濱海地區(qū)不同耕作方式對(duì)土壤水分及夏玉米生長發(fā)育的影響

劉艷昆等

摘 要：針對(duì)河北省濱海地區(qū)夏玉米地土壤耕層變淺、病蟲草害嚴(yán)重的問題，以當(dāng)?shù)亓?xí)慣的耕作方式免耕為對(duì)照，設(shè)置深翻30 cm后旋耕（T1）、深松40 cm后旋耕（T2）、旋耕（T3）3種耕作方式，分析各處理對(duì)土壤水分及夏玉米生長發(fā)育的影響。研究結(jié)果表明，T1或T2處理均提高了土壤耕層含水量，其中以深松40 cm后旋耕保墑效果最佳；T1或T2處理均增大了玉米葉面積指數(shù)、穗長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了空稈率，其中以播前深松40 cm后旋耕效果最佳。本研究選用的3種耕作措施中，播前先深松40 cm再翻耕的耕作方式最適宜該地區(qū)。

關(guān)鍵詞：夏玉米；耕作方式；土壤水分；濱海地區(qū)

中圖分類號(hào)： S513；S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.023

Abstract：The soil characters of Hebei Province in coastal area are that the top layer becomes shallow， and the diseases and insect pests and weeds are serious problems. According to the characters， 3 kinds of tillage managements were designed to study the effects of different tillage managements on soil moisture and development of summer maize. CK was the tillage， the others were deep plowing 30 cm after rotary （T1）， sub-soiling 40 cm after rotary （T2） and rotary （T3）. The results showed that T1 or T2 treatments could improve soil topsoil moisture， and T2 keeping moisture effect was the best. T1 and T2 treatments increased maize leaf area index， grain numbers per spike， spike length， TKW （thousand kernel weight） and grain yield， reduced the rate of empty stalk， the effect of T2 was better than that of T1. The sub-soiling 40 cm after rotary was the best tillage managements.

Key words： summer corn；tillage methods；soil moisture；coastal areas

夏玉米免耕播種技術(shù)已在我國北方小麥玉米一年兩熟旱作區(qū)進(jìn)行了大面積的推廣應(yīng)用， 對(duì)于夏玉米搶時(shí)播種、提高產(chǎn)量起到了積極作用[1]。但是，隨著免耕年限的增加，夏玉米地的澇害、草害、病蟲鼠害等日益嚴(yán)重。此外，免耕的同時(shí)伴隨著化肥多年過量施入，造成土壤耕層越來越淺、犁底層厚且堅(jiān)硬，保水能力下降，從而限制了作物產(chǎn)量的提高[2]。許多研究表明[3-6]，合理的耕作措施可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的持水性能，增加作物對(duì)水分及養(yǎng)分的吸收，有利于植物的生長發(fā)育。本研究針對(duì)河北省黃驊濱海地區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)的實(shí)際情況，設(shè)置不同耕作方式，分析其對(duì)土壤水分、夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量等指標(biāo)的影響，探討適合該地區(qū)的科學(xué)有效的耕作方式。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

黃驊位于東經(jīng)117°05'～117°49'，北緯38°09'～38°39' ，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。因臨近渤海灣而略帶海洋性氣候特征，季風(fēng)顯著。年平均降雨567.9 mm，雨熱同季，氣候溫和，無霜期210 d。

試驗(yàn)設(shè)在黃驊市大賈鄉(xiāng)云莊村，該試驗(yàn)地近20年來沒有進(jìn)行深翻或深松，屬于濱海鹽化黏潮土區(qū)。土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為1.46，1.00，10.09 g·kg-1；速效氮、速效磷、速效鉀分別為98.91，6.90，154.51 mg·kg-1；有機(jī)質(zhì)含量為6.54 g·kg-1；全鹽含量為0.19%；pH值為7.77。

從2013年開始，按照當(dāng)?shù)馗髁?xí)慣實(shí)施夏整地。試驗(yàn)設(shè)深翻30 cm后旋耕（T1）、深松40 cm后旋耕（T2）、旋耕（T3）和免耕 （CK）共4個(gè)處理。大區(qū)設(shè)計(jì)，不設(shè)重復(fù)，每區(qū)面積為1 020 m2。

6月下旬播種，播種密度為4 800株·667 m-2。播前條施復(fù)合肥30 kg·667 m-2作為底肥，于大喇叭口追施46%的尿素20 kg·667 m-2。玉米品種為鄭單958，玉米生育期間按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行田間管理。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

在苗期、大喇叭口期、成熟期用ECA-SW1土壤水分測(cè)定儀測(cè)定0～100 cm土壤含水量，用ECA-YL01土壤緊實(shí)度儀測(cè)定0～40 cm土壤緊實(shí)度；苗期、大喇叭口、吐絲期、成熟期測(cè)玉米葉面積，計(jì)算葉面積指數(shù)；在苗期、大喇叭口、吐絲期、成熟期測(cè)定株高、穗位葉光合速率、干物產(chǎn)量；收獲時(shí)測(cè)定產(chǎn)量，每處理取3 點(diǎn)，選取有代表性的5穗進(jìn)行考種。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對(duì)土壤水分狀況的影響

