不同耕作方式對土壤理化性狀及玉米產(chǎn)量的影響

呂巨智　閆飛燕　程偉東等

摘要：通過田間試驗，以當(dāng)?shù)亓?xí)慣的耕作方式旋耕為對照，設(shè)置深松35 cm+免翻耕、深松35 cm+旋耕、深松 25 cm+免翻耕、深松25 cm+旋耕和免耕6種不同耕作方式，分析不同耕作方式對土壤理化性狀以及玉米產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：深松處理均提高土壤含水量，其中以深松35 cm+免翻耕和深松35 cm+旋耕的保墑效果最佳；深松處理提高了土壤中有機質(zhì)的含量和氮、磷、鉀的含量，而深松處理的產(chǎn)量構(gòu)成因素均較對照有不同程度的改善。在研究設(shè)定的6種耕作措施中，以深松35 cm+旋耕為最優(yōu)組合，能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤含水量、有機質(zhì)含量和作物產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：玉米；耕作方式；土壤理化性狀；產(chǎn)量

中圖分類號： S513.04；S153.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0118-04

收稿日期：2014-11-27

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系南寧玉米綜合試驗站項目（編號：CARS-02-73）；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項目（編號：桂科攻1123001-1J）。

作者簡介：呂巨智（1984—），男，湖北武穴人，碩士，研究方向為玉米栽培生理與育種研究。E-mail：lvjuzhi520@sina.com。土壤是作物生長的基礎(chǔ)，對土壤進(jìn)行耕作可改善耕層的土壤結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)土壤中固體、液體、氣體的三相比例，協(xié)調(diào)好土壤中水、肥、氣、熱的關(guān)系，為作物生長發(fā)育創(chuàng)造良好的環(huán)境條件[1]。廣西壯族自治區(qū)玉米主產(chǎn)區(qū)采用不合理的耕作方式，導(dǎo)致耕層變淺，犁底層緊實，容重增加，土壤蓄水和透水能力差，根系下扎阻力增加，從而增加了玉米發(fā)生災(zāi)害的風(fēng)險，對玉米生長發(fā)育不利，進(jìn)而影響玉米產(chǎn)量的提高[2-5]。土壤耕作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項重要措施，以不同的外部機械力形式作用于土壤并從本質(zhì)上改變土壤的物理化學(xué)性狀，調(diào)節(jié)土壤的水、肥、氣、熱等因子，達(dá)到提高作物產(chǎn)量的目的[6-9]。本研究通過定位試驗研究了不同耕作方式對耕層土壤水分狀況、理化性狀及玉米產(chǎn)量的影響。在廣西壯族自治區(qū)有關(guān)深松對土壤理化性狀及玉米產(chǎn)量的研究還未見報道。本研究于2011年在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所試驗地進(jìn)行，以正大619為材料，采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，研究了6種不同耕作方式對土壤水分、容重，氮、磷、鉀和有機質(zhì)含量及玉米產(chǎn)量的影響，為探索最佳的耕作方式以提高玉米產(chǎn)量和建立合理的耕作制度提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所試驗田進(jìn)行。供試土壤為黏壤土，土層0～45 cm全氮含量0.09 g/kg、堿解氮含量0.07 mg/kg、全磷含量0.13 g/kg、速效磷含量79.89 mg/kg、全鉀含量34.307 g/kg、速效鉀含量159.33 mg/kg、有機質(zhì)含量16.87%，pH值6.46。

