论文部分内容阅读
黑龙江省是我国大豆主产区,早春低温、土壤保墒能力差是导致大豆单产水平较低的主要限制因素,为提高土地生产力,研究玉豆轮作模式下不同中耕措施对大豆田土壤理化性质及大豆生长、产量形成相关指标的影响,以期为大豆产量稳定提升提供有力支撑。本研究在黑龙江省北大荒集团九三分公司鹤山农场科技园区进行,于2020—2021年采用田间小区试验方法,以当地主栽品种黑河43为试验材料,在2020年设置4种不同的中耕处理:常规培土（T1）、提前培土（T2）、常规深松（T3）和提前深松（T4）;于2021年在提前深松的基础上补充T5处理（V4-V5期深松）和T6处理（V4-V5期培土）,共计6种不同的中耕措施,系统分析了中耕对土壤理化特性、微生物特性及大豆形态、光合特性、植株养分和产量形成的影响。试验结果表明:（1）中耕时间和深度的调整均可改善土壤水热条件和土壤物理性状,中耕深度是影响土壤物理结构的主要因素。在中耕深度相同的条件下,提前中耕可快速提高土壤温度,促进土壤中细粉粒和黏粒的生成与保存;在中耕时间相同的基础上,深松对土壤的增温保墒效果更为明显,显著降低土壤容重,增加土壤孔隙度、土壤团聚体稳定性和土壤中黏粒的含量,具体表现为:与T1处理相比,T3处理的土壤温度、湿度分别提高5.51%-6.52%、4.86%-6.85%,容重降低16.67%（P＜0.05）;提前深松处理（T4、T5、T6）的土壤温度、湿度、孔隙度均显著高于T2处理。提前深松处理中,在V4-V5期将深松和培土相结合的效果最佳,深松和培土相比较,深松对土壤物理性状的影响更大。（2）提前中耕和深松均可提升土壤水稳性团聚体含量和稳定性,不同中耕处理中,T4处理的土壤水稳性团聚体数量和稳定性最优。在中耕深度相同的条件下,T2处理较T1处理显著提高了V5-R2期MWD、R2-R6期的GMD指数及R8期土壤水稳性团聚体的含量,与T3处理相比,T4处理显著增加了V5期的MWD指数、V5-R6期的GMD指数及R6-R8期的土壤水稳性团聚体数量;在中耕时间相同的基础上,深松可显著提高土壤＞0.25mm团聚体的数量和0.25-2mm水稳性团聚体的占比,不同处理R6期团聚体稳定性指标（MWD和GMD指数）具体表现为:T3＞T1、T4＞T5＞T6＞T2,其中T3处理较T1处理的显著提高17.43%,T4处理较T2处理显著提高13.60%。（3）提前深松可改善土壤的化学性状,提高土壤养分含量和有效性。比较不同中耕措施,与T1处理相比,提前深松（T4、T5、T6）显著降低土壤电导率,增加土壤阳离子交换量、有机碳、氮及无机氮和速效磷、钾的含量,并显著提高土壤有机氮矿化的能力。其中,T4处理的土壤有机碳、氮含量在V5期迅速提升且延续时间最长,保持着较高的矿化速率常数和最高的氮素矿化潜力,其铵态氮含量和硝态氮含量与T1处理最高相差2.97 mg/kg和3.09 mg/kg,速效磷、钾的增幅达到18.48%-22.98%、10.49%-10.77%,比较中耕时间和中耕深度对土壤化学特性的影响发现,中耕深度对土壤化学性质、土壤养分的影响更大。（4）不同中耕措施下大豆田土壤共测得9种细菌优势种群和8种真菌优势种群,其中变形菌门（Protepbacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）是主要的优势细菌种群、子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）是主要的真菌优势种群。中耕时间和深度均对土壤微生物特性产生较大的影响,提前中耕可显著增加土壤中细菌和真菌的物种丰度,而深松则具有加大优势种群、增加部分有益菌属的比例和均匀程度的作用;通过Alpha多样性分析及Beta多样性分析得出,T4处理的细菌和真菌群落多样性最高,不同中耕处理的微生物多样性依次为T4＞T3＞T2＞T1,深松对真菌种群多样性的影响更大,尤其是在深松的基础上提前中耕时间使真菌种群的响应更敏感,从而降低真菌种群丰度的相似性。（5）不同中耕措施对大豆生长发育及产量形成影响显著,提前中耕和深松均增加了大豆植株养分的含量,深松更有利于植株养分在生殖生长阶段向籽粒运移。在相同中耕深度的条件下,T2处理较T1处理的R6期株高、叶面积、茎粗、及SPAD值分别提高5.06%-10.57%、16.86%-21.93%、2.39%-6.81%;与T3处理相比,T4、T5、T6处理显著提高R6期叶面积指数、株高、净光合速率（Pn）和R8期籽粒干物质积累量及大豆产量均有不同程度的提高。在相同中耕时间的条件下,与T1处理相比,T3处理R6期株高、叶面积指数和根长显著提高5.02%-6.42%、8.97%-13.19%和19.95%-27.28%,R5期后干物质积累量和同化贡献率分别提高34.38%-49.75%和7.70%-32.95%;与T2处理相比,T4、T5、T6处理R6期叶面积指数、净光合速率（Pn）、R5期后干物质积累量、同化贡献率和产量显著增加。比较不同中耕措施,与T1处理相比,T4处理R6期各形态指标、干物质积累量及大豆产量均显著提高,其中T4处理净光合速率（Pn）提高29.68%-34.15%、产量增幅达18.71%-19.36%。