóng)田管理方式，將其作為其他5個(gè)處理的對(duì)照。每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，共18 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為55 m2。

深松的深度為30 cm，采用豪豐1S-250 深松機(jī)對(duì)土壤進(jìn)行松動(dòng)后旋耕起壟；旋耕的深度為15 cm，采用東方紅1GQN-280K 旋耕機(jī)（農(nóng)戶普及機(jī)型）對(duì)淺層土壤進(jìn)行旋耕，同時(shí)起壟。旋耕處理中，按區(qū)組設(shè)計(jì)將秸稈和牛糞撒施于地表，然后旋耕混拌于土壤中；深松處理中，將秸稈和牛糞撒施于地表，深松后旋耕起壟。秸稈粉碎成約5 cm，全量還田，還田量為12 t/hm2；牛糞為玉米秸過(guò)腹后腐熟肥料，還田量為8 t/hm2。

1.3 樣品采集與測(cè)定

在玉米生育期內(nèi)（苗期、拔節(jié)期、灌漿期和成熟期）動(dòng)態(tài)采集土壤樣品，完成相應(yīng)的指標(biāo)測(cè)定。苗期根系生長(zhǎng)尚淺，深層土壤不受根系影響，僅采集0～20 cm 土壤，拔節(jié)期、灌漿期和成熟期采樣深度均為0～30 cm。

（1）土壤孔隙度、含水量、飽和導(dǎo)水率：使用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀（直徑5 cm、容積100 cm3），在兩株玉米之間，以10 cm 為一層采集土樣。采樣時(shí)環(huán)刀放置在每層的中間部位，每層每個(gè)處理采集6 個(gè)環(huán)刀，其中3 個(gè)用于測(cè)定土壤容重和含水量，3 個(gè)用于測(cè)定飽和導(dǎo)水率。

土壤孔隙度和含水量均通過(guò)容重法［15］計(jì)算，含水量=100%×（1-容重/2.65）。

飽和導(dǎo)水率采用恒定水頭法［16］測(cè)定，計(jì)算公式：

式中，KS為飽和導(dǎo)水率，cm/min；Q 為出水量，mL；t 為時(shí)間，min；L 為環(huán)刀中土壤厚度，cm；S 為環(huán)刀橫截面積，cm2；ΔH 為水頭高，cm。

（2）水穩(wěn)性團(tuán)聚體及平均重量直徑：在每個(gè)小區(qū)內(nèi)采用棋盤(pán)式五點(diǎn)分層采集土樣，每個(gè)處理每層每點(diǎn)土樣單獨(dú)裝于硬質(zhì)塑料保鮮盒帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干。采用濕篩法［17］測(cè)定各粒級(jí)團(tuán)聚體含量并計(jì)算平均重量直徑。團(tuán)聚體測(cè)定分級(jí)為＞2、0.25～2、0.053～0.25、＜0.053 mm；平均重量直徑（MWD）計(jì)算公式：

式中，Bi 為各級(jí)團(tuán)聚體的平均直徑，mm；Wi為各級(jí)團(tuán)聚體相應(yīng)質(zhì)量占土壤樣品干質(zhì)量的分?jǐn)?shù)。

（3）土壤貫入阻力：使用荷蘭Eijkelkamp 公司生產(chǎn)的土壤貫入阻力儀，測(cè)定0～50 cm 深度的土壤貫入阻力，每個(gè)小區(qū)內(nèi)按棋盤(pán)式測(cè)定五點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Excel 2016 軟件；不同處理間的差異使用單因素方差分析（One-Way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行分析比較，統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS 19.0；使用Orgin 9.0 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 深松配施有機(jī)物料對(duì)土壤孔隙度的影響

