旋耕、深翻、深松對玉米生長性狀和產量構成的影響

張穎雷 陳洪化

1.通遼市科爾沁區農業技術推廣中心，內蒙古 通遼

2.通遼市厚德種業，內蒙古 通遼

耕整地是農業生產中的重要和基礎環節，起到疏松土壤、透氣蓄水、覆蓋雜草與殘茬的作用，為作物生長創造良好的種床和耕層條件，為有益微生物菌群的活動和水、肥、氣、熱的運行創造良好的空間環境，從而取得良好的收成。目前，我國北方地區農田耕整地主要采用旋耕、深翻、深松三種方式。

通遼市地處世界玉米黃金帶，玉米總產量和糧食總產量均居內蒙古自治區首位。農田耕整地主要采用旋耕，少量采用翻耕或深松。由于旋耕破土力強，可以粉碎埋在地表以下的根茬，旋耕后表土平整，不破壞灌溉用畦埂，且機械作業成本較低，因此在土地承包到戶后被農民廣泛接受，至今已有近四十年歷史。但同一地塊連年實施深度10 cm 左右旋耕作業，犁底對土壤的機械壓力、旋耕犁刀的擠壓作用，在耕作層與心土層之間形成了一層緊實而致密的土層，即犁底層。如果長期在同一深度進行旋耕作業，犁底層會越來越厚、越來越緊實，其土壤結構和功能會發生明顯惡化。有關研究結果表明，土壤容重在1.10～1.13 g/cm3之間，可以促進作物的根系生長，當土壤容重超過1.5 g/cm3以后，則阻礙根系生長發育，阻礙水肥氣熱的輸送，直接影響作物生長性狀和產量構成。

2022年，通遼市科爾沁區農業技術推廣中心會同通遼市厚德種業，以當地主要作物玉米為對象，進行農田旋耕、深翻、深松三種作業處理對比試驗，探討旋耕、深翻、深松對玉米生長性狀和產量構成的影響，為下一步技術推廣提出對策建議。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022年4～10月在通遼市厚德種業科技園進行，地處北緯43°58′～東經123°40′。試驗地為玉米連作區，連年結合秸稈還田秋季深翻，春季旋耕整地。生育期間（5～9月）≥10 ℃活動積溫3 343℃，日照時數1 105 h，降雨量314.3 mm。供試土壤為中壤質中厚層灰色草甸土，0～60 cm 以下有＜20 cm 的鹽漬層，0～20 cm 有機質含量12.82 g/kg，堿解氮89.4 mg/kg，速效磷12.88 mg/kg，速效鉀173 mg/kg，pH值7.96。

1.2 試驗設計

試驗以旋耕為對照，設旋耕、深翻、深松三個處理，其中旋耕深度12 cm，深翻深度22 cm，深松深度為30 cm。處理間隨機區組排列，重復三次，小區面積72 m2（7.2×10 m），12行區。淺埋滴灌寬窄行種植，玉米品種迪卡159，種植密度67 500 株/ hm2，施化肥810 kg/hm2，其中尿素480 kg、重過磷酸鈣240 kg，硫酸鉀90 kg。

1.3 調查、測定項目及方法

1）降雨量。試驗地設置量雨筒，以觀測玉米生育期間降雨量。

2）玉米苗期長勢、根系調查。在玉米2～3 展葉期，每個耕作處理挖取2.5 片葉齡的幼苗5 株，觀測其營養體及根系發育狀況。

3）玉米株高、莖粗及上數第8 片葉葉面積調查。每個處理連續取20 株正常生長的植株，調查株高、穗位及莖粗，連續取10 株正常生長的植株上數第8 片葉，測量葉片長寬，按長×寬×0.75計算葉面積。

4）土壤容重測定。玉米苗期（5月30日），利用環刀取各耕作處理0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm 土層土壤測容重，重復二次。

5）測產方法。收獲前，每個小區玉米各去除兩側邊行各二行，在剩余的8 行玉米內，確定三個長寬3.3×0.6 m的單行測產樣點，在1.98 m2測產點面積內，剔除自交株、弱株和病蟲危害株，連續取正常生長植株的果穗13～14個(果穗不足部分可以順延補足)，稱鮮重，然后按平均鮮穗重取15 個樣穗，風干后備考種。根據樣點的平均粒重計算玉米產量。

