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近几年来我国畜牧业发展迅速，对牧草的需求也日益增加，而甜高粱（Sorghum dochna）作为一种禾本科牧草作物其茎秆含糖量较高，是青贮利用的优质原料，且青贮后营养价值优于其它青贮牧草[1]。宁夏是西北牧草种植的主要地区之一，但宁夏地区大多数农田连年种植与肥料的高投入导致土壤结构紧实、保肥保水能力下降、养分吸收利用率低、植株不健壮、经济效益低等现象[2]。而土壤理化性质作为调控作物生长发育的关键因素，是综合评价土壤耕层质量或肥力的重要标准[3-4]。粉垄耕作在改良土壤耕层结构的同时保持土壤上下层不扰动，并形成深厚的疏松耕层[5]，其利用“螺旋型钻头”耕作工具垂直入土 30～50 cm，高速旋磨切割粉碎土壤，粉垄可以一次性完成深耕、粉碎、成垄等作业，达到播种时的整地标准[6]。孙美乐等[7]认为粉垄耕作能够疏松土壤、降低土壤容重，从而增加土壤的孔隙度。李浩等[8]认为经过粉垄耕作后加深耕层，提高下耕层土壤通气性及土壤水分下渗的速度。与传统耕作相比，粉垄耕作 20、 30 及 40 cm 处理下红薯产量分别提高 89%、104% 及 117%，其中粉垄 40 cm 耕层土壤水分调蓄效果最好，土壤耕层肥力最佳[9]。粉垄耕作相比传统耕作的小麦、水稻及玉米等禾本科作物的产量有显著性提高[10-11]。其次，土壤细菌、真菌及放线菌数量主要受土壤中理化性质的驱动和土壤中有效养分含量的影响，也是评价土壤耕层质量的重要依据[12]。土壤微生物对土壤理化性质的变化较为敏感，土壤耕作层的变化使土壤微生物数量也随之发生改变[13]。通过改良土壤通气性，有利于促进好氧性微生物的活化和矿物质的分解，提高细菌、真菌及放线菌的数量，改善深层土壤耕层的微环境，进而有利于培肥地力[14]。若将粉垄耕作应用到甜高粱种植上，对我国畜牧业和农业可持续发展意义重大。目前偏重粉垄耕作对小麦、玉米、马铃薯等作物土壤理化性质影响的研究，而对甜高粱等牧草类作物土壤耕层微生物数量及土壤速效性养分方面的研究尚不明确。宁夏地区作为西北重要的牧草产区之一，常年的浅耕导致土壤耕层变浅、土层质量下降。因此，本研究主要以宁夏银川市贺兰山农牧场甜高粱农田作为试验区，探讨粉垄耕作对甜高粱土壤耕层理化特性及土壤微生物数量的影响，旨在为宁夏地区甜高粱种植选择最佳耕作模式提供重要理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验地概况
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试验于 2019 年 4～8 月在宁夏银川市贺兰山农牧场（38.48°N、106.13°E）进行，该试验地年平均温度约 12℃，无霜期为 160 d 左右，年均降水量 180 mm 左右，属温带干旱地区。试验田土壤类型为淡灰钙土，土壤质地为粘壤土，犁底层深度为 15～20 cm。耕层（0～20 cm）全盐含量、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量分别为 0.78 g/kg、14.6 g/kg、8.20 mg/kg、135 mg/kg，土壤 pH 为 8.21。
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1.2 试验设计
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试验设置 4 种不同耕作方式，分别为传统耕作（CK）、粉垄 30 cm（F30）、粉垄 50 cm（F50）、深翻 40 cm（DT40）。采用田间大区试验设计，面积为 450 m2 （15 m×30 m），大区间隔 10 m；每个大区设置 3 个取样小区，每个取样小区为 1 次重复，共 3 次重复。每个处理的具体方式如下。CK 处理：于秋季作物收获后采用铧式犁耕翻土壤，作业深度 20～25 cm，次年春季耙耱整地后于 4 月中下旬播种。F30 处理：秋季采用粉垄机械进行全面粉垄，作业深度 25～30 cm，次年春季耙耱整地后于 4 月中下旬播种。F50 处理：秋季采用粉垄机械进行全面粉垄，作业深度 45～50 cm，次年春季耙耱整地后于 4 月中下旬播种。DT40：深翻 40 cm 处理。种植作物为甜高粱，品种为“BJ0603”，4 月 18 日播种，9 月 20 日收获。
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1.3 测定项目及方法
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1.3.1 土壤理化性状测定
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甜高粱适宜收获期用环刀法采集 0～15、15～30、30～45 cm 3 个土层的原状土样，带回实验室测定土壤容重、土壤水分含量；总孔隙度用 Pt=93.947-32.995× b 计算，b 为容重，Pt 为总孔隙度；土壤固相 =1-孔隙度[15]；土壤液相 = 土壤含水量；土壤气相 = 孔隙度-含水量[7]。碱解氮采用扩散皿中加入 FeSO4 和 NaOH，水解反应后用酸滴定；有效磷采用碳酸氢钠浸取、钼锑抗比色法测定；速效钾用醋酸铵浸取后用火焰光度计测定[15]，
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1.3.2 土壤微生物测定