由圖1可知，在苗期，各土層的土壤含水量T1、T2、T3 處理均大于CK， T2處理的各土層的土壤含水量與CK相比，分別提高7.1，26.8，21.8，17，26.2個(gè)百分點(diǎn)，T1 處理相比CK 分別增加6.7，18.6，8.7，9.5，0.8個(gè)百分點(diǎn)。

大喇叭口期正值高溫季節(jié)，是玉米需水的關(guān)鍵時(shí)期。各土層水分變化趨勢(shì)基本一致。在根系較集中的0～40 cm土層中土壤含水量依次為T2>T1>CK>T3，T2極顯著高于其他3個(gè)處理，較對(duì)照提高17.4個(gè)百分點(diǎn)；在41～60 cm土層，處理間差異較小，但T2稍低于其他3個(gè)處理，原因可能是T2處理利于玉米吸收利用水分。對(duì)于61～100 cm土層的土壤含水量，各處理之間差異不顯著。

成熟期土壤水分總體下降，這與當(dāng)時(shí)的氣候環(huán)境和土壤狀況有關(guān)。在0～20 cm土層，土壤含水量依次為T2>T1>T3>CK處理，3個(gè)處理的土壤含水量比對(duì)照分別提高16.03，29.8，13.74個(gè)百分點(diǎn)。隨著土層的增加，土壤含水量逐漸升高，對(duì)于21～40 cm土層，T1、T2、T3 處理分別比CK高11.57，40.5，22.3個(gè)百分點(diǎn)；對(duì)于41～60 cm土層，各個(gè)處理分別比CK 高19.8，26.4，15.3個(gè)百分點(diǎn)；對(duì)于61～100 cm土層的土壤含水量，各處理與CK相近。

2.2 不同耕作方式對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

土壤緊實(shí)度由土壤抗剪力、壓縮力和摩擦力等構(gòu)成，是土壤強(qiáng)度的一個(gè)合成指標(biāo)。它主要決定于土壤質(zhì)地、容量和含水量。其中含水量的影響最大。土壤緊實(shí)度可預(yù)測(cè)土壤承載量、耕性和根系伸展的阻力。土壤緊實(shí)度的大小可影響作物根系的穿孔和生長，是一個(gè)重要的土壤物理特性指標(biāo)，常用于評(píng)價(jià)土壤耕性。緊實(shí)的土壤可阻止水分的入滲，降低化肥的利用率，影響植物根系生長，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。

由表1可知，隨著玉米的生長，土壤的緊實(shí)度逐漸增大。但不同的耕作方式對(duì)土壤緊實(shí)度的影響不同。苗期土壤緊實(shí)度順序?yàn)門1

2.3 不同耕作方式對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)（Leaf area index，簡稱LAI）是指單位面積上植物葉片的垂直投影面積的總和，它不僅是進(jìn)行生物量估算的一個(gè)重要參數(shù)，也是定量分析地球生態(tài)系統(tǒng)能量交換特性的重要參數(shù)，還是對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量估算的一個(gè)重要參數(shù)[7]。

從圖2可以看出，不同生育時(shí)期葉面積指數(shù)不同，從出苗到吐絲期葉面積指數(shù)不斷增大，從吐絲期到成熟期葉面積指數(shù)逐漸降低，整個(gè)生育期葉面積指數(shù)變化成倒U形曲線分布。

由表2可知，不同耕作方式對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響不同。在整個(gè)生育時(shí)期，T2處理葉面積指數(shù)最大，顯著高于對(duì)照。苗期和大喇叭口期，T2和T1、T3差異不顯著。到了吐絲期，葉面積指數(shù)順序?yàn)門2>T1>T3>CK，分別比CK增加13.6%，7.3%，1.5%；成熟期，葉面積指數(shù)的大小次序與吐絲期相同，T1、T2分別比CK高出9.04%，12.06%，T3與CK的差異沒有達(dá)到顯著水平。這說明深松40 cm后旋耕和深翻30 cm后旋耕均能有效增大葉面積指數(shù)，延緩葉片衰老，促進(jìn)玉米增產(chǎn)。但是，深松40 cm后旋耕這種耕作方式的促進(jìn)作用最大。

2.4 不同耕作方式對(duì)玉米株高的影響

株高是反映玉米生長狀況的一個(gè)有效指標(biāo)。不同耕作方式對(duì)夏玉米株高的影響見表3。在整個(gè)生育期內(nèi)，玉米植株高度的變化呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)，到了吐絲期，植株達(dá)到最大值，在成熟期株高略有下降，與先前他人的研究相同[8-13]。在4種不同的耕作方式下，旋耕對(duì)苗期株高的影響最大，顯著高于其他3個(gè)處理。但是，到了大喇叭口期以后，這4種整地方式對(duì)玉米株高的影響差異并沒有達(dá)到顯著水平。

