半干旱区耕作模式对砂质土壤结构及玉米生长的影响

于晓; 任利东; 贾小旭; 黄明斌

doi:DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.022

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半干旱区耕作模式对砂质土壤结构及玉米生长的影响

基础研究 | 更新时间：2026-04-17

- 半干旱区耕作模式对砂质土壤结构及玉米生长的影响
- Impact of Tillage Practices on Sandy Soil Structure and Maize Growth in Semi-Arid Regions
- 水土保持学报 2026年40卷第2期页码：308-317
- 作者机构：
  
  1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100
  2.中国科学院地理科学与资源研究所黄河三角洲现代农业工程实验室，北京 100101
  3.中科山东东营地理研究院，山东东营 257509
  4.西北农林科技大学水土保持科学与工程学院（水土保持研究所），陕西杨凌 712100
- 作者简介：
  
  于晓（2001—），女，硕士研究生，主要从事土壤物理研究。E-mail： joeyuxiao@163.com
  黄明斌（1968—），男，博士，研究员，主要从事生态水文和土壤物理研究。E-mail： hmbd@nwafu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2023YFD1900300)
- DOI：DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.022
  中图分类号： S152.4;S513
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.02.022
- 收稿：2025-09-09，
  
  修回：2025-10-15，
  
  录用：2025-10-20，
  
  网络首发：2025-12-19，
  
  纸质出版：2026-04-01
- 稿件说明：
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于晓，任利东，贾小旭，等.半干旱区耕作模式对砂质土壤结构及玉米生长的影响［J］.水土保持学报，2026，40（2）：308-317.

YU Xiao， REN Lidong， JIA Xiaoxu， et al. Impact of tillage practices on sandy soil structure and maize growth in semi-arid regions［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：308-317.
于晓，任利东，贾小旭，等.半干旱区耕作模式对砂质土壤结构及玉米生长的影响［J］.水土保持学报，2026，40（2）：308-317. DOI： DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.022. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.022.

YU Xiao， REN Lidong， JIA Xiaoxu， et al. Impact of tillage practices on sandy soil structure and maize growth in semi-arid regions［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：308-317. DOI： DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.022. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.022.

摘要

目的

为研究不同耕作模式对半干旱区砂质土壤结构与旱作玉米生长的影响，明确不同耕作模式通过改变土壤结构、土壤持水能力和根系生长性状进而影响作物产量。

方法

以陕西定边砂黄土为研究对象，设置翻耕（深度30 cm）、旋耕（深度15 cm）和免耕＋秸秆覆盖3种耕作模式，研究其对土壤物理性质及玉米生长的影响。

结果

1）不同耕作模式显著改变土体穿透阻力垂直构型，翻耕模式土壤穿透阻力通体较小，无明显犁底层，而旋耕与免耕条件下存在明显的亚表层压实；2）0~20 cm土层土壤体积质量表现为翻耕和旋耕<免耕，而20~40 cm为旋耕、免耕>翻耕，40~60 cm则表现为免耕<翻耕；3）土壤持水能力0~20 cm为免耕>旋耕>翻耕，20~40 cm翻耕持水能力最大，而玉米生长季0~40 cm土壤储水量免耕条件下最大；4）翻耕降低耕层穿透阻力，改善土壤通气性，促进玉米根系生长，地上生物量、穗干重分别为旋耕的1.33、2.10倍，免耕的1.94、3.39倍。

结论

翻耕通过优化耕层土壤结构和根系生长环境提高玉米产量，而免耕在深层土壤保水方面有优势，但短期而言存在表层土壤紧实度高的问题。

Abstract

Objective

This study aims to investigate the effects of different tillage practices on soil structure and rainfed maize growth in sandy soil in semi-arid regions， and to clarify how different tillage practices affect crop yield by altering soil structure， soil water-holding capacity， and root growth characteristics.

Methods

Taking sandy loess in Dingbian County， Shaanxi Province as the research object， three tillage practices were set up： ploughing （depth 30 cm）， rotary tillage （depth 15 cm）， and no-tillage + straw mulching， to investigate their effects on soil physical properties and maize growth.

