我国黄土高原黑垆土区域总面积达62.37万km²，是我国主要的土壤资源之一，该区域农业生产以种植粮食作物为主^[1]。我国黑垆土由于长年受到自然侵蚀（水力、风力侵蚀等）和人为开垦的影响，导致水土流失日益严重，耕层结构变差，土壤肥力下降，作物产量低而不稳，威胁国家粮食安全和我国黑垆土区农业的可持续发展^[2]。氮素是植物生长发育所必需的营养元素，也是作物产量和品质形成的关键影响因子，因此，土壤氮是十分重要的肥力指标。虽然土壤中氮的来源有多种途径，但植物吸收利用的氮主要来自土壤和肥料。同时，土壤氮主要以有机态形式存在，占全氮量的92%～98%，植物难以直接吸收利用，能被植物吸收利用的只有通过土壤动物和微生物作用转化的无机氮（NO₃^--N和NH₄ ⁺-N）^[3-4]。土壤氮易于耗竭从而限制了作物生长^[3，5]，因此，有效调控和降低土壤氮素损失和激发氮素矿化是提高氮肥利用效率的关键措施^[6]。

耕作措施可以改变土壤结构，不仅影响土壤的蓄水保墒性，而且还影响土壤肥力^[2]。影响土壤氮素含量的因素包括气候、土壤母质和土壤肥力，但耕作措施和管理方式也是影响土壤氮素含量及其转化的重要因素^[3，7]。耕作措施一方面通过改善土壤水、气、热导致土壤氮素发生变化；另一方面通过改良土壤理化性质，影响土壤氮素含量及其矿化、硝化、反硝化过程，进而影响农田生态系统中的氮循环^[8-9]。宁南山区耕作多以浅耕、翻耕为主，土壤结构遭到破坏、土壤的蓄水供水能力变差，养分流失，使耕地质量日趋下降^[10]。前人的研究表明，深耕对土壤的理化性质有着良好的改良作用，可显著降低土壤体积质量，打破土壤犁底层，促进根系在下层土壤中的生长，有利于土壤养分运移和供给作物的能力，从而提高作物产量^[11-12]。鉴于此，在宁南山区引进韦本辉^[13]提出的粉垄耕作农耕方法。粉垄耕作利用其特制的高速旋转钻头，将土壤垂直旋磨粉碎，在保持土壤主体层次不扰动的情况下，形成深厚疏松的耕层。粉垄耕作比普通耕作更深，耕作深度可达100cm，并且粉垄深度可以通过调节钻头高度来完成，适合种植各种作物。粉垄耕作结合深耕与旋耕的特点，耕作后土壤团颗粒细小，并形成深厚的疏松耕层。因此，粉垄耕作有望为我国黑垆土耕地质量下降、季节性干旱等问题提供解决方案。

目前，关于施肥和栽培模式对土壤矿质氮含量的影响报道相对较多^[4，14]。已有学者开始研究耕作方式与土地利用方式对土壤矿质氮含量及氮矿化特性的影响^[3]，而粉垄耕作对土壤剖面矿质氮运移的影响鲜有报道。本研究以宁南旱区黑垆土为研究对象，研究粉垄耕作下土壤养分和作物产量之间的关系以及矿质氮素累积、垂直运移及淋失的情况，以期为宁南旱区增产增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年3～10月在宁夏固原市西吉县新营乡白城村马铃薯科研试验基地（36°6′ N， 105°31′ E）进行。试验区域属于干旱半干旱带，且降水量较少，年均降水量在437.9mm左右（2020年均降水量为444.5mm），平均海拔2026.4m，无霜期146d左右，年均气温6.8℃，10℃活动积温2000～2300℃，光照资源充足，无灌溉条件，属于典型雨养农业区。试验期内降水量、气温如图1所示。土壤类型为侵蚀黑垆土，耕层0～20cm土壤平均有机质含量为12.6g·kg^-1，全氮含量0.73g·kg^-1，全磷含量0.45g·kg^-1，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为26.4、12.2、173.7mg·kg^-1，属低等肥力水平。

