耕作方式对东北黑土坡耕地土壤物理性状及根系垂直分布的影响

闫 雷，喇乐鹏，董天浩，刘鸣一，孙小贺，孟庆尧，张钰莹，张乃文，孟庆峰

耕作方式对东北黑土坡耕地土壤物理性状及根系垂直分布的影响

闫 雷，喇乐鹏，董天浩，刘鸣一，孙小贺，孟庆尧，张钰莹，张乃文，孟庆峰※

（东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030）

为了明确耕作方式对东北薄层黑土坡耕地土壤物理性状以及玉米根系垂直分布的影响，该研究以东北薄层黑土坡耕地土壤为研究对象，设置免耕和翻耕2种耕作方式，研究耕作方式对不同坡位土壤水稳性团聚体粒径分布与稳定性、土壤容重、土壤孔隙度、土壤贯入阻力以及玉米根系在垂直方向主要分布深度的影响，并进一步探究各指标间的相互关系。结果表明，与免耕相比，翻耕处理通过增加土壤>1～2 mm粒级水稳性团聚体含量，降低0～20 cm土层土壤容重，改善0～20 cm土层土壤孔隙度，降低>10～20 cm土层土壤贯入阻力，增加玉米根系在垂直方向主要分布深度；但同时翻耕处理条件下>5 mm粒级土壤团聚体含量平均减少59.1%，平均重量直径平均降低31.9%。翻耕处理下，坡位对土壤孔隙度、>5 mm粒级水稳性团聚体含量以及平均重量直径的影响都呈现坡中位与坡下位优于坡上位。研究结果表明，对于东北薄层黑土坡耕地，在坡中位和坡下位采用翻耕有利于降低土壤紧实度，促进玉米根系下扎；在坡上位可采用免耕改善土壤结构及其稳定性。该研究可为促进黑土可持续发展提供理论依据与参考。

土壤；耕作；孔隙度；团聚体；贯入阻力；坡位

0 引 言

东北黑土区是世界三大黑土区之一，也是中国重要的玉米商品粮产地。坡耕地是东北黑土区的主要耕地类型，面积约占黑土区耕地面积的60%[1]。东北黑土区坡耕地坡缓且长，长期的不合理耕作导致其土壤结构恶化，耕层变浅，水土流失加剧。土壤团聚体是土壤结构的基本单位，土壤团聚体的粒径分布和稳定性对土壤抗侵蚀能力有着重要影响[2-3]。不同粒级团聚体和原生初级颗粒的空间排列形成土壤孔隙，土壤孔隙度直接影响着水、热、气以及作物根系发育[4-5]。土壤孔隙度与土壤容重呈显著负相关，土壤孔隙度越大，土壤固相越小，土壤容重和土壤贯入阻力降低，有利于根系下扎[6-7]。

适宜的耕作方式通过机械作用改善土壤结构，协调土壤空气、水分、养分、热量的关系，为作物生长发育提供良好条件，提高作物产量[8-9]。目前，东北地区常见的耕作方式有翻耕和旋耕，而免耕因为具有经济成本低，保墒和固碳减排等优点正在被大范围推广。戴珏等[10]对潮土的研究表明，免耕减少了对土层的扰动，可增加土壤大团聚体含量，降低土壤有机碳矿化，增强胶结作用，有利于大团聚体形成。李婧妤等[11]发现，由于播种机的压实作用，导致免耕条件下黏质黑土土壤紧实度显著增加。免耕条件下，土壤紧实度增加，玉米根系下扎受阻，10～20 cm土层根系生物量密度减小，导致玉米产量显著降低[12]。翻耕处理有利于增加土壤孔隙度，降低土壤贯入阻力[13]，但翻耕措施对土壤扰动较大，导致土壤大团聚体含量减少，土壤团聚体稳定性降低[14-15]，导致土壤抗侵蚀能力减弱。

目前，国内外研究多集中在耕作方式对不同类型土壤物理性状的影响[4,9]，在坡耕地的研究中往往忽视坡位的影响[16]。本文基于东北薄层黑土区坡耕地田间定位试验，探讨耕作方式对不同坡位土壤水稳性团聚体粒径分布、水稳性团聚体稳定性、容重、土壤孔隙度、土壤贯入阻力及玉米根系在垂直方向主要分布深度的影响，以期为改善东北薄层黑土区坡耕地土壤物理性状，因地制宜、科学合理地选择适宜的耕作方式，缓解水土流失，促进黑土可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