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甜高粱适宜收获期土壤细菌、真菌、放线菌数量采用稀释平板涂抹法测定[16]。
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1.3.3 甜高粱产量测定
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于甜高粱适宜收获期进行测产，除去边缘效应后，在每个大区中取 4 行具有代表性的甜高粱植株，进行生物产量和籽粒产量的测定。
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1.4 数据分析
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采用 Excel2016、SPSS 21.0 进行数据分析，采用 LSD 法检验 0.05 水平上的差异性，用 Origin 2020 进行主成分分析。
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2 结果与分析
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2.1 不同耕作模式对土壤容重的影响
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如图1 所示，整体上 F30、F50 和 DT40 处理的土壤容重要低于 CK 处理。 0～15 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤容重分别下降 4.7%、2.3%、1.6%，但 CK 仅与 F30 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别下降 3.1%、0.8%。15～30 cm 土层，与 CK 相比， F30、F50、DT40 处理土壤容重分别下降 8.6%、 7.8%、1.6%，但 CK 仅与 F30、F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著下降 7.1%、6.8%（P<0.05）。30～45 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤容重分别下降 3.2%、9.6%、1.6%，但 CK 仅与 F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别下降 1.6%、8.1%。
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2.2 不同耕作模式对土壤含水量的影响
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如图2 所示，整体上 F30、F50 和 DT40 处理的土壤含水量要高于 CK 处理。0～15 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤含水量分别增加 15.8%、7.9%、1.6%，但 CK 仅与 F30、F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 13.9%、6.2%。15～30 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤含水量分别增加 20.9%、10.4%、4.9%，但 CK 仅与 F30 有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 15.2%、5.2%。30～45 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤含水量分别增加 38.9%、41.9%、22.8%，但 CK 仅与 F30、F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 13.1%、15.6%（P<0.05）。
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图1 不同耕作模式对土壤容重的影响
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注：图中不同小写字母表示不同土壤耕层处理间差异显著性 （P<0.05）。下同。
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图2 不同耕作模式对土壤含水量的影响
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2.3 不同耕作模式对土壤孔隙度的影响
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如图3 所示，整体上 F30、F50 和 DT40 处理的土壤孔隙度要高于 CK 处理。0～15 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤孔隙度分别增加 5.2%、1.4%、0.6%，但 CK 仅与 F30、F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 4.5%、0.8%。15～30 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理土壤孔隙度分别增加 8.0%、6.9%、2.2%，但 CK 仅与 F30、 F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 5.8%、4.6%（P<0.05）。 30～45 cm 土层，与 CK 相比，F30、F50、DT40处理土壤孔隙度分别增加 2.7%、7.5%、2.1%，但 CK 仅与 F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 0.6%、5.3%。
