黑龍江風(fēng)沙土區(qū)不同耕作措施對(duì)玉米地土壤水分及產(chǎn)量的影響

王孟雪，張有利，張玉先

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

黑龍江風(fēng)沙土區(qū)不同耕作措施對(duì)玉米地土壤水分及產(chǎn)量的影響

王孟雪，張有利，張玉先

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

針對(duì)黑龍江省西部風(fēng)沙土區(qū)干旱頻繁發(fā)生、土壤風(fēng)蝕嚴(yán)重的特點(diǎn)，采取打茬播種、旋耕播種、免耕等不同保護(hù)性耕作措施，與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)耕作的玉米進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明：旋耕措施對(duì)土壤含水量具有顯著改善作用。旋耕處理土壤結(jié)構(gòu)較好，能夠有效接納降水，增大儲(chǔ)水庫容；免耕條件下對(duì)土壤水分的影響主要表現(xiàn)在玉米生長前期及中期，免耕處理耕作次數(shù)較其它處理少，在春季保持了底層土壤水分。旋耕處理的玉米產(chǎn)量最高，與對(duì)照相比增加了31.2%；其次為打茬播種處理，產(chǎn)量比對(duì)照增加了13%；免耕處理的玉米產(chǎn)量最低，與對(duì)照相比產(chǎn)量降低了20.4%。

玉米；耕作；土壤含水量；產(chǎn)量

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不同的農(nóng)業(yè)耕作措施會(huì)對(duì)農(nóng)田土壤產(chǎn)生不同的影響。傳統(tǒng)耕作方式的耕翻耙壓導(dǎo)致了土壤結(jié)構(gòu)性能惡化，隨著土壤被犁翻次數(shù)的增多，造成了土壤有機(jī)質(zhì)的損失，加劇了表層土壤水分的流失和風(fēng)蝕，從而導(dǎo)致農(nóng)田土壤退化［1］。玉米是黑龍江省西部風(fēng)沙土區(qū)主要栽培作物之一［2］，但由于氣候干旱、土壤貧瘠、施肥不合理等原因，使該區(qū)玉米產(chǎn)量始終處于較低的水平，因此如何采取適宜的栽培技術(shù)措施，充分發(fā)揮其生產(chǎn)力，是當(dāng)前風(fēng)沙土區(qū)玉米生產(chǎn)進(jìn)一步獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵［3－4］。采取不同的耕作方式，研究耕作方式對(duì)玉米各生育階段土壤水分的影響，開展農(nóng)田需水規(guī)律的研究，提高農(nóng)田水分利用效率，都具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2010年5－10月在黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣農(nóng)業(yè)科技園區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)地位于黑龍江省西南部，地處溫帶半干旱草原地帶，土壤以風(fēng)沙土為主。1m土層的平均田間持水量為24%，玉米地凋萎含水量為7%～14%（以上均為重量含水量），平均干容重為1.35g/cm3。春季風(fēng)大，氣候干燥；夏季由于受東南季風(fēng)影響，天氣溫和，降水集中；秋季涼爽，常有早霜，常刮偏北風(fēng)，天氣寒冷。降水量較少，夏季6－8月是降水集中期，占全年降水量70%，秋季次之，春季少于秋季，冬季最少。大風(fēng)加速了水分的蒸發(fā)，土壤表面組成物質(zhì)在大風(fēng)持久的作用下容易發(fā)生風(fēng)蝕，土壤易干旱，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利，尤其是春季干旱、大風(fēng)、揚(yáng)沙天氣經(jīng)常發(fā)生。試驗(yàn)前茬作物為大豆。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試玉米品種為吉農(nóng)302，采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共4個(gè)處理（表1），每個(gè)小區(qū)面積667m2，3次重復(fù)。5月13日播種，施450kg/hm2磷酸二銨復(fù)合肥作基肥；在大喇叭口期追施尿素一次，施肥量共750kg/hm2。中耕鋤草2次（定苗后和拔節(jié)期），均采用人工除草。6月18日噴灌一次，噴灌水量20m3/hm2。各處理種植密度均為30萬株/hm2，其它管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

表1 不同試驗(yàn)處理及種植方式

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及測(cè)定方法

（1）生育進(jìn)程。查看玉米出苗率，記錄玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期。

（2）測(cè)產(chǎn)及考種。2010年09月19日田間小區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)。產(chǎn)量測(cè)定方法采用樣點(diǎn)法測(cè)定理論產(chǎn)量。樣點(diǎn)面積6.67m2。行距65cm，取樣長度為單行10.3m。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取兩點(diǎn)進(jìn)行玉米產(chǎn)量的測(cè)定，每點(diǎn)各取10株進(jìn)行考種?？挤N時(shí)對(duì)單個(gè)果穗重、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行測(cè)量。