东北黑土区保护性耕作长期定位试验设置于东北农业大学向阳试验基地（44°04′N，125°42′E ）。该地区属温带大陆性气候，试验期间年平均降水量为500 mm，年平均气温为3.9 ℃，年均光照时间为2 500 h，无霜期为140 d。试验地坡向为东坡，坡长150 m，坡度为2.5°。供试土壤为典型黑土，质地为粉壤土（质量分数分别为：砂粒5.3%，粉粒68.5%，黏粒28.9%）。供试土壤理化性质为：容重1.13 g/cm3，有机质34.5 g/kg，铵态氮32.5 mg/kg，硝态氮14.3 mg/kg，速效钾 100 mg/kg，有效磷 20.5 mg/kg，pH值6.03。

1.2 试验设计

本试验于2015年9月至2018年10月实施，从长期定位试验基地中选取平衡施肥处理下2个耕作处理：1）免耕（No Tillage，NT）：全年不耕作，播种时使用东北农业大学研发的2MB-2免耕播种机一次性完成播种；2）翻耕（Conventional Tillage，CT）：秋季收获后，采用挪威格兰KVERNELAND悬挂式翻转犁完成翻耕，耕深约20 cm，是东北地区传统的耕作方式。依据海拔从高到低纵向将坡划分为上、中、下3个坡位（表1），每个小区面积为104 m2（20 m×5.2 m），每个处理重复3次。每年秋季收获后，人工移除秸秆。试验采用顺坡垄作和玉米连作的种植方式，供试玉米品种为合众11号，玉米株距为25 cm。播种时施入稳定性复合肥（N:P2O5:K2O= 27:10:13) 480 kg/hm2为底肥。田间管理与当地大田管理相同。

表1 试验区坡位基本信息

1.3 样品采集

在不同土壤耕作处理连续4a定位试验后，于2018年10月玉米收获后进行取样。每个处理按0～10、>10～20、>20～30 cm土层采集原状土样，每个小区按“S”形布点法采集5个点样品。带回实验室后，将大土块按自然裂痕剥离为体积1 cm3的小块，待自然风干后将土样混匀，以供土壤团聚体室内测定。利用环刀分层采集0～30 cm 土层原状土壤样品，每10 cm一层，每个小区测定3次重复，用于测定土壤容重。

1.4 指标测定

土壤容重采用环刀法测定。土壤贯入阻力测定：在玉米收获期，每个小区随机选取6个点，用SC-900土壤硬度计测定（SPECTRUM公司，美国），测定0～30 cm的土壤贯入阻力，每2.5 cm为1层测定1个数据，并计算每10 cm土层的平均贯入阻力。玉米根系垂直方向主要分布深度测定：收获期，每个小区选取3株长势相同的玉米，垂直于垄的方向挖长50 cm深30 cm的剖面。在剖面上放置2 cm×2 cm的网格，确定玉米根系在0～30 cm土层根系主要分布区域，并用直尺测量其深度。采用湿筛法[17]测定土壤各粒级团聚体（>5 mm、>2～5 mm、>1～2 mm、>0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、<0.25 mm）含量。

土壤孔隙度计算公式为

式中为土壤孔隙度，%；ρ为土壤容重，g/cm3；ρ为土粒密度，取2.65 g/cm3[18]。

各粒级水稳性团聚体含量计算公式为

式中Ai为各粒级水稳性团聚体含量，%；M为各粒级水稳性团聚体质量，g；为土壤样品总质量，g。

团聚体平均重量直径（Mean Weight Diameter，MWD）计算公式为

式中MWD为团聚体平均重量直径，mm；X为各粒级团聚体的平均直径，mm。

1.5 数据处理

试验数据采用Origin 8.5进行绘图，利用SPSS 22系统软件进行方差分析、相关性分析及多元回归性分析。

2 结果与分析

2.1 耕作方式对土壤孔隙度的影响

不同耕作方式和坡位下，0～30 cm土层土壤孔隙度的分布情况如图1所示。从整体上看，在相同坡位，翻耕处理下的土壤孔隙度大于免耕处理。在坡上位、坡中位和坡下位0～20 cm土层，翻耕处理下土壤孔隙度显著高于免耕处理（<0.05）。在坡下位>20～30 cm土层，与免耕处理相比，翻耕处理下土壤孔隙度显著增加5.01%（<0.05）。

