长期耕作方式对土壤物理性质及作物产量的影响：基于50年定位试验的实证研究

《Field Crops Research》：Effect of long-term tillage practices on soil physical properties, corn and soybean yield, and nutrient balance

本综述基于50年长期定位试验，系统分析了不同耕作方式（MP/CD/AT/NT）对土壤物理性质（SPR/BD/WSA）、作物产量及养分平衡（P/K）的持续影响。研究发现免耕（NT）能显著改善土壤结构（如降低容重至1.34 g cm?3）、提高大豆产量（3.47 Mg ha?1），且磷钾养分平衡呈现差异化趋势，为可持续农业管理提供重要依据。

　　

玉米和大豆籽粒产量

年份对玉米籽粒产量有极显著影响（P < 0.0001），但耕作方式无显著影响（表1）。所有耕作处理下，玉米产量范围从2016年的10.38 Mg ha^?1到2014年的12.46 Mg ha^?1。

大豆产量受年份（P < 0.0001）和耕作处理（P < 0.05）显著影响，但年份与耕作交互作用不显著（P = 0.33）（表1）。2017年大豆产量比2013和2015年高约30%。总体而言，免耕（NT）和轮耕（AT）处理的大豆产量（分别为3.47和3.57 Mg ha^?1）显著高于铧式犁（MP）和凿式犁（CD）处理（3.25 Mg ha^?1）。

讨论

这项针对伊利诺伊州南部排水不良的Bethalto粉砂壤土开展的50年研究，揭示了耕作方式（MP、CD、AT、NT）对土壤物理性质、作物产量及养分平衡的长期影响。结果证实了我们的假设：连续免耕（NT）能改善土壤物理质量，并在排水不良土壤中实现与传统耕作相当的作物产量，这挑战了“集约化耕作对维持产量必不可少”的普遍认知。

结论

数据显示各耕作方式下玉米产量无差异，但少耕处理（NT和AT）的大豆产量更高。这表明连续免耕在近50年后仍能维持作物生产，与农民在大豆年采用免耕、玉米年采用耕作的习惯一致。磷肥施用低于作物带走量导致土壤磷（STP）下降，但只要STP处于最优范围，作物产量未受影响。钾平衡虽为正值，土壤钾（STK）仍下降，提示当前钾管理策略需优化。免耕通过降低犁底层穿透阻力、增加中孔隙度和持水能力，显著改善土壤物理健康，证明其在可持续农业系统中的长期价值。