Results

1） Different tillage practices significantly changed the vertical profile of soil penetration resistance. The soil penetration resistance under ploughing was generally low， with no obvious plow pan， while pronounced subsurface compaction was observed under both rotary tillage and no-tillage. 2） Soil bulk density in the 0-20 cm soil layer was lower under ploughing and rotary tillage than under no-tillage. In the 20-40 cm layer， rotary tillage and no-tillage had higher bulk density than ploughing. In the 40-60 cm layer， no-tillage showed lower bulk density than ploughing. 3） Soil water-holding capacity in the 0-20 cm layer followed the order： no-tillage > rotary tillage > ploughing. In the 20-40 cm layer， ploughing had the highest water-holding capacity. During the maize growing season， soil water storage in the 0-40 cm layer was highest under no-tillage. 4） Ploughing reduced penetration resistance in the ploughing layer， improved soil aeration， and promoted maize root growth. Aboveground biomass and ear dry weight were 1.33 and 2.10 times greater than those under rotary tillage， and 1.94 and 3.39 times greater than those under no-tillage， respectively.

Conclusion

Ploughing improves maize yield by optimizing the soil structure of the ploughing layer and root growth environment， while no-tillage has advantages in water conservation in deep soil but suffers from high surface soil compaction in the short term.

关键词

Keywords

references

张俊丽， TANVEER S K ，薛菁，等 . 耕作方式对旱作农田土壤水热特性及夏玉米产量的影响［J］. 西北农业学报， 2017 ， 26 （ 10 ）： 1446 - 1452 .

ZHANG J L ， TANVEER S K ， XUE J ， et al . Effects of different tillage systems on soil temperature and moisture in dryland field and summer maize yield ［J］. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica ， 2017 ， 26 （ 10 ）： 1446 - 1452 .

王甜，肖文发，黄志霖，等 . 三峡库区紫色土坡地典型暴雨径流氮磷流失特征［J］. 生态与农村环境学报， 2022 ， 38 （ 3 ）： 367 - 374 .

WANG T ， XIAO W F ， HUANG Z L ， et al . Characteristics of typical rainstorm-runoff nitrogen and phosphorus loss on purple soil slope in Three Gorges Reservoir area ［J］. Journal of Ecology and Rural Environment ， 2022 ， 38 （ 3 ）： 367 - 374 .

彭正凯，杨宏伟，宋展树，等 . 耕作措施对陇东旱塬玉米产量的影响［J/OL］. 分子植物育种， 2025 . https：//link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20250325.2124.004 https://link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20250325.2124.004 .

PENG Z K ， YANG H W ， SONG Z S ， et al . Effects of tillage practices on maize yield Longdong dryland ［J］. Molecular Plant Breeding ， 2025 . https：//link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20250325.2124.004 https://link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20250325.2124.004 .

李曼，何昊，吴东丽，等 . 气候变化背景下黄土高原土壤侵蚀时空演变［J］. 生态学报， 2025 ， 45 （ 16 ）： 7793 - 7807 .

LI M ， HE H ， WU D L ， et al . The spatial-temporal evolution of soil erosion in the Loess Plateau under the context of climate change ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2025 ， 45 （ 16 ）： 7793 - 7807 .

杨宏泽，付强，李天霄，等 . 耕作模式对东北黑土地大豆土壤理化特性及根系生长发育的影响［J］. 水土保持学报， 2025 ， 39 （ 3 ）： 288 - 302 .

YANG H Z ， FU Q ， LI T X ， et al . Effects of tillage practices on soil physicochemical properties and root growth of soybean in black soil region of northeast China ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 39 （ 3 ）： 288 - 302 .

刘敏，赵财，范虹，等 . 长期间作及免耕对土壤物理性状及作物产量的影响［J］. 中国农学通报， 2023 ， 39 （ 2 ）： 28 - 35 .

LIU M ， ZHAO C ， FAN H ， et al . Effects of long-term intercropping and no-tillage on soil physical properties and crop yield ［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin ， 2023 ， 39 （ 2 ）： 28 - 35 .

ZHANG W S ， LI H ， LIANG L Y ， et al . An integrated straw-tillage management increases maize crop productivity， soil organic carbon， and net ecosystem carbon budget ［J］. Agriculture， Ecosystems and Environment ， 2022 ， 340 ： e108175 .

陈学文，张晓平，梁爱珍，等 . 耕作方式对黑土硬度和容重的影响［J］. 应用生态学报， 2012 ， 23 （ 2 ）： 439 - 444 .