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图3 不同耕作模式对土壤孔隙度的影响
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2.4 不同耕作模式对土壤固、液、气三相比的影响
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由表1 所示，0～15 cm 土层固相与 CK 相比，F30、F50 和 DT40 处理固相分别下降 4.0%、 2.0%、1.0%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别下降 3.0%、1.0%。15～30 cm 土层固相与 CK 相比， F30、F50 处理分别下降 5.0%、2.0%，DT40 处理固相增加 0.4%，其中 F30 较 DT40 处理下降 3.4%， F50 较 DT40 处理上升 0.4%。30～45 cm 土层固相，与 CK 相比，F30、F50 处理分别增加 2.2%、0.2%， DT40 处理下降 0.2%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 9.8%、1.6%。
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0～15 cm 土层液相，与 CK 相比，F30、DT40 处理液相分别下降 3.8%、0.4%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别下降 3.5%、0.4%。15～30 cm 土层液相，与 CK 相比，F50、DT40 处理分别下降 8.9%、2.5%，其中 F30 较 DT40 处理上升 2.6%， F50 较 DT40 处理下降 6.6%。30～45 cm 土层液相，与 CK 相比，F30、F50 和 DT40 处理分别下降 7.7%、3.8%、1.2%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别下降 6.6%、2.7%。
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0～15 cm 土层气相，与 CK 相比，F30、F50 和 DT40 处理分别增加 2.5%、12.5% 和 4.2%，其中 F30、 F50 较 DT40 处理分别增加 9.8%、1.6%。15～30 cm 土层气相，与 CK 相比，F30、F50 和 DT40 处理分别增加 11.1%、15.6% 和 2.2%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 8.7%、13.0%。30～45 cm 土层气相，与 CK 相比，F30、F50 和 DT40 处理分别增加 12.4%、 4.4% 和 0.8%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 11.6%、7.9%。
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注：表中不同小写字母表示不同耕作处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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2.5 不同耕作模式对土壤速效养分的影响
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如表2 所示，整体上，F30、F50 及 DT40 处理的碱解氮含量高于 CK 处理。在 0～15 cm 土层中，与 CK 处理相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 14.5%、 15.9%、4.1%，但 CK 仅与 F30、F50 处理呈显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 10.0%、11.4%（P<0.05）；在 15～30 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 14.0%、 15.9%、2.5%，但 CK 仅与 F30、F50 处理呈显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 11.2%、13.1%（P<0.05）；在 30～45 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 5.3%、 13.1%、3.2%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 1.9%、9.6%。
