深松對隴東旱塬區土壤蓄水保墑及小麥產量的影響

王新俊，王桂英，王平馨，程建峰

(1.平涼市農業機械化技術推廣站，甘肅 平涼 744000；2.平涼市崆峒區農業機械化技術推廣站，甘肅 平涼 744000)

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深松對隴東旱塬區土壤蓄水保墑及小麥產量的影響

王新俊1，王桂英1，王平馨2，程建峰1

(1.平涼市農業機械化技術推廣站，甘肅 平涼 744000；2.平涼市崆峒區農業機械化技術推廣站，甘肅 平涼 744000)

[摘要]以傳統常規翻耕為對照，設置夏季深松和秋季深松兩種深松整地處理，研究了機械深松對隴東旱塬區耕層土壤蓄水保墑性能及小麥生長和產量的影響，結果表明：深松整地蓄水保墑效果明顯，小麥深松處理耕層15～35 cm土壤含 水量提高14.41%～17.13%，35 cm以上耕層土壤蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相當于多增加7.79～9.29 mm的降水；深松能打破土壤犁底板結層，使25～35 cm耕層土壤容重下降4.92%～5.74%，從而改善土壤通透性，提高土壤入滲性能；深松能促進小麥健壯生長，產量平均增加531.45 kg/hm2，增產率10.46%；夏季深松效果好于秋季。

地處甘肅隴東黃土高原的平涼市，降水量少且季節分布不均，全年降水主要集中在7、8、9三個月，冬春和夏初常出現持續少雨，除涇、汭河流域等少量川水區外，絕大部分山塬地土層深厚且農田土壤大部分為黃綿土，地下水位深，天然降水成為土壤水分的唯一供給途徑，是典型的雨養旱作農業區，水分已成為當地農作物生長的主要限制因子之一。同時，受傳統農業耕作方式影響和農機具的局限，農民長期習慣于用小型拖拉機旋耕或淺翻耕種，導致土壤耕深在20 cm左右，耕層逐年變淺，犁底層土質板結堅硬，土壤保墑、抗旱、防澇、入滲能力和作物根系下扎能力下降，農作物單產不高，總產量不穩，嚴重威脅農業可持續發展。而采用農機深松整地技術可打破犁底層，加深耕作層，改善土壤通透性，增強土壤蓄水保墑性能，提高作物對降水資源的利用效率，促進作物生長，提高作物產量。

為全面掌握深松整地在本區域的應用效果，明確機械化深松作業對土壤蓄水保墑及作物生長和產量的影響，確定機械化深松的最佳時期，建立用地養地的長效機制，筆者于2014—2015年主持開展了冬小麥田機械化深松整地與當地傳統耕作整地的對比試驗研究。

1試驗材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2014年7月—2015年8月在平涼市崆峒區白廟鄉羅灣村的塬地上進行。試驗區屬隴東黃土高原具有代表性的旱作農業區，地勢平坦，適宜機械化作業。試驗地選擇近幾年未深松的田塊，前茬為小麥，土質為黃綿土，面積0.44 hm2，長131.0 m、寬33.6 m。試驗設夏季深松(夏季冬小麥收獲后伏耕期深松，SS)、秋季深松(秋季冬小麥播種前深松整地，AS)、傳統常規翻耕(對照，CK)三個處理。采取大區對比試驗，不設重復，每個處理區面積為10 m×120 m。深松處理區均采用1SZL-200A型深松旋耕聯合整地機作業，深松作業深度≥35 cm，作業后耕層深度一致，土壤蓬松，地表平整，達到“深、平、細、實”的深松作業質量標準。對照區采用傳統機耕犁鏵翻耕作業，耕深18～22 cm，作業后符合傳統耕種質量要求。夏季深松于2014年7月21日進行，秋季深松于2014年8月26日進行，對照于2014年7月21日進行傳統常規翻耕、8月26日進行播種前旋耕。參試小麥品種為當地主栽小麥品種“隴原22號”，播種時間為2014年9月20日，播種量232.5 kg/hm2，施肥量為種肥磷酸二銨247.5 kg/hm2、尿素225.0 kg/hm2，其他各項耕種及田間管理措施與大田完全一致。

1.2測定內容及方法

(1)土壤含水量、土壤容重測定。土壤含水量測定采用烘干法，土壤容重測定采用環刀法。田間取樣采用5點法，每點分別取0～15、15～25、25～35 cm三個耕層的土壤原狀土。分別于深松前、小麥秋苗期(11月上旬)、拔節期(3月下旬)、收獲期進行土壤容重、含水量測定。

(2)小麥生長情況調查。田間調查采用5點取樣法，每點調查面積1 m2(分蘗數、次生根數量和長度測定時每點選取50株)，分別于小麥秋苗期、拔節期、成熟期調查測定小麥基本苗密度、分蘗數、次生根數量和長度、株高、穗數、穗粒數等小麥生長性狀指標。