CHEN X W ， ZHANG X P ， LIANG A Z ， et al . Effects of tillage mode on black soil′s penetration resistance and bulk density ［J］. Chinese Journal of Applied Ecology ， 2012 ， 23 （ 2 ）： 439 - 444 .

吴玉红，郝兴顺，田霄鸿，等 . 秸秆还田与化肥配施对汉中盆地稻麦轮作农田土壤固碳及经济效益的影响［J］. 作物学报， 2020 ， 46 （ 2 ）： 259 - 268 .

WU Y H ， HAO X S ， TIAN X H ， et al . Effect of straw returning combined with NPK fertilization on soil carbon sequestration and economic benefits under rice-wheat rotation in Hanzhong basin ［J］. Acta Agronomica Sinica ， 2020 ， 46 （ 2 ）： 259 - 268 .

RAMADHAN M N . Yield and yield components of maize and soil physical properties as affected by tillage practices and organic mulching ［J］. Saudi Journal of Biological Sciences ， 2021 ， 28 （ 12 ）： 7152 - 7159 .

陈金，庞党伟，韩明明，等 . 耕作模式对土壤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 .

CHEN J ， PANG D W ， HAN M M ， eet al . Effects of tillage patterns on soil biological activity， availability of soil nutrients and grain yield of winter wheat ［J］. Acta Agronomica Sinica ， 2017 ， 43 （ 8 ）： 1245 - 1253 .

DONG L ， WANG J ， LI J R ， et al . Assessing the impact of grazing management on wind erosion risk in grasslands： A case study on how grazing affects aboveground biomass and soil particle composition in Inner Mongolia ［J］. Global Ecology and Conservation ， 2022 ， 40 ： e02344 .

梁改梅，吴文慧，李紫莲，等 . 黄土保护性耕作对农田土壤结构、水分及玉米产量的影响［J］. 水土保持学报， 2025 ， 39 （. 6 ）： 369 - 382 .

LIANG G M ， WU W H ， LI Z L ， et al . Effects of conservation tillage in loess soil on farmland soil structure， water content， and maize yield ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 39 （. 6 ）： 369 - 382 .

VAN GENUCHTEN M T . A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils ［J］. Soil Science Society of America Journal ， 1980 ， 44 （ 5 ）： 892 - 898 .

WHITE R E . Principles and Practice of Soil Science： The soil as a natural resource ［M］. 4th Edition . England ： Blackwell Pub. ， 2006 .

REYNOLDS W D ， DRURY C F ， TAN C S ， et al . Use of indicators and pore volume-function characteristics to quantify soil physical quality ［J］. Geoderma ， 2009 ， 152 （ 3/4 ）： 252 - 263 .

DAS A ， SCHNEIDER H ， BURRIDGE J ， et al . Digital imaging of root traits （DIRT）： A high-throughput computing and collaboration platform for field-based root phenomics ［J］. Plant Methods ， 2015 ， 11 （ 1 ）： e51 .

黄龙，包维楷，李芳兰，等 . 土壤结构和植被对土壤微生物群落的影响［J］. 应用与环境生物学报， 2021 ， 27 （ 6 ）： 1725 - 1731 .

HUANG L ， BAO W K ， LI F L ， et al . Effects of soil structure and vegetation on microbial communities ［J］. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology ， 2021 ， 27 （ 6 ）： 1725 - 1731 .

WANG Y X ， CHEN S P ， ZHANG D X ， et al . Effects of subsoiling depth， period interval and combined tillage practice on soil properties and yield in the Huang-Huai-Hai Plain， China ［J］. Journal of Integrative Agriculture ， 2020 ， 19 （ 6 ）： 1596 - 1608 .

ÇELIK İ ， GÜNAL H ， ACAR M ， et al . Strategic tillage may sustain the benefits of long-term no-till in a Vertisol under Mediterranean climate ［J］. Soil and Tillage Research ， 2019 ， 185 ： 17 - 28 .

张霞，张育林，刘丹，等 . 种植方式和耕作措施对土壤结构与水分利用效率的影响［J］. 农业机械学报， 2019 ， 50 （ 3 ）： 250 - 261 .

ZHANG X ， ZHANG Y L ， LIU D ， et al . Effects of planting methods and tillage systems on soil structure and water use efficiency ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ， 2019 ， 50 （ 3 ）： 250 - 261 .

