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pH是土壤重要的化学指标,影响土壤氮磷等养分的转化供应,也是驱动土壤微生物的群落结构组成和动态变化的主要因子,对维护土壤健康有重要的意义。为探究豫南砂姜黑土的空间酸化态势及改良措施,本研究首先在西平县域范围内63个采样点,分3个土层深度(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)进行采样,探究县域范围的酸化程度、沿土壤剖面p H值变化,及速效养分含量的变化;在砂姜黑土表层严重酸化,沿剖面p H显著增加的认识基础上,通过大田试验研究深耕配施生物炭对砂姜黑土酸化的改良效果,设置旋耕(0-20 cm)和深耕(0-30 cm)两种耕作模式,不施肥(CK)、农民习惯施肥(NPK)和NPK配施生物炭7.5t·ha-1(NPKB)三种培肥方式,研究耕作和培肥对砂姜黑土酸化改善、养分供应增加和微生物群落变化的效果;为进一步模拟更深土层混合对酸化砂姜黑土的改良,通过室内土培试验探究耕深至50 cm和添加石灰对酸化砂姜黑土的改良优化,为酸化砂姜黑土的改良提供有效的改良技术和理论依据。本研究结果表明:(1)县域范围内的多样点调查采样研究表明,典型砂姜黑共29个采样点,3个土层的p H均值分别为5.23、5.43和6.03,经差异显著性检验得知,20-30 cm土层p H值比0-10、10-20 cm土层显著增加,其中比0-10 cm土层增加0.8-1个p H单位;石灰性砂姜黑土共4个采样点,20-30 cm土层p H值也显著高于0-10、10-20 cm土层。0-20 cm土层典型砂姜黑土和石灰性砂姜黑土的速效磷(AP)含量范围分别为4.27-37.49和13.22-22.85 mg·kg-1,AP含量低值区呈块状分布在研究区域中部,高值区呈点、片状分布在研究区域四周。在0-20 cm耕层中土壤的p H值与AP含量均呈正相关关系。综上,豫南黏板土壤表现出明显的分层酸化现象,随土壤深度的增加酸化减缓,而耕层AP含量分布不均匀,受土壤类型和p H值变化的影响。(2)大田条件下不同耕作和培肥对酸化砂姜黑土的改良研究:旋耕土壤p H值沿剖面分层现象明显,深耕通过上下土层的混匀作用增加表层土壤p H。在小麦成熟期20-30 cm土层,相较于旋耕的NPK处理,深耕添加生物炭可以提高土壤p H,增加0.33个p H单位。深耕和施用施生物炭可以显著提高10-30 cm土壤的速效养分含量,尤其是在20-30 cm土层,相较于两种耕作方式下的NPK处理,小麦成熟期旋耕和深耕的NPKB处理的AP含量分别提高54.74%和126.31%。玉米成熟期旋耕和深耕条件下的NPKB处理的速效钾含量分别提高22.74%和1.17%;相较于玉米成熟期旋耕下的NPK和NPKB处理,深耕下对应处理的硝态氮含量分别提高56.63%和27.16%。相较于旋耕,深耕下对应处理的有机碳和土壤全氮含量也有不同程度提高。此外,深耕还可以降低10-20cm和20-30 cm土层的土壤容重。深耕条件下NPKB处理的小麦产量比旋耕提高12.08%。玉米产量表明,各处理下产量最高的是深耕下的NPKB处理,产量为8965 kg·ha-1。相较于旋耕条件下的NPKB处理,深耕条件下NPKB处理的产量显著提高4.55%。在2020年的两季作物中,相较于旋耕条件下的小麦和玉米产量,深耕下小麦和玉米的产量分别提高9.51%和3.38%,达到显著水平。在玉米季,深耕和配施生物炭均能显著提高作物产量。深耕能显著提高土壤细菌多度。不同处理和土层中细菌群落以Gaiellalea、Sphingomonadaceae和Nocardioidaceae为主,总相对比例为41.8%-56%。与旋耕相比,深耕条件下0-10 cm和10-20 cm土层的Micrococcaceae多度分别高25.8%和17.7%。在20-30 cm土层相较于旋耕,深耕条件下Bacillaceae的多度提高9.4%,其中D-NPKB处理的多度最高。与其他施肥和施用生物炭处理相比,R-CK处理的Vicinamibacterale多度较高。深耕条件下细菌的ACE指数显著高于旋耕,在20-30 cm,深耕下的Simpson指数显著高于旋耕。(3)不同耕作深度配合石灰改良效应研究:耕深10 cm、耕深30 cm和耕深50 cm及添加石灰的培养试验研究表明,耕深50 cm处理的土壤p H值提升效果最佳,显著高于其余各处理,其次是耕深50 cm处理。不添加石灰条件下,第28d时,耕深50 cm处理的p H值由初始的6.24为增加为6.39,速效磷含量为21.91 mg·kg-1,较耕深10 cm处理分别显著提高7.40%和7.21%。相较于耕深50 cm处理,耕深50 cm+石灰处理的p H值为7.17,提高了12.21%。在第35 d时,相较于耕深10 cm、耕深30 cm和耕深50 cm处理,对应的添加石灰处理的硝态氮总含量分别提高9.49%、13.34%和17.08%。由双因素方差分析可知,增加耕作深度和施用石灰能显著提高土壤p H值及速效养分含量。综上,通过认识县域范围内酸化砂姜黑土随剖面深度变化的特征,研究不同耕作深度配合生物炭和石灰对酸化和养分供应的改良效果,发现大田条件下30 cm深耕配施生物炭可以缓解表层土壤酸化,并改善20-30 cm土层土壤理化及微生物指标,显著提高作物产量;增加耕作深度的模拟试验表明,耕深50 cm配合石灰耕深的改良效果更好,显著提高土壤0.82-1.20个p H值单位和速效养分供应。该研究结果为豫南酸化砂姜黑土的深耕改良提供理论认识和有效的技术参考。