（3）土壤含水量測(cè)定。在玉米各主要生育期內(nèi)測(cè)定土壤水分含量。由于試驗(yàn)地點(diǎn)土壤下層結(jié)構(gòu)較緊實(shí)，而且地下水位較低，故只對(duì)0－60cm深度土壤含水量用土鉆法進(jìn)行了測(cè)定。選擇位于小區(qū)中部，壟背向5～7cm距離處采集土樣。每個(gè)深度測(cè)量3次，剖面共分6個(gè)層次，0－10，10－20，20－30，30－40，40－50，50－60cm。

（4）試驗(yàn)區(qū)全生育期降水量見圖1。試驗(yàn)?zāi)甓?010年4－9月降雨量的高低對(duì)作物生長及產(chǎn)量的提高有重要意義。2010年全生育期降水量分配不均，春季播種后降水量較高，與歷年同期相比降水較為豐富。6月降水較少，7月降水偏多。

圖1 2010年4－9月降雨量分布情況

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作措施土壤含水量的變化

2.1.1 苗期土壤水分變化 5月22日取土，測(cè)定苗期土壤含水量，如圖2所示。

圖2 不同處理對(duì)玉米苗期不同土層土壤含水量影響

苗期主要測(cè)定耕層土壤含水量，不同耕作處理對(duì)土壤水分影響效果顯著，各處理間相同土壤深度內(nèi)土壤水分含量均達(dá)到了1%的極顯著差異（圖2）。在0－30cm土層內(nèi)，旋耕播種處理土壤含水量均呈較高水平。春季播種后降水較頻繁，在旋耕條件下，增加了水分的下滲，土壤水分含量較高。10－20cm土層內(nèi)，免耕播種處理含水量較對(duì)照高49.1%，表現(xiàn)出較強(qiáng)的儲(chǔ)水能力，但在表層土壤中儲(chǔ)水量較低。在玉米的播種至苗期，土壤水分的消耗主要是用于作物發(fā)芽和土壤蒸發(fā)，其中土壤蒸發(fā)所占水分消耗比重較大［5］。打茬播種處理的0－10cm土層內(nèi)土壤水分較高，這主要是因?yàn)楦采w可以在田面形成了阻隔水熱交換的障礙層提高其抑制蒸發(fā)率，因此水分含量較大。從各處理的含水率差異可以看出苗期水分充足情況下殘茬作用可以影響土壤水分深度略小于免耕影響的范圍。

2.1.2 大喇叭口期土壤水分變化 6月30日測(cè)定各層土壤含水量如圖3所示，0－10cm的表層土壤中，免耕條件下的土壤水分含量最高；在20－30cm土層內(nèi)，處理3，4的土壤水分均高于對(duì)照及打茬播種處理。不同播種處理?xiàng)l件下，在40－50cm土層深度內(nèi)，各處理的土壤含水量達(dá)到了5%的顯著性差異，其他各土層深度內(nèi)，各處理間土壤含水量均達(dá)到了1%的極顯著差異。大喇叭口期測(cè)定水分，此時(shí)已全面進(jìn)行了中耕。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，第一次中耕處理主要目的為增加下層土壤溫度，以及除去苗期雜草，為幼苗的發(fā)展提供在充分的條件［5－6］。在0－30cm土層內(nèi)，免耕處理的水分處于最高水平，其次為旋耕處理，而對(duì)照及打茬播種處理的土壤水分相對(duì)較低。

打茬播種處理中，土壤耕作次數(shù)較多，由于土壤堅(jiān)實(shí)，容重較大，土壤表面緊密，表面切斷土壤毛細(xì)管，一定程度上防止了水分的蒸發(fā)，水分含量高于沒有處理的，其影響范圍在30－40cm。耕作次數(shù)較多，會(huì)使表層土壤含水量下降，導(dǎo)致土壤堅(jiān)實(shí)，不利于水分的轉(zhuǎn)移，對(duì)于北方風(fēng)沙土區(qū)干旱作物生長可能造成不利影響。

圖3 不同處理對(duì)玉米大喇叭口不同土層土壤含水量影響

2.1.3 抽雄期土壤水分變化 7月26日降水35 mm，有效降水后7月27日測(cè)定土壤水分狀況。0－30cm土層內(nèi)，打茬播種處理的土壤水分最高，達(dá)到了過飽和狀態(tài)，土壤內(nèi)水分入滲較為緩慢。旋耕處理?xiàng)l件下，下層土壤中水分含量較高，能更好地吸收利用天然降水，提高了降雨的入滲率。而免耕播種處理的各層土壤內(nèi)水分含量均較低，處于較為穩(wěn)定的水平。由于免耕處理方式不進(jìn)行中耕，當(dāng)降雨較強(qiáng)時(shí)下滲少，土壤中水分沒有達(dá)到過飽和狀態(tài)（圖4）。