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整体上，F30、F50 和 DT40 处理的速效钾含量高于 CK 处理。在 0～15 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别显著增加 19.1%、 20.2%、4.0%（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 14.48%、15.54%；15～30 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 15.7%、17.5%、6.7%，但 CK 仅与 F30、F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 8.4%、10.2%；30～45 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 13.0%、15.7%、2.8%，但 CK 仅与 F30、F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 9.9%、12.5%（P<0.05）。
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整体上，F30、F50 和 DT40 处理的有效磷含量高于 CK 处理。在 0～15 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 5.2%、5.7%、 0.8%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 4.4%、 4.9%； 在 15～30 cm 土层中，与 CK 相比，F30、 F50、DT40 处理分别增加 12.5%、20.0%、5.0%，但 CK 仅与 F50 处理间有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 7.1%、14.3%；在 30～45 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 21.1%、23.3%、4.7%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 15.7%、17.8%。
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2.6 不同耕作模式对土壤微生物数量的影响
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如表3 所示，不同耕作措施的土壤细菌数量达到了 104 数量级，整体上，粉垄耕作和深翻处理的细菌数量高于传统耕作处理。在 0～15 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 118.7%、111.1%、9.4%，但 CK 仅与 F30 和 F50 有显著性差异，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 100.0%、117.1%（P<0.05）。在 15～30 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 70.0%、100.0%、30.0%，CK 与 F30、F50 和 DT40 处理均有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 30.8%、53.9%（P<0.05）。在 30～45 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、 DT40 处理分别显著增加 6.3%、18.8%、25.0% （P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别降低 15.0%、5.3%。
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不同耕作措施的土壤真菌数量达到了 102 数量级，整体上，粉垄耕作和深翻处理的真菌数量高于传统耕作处理。在 0～15 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 40.0%、 60.0%、20.0%，但 CK 仅与 F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中，F30、F50 较 DT40 处理分别增加 16.7%、33.3%。在 15～30 cm 土层中，与 CK 相比，仅 F50 处理增加 33.3%，其中 F50 较 DT40 处理增加 33.3%。在 30～45 cm 土层中，与 CK 相比，仅 F50 处理增加 100.0%，其中，F50 较 DT40 处理增加 100.0%。