在相同坡位、同种耕作方式下，土壤孔隙度随土层深度的增加呈减小趋势。同种耕作方式下，坡位对相同土层土壤孔隙度的影响存在差异。从整体上看，同种耕作方式下，相同土层土壤孔隙度随坡位的降低呈现增加的趋势。免耕处理下，在0～10 cm土层，坡上位和坡中位土壤孔隙度比坡下位分别减少7.14%和4.28%，并达到显著差异（<0.05）。翻耕处理下，与坡下位相比，坡上位0～30 cm土层土壤孔隙度平均减少5.86%，其中在0～10 cm土层和>10～20 cm土层差异达到显著（<0.05）。

2.2 耕作方式对土壤容重和土壤贯入阻力的影响

由表2可知，在相同坡位、同种耕作方式下，土壤贯入阻力在0～30 cm土层深度范围内随土层深度增加而增大。翻耕处理下，在相同土层深度，坡位对土壤贯入阻力无显著影响。免耕处理下，在>20～30 cm土层，与坡上位相比，坡中位土壤贯入阻力显著增加39.8%（<0.05）。在相同坡位和土层深度下，耕作方式对土壤贯入阻力的影响存在差异：0～10 cm土层，在相同坡位下，与免耕处理相比，翻耕处理可以降低土壤贯入阻力，但差异不显著（>0.05）。>10～20 cm土层，翻耕处理下坡上位、坡中位、坡下位土壤贯入阻力与免耕处理相比，分别降低38.8%、34.5%和44.8%，并达到显著差异（<0.05）。>20～30 cm土层，在坡中位和坡下位，与免耕处理相比，翻耕处理可以显著降低土壤贯入阻力；在坡上位，与免耕处理相比，翻耕处理下土壤贯入阻力增加8.2%，但差异不显著（>0.05）。

在相同坡位、同种耕作方式下，土壤容重在0～30 cm土层深度范围内随土层深度增加而增大。同一土层深度，不同耕作方式下坡位对土壤容重的影响存在差异。翻耕处理下0～20 cm土层，与坡上位相比，坡下位土壤容重显著降低（<0.05）。免耕处理下，0～10 cm土层，与坡下位相比，坡上位和坡中位土壤容重显著增加（<0.05）。在0～20 cm土层，相同坡位下，与免耕相比，翻耕可以显著降低土壤容重（<0.05）。

表2 耕作方式对不同坡位容重和土壤贯入阻力的影响

2.3 耕作方式对土壤水稳性团聚体粒径分布的影响

不同耕作方式和坡位下，土壤水稳性团聚体粒径分布如表3所示。与免耕相比，长期翻耕处理下0～30 cm土层>5 mm粒级团聚体含量平均减少59.1%，且差异显著（<0.05）。在坡上位，与免耕相比，翻耕处理下>1～2和>0.5～1 mm粒级土壤团聚体含量显著增加（<0.05）。在坡中位，翻耕处理下>2～5、>1～2和>0.5～1 mm粒级土壤团聚体含量高于免耕。在坡下位，与免耕相比，翻耕可以增加>0.5～1和>0.25～0.5 mm粒级土壤团聚体含量。翻耕处理下，与坡下位相比，坡上位0～30土层>5 mm粒级团聚体含量平均减少30.8%。

表3 不同耕作方式下水稳性团聚体在不同坡位上的分布

2.4 耕作方式对土壤团聚体稳定性的影响

土壤团聚体平均重量直径（MWD）能够反映土壤团聚体的粒径分布，是评价土壤结构稳定性的重要指标，MWD值越大，土壤结构越稳定[19]。不同耕作方式下土壤水稳性团聚体MWD值最大值为1.99 mm，最小值为0.95 mm，分别出现在免耕处理下坡上位>10～20 cm土层和翻耕处理下坡上位>10～20 cm土层（图2）。整体上，与免耕处理相比，翻耕处理下0～20 cm土壤水稳性团聚体MWD值平均减小31.9%，且达到差异显著（<0.05）。在坡上位>10～20 cm土层，与翻耕处理相比，免耕处理下MWD值增加幅度最大（109.5%）；在坡中位>20～30 cm土层，与翻耕处理相比，免耕处理下MWD值增加幅度最小（20.5%）。

相同耕作方式下，坡位对土壤水稳性团聚体MWD值的影响存在差异。从整体上看，免耕处理下，坡中位对土壤水稳性团聚体MWD值的影响较大，坡下位次之；翻耕处理下，不同坡位土壤水稳性团聚体MWD值从大到小依次为：坡中位、坡下位、坡上位。免耕处理下，>10～30 cm土层，坡上位土壤水稳性团聚体MWD值显著高于坡下位（<0.05）。翻耕处理下，0～20 cm土层，坡中位土壤水稳性团聚体MWD值显著高于坡上位（<0.05）；>20～30 cm土层，与坡下位相比，坡中位土壤水稳性团聚体MWD值增加38.4%，并达到差异显著（<0.05）。