1.2 供试材料

供试马铃薯品种为青薯9号脱毒原种。供试肥料：尿素（ 购自宁夏和宁化学有限公司， N ≥ 46%）、磷酸二铵（购自白银九星农化科技有限公司，N ≥ 18%，P₂O₅ ≥ 46%）、硫酸钾（购自国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司，K₂O ≥ 50%），供试地膜：黑色地膜（宽度1.2m，厚度0.008mm的聚乙烯微膜，购自灵武市塑料制品有限公司），供试机械为广西五丰机械有限公司研制的第四代粉垄机。

1.3 试验设计

田间试验采用随机区组设计，共设4个耕作处理：传统耕作20cm（CT）、粉垄耕作30cm （FL30）、粉垄耕作45cm（FL45）、粉垄耕作60cm（FL60）。每个处理重复3次，共计12个试验小区，为了便于实施耕作，试验采用大区耕作，每个小区面积为480m² （60m×80m）。3月25日施用基肥：尿素（分基施和追肥分别占70%和30%）、磷酸二铵和硫酸钾折合纯养分N、P₂O₅ 和K₂O分别为255、120和90kg·hm^-2。随后进行土壤耕作，其中传统耕作采用专用铧犁拖拉机翻耕土壤，耕作深度0～20cm。粉垄耕作采用五丰粉垄机作业，松土深度分别为0～30、0～45和0～60cm。粉垄和翻耕之后全田统一耙耱以平整田地。

试验地前茬作物为马铃薯，一直采用传统翻耕。试验期间无灌溉，采用起垄覆膜双行种植，人工点播，垄宽1.2m，株距40cm，行距50cm，种植深度15～20cm，密度50000株·hm^-2，穴播后盖土5cm，小区间打埂（高20cm，底宽30cm），苗期、现蕾期中耕培土2次。试验于2020年3月26日覆膜、播种。播种后、出苗前、3～5叶期用药防治病虫害，试验期间进行人工除草，2020年10月7日收获测产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤养分

马铃薯生育期，在种植行内按照土层深度0～20、20～40、40～60、60～80cm“S” 形5点采样法采集土样，采样时间分别为2020年5月16日（苗期）、7月15日（开花期）、8月1日 （块茎形成期）、9月6日（块茎膨大期）、10月1日（成熟期），鲜土带回后放入4℃冰箱保存，测定土壤铵态氮和硝态氮含量。同时成熟期另取一份土样，带回实验室风干一周后研磨并过1和0.25mm筛，进行土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量的测定。土壤有机质含量采用重铬酸钾容量-外加热法测定；土壤碱解氮含量采用改进碱解扩散法测定[Zn-硫酸亚铁粉：加1g锌-硫酸亚铁 （1∶5）]；有效磷含量采用钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用火焰光度法测定。鲜土用2mol·L⁻¹ KCl （土水比1∶5）浸提，铵态氮采用靛酚蓝比色法测定，硝态氮用紫外可见分光光度计测定。

1.4.2 马铃薯植株氮吸收量的测定

在马铃薯成熟期，每个小区随机取3植株样品，样品取回后在105℃下杀青30min，70℃烘干后称重，粉碎并用凯氏定氮法测定植株全氮含量。

1.4.3 相关指标计算公式

硝态氮、铵态氮累积量：L=a×h×p/10^[15]

式中：L为硝态氮、铵态氮累积量（kg·hm^-2）；a为土壤容重（g·cm^-3）；h为土壤厚度（cm）；p为硝态氮、铵态氮含量（mg·kg^-1）。

矿质氮含量（mg·kg^-1）=硝态氮含量（mg·kg^-1）+ 铵态氮含量（mg·kg^-1）

植株吸氮量（kg·hm^-2）=植株生物量（kg·hm^-2）× 植株氮含量（g·kg^-1）/1000

1.4.4 马铃薯产量

在马铃薯成熟期，选取小区中一垄内连续10穴马铃薯，测定其大薯、中薯、小薯、烂薯、青头薯等数量。根据马铃薯商品薯分级标准，一般情况下小薯为<75g、75g ≤中薯<135g、大薯≥ 135g。每个小区测产160m²，计算其商品薯率、小薯率，并折算产量。商品薯率为单薯75g以上的产量占马铃薯总产量的百分比。