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不同耕作措施的土壤放线菌数量达到了 103 数量级，整体上，粉垄耕作和深翻处理的放线菌数量高于传统耕作处理。在 0～15 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 11.8%、29.4%、4.4%，但 CK 仅与 F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 7.0%、23.9%。在 15～30 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别增加 50.0%、55.0%、7.5%，但 CK 仅与 F30 和 F50 处理有显著性差异（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 39.5%、44.2%（P<0.05）。在 30～45 cm 土层中，与 CK 相比，F30、F50、 DT40 处理分别显著增加 40.0%、86.7%、26.7% （P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别增加 10.5%、47.4%。
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2.7 不同耕作模式对甜高粱产量的影响
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不同耕作模式下甜高粱产量结果如图4 所示，其生物产量整体呈先上升后下降的趋势，但与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别显著增加 8.3%、8.7 %、5.2%（P<0.05），其中 F30、F50 较 DT40 处理分别下降 3.2%、0.4%，而 F30 与 F50 处理生物产量增加不显著；籽粒产量整体也呈先上升后下降的趋势，与 CK 相比，F30、F50、DT40 处理分别显著增加 10.0%、13.6%、4.9%，其中 F30、F50 较 DT40 处理分别显著增加 4.7%、8.2%（P<0.05），而 F30 与 F50 处理籽粒产量增加不显著。
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图4 不同耕作模式对甜高粱产量的影响
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2.8 不同耕作模式下土壤质量的综合评价
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为探究不同耕作模式下甜高粱农田土壤质量的综合特性，对其进行主成分分析，各主成分的特征值、方差贡献率及累计贡献率如表4 所示。前两个主成分特征值均大于 1，其中第 1、2 主成分累计贡献率为 91.1%。即这两个主成分涵盖了 9 个土壤质量评价指标 90% 以上的信息。
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如表5 所示，各指标在每个主成分上的载荷，即这些指标对主成分的影响程度。其中土壤容重、碱解氮、速效钾、有效磷、细菌数量、真菌数量、放线菌数量在第 1 主成分上有较高的载荷值，表明甜高粱农田土壤质量评价中以上指标起关键性作用。土壤含水量、土壤孔隙度在第 2 主成分上有较高的载荷值，表明甜高粱农田土壤质量评价中土壤含水量、土壤孔隙度也起促进性作用。
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为了更加直观地评价不同耕作模式下甜高粱农田土壤质量，对其主成分值之和进行综合评价。以每个主成分的方差贡献率作为权重构建综合评价指数：F 综 =5.66X1+2.54X2（X1 表示第一主成分，X2 表示第二主成分）。如表6 所示，通过不同耕作模式在各耕作层处理下各土壤评定指标的主成分值和综合值分析得出：F50>F30>DT40>CK，其中 F50、 F30 综合值较高，表明粉垄耕作模式下甜高粱农田的土壤耕层质量较好。
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3 讨论
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3.1 不同耕作模式对土壤理化性质的影响
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农田不合理耕作与灌溉易产生犁底层，致使土壤结构紧实，保肥保水能力下降，养分吸收利用率低[2]。粉垄耕作是目前一种较先进的耕作措施，能够显著优化深层土壤特性[17]；粉垄耕作使耕层土壤水分受到蒸发力的影响较小，更有利于水分保存，这些储备水分对干旱期农作物的生长发育尤为重要，可以降低其受干旱的影响，进而避免干旱对产量的影响[18]。深翻相比粉垄耕作其保水蓄水力较差[5，19]。粉垄耕作下小麦、玉米、花生相比传统耕作分别增产 23.5%、10.4%、8.0%[11，19]。本研究结果表明，F30、F50 相比 DT40 和 CK 处理能有效地改善深层土壤物理性质，从而显著提高土壤水分含量，协调土壤三相比，提高甜高粱籽粒产量。这是由于长期使用传统耕作，土壤耕作层变浅，土壤耕层特性较差，但通过粉垄耕作可以加快天然降水和人工灌溉水的入渗速度，进而增加耕层土壤中水分的容量，使土壤中的持水量多且持续时间长，从而提高籽粒灌浆的速度，延缓后期衰老[6，10]，使宁夏旱区甜高粱籽粒产量显著提高[20]。
