耕层“浅、实、少”问题是制约砂姜黑土蓄水供肥能力和作物产量持续提高的主要土壤障碍。本试验通过研究深松深度对砂姜黑土耕层特性、作物生长发育、作物产量和水分利用效率的影响,筛选砂姜黑土区适宜的深松深度,为砂姜黑土合理耕层构建提供依据。本研究基于多年定位大田试验,试验采用大区对比设计,在2014年和2015年设置4个深松深度,深松30 cm(SS30)、深松40 cm(SS40)、深松50 cm(SS50)和深松60 cm(SS60)。以旋耕(RT,平均耕作深度为15 cm)作为对照,研究不同深松深度对土壤特性、作物生长发育和水分利用效率的影响。主要结果如下:1、深松可以显著降低土壤紧实度,提高土壤水分含量,增加土壤孔隙度,使土壤三相比更加合理,有效改良土壤物理特性。不同深松深度中,深松60 cm处理表现最好。与旋耕相比,深松60 cm的两季平均土壤紧实度降低了17.9%,平均土壤含水量增加了14.1%。深松60 cm处理15-60 cm土层的土壤三相比R值比旋耕降低52.6%,15-40 cm的孔隙度增加235.4%。2、深松改变了土壤养分的分布和含量。深松主要增加耕层下部土壤养分含量,并使土壤养分在垂直分布上更为均匀,且不同深松深度对不同土层影响不同。在冬小麦季15-60 cm土层,深松40cm处理的养分含量最高,其中有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别比旋耕增加27.3%、18.6%、54.1%和12.8%,但与深松30 cm差异不显著;在夏玉米季15-60 cm土层,深松50 cm的有机质和全氮含量最高,分别比旋耕增加18.7%和33.0%,而深松60 cm的有效磷和速效钾含量最高,分别比旋耕增加35.8%和11.3%,深松50 cm和深松60 cm的养分含量差异不显著。3、深松显著促进了土壤呼吸速率,对夏玉米季的影响大于冬小麦季,同时深松改变了土壤细菌门水平下的丰度。深松处理在冬小麦季和夏玉米季的平均土壤呼吸速率与旋耕相比分别增加24.1%和41.3%。不同深松深度中,深松60 cm处理在冬小麦季的土壤呼吸速率最高,比旋耕增加39.7%;在夏玉米季,深松50 cm处理的土壤呼吸速率最高,比旋耕增加63.7%。在0-15 cm土层,深松处理过的土壤中变形菌门群落比例与旋耕相比有所降低,但增加了30-40 cm土层的变形菌门和放线菌门的比例,放线菌门在40-50 cm土层所占比例也有所增加,在50-60 cm土层,深松处理过的土壤中酸杆菌门群落比例与旋耕相比有所提高。4、深松增加了作物干物质积累量和养分积累量,促进了根系生长,进而实现增产。不同深松深度中,深松40 cm的冬小麦干物质积累量最高,比旋耕增加29.5%,但与深松30 cm差异不显著;深松50 cm的夏玉米干物质积累量最高,比旋耕增加13.2%,但与深松40 cm差异不显著。深松40 cm的冬小麦根长、根系体积、根系表面积值和根系干重密度最大,但与深松30 cm不存在显著性差异;深松50 cm处理的夏玉米根长、根系体积、根系表面积值和根系干重密度最大,并与各处理相比均存在显著性差异。深松30 cm对冬小麦增产效果最大,深松50 cm对夏玉米增产效果最大,从周年来看,仍是深松30 cm增产效果最大,比旋耕增加12.2%,但与深松40 cm差异不显著。5、深松增强了作物对水分的利用效率并提高了经济效益。深松的冬小麦季、夏玉米季以及周年水分利用效率均显著高于旋耕。与旋耕相比,深松使冬小麦季的水分利用效率提高10.8%,夏玉米季提高7.0%,周年水分利用效率提高8.7%。在冬小麦季,深松30 cm作物的水分利用效率最高,比旋耕增加15.7%,但与深松40 cm的差异不显著;在夏玉米季,水分利用效率在深松50 cm处理下最高,比旋耕增加16.0%,且与其它处理均存在显著性差异;周年中,深松50 cm处理作物的水分利用效率最高,比旋耕增加12.7%,但与深松30 cm和深松40 cm不存在显著性差异。不同深松深度中,深松30 cm和深松40 cm的经济效益增加最多,分别比旋耕增加16.6%和14.8%。故砂姜黑土适宜的深松深度为30-40 cm。