1.5 数据处理与统计分析

采用Excel 2019进行数据处理、SPSS 18.0进行随机区组和双因素方差分析、Duncan法进行多重比较、Origin 2019b进行制图。

2 结果与分析

2.1 粉垄耕作对土壤性质的影响

随着耕作深度的增加，20～60cm土层土壤增幅更加明显，同时0～80cm土层土壤碱解氮、有机质和速效钾含量显著增加（P<0.05），（表1）。 0～20cm表层，FL30、FL45和FL60处理碱解氮含量分别较CT处理增加42.86%、52.38%和61.11%，有机质含量分别增加11.51%、27.60%和40.65%，速效钾含量分别增加32.41%、44.67%和80.58%； 20～40cm土层，FL30、FL45、FL60处理碱解氮分别增加7.40%、11.11%和11.73%，有机质含量分别增加23.37%、29.29%和36.30%，速效钾含量分别增加10.57%、20.09%和30.72%；40～60cm土层，FL30、FL45、FL60处理碱解氮含量分别增加3.07%、1.53%和21.52%，有机质含量分别增加5.11%、15.48%和20.55%，速效钾含量分别增加10.95%、20.69%和25.55%；60～80cm土层， FL30、FL45、FL60处理碱解氮分别增加27.46%、 29.41%和21.58%，速效钾含量分别增加21.16%、 21.74%和24.77%，有机质含量分别增加13.33%、 19.94%和20.13%。粉垄耕作下土壤有效磷含量变化表现为：上（0～20cm土层）减下（20～80cm土层）增。0～20cm土层FL30、FL45、FL60处理土壤有效磷含量降低且差异显著（P<0.05）；20～80cm土层土壤有效磷含量显著增加（P<0.05）。

与传统耕作处理相比，粉垄耕作处理极显著提高了土壤碱解氮、有效磷、有机质和速效钾的含量。而同一耕作方式下土层深度显著提高了有机质含量，同时极显著提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量。并且土层深度与耕作方式有极显著交互作用，0～20cm土层FL60处理下碱解氮、速效钾和有机质含量最高，20～40、40～60和60～80cm土层FL60处理碱解氮、有效磷、有机质和速效钾均最高，分别较CT处理平均显著提高18.8%、97.0%、25.64%和27.01%。F 检验表明，土层深度、耕作处理及其交互作用对碱解氮、有效磷、速效钾均具有极显著影响。土层深度、耕作处理对有机质具有显著或极显著影响。

注：同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）；* 和 ** 分别表示 F 值达显著（P<0.05）和极显著（P<0.01）水平。下同。

