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针对黄淮海地区长期采用旋耕的耕作方式导致的土壤耕层浅薄,犁底层逐年加厚,植物根系下扎困难等问题。本研究采取田间试验与室内分析相结合的研究方法,设置了两个试验:(1)耕层垂直结构容量扩增:以2017年和2018年小麦季为研究对象,设置了旋耕-旋耕(RT-RT)、深耕-旋耕(DT-RT)、深耕-条旋耕(DT-LRT)3个处理。(2)耕层水平结构容量扩增:裂区设计,小麦季深耕和旋耕2个主处理×玉米季免耕播种、行间深松和行内深松3个副处理:(1)旋耕+免耕播种(RT-NT);(2)旋耕+行间深松(RT-SBR);(3)旋耕+行内深松(RT-SIR);(4)深耕+免耕播种(DT-NT);(5)深耕+行间深松(DT-SBR);(6)深耕+行内深松(DT-SIR)。测定并分析了土壤的物理性状、化学性状、生物性状、产量及构成因素、经济效益等,取得的主要研究结论如下:试验1耕层垂直结构容量扩增(1)各处理土壤物理、化学、生物性质在两年小麦季中均随土层深度增加而降低。在2017年深耕能降低下层土壤容重,增加下层土土壤孔隙度。旋耕处理上层土壤有效磷、速效钾、硝态氮、铵态氮含量显著高于深耕处理。深耕增加了下层土土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、硝铵、可溶性有机碳氮、脲酶、蔗糖酶、微生物量碳氮含量。在2018年,DT-RT处理显著降低了 10-30 cm 土层土壤容重,提升了 20-40 cm 土层土壤孔隙度:DT-LRT处理显著降低了 10-20 cm 土层土壤容重,提升了 0-40 cm 土层土壤孔隙度。与深耕配合的轮耕模式(DT-RT和DT-LRT)有利于提升下层土壤养分含量,其中DT-RT处理较RT-RT处理提升了 30-40 cm 土层9%土壤有效磷含量,最高达到38.1 mg kg-1;DT-RT处理比RT-RT处理增加了 20-40 cm 土层60%～90%土壤硝态氮含量;DT-LRT处理提升了 0-20 cm 土层土壤全氮、碱解氮含量,最高含量分别为1.4 gkg-1,94.4 mgkg-1。DT-LRT处理比RT-RT处理增加了 10-20 cm 土层19%有机质含量、10-30 cm 土层10%～18%土壤速效钾含量、0-20 cm 土层58%～90%土壤铵态氮含量。DT-LRT处理较RT-RT处理增加了 20-40 cm 土层15%可溶性有机碳氮含量、20-40 cm 土层60%土壤硝态氮含量。DT-RT处理较RT-RT处理显著提升20-50 cm脲酶活性35%～93%;DT-LRT处理较RT-RT处理显著提高了 10-30 cm土层土壤蔗糖酶活性、磷酸酶活性15%左右;同时显著增加了 10-40 cm 土层5%～41%微生物量氮;0-40 cm 土层7%～25%微生物量碳。(2)2017年各处理小麦产量无显著性差异,2018年DT-LRT处理小麦亩穗数、穗粒数、千粒重均有所增加,小麦产量上升。2017年各处理间肥料偏利用率和经济效益差异不显著,2018年DT-LRT处理肥料偏生产力显著高于RT-RT处理,且经济效益最高。综上所述,深耕-条旋耕处理有利于降低土壤容重、增加土壤养分含量、增加土壤生物活性,且增产效果较好,为小麦-玉米轮作区潮土农田适宜的轮耕模式。试验2耕层水平结构容量扩增(1)各处理土壤物理、化学、生物性质在小麦、玉米两季中基本呈现随土层深度增加而降低的趋势。玉米季较小麦季提升了 10-20 cm 土层有机质含量、0-50 cm 土层的碱解氮、有效磷、速效钾含量以及40-50 cm 土层的硝态氮、铵态氮含量。在小麦季,深耕处理降低了下层土壤容重,提高土壤孔隙度。旋耕处理0-10 cm 土层土壤全氮、碱解氮、有效磷含量、硝态氮含量显著高于深耕处理;深耕增加了当季30-40 cm 土层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、硝态氮、铵态氮含量和20-40 cm 土层土壤微生物量碳氮、10-40 cm 土层酶活性。在玉米季,DT-SIR处理显著降低了 10-30 cm 土壤容重,增加了 0-50 cm 土层土壤孔隙度。DT-NT处理较RT-NT处理增加了 0-30cm 土层40.1%～64.3%有机质含量;RT-SBR、RT-SIR处理显著提升了土壤0-30 cm全氮含量,含量最高为1.4 g kg-1。RT-SIR处理较RT-NT显著增加了 0-20 cm 土层15.0%～25.3%碱解氮含量;在0-40 cm 土层,DT-SBR处理的有效磷含量最高,而RT-SBR处理的速效钾含量最高;DT-SIR处理显著提升了 20-50 cm 土层硝态氮和铵态氮含量,含量最高分别为30.4 mg kg-1、8.9 mg kg-1。RT-SBR处理有利于提升20-40 cm 土层土壤可溶性有机碳含量和0-30 cm 土层土壤可溶性有机氮含量。DT-SIR处理显著增加20-40 cm 土层中的土壤微生物量碳和0-20 cm 土层中的土壤微生物量氮;RT-SBR处理显著增加0-40 cm 土层中的脲酶和蔗糖酶活性,最高分别为2.80[NH3-N mg(g·24h)-1]、1.83[Glu.m g(g RT-SBR 处理的中性磷酸酶活性在 0-10 cm和20-40 cm均显著高于其他处理。(2)DT-SBR和DT-SIR处理穗长、百粒重和产量显著高于其他处理,且二者产量较RT-NT处理显著增加了 6.4%～10.8%。玉米季DT-SIR处理的肥料偏生产力和经济效益最高。综上所述,深耕-行内深松处理有利于降低土壤容重、增加土壤养分含量、增加土壤生物活性,且增产效果较好,为黄淮海小麦-玉米轮作潮土区农田适宜的轮耕模式。