(3)小麥產量測定。小麥成熟收獲時采用5點取樣法，每點選取67 m2單獨收獲進行測產考種，測定記載千粒重、單產量。

(4)數據統計與分析。采用DPS軟件對試驗數據進行統計和方差分析。

2結果與分析

2.1深松整地土壤含水量變化情況

由表1可見，小麥整個生育期35 cm以上耕層土壤含水量深松整地處理(SS、AS)與對照(CK)均有不同程度的差異，且隨著耕作層深度的增加，試驗各處理土壤含水量也隨之增加。方差分析結果表明，不同處理間，0～15 cm耕層土壤含水量差異不顯著(P>0.05)，變化不明顯；15～25和25～35 cm耕層土壤含水量有極顯著差異(P<0.01)，深松處理土壤含水量均有明顯增加，且增幅較大。不同深松處理，以夏季深松(SS)耕作層土壤含水量較高。

表1　小麥生育期不同處理各耕層土壤含水量

注：同一列中，深松與對照相比，標*表示差異顯著(P<0.05)，標**表示差異極顯著(P<0.01)，其余為差異不顯著(P>0.05)，下同。

夏季深松(SS)35 cm以上耕層土壤含水量平均增加2.35百分點、平均增幅13.03%，土壤蓄水量增加92.94 m3/hm2，相當于多接納9.29 mm的降水。其中0～15 cm耕層土壤含水量平均增加0.86百分點、增幅5.03%，15～25 cm耕層土壤含水量平均增加3.06百分點、增幅17.13%，25～35 cm耕層土壤含水量平均增加3.13百分點、增幅16.34%。秋季深松(AS)35 cm以上耕層土壤含水量平均增加1.97百分點、平均增幅10.92%，土壤蓄水量增加77.91 m3/hm2，相當于多接納7.79 mm的降水。其中0～15 cm耕層土壤含水量平均增加0.52百分點、增幅3.04%，15～25 cm耕層土壤含水量平均增加2.63百分點、增幅14.73%，25～35 cm耕層土壤含水量平均增加2.76百分點、增幅14.41%。

試驗結果表明，深松整地蓄水保墑效果明顯，能顯著提高15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量，有利于土壤蓄水保墑，且以夏季深松(小麥收獲后結合伏耕深松)蓄水保墑效果最佳。

2.2深松整地土壤容重變化情況

由表2可見，小麥整個生育期0～35 cm耕層土壤容重深松處理比對照均有不同程度的下降。其中：0～15 cm耕層平均土壤容重SS和AS均下降0.01 g/cm3，降低0.89%；15～25 cm耕層平均土壤容重，SS下降0.02 g/cm3、降低1.74%，AS下降0.03 g/cm3、降低2.61%；25～35 cm耕層平均土壤容重，SS下降0.07 g/cm3、降低5.74%，AS下降0.06 g/cm3、降低4.92%。方差分析結果表明，深松處理與對照之間0～15、15～25 cm耕層土壤容重差異不顯著(P>0.05)，25～35 cm土壤容重深松處理比對照顯著下降(P<0.05)。除對照(CK)外，夏季深松(SS)和秋季深松(AS)之間差異不顯著。

表2　小麥生育期不同處理各耕層土壤容重

試驗結果表明，深松能夠打破土壤犁底板結層，改善土壤通透性，特別對降低犁底層(25～35 cm)土壤容重有十分明顯的作用，有利于耕層土壤水分和養分傳導。

2.3深松整地土壤小麥生長情況

由表3統計分析可知，各處理與對照之間小麥生長性狀差異顯著(P<0.05)。深松處理與對照相比，秋苗期小麥平均基本苗數增加33.90萬株/hm2，拔節期有效分蘗數平均增加0.92個/株、次生根數量平均增多1.16個/株、次生根長度平均增加2.63 cm，成熟期株高平均增加4.34 cm。田間調查發現，小麥生長期，深松處理區小麥有效分蘗數增多，根系發達，葉片濃綠，長勢健壯，生長性狀明顯好于對照區。試驗結果表明，深松整地能促進小麥健壯生長，以夏季深松(SS)效果更顯著。

表3　不同處理小麥生長性狀

2.4深松整地土壤小麥產量測定結果

由表4可見，深松處理較對照小麥穗數平均增加12.8萬個/hm2、穗粒數平均增加1.8粒、千粒重平均增加0.48 g、折合產量平均增加531.45 kg/hm2，增產幅度10.46%。其中：夏季深松(SS)穗數平均增加13.8萬個/hm2、穗粒數平均增加1.9粒、千粒重平均增加1.00 g、折合產量平均增加596.10 kg/hm2，增產率11.74%；秋季深松(AS)穗數平均增加11.7萬個/hm2、穗粒數平均增加1.7粒、千粒重平均增加0.48 g、折合產量平均增加466.65 kg/hm2，增產率9.19%。深松處理區小麥穗數、穗粒數、千粒重、單產量明顯高于對照區。試驗結果表明，深松整地具有顯著的增產效果，夏季深松優于秋季深松。