2.5 耕作方式对玉米根系垂直分布深度的影响

本试验中，玉米根系在垂直方向主要分布在16.4～20.7 cm之间（图3）。与免耕处理相比，翻耕处理下玉米根系垂向分布深度在坡上位、坡中位、坡下位分别增加23.2%、15.1%和14.4%，且达到差异显著（<0.05）。相同耕作方式下，坡位对玉米根系垂向分布深度的影响存在差异。免耕处理下，与坡上位相比，坡下位玉米根系在垂直方向主要分布深度增加10.4%，且达到差异显著（<0.05）。翻耕处理下，坡位对玉米根系在垂直方向主要分布深度无显著影响。

2.6 土壤物理性质相关性分析

2.6.1 团聚体稳定性与团聚体粒级组成的关系

将土壤水稳性团聚体各粒级所占比例与MWD以及土壤孔隙度进行回归分析，采用 Stepwise法以选择最优组合建立回归方程。由表4可以看出，对水稳性团聚体MWD的首要影响因素为WSA>5 mm，其次为WSA>2~5 mm和WSA>1~2 mm，说明>1 mm粒级大团聚体的形成有利于提高土壤结构的稳定性。土壤孔隙度的影响因素为WSA>2~5 mm和WSA>1~2 mm。

表4 水稳性团聚体各粒级含量与MWD及土壤孔隙度回归分析

注：MWD为土壤水稳性团聚体平均重量直径；为土壤孔隙度；WSA>5 mm为>5 mm土壤水稳性团聚体含量；WSA>2~5 mm为>2~5 mm土壤水稳性团聚体含量；WSA>1~2 mm为>1～2 mm土壤水稳性团聚体含量。*与**分别表示0.05和0.01水平显著相关。

Note:MWDis mean weight diameter;is soil porosity; WSA>5 mmis the content of water-stable aggregate >5 mm size; WSA>2-5 mmis the content of water-stable aggregate >2-5 mm size; WSA>1-2 mmis the content of water-stable aggregate > 1-2 mm size. * and ** mean significant correlation at the level of 0.05 and 0.01, respectively.

2.6.2 土壤孔隙度与土壤贯入阻力的关系

由图4可知，土壤孔隙度与土壤贯入阻力呈线性负相关，2=0.72，达极显著（<0.01）。土壤孔隙度越大，土壤贯入阻力越小。

2.6.3 土壤物理性质与玉米根系土层垂直分布深度的关系

通过对成熟期玉米根系在垂直方向主要分布深度与土壤物理性质的相关性分析可以看出（表 5），玉米根系在垂直方向主要分布深度与0～10 cm土层和>10～20 cm土层土壤孔隙度呈显著正相关，与>10～20 cm土层土壤贯入阻力呈显著负相关。这表明耕作方式主要通过影响土壤0～20 cm土层土壤孔隙度和>10～20 cm土层土壤贯入阻力，最终影响玉米根系在垂直方向主要分布深度。

表5 土壤物理性质与玉米根系垂向主要分布深度相关性分析

注：*表示0.05水平显著相关。

Note:* Means significant correlation at the level of 0.05.

3 讨 论

土壤团聚体是土壤结构的基本单位，也是土壤的重要组成部分。本研究中，与免耕处理相比，翻耕处理显著降低>5 mm粒级土壤水稳性团聚体含量，并增加>1～2 mm粒级和>0.5～1 mm粒级聚体含量，这与Komissarov等[20]的研究结果相似。免耕减少了机械因素和人为因素对土壤的扰动，促进了>5 mm粒级团聚体的形成。翻耕处理下，坡中位和坡下位>5 mm粒级团聚体含量高于坡上位，这可能是由于频繁耕作造成耕作侵蚀，农机将>5 mm粒级团聚体从坡上位搬运至坡中位和坡下位所致[21]。