土壤孔隙度是孔隙體積與土壤總體積的比率，是土壤的重要物理指標(biāo)之一，影響土壤中水、氣、熱的交換流通及儲(chǔ)存。在0～10 和10～20 cm兩個(gè)土層的各處理中土壤孔隙度隨生育期呈先降低后增加趨勢(shì)（圖1）；此外，土壤孔隙度隨土壤剖面深度的增加而降低，本試驗(yàn)6 個(gè)處理的土壤孔隙度各生育期平均值均表現(xiàn)為：0～10 cm＞10～20 cm＞20～30 cm（表1）。有機(jī)物料還田對(duì)剖面土壤孔隙度改變效果及可持續(xù)時(shí)間，因處理方式的不同而存在顯著差異。與對(duì)照RT0 相比，秸稈還田RT1 處理在灌漿期和成熟期顯著增加表層0～10 cm的土壤孔隙度；在亞表層10～20 cm 和深層20～30 cm 中，RT1 對(duì)土壤孔隙度的增加效果可由拔節(jié)期持續(xù)到灌漿期（表2，圖1）。牛糞還田RT2 相對(duì)于RT0，在苗期、灌漿期和成熟期顯著增加表層0～10 cm的土壤孔隙度；在苗期和灌漿期增加10～20 cm 土層的土壤孔隙度；在拔節(jié)期和灌漿期增加20～30 cm 土層的土壤孔隙度，但在成熟期卻顯著降低20～30 cm 土層的土壤孔隙度（表2，圖1）。

表1 各處理下不同土層的土壤孔隙度在各生育期平均值

表2 旋耕條件下有機(jī)物料還田對(duì)剖面各指標(biāo)在不同生育期的影響

深松與旋耕相比對(duì)表層0～10 cm 土壤孔隙度，除無(wú)物料還田SS0 比RT0 在成熟期有顯著增加外，秸稈還田SS1 和牛糞還田SS2 與相對(duì)應(yīng)有機(jī)物料還田條件的旋耕相比，各生育期上均無(wú)顯著差異（圖1 左）。深松增加亞表層10～20 cm 和深層20～30 cm 土壤孔隙度，且這一增加效果因配施不同物料而有所差異。亞表層10～20 cm 各生育期平均土壤孔隙度，無(wú)物料還田的SS0 與RT0相比增加7.07%，秸稈還田的SS1 與RT1 相比增加4.01%，且SS0 和SS1 對(duì)土壤孔隙度的增加效果均從拔節(jié)期持續(xù)到成熟期；牛糞還田的SS2 與RT2相比增加2.76%，而SS2 增加效果僅由苗期持續(xù)到灌漿期（圖1 中）。在深層20～30 cm，無(wú)物料還田的SS0 與RT0 相比增加6.96%，SS0 對(duì)土壤孔隙度的增加效果由拔節(jié)期持續(xù)到灌漿期；秸稈還田的SS1 與RT1 相比增加2.95%，而SS1 僅在拔節(jié)期和成熟期對(duì)土壤孔隙度有增加效果；牛糞還田的SS2與RT2 相比增加3.44%，但SS2 對(duì)深層20～30 cm土壤孔隙度的增加效果由拔節(jié)期持續(xù)到成熟期（圖1 右）。

2.2 深松配施有機(jī)物料對(duì)土壤含水量的影響

土壤含水量能夠反映土壤保水持水能力，對(duì)養(yǎng)分運(yùn)移和作物生長(zhǎng)有重要作用。土壤含水量受試驗(yàn)點(diǎn)的氣候影響顯著，拔節(jié)期為試驗(yàn)點(diǎn)的干旱期，因而各處理各土層拔節(jié)期土壤含水量均最低（圖2）。此外，本試驗(yàn)中各處理的土壤含水量在不同土層間無(wú)明顯規(guī)律（表1）。秸稈還田RT1 處理相對(duì)于RT0，在苗期、拔節(jié)期和成熟期顯著增加表層0～10 cm 和亞表層10～20 cm的土壤含水量，增加幅度為7.32%～11.54%；對(duì)深層20～30 cm土壤含水量無(wú)顯著影響（表2，圖2）。牛糞還田RT2 相對(duì)于RT0，在灌漿期增加亞表層10～20 cm的土壤含水量，但在拔節(jié)期顯著降低20～30 cm土層的土壤含水量（表2，圖2）。