张佳倩，李福，孙峰成，等 . 秸秆还田条件下不同耕作方式对玉米田土壤物理性状的影响［J］. 江西农业大学学报， 2022 ， 44 （ 3 ）： 759 - 772 .

ZHANG J Q ， LI F ， SUN F C ， et al . Effects of different tillage methods on soil physical properties under the condition of straw returning ［J］. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis ， 2022 ， 44 （ 3 ）： 759 - 772 .

刘洪光，李智杰，李玲，等 . 粉垄深松深耕改善南疆重度盐碱土理化性质和棉花产量及其后效［J］. 农业工程学报， 2024 ， 40 （ 13 ）： 45 - 57 .

LIU H G ， LI Z J ， LI L ， et al . Effects of deep vertical rotary tillage depth on the improvement of soil physicochemical properties and cotton yield in the current year and the following year in severe saline land in southern Xinjiang of China ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2024 ， 40 （ 13 ）： 45 - 57 .

王成宝，温美娟，杨思存，等 . 耕作方式对灌耕灰钙土耕层物理性质和玉米产量的影响［J］. 干旱地区农业研究， 2022 ， 40 （ 3 ）： 170 - 177 .

WANG C B ， WEN M J ， YANG S C ， et al . Effects of different tillage practices on physical characteristics of irrigated sierozem soil and maize yield ［J］. Agricultural Research in the Arid Areas ， 2022 ， 40 （ 3 ）： 170 - 177 .

赵继浩，李颖，钱必长，等 . 秸秆还田与耕作方式对麦后复种花生田土壤性质和产量的影响［J］. 水土保持学报， 2019 ， 33 （ 5 ）： 272 - 280 .

ZHAO J H ， LI Y ， QIAN B C ， et al . Effects of straw return and tillage on soil properties and yield of multi-cropping peanut after wheat ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2019 ， 33 （ 5 ）： 272 - 280 .

王永慧，轩清霞，王丽丽，等 . 不同耕作方式对土壤有机碳矿化及酶活性影响研究［J］. 土壤通报， 2020 ， 51 （ 4 ）： 876 - 884 .

WANG Y H ， XUAN Q X ， WANG L L ， et al . Soil organic carbon mineralization and soil enzyme activities under different tillage methods ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2020 ， 51 （ 4 ）： 876 - 884 .

李娜娜，李志强，黄学芳，等 . 不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响［J］. 水土保持学报， 2023 ， 37 （ 5 ）： 312 - 319 .

LI N N ， LI Z Q ， HUANG X F ， et al . Effects of straw returning on spatio-temporal distribution of water and maize yield under different tillage methods in Jinzhong ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 37 （ 5 ）： 312 - 319 .

刘雅杰，白东星，张向前，等 . 耕作方式对大兴安岭南麓黑土农田土壤物理特性及有机碳储量的影响［J］. 土壤通报， 2025 ， 56 （ 2 ）： 409 - 419 .

LIU Y J ， BAI D X ， ZHANG X Q ， et al . Effects of tillage methods on soil physical characteristics and organic carbon storage in soil farmland at the southern foot of the Daxing′an Mountains ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2025 ， 56 （ 2 ）： 409 - 419 .

YANG H K ， WU G ， MO P ， et al . The combined effects of maize straw mulch and no-tillage on grain yield and water and nitrogen use efficiency of dry-land winter wheat （ Triticum aestivum L.）［J］. Soil and Tillage Research ， 2020 ， 197 ： e104485 .

王永亮，胥子航，李申，等 . 不同覆盖措施对土壤水热状况及春玉米产量和水分利用效率的影响［J］. 作物学报， 2024 ， 50 （ 5 ）： 1312 - 1324 .

WANG Y L ， XU Z H ， LI S ， et al . Effects of different mulching measures on moisture and temperature of soil and yield and water use efficiency of spring maize ［J］. Acta Agronomica Sinica ， 2024 ， 50 （ 5 ）： 1312 - 1324 .

蒋发辉，王玥凯，郭自春，等 . “旋松一体” 耕作对潮土和砂姜黑土物理性质及作物生长的影响［J］. 土壤通报， 2021 ， 52 （ 4 ）： 801 - 810 .

JIANG F H ， WANG Y K ， GUO Z C ， et al . Effect of "rotary-subsoiling" tillage on soil physical properties and crop growth in fluvo-aquic soil and Shajiang black soil ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2021 ， 52 （ 4 ）： 801 - 810 .

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