土壤团聚体平均重量直径（MWD）是评价土壤结构稳定性的重要指标，MWD值越大，表示土壤团聚体团聚度越高，稳定性越强[19]。本研究结果显示，在0～30 cm土层，免耕处理下土壤水稳性团聚体MWD显著高于翻耕处理。利用多元逐步回归分析研究平均重量直径与不同粒径团聚体含量间关系（表4），发现平均重量直径和>5、>2～5、>1～2 mm粒级团聚体含量呈极显著正相关。翻耕通过破坏>5 mm粒级团聚体，导致土壤大团聚体碳矿化，从而降低了土壤结构稳定性。这表明耕作方式通过影响不同粒径土壤团聚体的含量，从而影响土壤结构的稳定性。坡位是影响坡耕地土壤理化性状的重要因素之一。翻耕处理下，坡上位土壤水稳性团聚体MWD值小于坡中位和坡下位，说明坡上位土壤结构稳定性较差，土壤更易受到侵蚀。这与翻耕处理下，坡上位>5 mm粒级团聚体含量低于坡中位和坡下位的结果是一致的。免耕处理能够显著增加坡上位土壤水稳性团聚体MWD值。

土壤孔隙度是反映土壤紧实状况的重要指标，它关系着土壤水、气、热的流通和贮存以及对植物的供应是否充分和协调[22]。本研究结果表明，随着土层深度的增加，土壤孔隙度呈现减小趋势。这是由于随土层深度的增加，土壤越紧实，土壤通透性越差。与前人研究结果相似[23]，翻耕处理下0～20 cm土层土壤孔隙度显著高于免耕处理。土壤团聚体的空间排布和各粒级土壤团聚体的组成与土壤孔隙分布密切相关[24]。利用多元逐步回归分析研究土壤孔隙度与不同粒径团聚体含量间关系（表4），发现土壤孔隙度与>2～5 mm、>1～2 mm粒级团聚体含量呈显著正相关。因此长期翻耕处理增加了>1～2 mm粒级水稳性团聚体含量，从而降低0～20 cm土层土壤孔隙度。相同耕作方式下，土壤孔隙度随坡位的降低呈现增加的趋势。这可能是由于长期耕作下，坡上位土壤受到侵蚀，表层土壤在水流冲刷作用或机械搬运作用下在坡下位沉积，从而导致坡下位土壤孔隙度增加。

研究表明，翻耕可以降低土壤紧实度[25]。魏燕华等[26]研究表明，耕作能够影响耕作深度范围内土壤容重。本试验中翻耕的耕作深度为20 cm，因此在本研究中，与免耕处理相比，翻耕可以显著降低0～20 cm土层土壤容重。本试验中，翻耕处理下>10～20 cm土层土壤贯入阻力显著低于免耕处理，这与前人研究结果相似[27-28]。土壤孔隙度与土壤贯入阻力呈极显著负相关（图4），因此翻耕通过增加>10～20 cm土层土壤孔隙度从而降低>10～20 cm土层土壤贯入阻力。在坡上位>20～30 cm土层，翻耕处理下土壤贯入阻力高于免耕处理。这可能是由于试验地黑土层较薄，长期翻耕加剧了坡上位的水土流失，从而导致坡上位土壤耕层变浅，犁底层上移。坡下位>20～30 cm土层，翻耕处理下土壤贯入阻力显著低于免耕处理。这是由于表土在坡下位沉积，坡下位土壤耕层深度增加引起的。

耕作能通过改善根系环境来促进作物根系发育。本研究中，翻耕处理下玉米根系在垂直方向主要分布深度显著高于免耕处理，这与王玥凯等[29]的研究结果相似。翻耕处理下，坡位对玉米根系在垂直方向主要分布深度无显著影响，这可能是由于翻耕处理耕作深度为20 cm，降低了0～20 cm范围内土壤贯入阻力，而玉米根系在垂直方向主要分布在0～20 cm土层内[30-31]，因此坡位对玉米根系无显著影响。前人研究表明[32]，全球范围内约50%的玉米根系分布在0～30 cm土层，约90%玉米根系分布在0～200 cm土层。而本研究中剖面深度为30 cm，由于根系取样深度较浅，所以关于根系的分布结果可能具有一定的局限性。

4 结　论

1）基于4 a田间试验，发现耕作方式对土壤水稳性团聚体粒径分布、土壤结构稳定性、土壤容重、土壤孔隙度、土壤贯入阻力和玉米根系在垂直方向主要分布深度有显著影响。与免耕相比，翻耕通过增加土壤>1～2 mm粒级水稳性团聚体含量，降低0～20 cm土层土壤容重，改善0～20 cm土层土壤孔隙状况，显著降低了>10～20 cm土层土壤贯入阻力，促进玉米根系下扎。与免耕相比，长期翻耕处理0～30 cm土层>5 mm粒级土壤团聚体含量平均减少59.1%，平均重量直径平均降低31.9%，导致土壤结构恶化，土壤抗侵蚀能力减弱。