深松與旋耕相比，對(duì)表層0～10 cm 土壤含水量，除無(wú)物料還田的苗期、秸稈還田的灌漿期和牛糞還田的拔節(jié)期外，其余各處理各生育期無(wú)顯著影響（圖2 左）。在亞表層10～20 cm 中，無(wú)物料還田的SS0 與RT0 相比，各生育期平均土壤含水量增加9.30%，且增加效果由苗期持續(xù)到灌漿期，而深松配施秸稈還田的SS1 和牛糞還田的SS2分別與旋耕的RT1 和RT2 相比，除拔節(jié)期外，各生育期土壤含水量差異均不顯著（圖2 中）。在深層20～30 cm，各生育期平均土壤含水量，無(wú)物料還田的SS0 與RT0 相比增加6.4%，增加效果由拔節(jié)期持續(xù)到灌漿期；秸稈還田的SS1 與RT1 相比，各生育期平均土壤含水量增加3.96%，增加效果由灌漿期持續(xù)到成熟期；牛糞還田的SS2 與RT2 相比，僅在拔節(jié)期土壤含水量顯著增加7.39%（圖2 右）。

2.3 深松配施有機(jī)物料對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率的影響

土壤飽和導(dǎo)水率（Ks）是反映土壤水分入滲快慢的指標(biāo)，影響土壤水分的運(yùn)移和儲(chǔ)存。土壤Ks隨生育期無(wú)明顯變化規(guī)律；但各處理的土壤Ks 隨土壤剖面深度的增加而降低，本試驗(yàn)6 個(gè)處理的土壤Ks 各生育期平均值均表現(xiàn)為0～10 cm＞10～20 cm＞20～30 cm（表1）。有機(jī)物料還田對(duì)剖面土壤Ks 改變效果，因還田物料不同而存在顯著差異。與對(duì)照RT0 相比，秸稈還田的RT1 處理在成熟期增加深層20～30 cm 土壤Ks；而牛糞還田的RT2 在灌漿期增加表層0～10 cm 土壤Ks，在苗期增加10～20 cm 土層的土壤Ks，但在成熟期卻降低深層20～30 cm 土層的土壤Ks（表2，圖3）。

深松與旋耕相比，表層0～10 cm 除秸稈還田的苗期和牛糞還田的拔節(jié)期外，其余土壤Ks 無(wú)顯著差異（圖3 左）。在亞表層10～20 cm 中，無(wú)物料還田的SS0 與RT0 相比，各生育期土壤Ks 平均增加60.1%，增加效應(yīng)由苗期持續(xù)到拔節(jié)期；秸稈還田SS1 與RT1 相比平均增加87.6%，增加效應(yīng)持續(xù)整個(gè)玉米生育季；牛糞還田SS2 與RT2 相比平均增加92.5%，增加效果由拔節(jié)期持續(xù)到成熟期（圖3 中）。在深層20～30 cm，各生育期平均土壤Ks，無(wú)物料還田的SS0 與RT0 相比增加126.2%，SS2與RT2 相比平均增加125.2%，這兩種有機(jī)物配施條件下深松對(duì)土壤Ks的增加效應(yīng)均由拔節(jié)期持續(xù)到成熟期；秸稈還田的SS1 與RT1 相比，各生育期土壤Ks 差異不顯著（圖3 右）。

2.4 深松配施有機(jī)物料對(duì)土壤貫入阻力的影響

土壤貫入阻力是反映耕層土壤緊實(shí)程度的指標(biāo)，對(duì)調(diào)節(jié)作物根系生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分吸收具有重要意義。本試驗(yàn)中各處理的土壤貫入阻力均呈現(xiàn)隨土壤深度的增加而增加的趨勢(shì)，且土壤貫入阻力最大值表現(xiàn)為：苗期（1.76 MPa）＜拔節(jié)期（1.87 MPa）＜灌漿期（2.13 MPa）＜成熟期（2.87 MPa）。秸稈還田的RT1 和牛糞還田的RT2 處理下土壤貫入阻力在苗期、拔節(jié)期、灌漿期和成熟期均顯著小于對(duì)照RT0（圖4）。深松與旋耕相比，無(wú)物料還田條件下各生育期土壤貫入阻力SS0 較RT0 平均降低13.7%，且土壤貫入阻力顯著降低的土層為5～25 cm；SS1 與RT1 相比貫入阻力平均降低21.6%，土壤貫入阻力顯著降低的土層為0～35 cm；SS2 與RT2 相比貫入阻力平均降低24.3%，土壤貫入阻力顯著降低的土層為0～45 cm（圖4）。