圖4 不同處理對(duì)玉米抽雄期不同土層土壤含水量影響

2.1.4 灌漿期土壤水分變化 8月23日測(cè)定土壤水分（圖5）。前期20d無有效降水，土壤干旱。破壟種及免耕播種條件下的表層土壤水分含量較高，隨著深度的增加水分含量呈下降趨勢(shì)，這是由于前期降水較少，下層土壤中水分大量向表層蒸發(fā)。打茬播種的土壤水分含量最高值出現(xiàn)在50－60cm土層深度內(nèi)，其次在10－20cm深度內(nèi)，其他深度內(nèi)水分含量較低。旋耕條件下的土壤水分含量最高處出現(xiàn)在30－50cm土壤深度內(nèi)。旋耕由于土壤較為疏松，前期儲(chǔ)存了大量的水分，即使在較為干旱的條件下，土體中仍有充足的水分供應(yīng)。

圖5 不同處理對(duì)玉米灌漿期不同土層土壤含水量影響

2.1.5 收獲期土壤水分測(cè)定 9月19日測(cè)定各層土壤含水量如圖6所示，收獲期土壤水分含量最高的為旋耕處理，特別是耕層內(nèi)土壤水分出現(xiàn)峰值。其他各處理的土壤含水量峰值均出現(xiàn)在20－40cm土層內(nèi)。旋耕處理的玉米成熟較其他處理晚，前期土壤水分充足，提供了良好的土壤環(huán)境，因此收獲期該處理小區(qū)覆蓋度較大，減少了玉米棵間蒸發(fā)，土壤水分含量較高。免耕處理的玉米成熟最早，此時(shí)棵間蒸發(fā)較大，降低了土壤水分。

圖6 不同處理對(duì)玉米收獲期不同土層土壤含水量影響

2.2 玉米產(chǎn)量分析

2.2.1 不同耕作方式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 2010年9月19日田間小區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)。產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果見表2。旋耕處理的玉米產(chǎn)量最高，與對(duì)照相比增加了31.2%，其次為打茬播種處理，產(chǎn)量比對(duì)照增加了13%；免耕處理的玉米產(chǎn)量最低，與對(duì)照相比產(chǎn)量降低了20.4%；旋耕條件下玉米產(chǎn)量與其他處理間差異均達(dá)到了5%的顯著程度。

2.2.2 不同耕作方式對(duì)玉米生物性狀的影響 收獲期測(cè)定玉米生物性狀，莖粗及干物質(zhì)量見表3所示。旋耕播種處理的玉米莖粗與干物質(zhì)量均為最高。打茬播種處理及旋耕處理的玉米干物質(zhì)量與對(duì)照相比達(dá)到了5%的顯著性差異。免耕處理的玉米生物性狀較差，莖粗與其他處理間均達(dá)到了1%的極顯著差異。免耕處理由于前期儲(chǔ)存水分的能力較弱，因此影響了后期玉米的干物質(zhì)累積。通過成熟度調(diào)查，免耕處理的玉米成熟期比其他處理提前。

表2 不同處理玉米產(chǎn)量構(gòu)成

表3 玉米收獲期生物性狀

玉米果穗的形態(tài)特征將影響玉米的產(chǎn)量。測(cè)定的果穗長度、粒數(shù)、風(fēng)干重等數(shù)值則是玉米增產(chǎn)的主要特征。從表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，旋耕耕作體系與傳統(tǒng)耕作體系相比，果穗長度、粒數(shù)、風(fēng)干重的數(shù)值高。打茬播種耕作體系的各項(xiàng)指標(biāo)值與傳統(tǒng)耕作相比差距較小。上述果穗形態(tài)特征說明玉米旋耕體系果穗的形態(tài)特征最好，產(chǎn)量也高。

表4 不同處理玉米果穗特征

3 結(jié)論

3.1 耕作措施對(duì)土壤水分效應(yīng)

通過對(duì)不同耕作措施下玉米各生育階段土壤含水量的分析，免耕措施和旋耕措施對(duì)土壤含水量具有顯著影響。

在播種至苗期，土壤水分的消耗主要是用于作物發(fā)芽和土壤蒸發(fā)，其中土壤蒸發(fā)所占水分消耗比重較大，苗期水分充足情況下殘茬作用可以影響土壤水分深度略小于免耕影響的范圍［7－8］。免耕處理耕作次數(shù)較其他處理要少，在春季保持了底層土壤水分，中耕后，土層疏松，下層土壤水分向上蒸發(fā)，上層承接降水，土壤水分迅速增加。旋耕處理土壤結(jié)構(gòu)較好，能夠有效接納降水，增大儲(chǔ)水庫容。