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粉垄耕作可合理改善深层土壤耕层结构，从而有助于活化有效养分，提高土壤保肥力，这与粉垄耕作中土壤速效性养分的增加有关[8]。聂胜委等[11]认为，粉垄耕作相比传统耕作其碱解氮、速效钾的含量有显著提高，小麦与玉米产量也相对增加 23.5%、10.4%。Wei 等[21]认为水稻农田粉垄耕作 7 年后土壤中所有的有效养分含量均显著增加，进而促使水稻籽粒产量的提高。本研究结果表明，粉垄耕作相比传统和深翻耕作，土壤中碱解氮、速效钾及有效磷的含量均显著增加，进而使甜高粱显著增产；分析其原因可能是粉垄耕作后优化了深层土壤理化性质，使土壤环境条件得到了很好的改善，从而促进了深层土壤氮素的矿化分解、缓效钾的释放以及有效磷的提高[22]。因此，表明粉垄耕作对甜高粱籽粒形成和生物产量的累积与土壤物理性质的改良以及土壤中碱解氮、有效磷和速效钾养分的积累有着密切的相关性[23-24]。
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3.2 不同耕作模式对土壤微生物数量的影响
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土壤微生物是评价土壤耕层质量的重要指标之一，主要参与土壤耕层中养分的分解与循环，其数量主要受土壤耕作措施及土壤环境的影响[25-26]。深翻改良了下部耕层土壤物理结构，促进下部耕层土壤养分的积累，从而增加了 20 cm 以下土壤耕层的微生物数量[27]。翟振等[28]认为，深翻提高了小麦农田 20～40 cm 土壤耕层微生物数量，与传统耕作相比深翻耕的细菌、真菌和放线菌数量分别提高5 0.9%、83.8% 和 41.7%，因为深翻主要改善了耕层下部土壤物理结构，影响耕层下部土壤养分积累，创造了一个适宜微生物繁殖的土壤环境，从而促使小麦获得高产。本研究结果表明，F30、F50 处理在各耕作层中细菌、真菌及放线菌数量均大于 CK 和 DT40 处理，其粉垄耕作下甜高粱的产量也显著高于传统和深翻耕作。这可能与粉垄耕作后土壤水分分布均匀、氧气充足，进而促进好氧微生物的系列活动有关[6，22]。此外，粉垄耕作将地表腐殖质和植被残体翻入耕作层中，使微生物能够迅速降解这些物质，提高土壤养分含量，使甜高粱获得高产[11]。F30、F50 及 DT40 处理在 0～15 cm 土层中细菌、真菌及放线菌的数量均高于 15～30、 30～45 cm 土层。可能因为深翻和粉垄耕作方式引起不同耕作层土壤耕层条件发生变化，进而影响了各土层养分含量及通气状况，从而导致各耕层土壤微生物数量发生改变[6]。0～15 cm 土层微生物降解速度最快、积累养分最多、甜高粱根系发育迅速，使根系分泌出更多的有机物供细菌、真菌及放线菌快速繁殖，进而提高土壤耕层质量[29]。因此，粉垄耕作是通过改良土壤物理性质及提高土壤速效性养分含量和微生物数量，来提高土壤耕层肥力，维持土壤耕层养分平衡，进一步提高甜高粱生物产量与籽粒产量[6]。
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4 结论
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粉垄耕作技术通过降低土壤容重、协调土壤三相比、增加土壤含水量及土壤孔隙度，有效地改善了土壤耕作层结构；提高土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量及土壤中细菌、真菌及放线菌的数量，有效地改善了土壤耕层肥力，从而促使甜高粱生物产量和籽粒产量的增加。
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综合分析得出，不同耕作模式下土壤耕层质量依次为 F50>F30>DT40>CK，粉垄耕作技术显著优于传统耕作和翻耕。F30、F50 处理对产量的影响无显著性差异，考虑到经济效益，粉垄 30 cm 足以满足甜高粱增产。因此，在生产上粉垄 30 cm 耕作技术可行性更高。
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参考文献
-
[1] 王婷．甜高粱饲草和葡萄籽对肉羊养分利用、瘤胃微生物区系及肉质性能的影响［D］．兰州：兰州大学，2019．
-
[2] 张兴风，刘泽人，黄兴法，等．宁夏膜下滴灌玉米不同施肥模式的试验研究［J］．节水灌溉，2016（8）：57-60．
-
[3] 蔺芳，刘晓静，张家洋．紫花苜蓿与多年生黑麦草不同种植模式下沙化土壤碳、氮含量和酶活性研究［J］．草原与草坪，2019，39（3）：43-49．
-
[4] Huang R，Lan M，Liu J，et al．Soil aggregate and organic carbon distribution at dry land soil and paddy soil：therole of different straws returning［J］．Environmental Science and Pollution Research，2017，24（36）：27942-27952.
-
[5] 韦本辉，刘斌，甘秀芹，等．粉垄栽培对水稻产量和品质的影响［J］．中国农业科学，2012，45（19）：3946-3954．
-
[6] Wei B H．Discussion on the construction of green agriculture“3+1” industry system using Fenlong activated resources［J］．Agricultural Science & Technology，2017，18（2）：380-384．
-
[7] 孙美乐，蔺国仓，回经涛，粉垄耕作对新疆盐碱土理化性质及棉花生长影响［J］．中国土壤与肥料，2020（6）：58-64.
