不同耕作方式對遼西半干旱區耕地質量和玉米生長的影響

摘要：為緩解遼西半干旱區耕地質量退化問題，以秸稈還田+免耕為研究對象，總結不同耕作和秸稈還田方式對耕地土壤的物理性質和化學性質的影響，以及兩者交互作用對玉米產量和品質的影響，以期為有效提升遼西半干旱區耕地質量和玉米產量提供參考。

關鍵詞：耕作方式；秸稈還田；深翻；免耕；耕地質量；產量

中圖分類號：S344;S153.01" " "文獻標識碼：A" " 文章編號：1674-1161（2023）05-0015-02

種子萌發與作物生長發育需要一定的光、熱、水、氣資源條件，然而遼西半干旱區長期采用旋耕整地作業方式來種植玉米，導致土壤耕層變淺、容重增大，阻礙了根系對養分和水分的吸收，加之缺乏有機物料的歸還和投入，使土壤有效耕層逐漸變淺，耕地質量嚴重退化，玉米產量不高不穩。為緩解遼西半干旱區耕地質量退化問題，研究不同耕作和秸稈還田方式對黑土地理化性質和玉米產量的影響，揭示其影響黑土地質量和玉米生長的機理，對探尋有效提升遼西半干旱區耕地質量和玉米產量的耕作模式具有重要意義。

1 對遼西干旱半干旱區耕作方式的調查

耕作能調整耕作層和地面狀況，協調土壤中的水分、空氣、溫度和養分關系，為作物播種、出苗和生長發育提供良好環境。以遼西半干旱區為例，這里的降雨量在年際及季節間分布不均，周年性和季節性災害多發，為典型的雨養農業。十年九春旱，當地農業生產受到自然環境的嚴重制約。隨著黑土地保護的日益重視，2020年開始，東北四省區開始實施黑土地保護性耕作國家行動計劃。該計劃以玉米為主要作物，以省為單位，在東北四省區全面推廣以秸稈還田+免耕/少耕為核心的保護性耕作模式。由于免耕、少耕等保護性耕作可一次性完成播種、施肥、鎮壓等環節，既節能省時又減少風蝕、水蝕及田間水分蒸發量，得到了遼西地區多數新型農業經營主體和種植大戶的認可，并在朝陽、阜新、錦州等地區逐步普及開來。

如今，傳統旋耕或深翻逐漸被以少免耕為代表的保護性耕作代替，但在近年當地農業生產實踐中發現，常年單一免耕模式存在以下問題：一是加大土壤容重和緊實度，影響根系對土壤深層養分吸收，導致玉米出苗率低和影響植株生長發育。二是玉米秸稈覆蓋還田雖然可以抑制土壤水分蒸發、提高土壤濕度，但也會遮擋陽光照射，導致土壤溫度下降，其中淺層土壤溫度差異較大，使高緯度地區秸稈覆蓋免耕模式出現苗期低溫致使出苗差的問題。因此，有必要探索合理的玉米耕作措施，以進一步改善土壤結構和提高玉米產量。

2 不同耕作方式對土壤物理性質的影響

不同耕作方式可以通過影響土壤固體、液體和氣體三相物質變化來調整土壤微環境，進而影響農田土壤的物理性質。國內外相關研究大多依托田間試驗與室內分析方法，通過測定土壤理化、作物產量等指標，比較不同耕作方式下的土壤性質和玉米產量，分析不同耕作方式對土壤環境和玉米生長發育、產量和品質的影響來篩選適合試驗條件的耕作措施。諸多試驗表明，耕作方式與秸稈還田能夠產生交互作用，從而改善耕地質量和提高作物產量。

秸稈還田對改善土壤物理性質具有積極作用，表現為耕層厚度、土壤結構、孔隙狀況提高和土壤緊實程度降低。戰秀梅等^[1]研究認為，玉米秸稈還田可有效降低土壤容重，正價土壤孔隙度，且該效應與秸稈還田量呈正相關關系粒級gt;25 mm的團聚體是維持土壤結構穩定的基礎，秸稈還田尤其是覆蓋還田可有效增加土壤團粒膠結劑，促進土壤團聚體形成，增加深層土壤中粒級gt;0.25 mm穩定性團聚體的百分含量。另外，在秸稈還田條件下，輪耕模式可以增加土壤粒級gt;0.25 mm穩定性團聚體的含量、團聚體平均重量直徑和團聚體幾何平均直徑，并且具有較小的分形維數，能提高土壤團聚體的穩定性。

深翻可以透氣、曬垡，打破土壤板結、粘重狀態，并使秸稈、草種、病蟲等充分置換，利于秸稈在地下腐解。梁堯等^[2]開展定位研究時發現，與免耕秸稈全量覆蓋模式相比，秸稈全量深翻還田7 a后，10～30 cm土層gt;2 mm粒級超大團聚體含量顯著增加。雖然翻耕對土壤團聚體結構產生較大擾動，但秸稈還田后輸入大量碳，可為土壤顆粒團聚提供良好的膠結物質，從而抵消翻耕對團聚體的分散作用。

土壤水分和溫度對玉米生長產生重要影響。在秸稈全量覆蓋條件下，與保護性耕作免耕模式相比，條耕種植可以使表層土壤更加疏松，從而顯著提高春季播種期土壤溫度，且對黑土地增溫效果明顯好于風沙土。