2.2 粉垄耕作对0～80 cm土层硝态氮与铵态氮剖面分布的影响

2.2.1 粉垄耕作对0～80 cm土层硝态氮剖面分布的影响

如图2所示，在苗期各处理的土壤硝态氮主要分布在0～20cm土层，硝态氮含量为FL60> FL30>FL45>CT，且FL60、FL30处理在该土层的硝态氮含量显著高于CT处理（P<0.05）。40～60cm土层FL60、FL45处理显著高于其他处理，而60～80cm土层CT处理显著高于其他处理 （P<0.05），各处理的硝态氮含量随深度增加而减少。苗期采土样后追施氮肥，到开花期（6月下旬），由于降雨的影响（图1），出现了不同程度的硝态氮淋洗现象，导致各处理0～40cm土层硝态氮含量有不同程度的增加。同时，粉垄处理硝态氮含量显著高于传统耕作（P<0.05），FL30和FL45处理的硝态氮主要淋洗到60cm的土层深度， FL60处理主要淋洗到80cm的土层深度。到块茎形成期时，硝态氮含量依然随深度增加而减少，表层硝态氮含量为FL45>FL60>FL30>CT，各处理在20～80cm土层的硝态氮含量差异显著（P<0.05），且CT处理的硝态氮含量在60cm土层突然增高，在80cm土层深度处出现峰值。到块茎膨大期时，从整体来看，随耕作深度的增加土壤硝态氮含量也增加，并且随土层深度的增加硝态氮含量减少。由于强降雨的影响（图1，8月中、下旬），各处理有不同程度的硝态氮淋洗现象，使得0～40cm土层的硝态氮含量突然增高。FL30、FL45和FL60处理的硝态氮主要淋洗到60cm的土层深度，而CT处理主要淋洗到80cm的土层深度。到成熟期时，粉垄耕作0～20cm土层硝态氮含量显著高于传统耕作（P<0.05）。总的来说，各处理0～80cm土层硝态氮含量的动态变化趋势类似，均随土壤深度的增加而减小，随粉垄深度的增加而增大。同时，粉垄耕作能将硝态氮留在耕层之中，减少了硝态氮的淋洗损失，有利于作物的吸收利用。

与传统耕作处理相比，粉垄耕作处理极显著提高了硝态氮含量。相同耕作方式下，与各个土层处理相比，20～40cm土层处理显著提高了硝态氮含量。且二者交互作用均极显著提高了硝态氮含量。 F测验表明，土层深度、耕作处理及其交互作用对苗期、块茎形成期、块茎膨大期、成熟期土壤硝态氮含量均具有极显著影响。土层深度、耕作处理及其交互作用对开花期土壤硝态氮含量具有显著或者极显著的影响。

2.2.2 粉垄耕作对0～80 cm土层铵态氮剖面分布的影响

由图3可知，苗期0～20cm土层铵态氮含量为FL30>FL45>FL60>CT，且FL60、FL45、 FL30处理在该土层的硝态氮含量显著高于CT处理（P<0.05）。FL60处理0～80cm土层铵态氮含量先减后增，且到60cm土层深度处出现峰值。开花期0～80cm土层粉垄处理显著高于传统耕作 （P<0.05），且FL45和FL60处理无显著差异。块茎形成期，0～80cm土层粉垄处理同样显著高于传统耕作（P<0.05）。同时，FL45处理的铵态氮含量随深度的增加而增加，到FL60处理时达到峰值。到块茎膨大期，铵态氮含量稍高，这可能是强降雨 （图1）造成的。同时，0～80cm土层粉垄处理同样显著高于传统耕作（P<0.05）。到成熟期，CT处理的铵态氮含量最低，低于1mg·kg^-1。从整体来看，马铃薯各生育时期的铵态氮含量均处于较低水平，铵态氮含量范围为0.40～14.05mg·kg^-1，同时随粉垄深度增加土壤铵态氮含量也增加，并且各处理铵态氮含量随生育时期的后移而降低，但降低的幅度不同。

2.3 粉垄耕作对0～80 cm土层矿质氮剖面分布的影响

由图4可知，苗期CT处理0～40cm土层的矿质氮含量显著低于其他3个粉垄处理（P<0.05），其他土层无显著差异。马铃薯关键生育期（开花期、块茎形成期、块茎膨大期）作物生长旺盛，吸收土壤养分能力增加，矿质氮含量显著减小。开花期，粉垄处理0～20cm土层矿质氮含量显著大于传统耕作，40～60cm土层FL45和FL60处理显著高于CT和FL30。块茎形成期，各处理0～20cm土层矿质氮含量最高，并且差异显著，40～80cm土层FL45处理显著高于其他处理（P<0.05）。块茎膨大期矿质氮含量在20cm土层突然增高，在40cm土层出现峰值，然后逐渐降低。成熟期，FL45处理0～20cm土层矿质氮含量显著高于其他处理，并且20～40cm土层，各处理矿质氮含量持续降低， 40～80cm土层，各处理之间差异不显著（P<0.05）。从整体来看，土壤矿质氮含量与硝态氮含量变化趋势相似，主要分布在0～40cm土层，且随粉垄深度增加而增加，随土层深度的增加而减少。