1.2試驗材料

選擇廣西壯族自治區(qū)當(dāng)前主推玉米品種正大619為參試品種，該品種發(fā)芽率達(dá)95%以上。

1.3試驗設(shè)計

本試驗于2011年3月28日至7月30日進(jìn)行試驗，設(shè)6個處理。處理1 （CK）：傳統(tǒng)耕作-旋耕，玉米人工收獲，秸稈移走，旋耕2遍滅茬后用牛開行人工播種；處理2 （T1）：深松35 cm+免翻耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松35 cm后免耕，開播種溝人工播種；處理3 （T2）：深松35 cm+旋耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松35 cm后旋耕1遍滅茬，用拖拉機開行，人工播種；處理4 （T3）：深松25 cm+免翻耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松25 cm后免耕播種，開播種溝人工播種；處理5（T4）：深松25 cm+旋耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松25 cm后旋耕1遍滅茬，拖拉機開行，人工播種；處理 6（T5）： 免耕，玉米人工收獲，秸稈移走，開播種溝人工播種。采用隨機區(qū)組排列，共6個處理，3次重復(fù)，10行區(qū)，行長 33 m ，行距0.7 m，重復(fù)間留走道1.0 m，小區(qū)行間不留走道，密度為5.7萬株/hm2?；剩汗┰嚪柿蠟樘帐蠌?fù)合肥；追肥：定苗后結(jié)合中耕除草，施陶氏益農(nóng)復(fù)合肥150 kg/hm2、尿素150 kg/hm2尿素；大喇叭口期結(jié)合大培土施用攻苞肥，施陶氏益農(nóng)復(fù)合肥375 kg/hm2。

1.3測定項目及方法

在玉米播種前期、苗期、開花吐絲期、成熟期等4個生育時期，采用土鉆取土，分別取0～15、15～25、25～35、35～ 45 cm 4個層次，每個小區(qū)取3個點，土壤養(yǎng)分均按常規(guī)分析法[10]測定，土壤含水量采用烘干法測定，土壤容重用環(huán)刀法測定。成熟期每個小區(qū)選取有代表性的植株10株，測定株高和穗位高，在玉米達(dá)到完全成熟時進(jìn)行測產(chǎn)，每點測產(chǎn)面積17.5 m2，收獲時每小區(qū)選取代表性果穗10穗進(jìn)行室內(nèi)考種，測定穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、穗長、穗粗和百粒質(zhì)量等。

1. 4數(shù)據(jù)分析

采用Excel和DPS 6.05軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同耕作方式下土壤含水量變化

土壤水分是土壤的重要組成部分之一，它不僅是作物生長需水的主要給源，而且還深刻地影響著土壤內(nèi)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和生物活動過程。從圖 1可以看出，不同耕作方式的生育期土壤含水量的總體變化趨勢存在顯著差異，成熟期35～45 cm 土層土壤含水量最大，其中，深松處理為17.50%～19.33%，免耕處理為17.03%，傳統(tǒng)耕作處理為15.28%。各個處理不同土層的不同生育時期土壤含水量總的變化趨勢為：播種前變化不大，苗期普遍呈現(xiàn)下降趨勢，開花期和成熟期土壤含水量均隨著土壤深度的增大呈增加趨勢。總之，不同耕作方式的生育期土壤含水量由高到低的順序為深松處理﹥免耕處理﹥傳統(tǒng)耕作。

從圖1-A可以看出，0～15 cm土層在播種前期，6個處理的含水量經(jīng)方差分析顯示，其中3個處理差異不顯著。隨著生育期的推進(jìn)，土壤含水量苗期有所降低，開花期和成熟期田間溫度逐漸升高，蒸發(fā)量加大，土壤水分散失速率加快，導(dǎo)致土壤含水量普遍降低，而深松處理的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作。深松處理土壤表層不碎、耕層不翻土、土層不亂，創(chuàng)造虛實并存的耕層結(jié)構(gòu)，具有較強接納和保蓄水分的能力，也具有較高的土壤含水量；傳統(tǒng)耕作處理表層土壤破碎程度嚴(yán)重，不容易保水，導(dǎo)致雨水散失較多，致使土壤含水量較低。

從圖1-B可以看出，15～25 cm土層在苗期，傳統(tǒng)耕作的含水量高于其他處理，但其余各個測定時期均表現(xiàn)為深松的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作，6個處理差異顯著。