對(duì)于風(fēng)沙土區(qū)，在玉米生育中期免耕及旋耕處理的土壤結(jié)構(gòu)較好，土壤疏松，在強(qiáng)降水后，入滲及蒸發(fā)速度均較其他處理迅速。而耕作次數(shù)較多的處理，土壤相對(duì)板結(jié)，結(jié)構(gòu)性差，不利于水分的運(yùn)移。

在玉米生育后期，各種耕作措施對(duì)土壤水分的影響更加明顯。免耕處理?xiàng)l件下，土壤表層有較多覆蓋物，組織水分大量蒸發(fā)，導(dǎo)致上層土壤內(nèi)水分含量較高，下層土壤內(nèi)由于前期降水量較少，而且儲(chǔ)存水量也較少，表現(xiàn)出較低的水平。打茬播種及旋耕處理?xiàng)l件下，增加了土壤的儲(chǔ)水庫容，前期土壤水分向下層入滲較多，因此土壤內(nèi)水分含量較高。

3.2 耕作措施對(duì)玉米產(chǎn)量效應(yīng)

在2010年試驗(yàn)中，旋耕耕作體系表現(xiàn)了較強(qiáng)的儲(chǔ)水能力，增大了土壤的儲(chǔ)水庫容，為后期玉米的生物量累積創(chuàng)造了良好的水土環(huán)境。旋耕處理的玉米產(chǎn)量最高，與對(duì)照相比增加了31.2%；其次為打茬播種處理，產(chǎn)量比對(duì)照增加了13%；免耕處理的玉米產(chǎn)量最低，與對(duì)照相比產(chǎn)量降低了20.4%。免耕播種對(duì)于該區(qū)在理論上是比較適宜的耕作方式，保苗率較高。但2010年試驗(yàn)由于免耕機(jī)械改裝的問題，種子與肥料的播種效果較差，導(dǎo)致了免耕處理小區(qū)缺苗率較高，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。此外，2010年春季播種后，降水量與歷年同期相比較豐富，免耕措施的優(yōu)勢(shì)沒有發(fā)揮出來。具體的實(shí)施效果應(yīng)在下一年的試驗(yàn)階段，對(duì)機(jī)械的改裝基礎(chǔ)上研究該耕作體系的保墑效應(yīng)。

［1］李成軍，吳宏亮，康建宏，等.玉米保護(hù)性耕作措施水溫效應(yīng)及其產(chǎn)量效果分析［J］.玉米科學(xué)，2010，18（3）：129－133.

［2］李取生，李曉軍，李秀軍.松嫩平原西部典型農(nóng)田需水規(guī)律研究［J］.地理科學(xué)，2004，24（1）：109－114.

［3］陳鳳，蔡煥杰.秸稈覆蓋條件下玉米需水量及作物系數(shù)的試驗(yàn)研究［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2004，23（1）：41－43.

［4］張英普，何武全，韓健.玉米不同生育期水分脅迫指標(biāo)［J］.灌溉排水，2001，20（4）：18－20.

［5］黃春艷，王宇，黃元炬，等.不同耕作模式對(duì)玉米田雜草發(fā)生規(guī)律的影響［J］.玉米科學(xué)，2010，18（4）：103－107.

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Effect of Different Tillage Patterns on Soil Moisture and Yield of Corn in Sandificational Area of Heilongjiang Province

WANG Meng－xue，ZHANG You－li，ZHANG Yu－xian
（Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang163319，China）

For the features of frequent droughts and serious soil erosion in sandificational area of Heilongjiang Province，the conservation tillage of fight stubble，rotary tillage and no－tillage were comparison with the local traditional tillage.The results showed that the soil moisture was improved significantly by rotary measure.Under the condition of rotary treatment，structure of soil was better and able to retain the precipitation effectively for increasing the capacity of water storage.The effects on soil moisture were mainly at prophase and medium－term of maize growth.In spring no－tillage treatment effectively kept the soil moisture because the times of farming were less than other treatments.The corn yield of rotary treatment was the highest and increased by 31.2%compared with the traditional one.The yield of fight stubble treatment was increased by 13%compared with the traditional one.The corn yield of no－tillage was the lowest and reduced by 20.4%compared with the control treatment.

corn；tillage；soil moisture；yield

S152.7；S513

A

1005－3409（2011）06－0245－04

2011－05－13

2011－06－22

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“松嫩－三江平原糧食核心產(chǎn)區(qū)農(nóng)田水土調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2009BADB3B00）

王孟雪（1978－），女，黑龍江人，碩士，講師，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程研究。E－mail：wangmengxue1978＠163.com

張玉先（1968－），男，黑龍江人，教授，從事作物耕作與栽培技術(shù)研究。E－mail：zyx＿lxy＠126.com

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