2.4 不同生育时期土壤矿质态氮累积变化

由图5可知，马铃薯苗期各处理土壤矿质态氮含量均高于其他生长时期，这与播种前施肥及马铃薯苗期对氮素吸收量相对较少有关。与苗期相比，开花期各耕作处理土壤矿质态氮含量明显降低，FL60、FL45、FL30和CT处理硝态氮降幅分别为48.39%、45.43%、47.17%和62.15%，铵态氮分别为81.47%、82.53%、89.66%和94.47%。这一时期土壤矿质态氮含量的降低，不仅与马铃薯吸收有关，而且与硝态氮淋洗、土壤微生物对铵态氮的固持和铵态氮挥发损失有关。块茎形成期作物生长旺盛，矿质态氮含量持续下降。到块茎膨大期，由于强降雨的影响（图1）可能将硝态氮淋洗到深层土壤，导致硝态氮含量继续降低，而铵态氮含量开始上升，到成熟期，马铃薯硝态氮、铵态氮含量均降到最低，且都无显著差异。从整体来看，各生育时期不同耕作处理，土壤矿质态氮的含量以FL60处理最高，FL45和FL30处理次之，CT处理土壤矿质态氮含量最低（图5）。

与传统耕作处理相比，粉垄耕作处理极显著提高了生育期硝态氮积累量，但对铵态氮生育期积累量无显著作用。相同耕作方式下，采样时期对硝态氮、铵态氮积累量均有极显著影响。并且二者交互作用对硝态氮、铵态氮积累量也有极显著影响。F 检验表明，耕作处理、采样时期及其交互作用对土壤硝态氮积累量均有极显著影响。而耕作处理对土壤铵态氮积累量无显著影响，采样时期、耕作与时期交互作用对土壤铵态氮积累量影响极显著。

2.5 粉垄耕作对马铃薯产量构成因子及植株吸氮量的影响

如表2所示，粉垄耕作对比传统耕作对马铃薯的产量和商品薯率都有所提高，粉垄耕作下大、中薯产量均显著高于对照处理（P<0.05），其中大薯产量以FL60和FL45处理最为显著，分别较CT处理提高45.71%和52.08%； 中薯产量以FL60和FL45最为显著，分别较CT处理提高112.55%和155.17%；FL30、FL45和FL60处理的马铃薯总产量均显著高于CT处理，分别提高27.43%、38.29%和30.28%，马铃薯商品薯率分别较CT处理提高10.65%、17.12%和14.17%。随耕作深度的增加，植株的吸氮量也随之增加，且粉垄处理的植株吸氮量均显著高于传统耕作处理（P<0.05），但FL45和FL60处理间无显著差异。

2.6 土壤性质相关性分析

通过Pearson双侧检验对马铃薯产量及土壤肥力构成因素进行相关性分析（表3），马铃薯产量与成熟期硝态氮、铵态氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量均具有极显著的相关关系（P<0.01）。硝态氮与铵态氮、有效磷、吸氮量均具有显著或极显著的相关关系（P<0.05或 P<0.01）；铵态氮与碱解氮、有效磷、有机质、速效钾、吸氮量均具有显著或极显著的相关关系（P<0.05或 P<0.01）；碱解氮与有效磷、速效钾均有极显著正相关关系（P<0.01）。