6）玉米根系在土壤中分布及根重調查。收獲后，在各處理挖一米深土壤剖面觀測根系分布，耕翻后取10 株正常生長的植株根系，風干后測量根重，重復二次。

1.4 統計方法

利用DPS 數據處理軟件，進行玉米產量數據的方差分析及平均產量的顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理的疏松土壤效果

旋耕、深翻屬于在耕地深度內的全層作業，耕后土壤在垂直方向處于上虛下實狀態，深松為條帶式間隔作業，耕后土壤在水平方向形成虛實并存狀態。

耕地作業依靠改變土壤容重發揮松土作用。土壤容重由土壤孔隙和土壤固體數量兩部分組成，容重越低表明土壤中孔隙所占比重越高，土壤越疏松，反之土壤就越緊實。依此推論試驗中各處理的土壤容重測定結果見表1，可以看出：

1）旋耕處理，10～20 cm、20～30 cm 土壤容重分別為1.5 695 g/cm3、1.6 341 g/cm3。由于旋耕深度僅10 cm左右，可以將10 cm之下的土壤容重視為原狀土的容重。

2）在0～10 cm土層，旋耕處理的土壤容重1.2 644 g/cm3，深翻處理為1.3 912 g/cm3，深松處理為1.4 483 g/cm3，與下層原狀土容重1.5 695 g/cm3相比，土壤容重分別降低19.4%、11.4%和2.8%，處理間的松土效果旋耕＞深翻＞深松。

3）深翻、深松處理，10～20 cm 土層的土壤容重為1.5 572 g/cm3和1.5 531 g/cm3，與該層原狀土容重1.5 695 g/cm3相比，無顯著差異。這與供試土壤常年深翻相關。

4）在20 ～30 cm 土層，深松處理的土壤容重1.5 521 g/cm3，與這層土壤的原狀土容重1.6 341 g/cm3相比，容重降低5.0%，說明深松對深層的局部土壤有明顯的松土效果。

2.2 不同處理對玉米苗期生長的影響

根據玉米在2～3展葉時期的苗情調查（見表2、圖1），處理間的苗勢存在較大差異。

圖1 各處理的玉米2～3片展葉的植株照片

表2 各處理的玉米苗期2.5片展葉長勢

1）深松處理的玉米苗勢強，深翻處理的苗勢中等，旋耕處理的苗勢較弱，同為2.5片葉齡的幼苗，深松處理的幼苗粗壯，苗高24.1 cm，深翻處理苗高22.0 cm，旋耕處理的幼苗纖細，苗高21.0 cm。

2）深松處理的玉米幼苗的初生胚根長度17.5 cm，較深翻處理增加12.9%，與旋耕處理相比，長度增加26.8%。

3）深松處理的玉米苗期次生胚根粗壯，側根多而密集，第一層節根發育完整，深翻處理次之，旋耕處理的玉米苗期次生胚根纖細，側根少而短，第一層節根尚未發育完整。

2.3 不同處理對玉米植株性狀的影響

調查表明，玉米抽雄后的個體長勢各處理間也存在一定差異，見表3，除玉米株高、莖粗略有差異外，各處理間玉米上數第8片葉的葉面積差異最顯著，其中，深松處理的玉米上數第8 片葉葉面積達到784.9 cm2，較深翻處理的葉面773.5 cm2增加1.5%，較旋耕處理的葉面積741.3 cm2增加5.9%。已知玉米上數第8 片葉的葉面積和玉米植株葉面積正相關[1]，因此玉米葉面積增加提升了葉面積指數，有利于積累更多的干物質。

表3 各耕作處理的玉米植株長勢

2.4 不同處理對玉米根系的影響

調查表明，在60 cm 以下土體存在鹽漬化障礙層次，根系在這里停止伸長，在0～60 cm 土體內，各處理間的玉米根系形態、根系重量及重量分布有以下差異。

1）根系形態的差異。圖2 中，旋耕、深翻處理的玉米根系長度相等，同為38.6 cm，深松處理為44.6 cm，較旋耕、深翻處理增加15.5%；氣生根根冠入土直徑，深松處理為13.9 cm，較深翻處理擴大15%，比旋耕處理擴大16.9%；深松處理的玉米須根的側根分布密集區域長24.0 cm，側根分布均勻，深翻處理的側根分布密集區域長17.5 cm，旋耕處理的側根分布密集區域長12.4 cm，側根短而密。以上調查表明，深松處理的玉米根系在土體內的分布，無論在水平方向還是在垂直方向上，比深翻處理、旋耕處理更舒展。