-
[8] 李浩，黄金，李志刚，等．粉垄耕作提高土壤养分有效性并促进甘蔗维管组织发育和养分吸收［J］．植物营养与肥料学报，2021，27（2）：204-214．
-
[9] 蒋发辉，高磊，韦本辉，等．粉垄耕作对红壤理化性质及红薯产量的影响［J］．土壤，2020，52（3）：588-596．
-
[10] 李轶冰，逄焕成，李华，等．粉垄耕作对黄淮海北部春玉米籽粒灌浆及产量的影响［J］．中国农业科学，2013，46（14）：3055-3064．
-
[11] 聂胜委，张玉亭，张巧萍，等．粉垄耕作对小麦玉米产量及耕层土壤养分的影响［J］．土壤通报，2017，48（4）：930-936．
-
[12] Zeller V，Bardgett R D，Tappeiner U．Site and management effects on soil microbial properties of subalpine meadows：a study of land abandonment along a north south gradient in the European Alps［J］． Soil Biology and Biochemistry，2001，33（4-5）：639-649．
-
[13] 陈金，庞党伟，韩明明，等．耕作模式对土壤微生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响［J］．作物学报，2017，43（8）：1245-1253．
-
[14] 赵亚丽，郭海斌，薛志伟，等．耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响［J］．应用生态学报，2015，26（6）：1785-1792．
-
[15] 鲁如坤．土壤农业化学分析方法［M］．北京：中国农业出版社，2000．
-
[16] 曾昭海，胡跃高，陈文新，等．共生固氮在农牧业上的作用及影响因素研究进展［J］．中国生态农业学报，2006，14（4）：21-24．
-
[17] 杨金楼，朱连龙，朱济成．上海地区土壤持水特性研究［J］． 土壤学报，1982，19（4）：331-343．
-
[18] 郭海斌，冀保毅，王巧锋，等．性状和深耕与秸秆还田对不同质地土壤物理作物产量的影响［J］．河南农业大学学报，2014（4）：505-511．
-
[19] 韦本辉，甘秀芹，陈保善，等．粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较［J］．安徽农业科学，2011，39（6）：3216-3219．
-
[20] 刘江汉，何文寿．粉垄耕作对土壤性质及马铃薯产量的影响 ［J］．东北农业科学，2020，45（2）：20-25．
-
[21] Wei B H，Gan X Q，Li Y Y，et al．Effects of once Fenlong cultivation on soil properties and rice yield and quality for 7 consecutive years［J］．Agricultural Science & Technology，2017，18（12）：2365-2371．
-
[22] 马冬云，郭天财，宋晓．尿素施用量对小麦根际微生物数量和酶活性的影响［J］．生态学报，2007，27（12）：5222-5228．
-
[23] Jiang Y J，Sun B，Jin C，et al．Soil aggregate stratification of nematodes and microbial communities affects the metabolic quotient in an acid soil［J］．Soil Biology and Biochemistry，2013，60：1-9.
-
[24] 同琳静，冯涛，孙政国，等．垄作模式下甜高粱对农田渍害胁迫的响应［J］．草业科学，2018，35（7）：1713-1719．
-
[25] Piovanelli C，Gamba C，Brandi G，et al．Tillage choices affect biochemical properties in the soil profile［J］．Soil and Tillage Research，2006，90：84-92．
-
[26] Arunachalam K，Arunachalam A，Melkania N P．Influence of soil properties on microbial populations，activity and biomass in humid subtropical mountainous ecosystems of India［J］．Biology and Fertility of Soils，1999，30（3）：217-223．
-
[27] 陈松鹤，徐开未，樊高琼，等．长期施氮对饲草玉米产量、土壤养分和微生物数量的影响［J］．四川农业大学学报，2019，37（3）：314-320．
-
[28] 翟振，李玉义，郭建军，等．耕深对土壤物理性质及小麦-玉米产量的影响［J］，农业工程学报，2017，33（11）：115-113．
-
[29] 韦本辉，甘秀芹，陈耀福，等．稻田粉垄冬种马铃薯试验 ［J］．中国马铃薯，2011，25（6）：342-344．
-
摘要