從圖1-C可以看出，25～35 cm土層在播種前期變化不大，苗期呈現(xiàn)下降趨勢，其余2個測定時期均表現(xiàn)為深松的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作，6個處理差異顯著。

從圖1-D可以看出，35～45 cm土層在播種前期變化不大，苗期呈現(xiàn)下降趨勢，其余2個測定時期均表現(xiàn)為逐步升高的趨勢，在成熟期達(dá)到最大，深松的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作，6個處理差異顯著。

2.2不同耕作方式下土壤容重變化

土壤容重是重要的土壤物理性狀指標(biāo)，反映了土壤緊實狀況，直接影響土壤養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)行、利用與作物根系生長和發(fā)育，能夠反映土壤養(yǎng)分在土壤中的運移和土壤的持水性能[11]。從圖2可以看出，不同層次的土壤容重在不同生育期呈現(xiàn)“前低-中高-后低”的趨勢，深松后苗期土壤容重比較低，到開花期到1個峰值，隨后又開始下降。0～15 cm各生育時期處理間土壤容重均無明顯差異（圖2-A）；在開花期15～25 cm土壤容重顯著降低，深松處理在整個土層范圍內(nèi)比傳統(tǒng)耕作下降了0.08 g/cm3（圖2-B）；但在25～35 cm和35～45 cm明顯表現(xiàn)為深松處理的降低幅度大于傳統(tǒng)耕作（圖2-C、圖2-D））。說明深松對0～45 cm的土壤容重降低有一定的促進(jìn)作用，生育后期深層土壤容重降低，逐漸向深松前恢復(fù)。

2.3不同耕作方式對土壤N、P、K及有機質(zhì)含量的影響

土壤有機質(zhì)是土壤肥力的重要指標(biāo)，也是土壤肥力的穩(wěn)定指標(biāo)[12]。由圖3-A可以看出，不同耕作方式下土壤有機質(zhì)含量表現(xiàn)為 T1> T2>T5>T3>T4>CK，以 T1 含量最高，表明深松能一定程度提高土壤有機質(zhì)含量，但各處理間差異不明顯。土壤中的氮素主要以有機氮的形式存在于土壤有機質(zhì)庫中，二者的變化緊密聯(lián)系，由圖3-B看出，不同耕作方式下土壤堿解氮的含量特征和有機質(zhì)含量也表現(xiàn)出高度的相關(guān)性。

由圖3-C、3-D可以看出，不同耕作方式下土壤速效磷和土壤速效鉀變化特征表現(xiàn)出一定的相似性，T1、T2、T3土壤速效磷含量相對高于 T5和CK，其中 T2 含量最高，CK含量最低，這表明土壤深松后能提高土壤通透性，補充和活化土壤磷，提高土壤磷的有效性，而且能減少土壤鉀素的耗竭。

2.4不同耕作方式對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

深松后打破犁底層，降低土壤容重，增加土壤通透性和貯水能力，提高土壤含水量、總孔隙度，提高水肥利用效率，給玉米的生長提供一個良好的物理環(huán)境，對玉米產(chǎn)量的提高具有促進(jìn)作用。由表1可見，深松處理比對照增產(chǎn) 1.47%～3.13% 。但是增產(chǎn)幅度不是很大，究其原因，可能一方面是因為遇到當(dāng)年降水量比較充足的年份，深松的蓄水保墑增產(chǎn)效果不是很明顯，另一方面玉米為須根系作物，深松對其根系發(fā)育影響較小。綜合以上結(jié)果分析表明，深松處理可以提高土壤含水量，降低容重，起到保墑作用。以 25～35 cm 效果最好，為最優(yōu)組合。

由表2可知，深松處理的玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素均較對照有不同程度的改善。深松處理的株高、穗位高較高，穗長較長，行粒數(shù)較多；各處理在百粒質(zhì)量、穗行數(shù)和穗粗等方面均未出現(xiàn)顯著差異。