在秸稈還田模式方面，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田的土壤容重均低于常規壟作。隨著耕層深度的增加，土壤容重差異逐漸縮小。行間秸稈還田可以降低土壤緊實度，增加土壤緩沖能力，優化根系分布，促進側根生長和根系下扎，使作物獲得較大的葉面積和干物質積累量。行間秸稈翻埋30 cm后還田會使玉米根的干質量增大，根系分布變廣，適宜在東北地區應用。

3 不同耕作方式對土壤化學性質的影響

玉米秸稈中含有大量有機質等營養物質，將其深翻還田能有效解決秸稈腐解慢、玉米出苗受阻問題，并使秸稈腐解后的養分充分進入土壤，增加深層土壤的有機質含量和酶活性，進而提高玉米的單位面積有效穗數和穗粒數。有研究顯示，耕作方式可以影響養分在土壤中的垂直分布。與旋耕相比，免耕能顯著提高0～10 cm土層的土壤有機質和速效磷含量，但會降低10～30 cm土層的有機質和速效磷含量；而深翻處理會降低0～20 cm土層的有機質、速效磷、速效鉀含量，但能增加20～30 cm土壤的養分含量。還有研究得出相反結論，認為與單一耕作相比，秸稈還田對土壤化學性質的影響不顯著。

4 不同耕作方式對玉米產量的影響

玉米產量由單位面積穗數、穗粒數和粒質量三要素構成。在穗數和穗粒數一定的條件下，粒質量對產量有著至關重要的影響。改良耕作措施能夠優化作物干物質積累與分配，促進作物增產。耕作方式與秸稈還田對產量存在極顯著的交互作用，耕作方式的單獨主效應對產量有極顯著影響，秸稈還田在試驗第二年對產量存在極顯著影響。蔣飛^[4]在前茬小麥秸稈的地塊設置秸稈全層深翻、常規旋耕混拌、免耕（對照）3 個不同耕作處理來對比玉米植株生長和產量時發現，與免耕相比，深翻處理的葉面積、葉干質量、整株干質量均較高，且穗長、穗粒數、百粒質量和產量明顯增加，但對玉米生長發育進程、株高、穗位高和莖粗的影響較小。劉鴻飛^[5]以免耕、淺翻、深翻、旋耕、淺翻+壓實為主處理，以秸稈還田為副處理，探索適宜東北薄層黑土區的耕作模式，發現耕作措施與秸稈還田的交互作用對玉米產量具有顯著影響。淺翻能顯著提高玉米成熟期籽粒的氮、磷、鉀養分積累，而淺翻+秸稈還田處理可以顯著提高玉米地上部干物質積累，促進養分向籽粒轉運和分配，從而顯著提高玉米產量。喇樂鵬^[6]在對薄層黑土研究中得到相似結論，認為淺翻模式下秸稈還田可緩解單一淺翻對土壤結構及穩定性的破壞，增加深層土壤養分，使玉米產量高于旋耕處理；影響玉米產量的主要限制因子是10～20 cm土壤貫入阻力；旋耕處理的玉米產量最低為5 661 kg/hm²，淺翻處理的玉米產量最高為8 758 kg/hm²，免耕比旋耕玉米產量增加13.2%。

參考文獻

[1] 戰秀梅，彭靖，李秀龍，等.耕作及秸稈還田方式對春玉米產量及土壤理化性狀的影響[J].華北農學報，2014（3）：204-209.

[2] 梁堯，蔡紅光，楊麗，等.玉米秸稈覆蓋與深翻兩種還田方式對黑土有機碳固持的影響[J].農業工程學報，2021（1）：133-140.

[3] 張宇飛.耕作方式與秸稈還田對玉米產量及養分吸收的影響[D].哈爾濱：東北農業大學，2019.

[4] 蔣飛，李印峰，郝福庭，等.不同耕作措施對夏玉米生長及產量的影響[J].山東農業科學，2021，53（9）：33-37.

[5] 劉鴻飛.薄層黑土區不同耕作措施與秸稈還田對玉米養分吸收及產量的影響[D].哈爾濱：東北農業大學，2022.

[6] 喇樂鵬.耕作方式與秸稈還田對薄層黑土理化性質和玉米產量的影響[D].哈爾濱：東北農業大學，2021.

Effects of Different Tillage Methods on Cultivated Land Quality and Maize Growth in Semi-arid Areas of Western Liaoning

WANG Dongpo

（Liaoning Seed Industry Development Center， Shenyang 110034， China）

Abstract：" In order to alleviate the quality degradation of cultivated land in the semi-arid region of western Liaoning， with straw returning + no-tillage as the research object， this paper summarized the effects of different tillage and straw returning methods on the physical and chemical properties of cultivated soil， as well as the effects of the interaction on maize yield and quality， so as to provide reference for effectively improving the cultivated land quality and maize yield in the semi-arid area of western Liaoning.

Key words： tillage method; straw returning to field; subsoiling; no-tillage; cultivated land quality; yield

收稿日期：2023-04-07

作者簡介：王東坡（1981—），男，高級農藝師，從事種子執法方面的工作。