圖2 各處理根系在土體內的分布剖面圖

2）根系重量及其在土體內的重量分布的差異。根系重量對玉米吸收水分、養分能力有重要影響。在表4中可見，深松處理的根系風干重48.64 g，較深翻處理的38.73 g 增重25.6%，較旋耕處理的28.54 g增重70.4%，相差十分懸殊。

表4 不同處理的玉米根系重量及其在土壤中的分布

此外，玉米根系在土壤里的重量分布在各處理間也有顯著差異。深松處理的玉米根系在10～20 cm 土層的重量為4.14 g，是旋耕處理的2.15 倍，在20 cm 土層之下，深松處理的須根系重1.88 g，為深翻處理的2.2 倍，說明隨著耕地深度的增加，玉米須根系重心明顯向下轉移，有利于直接吸收深層次土壤中的水分和養分。

2.5 不同處理對玉米產量及產量構成的影響

玉米測產結果見表5，深松處理的產量14 940 kg/hm2，較深翻處理的14 205 kg/hm2增產5.2%，比旋耕處理的13 740 kg/hm2增產8.7%。進一步統計分析說明，各處理的玉米產量(y)與耕地深度(x)呈正相關，相關系數為0.9 807，它們之間的關系可表達為：y=13 035＋56.1x，其中y 為玉米預期產量（kg/hm2），x 為耕作深度（cm），即，土壤耕地深度每增加10 cm可以增產玉米561 kg/hm2。

表5 各處理的玉米產量及產量構成

上述處理間的產量差異，在于構成玉米產量的穗粒數、粒重不同。試驗結果顯示：深松處理的穗粒數，較深翻處理增加2.9%，較旋耕處理的增加4.1%，百粒重比深翻處理增加1.3%，比旋耕處理增加3.7%。

3 結論與討論

試驗中的三種作業處理各具不同特點，旋耕深度10 cm左右，松土能力強，深翻深度20 cm 左右，作業后土壤在垂直方向呈上虛下實狀態，深松深度30 cm，作業后土壤在水平方向呈虛實相間分布狀態。土壤容重測定結果進一步表明，旋耕、深翻、深松在疏松土壤、改善土壤緊實的效果上存在顯著差異。因此它們對玉米的根系發育，莖葉生長、果穗性狀有顯著的影響。如，深松處理的玉米根系長度44.6 cm，較旋耕、深翻處理增加15.5%；深松處理的氣生根入土直徑為13.8 cm，較深翻處理增加15.0%，比旋耕處理增加16.9%；深松處理的玉米根系風干重48.64 g，比深翻、旋耕處理顯著增重25.6%和70.4%，并且根系重心有明顯下降趨勢。又如，深松處理的玉米上數第8片葉的葉面積784.9 cm2，比深翻處理增加1.5%，較旋耕處理增加5.9%。此外，深松處理的玉米果穗有效穗粒數、百粒重分別為590粒、39.2 g，比深翻處理的穗粒數增加2.8%，百粒重增加1.3%，與旋耕處理相比，穗粒數增加4.2%，百粒重增加3.7%。上述差異直接或間接地影響著不同處理間的玉米產量。

試驗中，深松處理的玉米產量14 940 kg/hm2，較深翻處理增產5.2%，較旋耕處理增產8.7%，差異顯著。統計分析表明，玉米產量（y）與土壤耕作深度（x）高度正相關，相關系數r=0.9 807，之間的關系可以y=13 035＋56.1x 表述，即，耕地深度每增加10 cm，玉米可增產561 kg/hm2。

2011～2015年全國農機深松整地實施省份的監測數據表明，深松達到30 cm 的地塊比未深松的地塊可多蓄水400 m3/hm2左右，伏旱期間平均含水量提高7%左右，作物耐旱時間延長10 d 左右，小麥、玉米等作物的平均產量增加10%左右[2]。本試驗中，深松的玉米產量比旋耕處理增產8.7%，與上述增產效果相吻合，證實了通遼地區推廣農田深松的可行性和必要性。因此，改變傳統的以旋耕為主的耕整地方式，大力推廣深松技術，是解決當前土壤耕層淺，下層土壤過于緊實問題的一項重要課題。