晋中市玉米高粱小麦大豆高产模式下的土壤创建
土壤是一切作物生长的根本，土壤质量的高低直接影响作物的生长发育。近年来，由于大田农业单纯追求产出利益，农民轻投入、重产出，导致农业生产中的农田土壤质量持续降低，主要表现在农民缺乏科学合理的土壤耕作制度作指导。山西省晋中两年三熟区大田作物种植多采用“烧秸秆-旋耕-播种”和“秸秆粉碎还田-旋耕播种一体化”的耕种方式，使得大面积的耕地存在耕层变浅、犁底层上升、土壤理化性状变差、保水保肥能力降低等一系列土壤生产能力降低的问题，严重阻碍粮食作物产量潜力的正常发挥。因此，如何建立适合农民生产需要的土壤耕作制度，达到改善土壤结构、增强土壤保水保肥能力、实现土壤持续高产稳产的目标，是当前面临的主要问题。
良好的农田耕层结构可以协调土壤中的水分和养分状况，为作物高产奠定良好的基础[1]；而适宜的耕作措施可以建立良好的农田耕层结构，有利于作物的生长发育和产量形成。土壤轮耕技术通过对翻耕、深松与免耕等土壤耕作措施的有机组合，可以扬长避短、有效改善土壤孔隙度和容重等重要理化性状，调节土壤肥力，克服单一耕作方式带来的不利影响，是用地养地相结合的农田生产技术[2]。通过对土壤耕作、秸秆粉碎还田、增施畜禽粪肥等技术相结合，研究出“高粱-小麦-大豆”的轮作模式，可以显著提高耕层深度达23.65 cm，同时，0～20 cm 土壤的有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均有显著提高。研究结果证明，在生土农田上结合深耕、有机无机配施，种植高粱、大豆等先锋作物可以达到快速培肥土壤的效果。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2018—2019 年进行，试验地设在山西省农业科学院东阳基地，该地区属于二年三熟区，平均日照时数2 662 h，年均气温10.1 ℃，极端最低气温-21.2 ℃，极端高温37 ℃，＞0 ℃积温3 990 ℃；无霜期158 d；年均降水量395.8 mm，降水变率27%，6—9 月份降水占全年降水的71%～75%；试验地为石灰性褐土，质地中壤，pH 值为6.9。
1.2 供试材料
供试大豆品种为晋豆19，高粱品种为晋杂12 号，玉米品种为鑫丰盛966 号，小麦品种为山农129 号。
1.3 试验设计
于2018 年4 月26 日播种第一茬作物玉米，5 月13 日播种第一茬作物高粱，撒施腐熟有机肥（牛粪）4 m3/667 m2，随播种条施硝酸磷复合肥600 kg/hm2，种植高粱密度120 000 株/hm2、玉米密度67 500 株/hm2。9 月10 日收获第一茬作物，进行全田秸秆还田（玉米秸秆还田量为637.03 kg/667 m2，高粱秸秆还田量为1 097.94 kg/667 m2），分别撒施腐熟有机肥（牛粪）4 m3/667 m2，再进行分区深耕30 cm 和旋耕15 cm 作业，10 月8 日播种小麦，随播种条施硝酸磷复合肥600 kg/hm2，小麦播量300 kg/hm2。6 月2 日收获小麦后，小麦秸秆全部粉碎还田，深耕20～30 cm。于6 月10 日复播大豆，10 月10 日收获测产。
1.4 样品采集及分析方法
在小麦播种前、大豆复播前和大豆收获后，分别在每个试验处理区采集0～20 cm 土样，每处理采集3 个样品，分别装袋并作标记，带回室内分析其土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾。同时在等距离采样点附近采集3 m2小麦样品（地上部），每处理采集10 个样方，分析小麦的产量。种植大豆的试验处理，与小麦的采集方法相同。
有机质采用H2SO4-K2Cr2O7外加热法测定[3]，土壤全氮采用开氏定氮法测定[4]，碱解氮采用碱解扩散法测定[5-6]，速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定[7-8]，速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定[9-10]。
2 结果与分析
2.1 不同耕作轮作模式对生土农田耕层的影响
不同耕作轮作模式对生土农田土壤耕层深度的影响见图1。图1 显示：第一茬玉米、高粱收获后深耕和旋耕处理均较农民习惯耕层深度小，分别为20.5 cm和15.0 cm，两者差异达显著水平，这与生土农田耕层质地坚硬有关，也与实际田间操作相符，导致犁深达不到设计深度；第二茬小麦收获后深耕和旋耕处理均较农民习惯耕层深度大，设计深耕深度为30 cm，旋耕深度为20 cm，田间调查深耕后耕层深度可达23.65 cm，旋耕后耕层深度可达16.35 cm。
图1 不同耕作轮作模式生土农田耕层深度的影响
2.2 不同耕作轮作模式对生土农田土壤养分的影响
（1）有机质：不同耕作轮作模式对生土农田0～20 cm土壤有机质的影响见图2。图2 显示：有机质的变化趋势与全氮的变化趋势一致。“玉米-小麦-大豆”模式和“高粱-小麦-大豆”模式均高于CK，0～20 cm 土壤有机质含量增加幅度分别为13.45%和14.30%。