表4　小麥產量測定結果

3討論

田間測試發現，在同一時段從相同單位面積表土層向耕層灌水時，深松整地處理區土壤水分入滲速度和入滲量顯著高于對照區(未深松區)。未深松區水分是由地表層緩慢向下入滲，受犁底層的限制，水分入滲速度慢、入滲量少，在灌入水量稍加大時就會發生水分外溢現象；深松整地區由于打破了犁底板結層，水分先順深松鏟作業造成的虛土溝快速下滲到耕層底部，然后向四周土壤擴散入滲，因此水分入滲速度快、入滲量多，灌入水量稍加大時也不會發生水分外溢流失現象。由此可見，深松整地和傳統耕作整地接納雨水的方式不同，當降雨量較小時地表水分入滲情況差別不大，但當遇到較大降雨時，兩者的差異非常明顯。這也是深松處理與對照相比15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量顯著增加、25～35 cm耕層土壤容重顯著下降的主要原因。說明機械化深松整地技術的關鍵在于打破犁底層，改善土壤通透性，這樣可明顯加快土壤水分入滲速度，有利于耕層土壤充分接納儲存降水，特別是遇有較大降雨(大雨或者暴雨)時也會將降水及時入滲到耕層土壤內，避免因大暴雨沖刷而造成的水土流失和農田環境破壞。這也是深松整地在黃土高原旱作農業區改善土壤物理性狀、蓄水保墑、減少地表徑流、促進作物生長、增加作物產量的優勢所在。

國內許多專家對深松技術進行了大量研究，深入分析了深松技術的理論、方法，以及深松作業對土壤物理特性、作物生長和產量等的影響[1-6]，但有關本區域的研究報道較少。本研究結果表明，深松SS和AS處理與CK之間除0～15 cm土壤含水量、0～25 cm土壤容重差異不顯著外，其他均有極顯著或顯著差異，說明SS和AS處理可明顯降低耕層土壤容重、增強土壤蓄水保墑性能、促進小麥生長、提高小麥產量。深松整地能使小麥生育期15～35 cm耕層土壤含水量增加2.63～3.13百分點，增幅14.41%～17.13%，35 cm以上耕層蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相當于多增加7.79～9.29 mm的降水；25～35 cm耕層土壤容重降低0.06～0.07 g/cm3，降幅為4.92%～5.74%；小麥有效分蘗數增多、根系發達，穗數、穗粒數、千粒重增加，增產小麥466.65～596.10 kg/hm2、增產率9.19%～11.74%。當地小麥田深松作業適宜時間為夏、秋兩個季節，以小麥收獲后的夏季深松蓄水保墑和增產效果較好。本研究是對本區域有關研究結果的補充和完善，深松對本區其他方面的影響還有待進一步研究。

4結論

深松整地能夠打破土壤犁底板結層，改善土壤通透性，具有顯著的蓄水保墑效應，能顯著提高15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量；能降低土壤容重，改善土壤物理性狀，特別對降低犁底層(25～35 cm)土壤容重有十分明顯的作用；能加快土壤水分入滲速度，提高旱地土壤接納儲存天然降水性能和作物充分利用水分的能力，防止水土流失；促進小麥健壯生長，增產效果顯著。因此，在隴東旱塬區開展機械化深松整地，對于破解旱作農業區水分限制因子，提升農田水資源利用效率，促進糧食穩產增產發揮著極其重要的作用，機械化深松整地是適合旱作地區農業生產特點的農機化關鍵技術措施。

(平涼市農業機械化技術推廣站有關技術人員參加了田間試驗調查、取樣和室內測定工作，特此致謝！)

[參考文獻]

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[5] 黃明,吳金芝,李友軍,等.不同耕作方式對旱作區冬小麥生產和產量的影響[J].農業工程學報,2009,25(1):50-54.

[6] 王育紅,姚宇卿,呂軍杰,等.豫西旱坡地高留茬深松對冬小麥生態效應的研究[J].中國生態農業學報,2004,12(2):146-148.

(責任編輯徐素霞)

[中圖分類號]S157.42

[文獻標識碼]A

[文章編號]1000-0941(2016)07-0036-04

[作者簡介]王新俊(1962—)，男，甘肅涇川縣人，高級農藝師，學士，長期從事農業植物保護及農業機械化技術推廣工作。

[收稿日期]2015-11-15

[基金項目]國家自然科學基金地區科學基金項目(31360098，31270754)；甘肅省基礎研究創新群體項目(145RJIA335)；甘肅省青年科技基金項目(1506RJYA157，145RJYA270)

[關鍵詞]深松；土壤水分；小麥；產量；隴東旱塬區