3結(jié)論

不同耕作方式對土壤含水量、容重，氮、磷、鉀、有機質(zhì)含量和玉米產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成均有影響。由于不同耕作方式對土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不同程度的改變，導(dǎo)致了土壤容重和接納、蓄積雨水的能力存在較大差異。成熟期35～45 cm 土層土壤含水量最大，其中，深松處理為17.50%～19.33%，免耕處理為17.03%，傳統(tǒng)耕作處理為15.28%。不同耕作方式的生育期土壤含水量由高到低的順序為深松處理﹥免耕處理﹥傳統(tǒng)耕作。

深松和常規(guī)耕作處理均對土壤進(jìn)行了擾動，土壤容重較低，在開花期15～25 cm土壤容重顯著降低，深松處理在整個土層范圍內(nèi)比傳統(tǒng)耕作下降了0.08 g/cm3；但在25～35 cm和35～45 cm明顯表現(xiàn)為深松處理的降低幅度大于傳統(tǒng)耕作。

不同耕作方式對土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分有著不同的影響。不同耕作方式下土壤有機質(zhì)和堿解氮的變化特征相似。

深松處理能一定程度提高土壤有機質(zhì)和堿解氮的含量，其中，免耕方式的土壤有效磷和速效鉀含量比傳統(tǒng)翻耕土壤的要高，具體的作用機理有待進(jìn)一步研究。

不同耕作方式對玉米產(chǎn)量影響較大，深松處理的玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素均較對照有不同程度的改善，深松處理比對照玉米增產(chǎn)1.47%～3.13%。但是增產(chǎn)幅度不是很大。

試驗分析結(jié)果表明，從改善土壤條件，提高土壤蓄水保肥能力、增加玉米產(chǎn)量的角度，以 “深松35 cm+旋耕”為比較適宜的耕作方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫利軍，張仁陟，黃高寶，等. 保護(hù)性耕作對黃土高原旱地地表土壤理化性狀的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25（6）：207-211.

[2]邊少鋒，馬虹，薛飛，等. 吉林省西部半干旱區(qū)深松蓄水耕作技術(shù)研究[J]. 玉米科學(xué)，2000（1）：67-68.

[3]趙紅巖，李欽，王洪利，等. 東北黑土區(qū)的土壤深松與玉米增產(chǎn)[J]. 農(nóng)業(yè)機械，2008（27）：64-65.

[4]朱鳳武，王景利，潘世強，等. 土壤深松技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，25（4）：457-461.

[5]付健，楊克軍，王玉鳳，等. 不同種植方式和密度對寒地高產(chǎn)玉米鄭單958光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（10）：88-91.

[6]張偉，張冬梅，樊修武，等. 不同耕作方式對旱地土壤環(huán)境和玉米產(chǎn)量的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（7）：44-47.

[7]趙建明，張銳，王海景，等. 旱地玉米秸稈覆蓋對土壤肥力與玉米產(chǎn)量的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（7）：42-44.

[8]耿明杰，朱海燕，劉明，等. 深松與分期施氮對玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：75-77.

[9]隋華，賈蘭英，徐建坡，等. 土壤深松對玉米效應(yīng)的試驗研究[J]. 天津農(nóng)林科技，2002（4）：1-3.

[10]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1999.

[11]Liao P，Huang G Q. Effects of the conservation tillage on thephysicochemical characteristics in an upland red soil[J]. Culture with Planting，2006（5）：31-32.

[12]Xu L，Zhang Y Z，Zeng X B，et al. Effects of different fertilizers application systems on soil fertility and rice yield[J]. Journal of Hunan Agricultural University，2006，32（4）：362-367.韋冬萍，宋書會，韋劍鋒，等. 施氮量對冬馬鈴薯生理性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（11：122-124.