2.5 深松配施有機(jī)物料對(duì)土壤平均重量直徑的影響

平均重量直徑（MWD）是土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的指標(biāo)，反映了土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，對(duì)改善土壤性質(zhì)有重要的作用。本試驗(yàn)中各處理的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)MWD 在不同土層和不同生育期間無(wú)明顯規(guī)律（表1）。秸稈還田的RT1 處理相對(duì)于RT0，在拔節(jié)期顯著增加亞表層10～20 cm的土壤MWD，但顯著降低深層20～30 cm的土壤MWD（表2，圖5）。牛糞還田的RT2 相對(duì)于RT0，在苗期和拔節(jié)期增加亞表層10～20 cm的土壤MWD，增加幅度為27.4%～40.8%；但在拔節(jié)期顯著降低20～30 cm 土層的土壤MWD（表2，圖5）。

深松與旋耕的土壤MWD，在表層0～10 cm中，無(wú)物料和牛糞還田各生育期間無(wú)顯著差異；但秸稈還田的SS1 與RT1 相比，平均增加21.3%，且這一增加效應(yīng)持續(xù)整個(gè)玉米生長(zhǎng)季（圖5 左）。在亞表層10～20 cm，無(wú)物料和牛糞還田的處理，除拔節(jié)期外其余各生育期，深松與旋耕間的土壤MWD無(wú)顯著差異；但秸稈還田的SS1 與RT1 相比，平均增加23.1%，且這一增加效應(yīng)也持續(xù)整個(gè)玉米生育季（圖5 中）。20～30 cm 土層，無(wú)物料還田的SS0 與RT0 相比，僅在灌漿期土壤MWD 有顯著差異；秸稈還田下SS1 與RT1 相比，在灌漿期和成熟期土壤MWD 均有顯著差異；牛糞還田下SS2與RT2 相比，各生育期的土壤MWD 均無(wú)顯著差異（圖5 右）。

3 討論

3.1 深松對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

深松耕作由于比傳統(tǒng)旋耕作業(yè)深度更深，對(duì)深層土壤的擾動(dòng)程度大，且不翻轉(zhuǎn)土層，因此能夠影響深層土壤的物理性質(zhì)。本試驗(yàn)中玉米采用壟作方式種植，表層0～10 cm 土壤均經(jīng)過(guò)旋耕起壟處理，無(wú)物料還田的深松和旋耕處理間，土壤孔隙度、含水量、飽和導(dǎo)水率、團(tuán)聚體穩(wěn)定性除個(gè)別生育期外均無(wú)顯著差異。本研究中發(fā)現(xiàn)深松顯著增加亞表層10～20 cm 和深層20～30 cm的土壤孔隙度和含水量，這是由于旋耕處理作業(yè)深度較淺，未影響到10～20 和20～30 cm 土層，并且由于機(jī)械壓實(shí)使其土壤變緊實(shí)，土壤孔隙空間變小，持水性降低［18］。楊永輝等［19］研究發(fā)現(xiàn)，深松與常規(guī)耕作相比更利于土壤水分就地入滲，能夠顯著提高10～50 cm 土壤飽和導(dǎo)水率。本試驗(yàn)中深松后土壤飽和導(dǎo)水率在各時(shí)期亞表層10～20 cm 和深層20～30 cm的土層均顯著提高，這是由于深松后增加了深層土壤的透水性大孔隙，因此提高了水分的導(dǎo)水入滲能力。有研究表明深松能夠打破堅(jiān)硬的犁底層，降低土壤緊實(shí)程度［20］，本研究結(jié)果顯示深松顯著降低土壤貫入阻力，與前人研究結(jié)果一致。

3.2 有機(jī)物料還田對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

有機(jī)物料還田可以改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分含量及提高水肥利用效率。研究表明秸稈還田可提高土壤的孔隙空間和持水孔隙，增加土壤貯水量［21］。本研究中發(fā)現(xiàn)：秸稈及牛糞還田增加0～30 cm 土壤孔隙度；增加表層0～10 cm 和亞表層10～20 cm 土壤含水量，但降低深層20～30 cm 土壤含水量；在少數(shù)生育期改變土壤飽和導(dǎo)水率?？梢?jiàn)，秸稈還田能夠起到疏松土壤、增強(qiáng)蓄水能力、促進(jìn)水分入滲的作用，這與溫美娟等［22］的研究結(jié)果相同。有機(jī)物質(zhì)是良好的有機(jī)膠結(jié)劑，能夠膠結(jié)較小的團(tuán)聚體并促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)［23］，大量研究［24-27］指出，秸稈還田與未還田處理相比可顯著提高耕層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及平均重量直徑。張麗娜等［28］也研究發(fā)現(xiàn)，深松能夠提高＞0.25 mm 團(tuán)聚體含量，增加土壤團(tuán)聚性。本研究發(fā)現(xiàn)，深松在秸稈和牛糞還田條件下，能顯著增加亞表層10～20 cm 土壤團(tuán)聚體平均重量直徑，提高團(tuán)聚體穩(wěn)定度，形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，這與張麗娜等［28］研究結(jié)果一致。在整個(gè)生育期秸稈及牛糞還田均顯著降低土壤的貫入阻力，這是由于有機(jī)物料還田后，對(duì)土壤起到疏松作用，進(jìn)而降低土壤緊實(shí)性［29］。