为了探究粉垄耕作对甜高粱土壤耕层理化性质及微生物数量的影响机理，以宁夏银川市贺兰山农牧场甜高粱农田作为试验区，设置传统耕作（CK）、粉垄 30 cm（F30）、粉垄 50 cm（F50）、深翻 40 cm（DT40）4 个耕作模式，研究甜高粱农田土壤耕层各物理性质、速效性养分含量及微生物数量在不同耕作方式下的变化规律，并对不同耕作模式下土壤耕层质量做出综合分析。结果表明：（1）F30、F50 相比 CK 与 DT40 处理能更好地协调土壤三相比，显著降低土壤容重，显著增加土壤含水量及土壤孔隙度，有效改良土壤耕层的物理性质（P<0.05）。 （2） 与 CK 处理相比，F30、F50 及 DT40 处理在 0 ～ 15、15 ～ 30、30 ～ 45 cm 3 个土层中土壤速效养分含量均增加，但 CK 仅与 F30 和 F50 处理有显著性差异（P<0.05）：碱解氮含量增幅分别为 5.3% ～ 14.5%、 13.1% ～ 15.9%、3.2% ～ 4.1%；速效钾含量增幅分别为 13.0% ～ 19.1%、15.7% ～ 20.2%、2.8% ～ 6.7%；有效磷含量增幅分别为 5.2% ～ 21.1%、5.7% ～ 23.3%、0.8% ～ 5.0%。（3）与 CK 处理相比，F30、F50 及 DT40 处理在 0 ～ 15、15 ～ 30、30 ～ 45 cm 3 个土层中微生物数量显著增加，但 CK 仅与 F30 和 F50 处理有显著性差异（P<0.05）：细菌数量增幅为 6.3% ～ 118.7%、18.8% ～ 111.1%、9.4% ～ 30.0%，真菌数量增幅为 40%、 33.3% ～ 100.0%、20%，放线菌数量增幅为 7.0% ～ 40.0%、23.9% ～ 86.7%、4.4% ～ 26.7%。通过主成分综合分析得出，粉垄耕作模式下甜高粱农田生态系统土壤耕层质量高于 CK 和 DT40 处理，甜高粱产量在粉垄耕作下显著提高，其中 F30 耕作在生产上的应用性更广泛。
Abstract
For the purpose of exploring the influence mechanism of Fenlong tillage on the physicochemical properties and microbial number of sweet sorghum soil，the sweet sorghum field in Helan Mountain farm and pranch in Yinchuan，Ningxia was taken as the experiment area．Four farming modes，including traditional（CK），Fenlong 30 cm（F30），Fenlong50 cm（F50）and deep tillage 40 cm（DT40）were set up，so as to study the change rule of physical properties，available nutrient content and microorganism quantity in sweet sorghum soil in different tillage modes，and the soil quality in different tillage modes was comprehensively analyzed．The results showed that ：（1）Compared with CK and DT40，F30 and F50 modes can better coordinate three-phase ratio of soil，significantly reduce soil bulk density，increase soil water content and soil porosity，and effectively improve the physical properties of soil surface layer．（2）Compared with CK，F30，F50 and DT40 can significantly increase available nutrient content in three soil layers of 0 ～ 15，15 ～ 30 and 30 ～ 45 cm． However，CK treatment was only significantly different from F30 and F50 treatments（P<0.05）：the content of alkalihydrolyzated nitrogen increased by 5.3% ～ 14.5%，13.1% ～ 15.9% and 3.2% ～ 4.1%，respectively；the content of available potassium increased by 13.0% ～ 19.1%，15.7% ～ 20.2% and 2.8% ～ 6.7%，respectively；and the content of available phosphorus increased by 5.2% ～ 21.1%，5.7% ～ 23.3% and 0.8% ～ 5.0%，respectively．（3）Compared with CK，F30，F50 and DT40 can significantly increase number of microorganisms in three soil layers of 0 ～ 15，15 ～ 30 and 30 ～ 45 cm．However，CK treatment was only significantly different from F30 and F50 treatments（P<0.05）：the number of bacteria increased by 6.3% ～ 118.7%，18.8% ～ 111.1%，9.4% ～ 30.0%，respectively；the number of fungi increased by 40%，33.3% ～ 100.0%，20%，respectively；and actinomycetes number increased by 7.0% ～ 40.0%， 23.9% ～ 86.7%，4.4% ～ 26.7%，respectively．Based on the synthetic analysis of principal components，the soil quality of sweet sorghum ecosystem in Fenlong tillage mode was higher than CK and DT40 treatments，and the yield of sweet sorghum was significantly increased in Fenlong tillage mode，among which F30 tillage mode was more extensively used in production.