2）翻耕处理下，坡位对土壤物理性质的影响呈现坡下位、坡中位优于坡上位的规律。与坡下位相比，长期翻耕导致坡上位0～30 cm土层>5 mm粒级土壤团聚体含量平均减少30.8%，土壤结构稳定性下降，该范围内土壤孔隙度平均减小5.86%。

3）对于东北薄层黑土坡耕地，在坡中位和坡下位采用翻耕可降低土壤紧实度，促进玉米根系下扎；在坡上位采用免耕可改善土壤结构及其稳定性，促进黑土可持续发展。

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Soil physical properties and vertical distribution of root systems affected by tillage methods in black soil slope farmlands in Northeast China

Yan Lei, La Yuepeng, Dong Tianhao, Liu Mingyi, Sun Xiaohe, Meng Qingyao, Zhang Yuying, Zhang Naiwen, Meng Qingfeng※

(,,150030,)

Slope farmland is the main type of farmland in the black soil region of northeastern China, accounting for about 60% in total. Currently, long-term high intensity utilization and irrational farming have led to the deterioration of soil physical properties, particularly on the gentle and long slope. However, it is still unclear on the effect of different tillage on the soil physical properties of slope positions. In this study, a four-year field experiment was conducted at the Xiangyang experimental base of Northeast Agricultural University, in order to clarify the impact of farming modes on the vertical distribution of maize roots, and the soil physical properties in the slope farmland of thin black soil in Northeast of China. Two farming treatments were set as No-Tillage (NT) and Conventional Tillage (CT). The slopes were divided longitudinally into three positions from high to low according to the altitude: upper, middle, and lower layer. Each treatment was repeated three times. The particle size distribution of soil water-stable aggregates was obtained at different slope positions. The indicators were measured, including the stability of water-stable aggregates, soil bulk density, soil porosity, soil penetration resistance, and the distribution of vertical depth in root systems. The results showed that: 1) Compared with NT, the CT significantly increased the soil porosity of 0-20 cm soil layer, and the main distribution depth of maize roots, the vertical direction (<0.05), while significantly reduced the soil layer of 0-20 cm soil bulk density, and soil penetration resistance of 10-20 cm soil layer (<0.05). 2) Compared with NT, the CT significantly reduced the content of water-stable aggregates larger than 5 mm (<0.05), with an average reduction of 59.1%, and the mean weight diameter of soil water-stable aggregates led to the deterioration of soil structure, but increased the content of water-stable aggregates of 1-2 mm. 3) In the CT treatment, the middle and lower slope were better than the upper slope, according to the evaluation on the influence of slope position on the soil porosity, the content of water-stable aggregates larger than 5 mm, and the mean weight diameter. The NT effectively increased the content of water-stable aggregates stability larger than 5 mm in the upper slope soil, and the structural stability in the upper slope soil, thereby to improve the physical properties of the soil. 4) Correlation and regression analysis showed that the plowing can contribute to increase the content of 1-2 mm water-stable aggregates, soil porosity, and the vertical distribution depth of roots, while reduce the soil penetration resistance, the grain size greater than 5 mm the water-stable aggregate content, and the stability of soil structures. The results of the study demonstrated that the plowing can effectively improve the soil compaction and the rooting systems, while lead to the deterioration of soil structure on the slope. Therefore, it is recommended to take conservation measures of water and soil on the upper slope, in order to reduce the soil erosion of slope farmland in the thin black soil area of the Northeast China.

soils; tillage; porosity; aggregate; penetration resistance; slope position

闫雷，喇乐鹏，董天浩，等. 耕作方式对东北黑土坡耕地土壤物理性状及根系垂直分布的影响[J]. 农业工程学报，2021，37(1)：125-132.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.016 http://www.tcsae.org

Yan Lei, La Yuepeng, Dong Tianhao, et al. Soil physical properties and vertical distribution of root systems affected by tillage methods in black soil slope farmlands in Northeast China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(1): 125-132. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.016 http://www.tcsae.org

2020-07-02

2020-12-20

国家公益性行业（农业）科研专项“坡耕地合理耕层构建技术指标研究”（201503119-06-01）

闫雷，博士，教授，研究方向为土壤环境保护。Email：yanlei_74@163.com

孟庆峰，博士，副教授，研究方向为农业资源与环境。Email：qfengmeng@yeah.net

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.016

S343.3

A

1002-6819(2021)-01-0125-08