注：* 和 ** 分别表示相关性达显著水平（P<0.05）和极显著水平（P<0.01）。

3 讨论

3.1 粉垄耕作对土壤性质的影响

耕作方式是土壤质量及耕地可持续利用的重要影响因素，合理的耕作方式通过改善土壤团粒结构和理化性质，从而有效促进农田生态系统养分的良性循环以及资源的高效利用^[16-17]。耕作方式直接作用于土壤，通过改变土壤结构，影响土壤水分、养分转化，进而影响土壤养分的分布和变化^[17]。蒋发辉等^[18]研究表明，粉垄显著改善了土壤耕层的物理结构，有效调蓄了土壤的水分分配和增加入渗，从而使养分淋溶到下层土壤。提高了土壤有机质含量，改变了养分在耕层的分布，提升了下层有效磷的含量，有效改善了土壤养分状况。杨博等^[19]和刘江汉等^[20]认为，粉垄改善了土壤三相结构比，并且有助于增加土壤速效养分含量及微生物数量。张绪成等^[21]研究发现，立式深旋耕作 （粉垄）提高了干旱和平水年马铃薯播前0～40cm土层碱解氮、0～70cm土层有效磷的含量。本研究结果表明，经过粉垄耕作后，土壤肥力状况得到明显改善。对土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮含量均影响显著。其中以粉垄60cm处理效果最佳，粉垄45cm处理次之，而传统翻耕处理效果最差。分析其可能原因主要有3个方面。①传统耕作频繁扰动了土壤，将深层土壤暴露到表层，加速了土壤有机质的氧化和矿化速率，同时土壤水分蒸发也有所增强，从而使土壤养分含量降低^[22]；并且由于有机质的减少，使团聚体稳定胶结物质减少，加之黑垆土的质地相对较黏重，使得耕作过程中土壤黏粒间的范德华力作用容易形成较大的结构体而导致耕地质量下降^[23]。②粉垄耕作后，由于其土温提高、水分分布均匀、氧气充足，使得土壤微生物活动加剧，这些因素都促进了土壤中有机物的腐殖化过程，使有机质含量增加^[2，13]。③粉垄耕作将土壤水分均匀地分布于松土层，提高土温、氧气含量，切断土壤的毛细管，降低“返盐”作用，降低耕作层土壤含盐量。这些因素都促进了土壤中某些活性物质将土壤中固定的磷素、钾素重新释放出来，从而增加土壤中有效磷、速效钾的含量^[24-25]。

3.2 粉垄耕作对硝态氮和铵态氮的影响

硝态氮、铵态氮是旱地农田土壤无机氮存在的主要形态，也是最易被植物吸收利用的氮素形态，但其极易发生挥发和淋溶^[26]。土壤耕作和地膜覆盖不仅改善了土壤理化性质，提高了微生物活性，调节了土壤水分运动和氮素转化，而且也影响了作物对土壤氮素的吸收利用效率，因此也会影响硝态氮、铵态氮在土体中的积累与分布^[27-28]。本研究中，各处理施肥量一致，粉垄耕作处理耕层土壤硝态氮、铵态氮含量均高于传统耕作处理。并且随着耕作深度的增加，硝态氮在土层中的流失明显减少，铵态氮的流失也有所减弱。究其原因一方面可能是由于传统耕作，耕层土壤紧实，土肥难以融合，促进了铵态氮的挥发^[29]，而粉垄耕作改善了土壤耕层的通气状况，相比传统耕作能较好地使肥料融于土壤，加快有机质矿化，加强硝化作用，从而使硝态氮积累^[30]。同时土壤中可矿化氮主要贮存于粒级小的微团聚体中，<0.005mm黏粒含量越高，越有利于氮素矿化，矿化量越大。而粉垄耕作可使土壤表面骨骼颗粒细化，排列规整且紧密，表面光滑和孔隙发达，这些都利于吸附可矿化氮^[31-32]。并且由于粉垄耕作时垂直螺旋钻头旋磨过程中，使得上下土壤水分相互渗透，同时高速的机械旋转会带来土壤升温效应^[24]。而巨晓棠等^[33]认为温度、水分对有机氮矿化速度有明显的正交互作用。王喜庆等^[34]研究表明，在一定土壤水分含量范围内，随土壤含水量的增加，铵态氮硝化速率也会增加。另一方面可能是粉垄耕作较传统耕作有碎土性好、旋磨较细和机械钻头横向扰动土壤等特点，增加了土壤中、微团聚体含量，而小粒级的团聚体孔隙更发达，对养分吸收利用具有更大吸附性能，所以对硝态氮、铵态氮流失具有阻滞作用^[32]。余泺等^[31]研究表明，土壤氮素矿化并非受单一因子作用，而是由诸多因素共同决定，包括温度、水分、碱解氮、有机质、有效磷、土壤微生物、土壤质地、种植作物以及施肥状况等。本试验也得到类似结果，本试验中硝态氮、铵态氮与土壤性质均呈显著或极显著相关关系。