3.3 深松配施有機(jī)物料還田對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

本研究中，深松配施秸稈和牛糞還田能增加亞表層10～20 cm、深層20～30 cm 土壤的孔隙度和深層土壤的含水量，提高10～30 cm 土壤飽和導(dǎo)水率，這表明深松配施有機(jī)物料還田有疏松土壤、增強(qiáng)蓄水和水分入滲的作用［30-31］，且這一效果可持續(xù)至成熟期，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于單獨(dú)深松或單獨(dú)有機(jī)物料還田的處理。本研究發(fā)現(xiàn)深松配施秸稈還田處理可顯著增加各生育期0～20 cm 土壤大團(tuán)聚體含量及平均重量直徑；深松配施牛糞還田在拔節(jié)期顯著增加0～20 cm 土壤平均重量直徑；而在灌漿期和成熟期無(wú)顯著影響，可能是由于牛糞在玉米生育前期完全分解，致使后期無(wú)有機(jī)質(zhì)的輸入，導(dǎo)致處理間團(tuán)聚體穩(wěn)定度無(wú)差異，這一結(jié)果說(shuō)明了深松配施秸稈還田對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善效果優(yōu)于深松配施牛糞還田處理。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)深松配施秸稈和牛糞還田后土壤貫入阻力降低21.6%～24.3%，所影響的耕層厚度（35～45 cm）大于深松無(wú)物料還田的處理（25 cm），且這一耕層增厚效益持續(xù)整個(gè)玉米生育季。這進(jìn)一步表明深松配施有機(jī)物料還田能在一定程度上增加耕層土壤厚度，改善土壤結(jié)構(gòu)［31-32］。

4 結(jié)論

深松配施有機(jī)物料技術(shù)在維護(hù)表層0～10 cm土壤物理性狀穩(wěn)定的情況下，將有機(jī)物料還田入亞表層10～20 cm 和深層20～30 cm 土壤，顯著地增加10～30 cm的土壤孔隙度、含水量和飽和導(dǎo)水率。在10～30 cm 土層，深松配施有機(jī)物料對(duì)土壤孔隙度的增加幅度為2.76%～4.01%，對(duì)土壤含水量的增加幅度為3.96%～7.39%，對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率的增加幅度為87.6%～125.2%，均大于無(wú)物料還田的深松處理。

深松配施有機(jī)物料技術(shù)增加耕層深度，且這一耕層增厚效益持續(xù)整個(gè)玉米生育季。深松配施秸稈和牛糞還田后土壤貫入阻力降低21.6%～24.3%，所影響的耕層厚度（35～45 cm）大于深松無(wú)物料還田的處理（25 cm），且這一耕層增厚效益持續(xù)整個(gè)玉米生育季。

深松配施秸稈還田改善10～30 cm 土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且這一改善效應(yīng)持續(xù)整個(gè)玉米生育季。在10～30 cm 土層，深松配施秸稈還田對(duì)土壤團(tuán)聚體平均重量直徑的增加幅度為21.3%～23.1%，顯著高于深松配施牛糞還田和無(wú)物料還田的深松處理。

綜上所述，深松配施有機(jī)物料顯著地改善土壤物理性質(zhì)，增加耕層深度，但在改善土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面深松配施秸稈還田優(yōu)于深松配施牛糞還田，因此深松配施有機(jī)物料尤其是配施秸稈還田處理是黑土區(qū)坡耕地耕層構(gòu)建較為適宜的耕作技術(shù)，這一技術(shù)的推廣對(duì)黑土區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。