北京一年一熟區農田深松對土壤水分特性的影響

（北京市大興區農業機械技術推廣站，北京 102612）

摘要：為了改善北京地區農田土壤結構，提高土壤蓄水保墑能力，提升農田生產能力，增加作物產量，項目自2009年開始在北京市延慶縣保護性耕作試驗田開展農田深松效果研究，對比分析了免耕和免耕+深松2種技術模式對土壤容重、含水量、水分入滲率及作物生長特性和產量的影響。結果表明，與免耕處理相比，免耕+深松技術模式0-30 cm土層內，土壤容重降低了約4.0%，平均質量含水量增加5.9%，穩定入滲率提高了62.5%，增產7.10%。

關鍵詞： 保護性耕作；深松；蓄水；犁底層

中圖分類號：S152.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1570-04

深松作業是傳統耕翻作業的替代技術，是現代農田整地的重要技術措施。采用深松機對土壤進行深松作業，減少動土，疏松土壤，打破犁底層，加深耕層，增強土壤入滲速度，從而提高土壤的蓄水、保墑、抗旱能力[1-3]。

北京自2009年開始全面實施保護性耕作，取得了較好的經濟、社會及環境效益，但是由于保護性耕作技術要求農田常年采用免耕作業，農田土壤在機具壓實及農田降雨等因素的影響下，土壤一定程度上有所下沉，導致土壤耕作層緊實度升高，土壤水分入滲性能下降，影響了作物根系的生長，從而制約了作物產量的提高[4，5]。針對這些問題，國內外學者對深松技術及其應用效果開展了大量的研究，如一些學者開展了深松對土壤水分保持及特性的研究[6-8]，孫彥君等[9]針對不同深松深度的土壤蓄水效果進行了試驗研究，宮秀杰等[10]在黑龍江蘭西縣開展了有關深松技術對土壤物理性狀及玉米產量的影響研究，表明深松能夠改善土壤特性，提高作物產量。但科研工作者尚未在北京地區針對一年一熟區玉米種植區綜合研究深松對土壤水分特性及對作物生長的影響。本研究通過建立定點試驗田進行對比試驗的方式，研究長期免耕與免耕+深松兩種處理模式對土壤蓄水量、土壤水分入滲特性及對作物生長的影響，為北京地區深松技術應用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗點基本情況

試驗安排在延慶縣康莊鎮馬坊村，該地塊為一年一熟春玉米，土壤為沙壤土，占地1.33 hm2，地力中等，有水澆條件。播前土壤養分含量為：有機質1.3 g/kg、全氮10.6 g/kg、堿解氮43.2 mg/kg、速效磷10.4 mg/kg、速效鉀82.2 mg/kg。參試玉米品種為鄭單958。

播種前基施腐熟牛糞45 m3/hm2、科霸復合肥600 kg/hm2。5月7日播種，播種量60 kg/hm2。6月28日玉米拔節期追施尿素450 kg/hm2，7月20日抽雄期追施尿素300 kg/hm2。6月29日、7月25日、8月7日澆水灌溉。

1.2 試驗處理

每個地塊設計2個處理，3次重復。

處理1：免耕+深松。使用1SZ-230型深松整地機，幅寬2.3 m，試驗地深松深度為30 cm。

處理2：免耕。

1.3 測試方法

1.3.1 土壤容重與含水量 通過人工打剖面的方法，使用環刀（高5 cm，直徑5 cm）分別取0-10 cm和15-30 cm的土樣。然后在105～110 ℃條件下烘干至恒重，測定土壤容重和土壤質量含水量。

1.3.2 土壤養分 土壤養分采用土壤農化常規分析方法測定。

1.3.3 土壤水穩定入滲率和累計入滲量 采用雙環入滲法測定。內環30 cm，外環60 cm。每個處理3次重復。

1.3.4 產量 按照“之”字形隨機選取5個點，將每個點上所在的玉米行上6 m范圍內的玉米全部取回，3次重復，進行考種。

2 結果與分析

2.1 土壤容重

容重是土壤的重要物理性質，是衡量土壤緊實程度的一個指標[11，12]，表1為2011年玉米出苗期和玉米收獲后0-15 cm和15-30 cm兩個土層的土壤容重情況。在播種前，由于兩種處理模式均未進行深松，所以無論是在0-15 cm和15-30 cm土層，兩種處理模式的土壤容重略有差別，可以忽略。然而在秋季玉米收獲后，由于免耕+深松處理模式在玉米苗期進行了行間深松作業，在0-15 cm土層，與免耕模式相比，免耕+深松模式土壤容重下降了3.67%，差異顯著。在15-30 cm土層，免耕+深松模式土壤容重下降明顯，下降了5.23%。