3.3 粉垄耕作对马铃薯产量和吸氮量的影响

良好的土壤环境是马铃薯高产、稳产的前提条件，连年翻耕会导致耕层浅薄、土壤保水保肥能力下降，阻碍根系的下扎，从而造成作物减产^[35]。马铃薯连作能够显著影响土壤物理结构，从而使土壤团聚体稳定性下降，容重增加，孔隙度降低，同时根系对水分和肥料的吸收利用效率也会下降，使马铃薯植株生长发育不良，造成块茎产量和品质的下降^[36]。张莉等^[37]和彭光爵等^[38]认为，粉垄 （深旋松耕）能够调节土壤水、肥、气、热等条件，创造深厚、疏松、肥沃的耕层，为马铃薯根系生长和块茎的膨大提供良好的生态环境。郑成岩等^[39]研究表明，深松和翻耕促进了小麦在生育中后期对0～80cm土层土壤氮素的吸收利用。本试验研究表明，粉垄耕作均可显著提高马铃薯吸氮量和产量构成因子，从而提高马铃薯总产量和商品薯率，尤其以粉垄45cm处理产量和吸氮量最高。究其原因：一方面可能是马铃薯块茎主要分布在0～40cm土层，粉垄耕作能够打破坚硬犁底层，促进根系的下扎，降低块茎膨大的阻力，同时提升了团聚体的稳定性，为根系的生长发育提供了保障，根系发育越健壮，越容易吸收养分^[38]。且能促进雨水下渗，增强土壤蓄水、保水能力，从而减轻半干旱地区马铃薯块茎形成—膨大期水分对作物生长的限制。另一方面可能是改善下层土壤结构，优化土壤养分与通气性，提高根系活力，促进块茎中淀粉的合成与积累^[40]。传统耕作处理的土壤生态环境较差，使得较多的花前干物质转运到块茎，降低花后干物质的转运量，造成马铃薯减产^[37]。同时粉垄60cm处理促进了马铃薯花前耗水，降低了现蕾期和花期的土壤贮水量，这将加剧季节性干旱的胁迫强度，导致马铃薯产量低于粉垄45cm处理^[41]。

4 结论

与传统旋耕相比，粉垄耕作显著提高了20～60cm土层土壤碱解氮、有机质和速效钾的含量，改善了土壤有效磷耕层养分分布状况。

与传统旋耕相比，粉垄耕作提高了耕层土壤矿质氮含量，阻滞了硝态氮的垂直移动，并且使各生育时期矿质氮含量均大于传统耕作。同时硝态氮、铵态氮含量均随粉垄深度的增加而增加，随土层深度的增加而减少。

粉垄耕作提高了马铃薯的吸氮量从而显著提高了马铃薯产量，土壤硝态氮、铵态氮含量和马铃薯植株吸氮量与马铃薯产量均具有极显著正相关关系。总之，粉垄耕作可以降低土壤硝态氮的淋溶，将硝态氮集中在耕层，增加氮素矿化，有利于提高作物吸氮量和产量，在宁南旱地中，不同粉垄耕作深度的效果存在一定差异，但考虑经济与产量效益，粉垄耕作45cm效果最优。

参考文献