2.2 土壤含水量

土壤含水量是土壤水分特性的一個重要測試指標。圖1和圖2分別是試驗田玉米播種前及收獲后0-100 cm土層內土壤水分分布情況。從圖1可以看出，在春季玉米播種前，兩種處理模式的在0-100 cm土層內的土壤含水量差別并不明顯。但在秋季玉米收獲后，兩種處理模式的土壤含水量差異明顯，從圖2可以看出，深松+免耕技術模式的土壤含水量明顯高于免耕模式，土壤含水量可平均提高5.9%左右。

2.3 土壤水分入滲率

耕作活動可改變土壤的水力學特性，影響土壤的持水和導水能力[11]。土壤水分入滲性能是影響土壤質地好壞的重要因素，它決定著降水或灌水水分入滲進入土壤的數量和深度，從而影響土壤的儲水量和地表徑流等。土壤的入滲能力主要取決于土壤空隙和導水率等因素，因此采用不同的耕作方式可對其產生一定作用。

兩種不同耕作處理的土壤水分入滲率隨時間的變化規律如圖3所示。深松+免耕和免耕方式的土壤初始水分入滲率分別為3.15 cm/min和2.25 cm/min，深松+免耕處理的土壤初始水分入滲率比傳統旋耕提高了約40%，有利于強降雨條件下改善土壤水分的快速入滲，特別是在雨水比較多的季節，較好的入滲條件有利于增加雨水的收集。

不同處理模式下土壤水分的穩定入滲率結果（圖3）顯示，深松+免耕處理在44 min后達到0.65 cm/min的穩定入滲率，而傳統處理在40 min后達到0.40 cm/min的穩定入滲率。與免耕處理相比，深松作業穩定入滲率提高了62.5%。

2.4 土壤累計入滲量

從圖4可知，60 min后深松+免耕模式和免耕模式的累計入滲量分別為37.65 cm和23.81 cm，同等條件下深松+免耕處理顯著提高了土壤水分累計入滲量，提高了約58%。

2.5 玉米生長特性及產量

2.5.1 葉面積 從表2可以看出，在四個玉米主要生育期，深松+免耕處理模式的葉面積均大于免耕模式，尤其是在吐絲期和成熟期，二者差異顯著。

2.5.2 干物重 從表3可以看出，在玉米生長4個主要生育期，深松+免耕模式的單株干物重均高于免耕模式，其中在吐絲期二者差異顯著。

2.5.3 穗部性狀及產量 從表4可以看出，深松+免耕模式玉米穗部各項指標均不差于免耕模式，其中穗長增長了4.7%，禿尖降低了33.3%，差異顯著；穗粒數增加了3.06%，千粒重增加了1.90%，增產7.1%。

3 結論與討論

試驗結果表明，整個生育期，與免耕處理相比，深松+免耕處理可顯著降低土壤容重，疏松土壤耕作層。與免耕模式相比，采用深松+免耕處理，在0-100 cm整個土層內的土壤平均質量含水量增加5.9%，土壤穩定入滲率可提高62.5%，表明深松+免耕模式可以顯著改善土壤入滲性能，提高土壤的蓄水保墑能力。由于深松+免耕處理可降低土壤容重，改善土壤結構，增加土壤蓄水保墑能力，因此，與免耕相比，深松+免耕模式玉米產量達到12 486 kg/hm2，增產7.1%。

保護性耕作技術的核心是免耕播種，北京市人民政府自2009年開始，在全市大力推廣保護性耕作技術，取得了顯著成效。但任何事物都有其兩面性，由于試驗田長期采用免耕播種，農田土壤被拖拉機及農機具壓實，加上降雨、灌水等導致土壤下沉，耕作層緊實度顯著上升。機械化深松可松動耕層土壤，改善土壤結構，提高土壤蓄水保墑能力[13-16]。

通過定位試驗可以看出，在春季播種前，由于未進行深松作業，兩種處理模式的土壤容重差別并不明顯，可以忽略。但在玉米苗期進行深松作業后，在玉米收獲后土壤容重的測試結果發生了明顯變化。深松+免耕模式比免耕模式的土壤容重降低了3.67%～5.23%。由于土壤容重的降低，改善了土壤結構，促進了固液氣三相物質組成，表現出了較好蓄水特性。與免耕模式相比，深松+免耕模式在0-100 cm土層內土壤平均質量含水量提高5.9%。由于深松作業打破了農田犁底層，提高了土壤水分的入滲能力，通過雙環測試的結果可以看出，深松+免耕模式的土壤穩定入滲率和累計入滲量均顯著高于免耕模式。由于深松作業改善了土壤結構，提高了土壤水分，其增產在7%以上。因此，深松作業是保護性耕作技術的有益補充，有利于農業的可持續發展。

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