2.5 不同耕作方式對(duì)植物干物質(zhì)積累的影響

由表4可知，苗期干物質(zhì)量依次為T2=T3>T1=CK處理，處理間相差較小；大喇叭口期干物質(zhì)量依次為T2>T1>T3>CK，干物質(zhì)量分別比CK高出80.4%，37%和17.4%；吐絲期不同處理下植株的干物質(zhì)積累大小為CK>T1>T3>T2；成熟期不同處理下植株的干物質(zhì)積累大小為T1>T2>T3>CK，分別比CK高26.7%，21.8%和20%，但T1和T2之間差異不顯著。

以上結(jié)果表明，秋季深松40 cm之后再旋耕一遍的耕作方式與其他處理相比，植株的整體素質(zhì)最好。

2.6 不同耕作方式對(duì)玉米產(chǎn)量及植株性狀的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表5）表明，深松40 cm后旋耕（T2）處理產(chǎn)量最高，達(dá)7 593.87 kg·hm-2，比CK（對(duì)照）提高29.53%，與其他幾個(gè)處理之間有顯著差異。4個(gè)處理的產(chǎn)量表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK。

各處理的成苗數(shù)比CK（免耕）分別高2.26%，12.43%，3.96%，總體趨勢(shì)是T2（深松40 cm后旋耕）>T3（旋耕） >T1（深翻30 cm后旋耕）>CK（免耕）；穗粒數(shù)表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，T2和T3之間差異不顯著；空稈率由小到大是T2

綜上所述，在環(huán)渤海雨養(yǎng)旱作區(qū)深翻、深松和旋耕均能提高夏玉米產(chǎn)量，但深松40 cm后旋耕這種耕作方式最有利于該地區(qū)夏玉米增產(chǎn)。

3 結(jié) 論

（1）在濱海旱作區(qū)不同耕作方式的土壤保水能力和緊實(shí)度不同。深翻30 cm后旋耕和深松40 cm后旋耕均比當(dāng)?shù)亓?xí)慣性耕作方式——免耕能提高土壤蓄水能力，降低土壤緊實(shí)度。在夏玉米根系分布密集的耕層中，以深松40 cm后旋耕這種耕作方式的保墑和降低緊實(shí)度效果最好。

（2）深松40 cm后旋耕和深翻30 cm后旋耕均能有效增大葉面積指數(shù)，延緩葉片衰老，促進(jìn)玉米增產(chǎn)。但是，深松40 cm后旋耕這種耕作方式的促進(jìn)作用最大。

（3）深松40 cm后旋耕和深翻30 cm后旋耕處理不同程度地改善了玉米的產(chǎn)量性狀，增大了穗粒數(shù)、穗長和千粒質(zhì)量，降低了空稈率。其中，深松40 cm后旋耕的增產(chǎn)效果最明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明，從提高土壤保水能力、促進(jìn)植株生長、增加玉米產(chǎn)量的角度，結(jié)合黃驊濱海雨養(yǎng)旱作區(qū)現(xiàn)狀，最適合該地區(qū)的耕作措施為“深松40 cm后旋耕”。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王秀，趙四申，高清海，等.夏玉米免耕播種不同機(jī)械施肥方式的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23（1）：85-87.

[2] 孫建利.過量使用化肥危害的思考[J].資源與環(huán)境科學(xué)，2010（16）：278-279.

[3] 李旭，閆洪奎，曹敏建，等.不同耕作方式對(duì)土壤水分及玉米生長發(fā)育的影響[J].玉米科學(xué)，2009，17（6）：76-78，81.

[4] 付國占，李潮海，王俊忠，等.殘茬覆蓋與耕作方式對(duì)夏玉米葉片衰老代謝和籽粒產(chǎn)量的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)， 2005， 25（1） ： 0155-0160.

[5] 李少昆，王克如，馮聚凱，等.玉米秸稈還田與不同耕作方式下影響小麥出苗的因素[J].作物學(xué)報(bào)，2006，32（3）：463-465.

[6] 劉海忠，王保強(qiáng)，武玉華，等.小麥、夏玉米兩茬秸稈還田不同耕作方式施肥技術(shù)研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（3）：7-9.

[7] 許迪， Schmid R，Mermoud A.耕作方式對(duì)土壤水動(dòng)態(tài)變化及夏玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15（3）：101-106

[8] 閆海麗，張淑香，嚴(yán)凱兵，等.冷涼地區(qū)不同耕作措施對(duì)土壤環(huán)境和作物生長發(fā)育的影響[J]. 中國土壤與肥料，2006（4）：16-19.

[9] 張偉，張冬梅，樊修武，等.不同耕作方式對(duì)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（7）：44-47.

[10] 胡守林，張改生，鄭德明，等.不同耕作方式玉米地下部生長發(fā)育及土壤水分狀況的研究[J].水土保持研究，2006（4）：223-225.

[11] 李永平，王孟本，史向遠(yuǎn)，等.不同耕作方式對(duì)土壤理化性狀及玉米產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（7）：723-727.

[12] 王鴻斌，趙蘭坡.不同耕作制度對(duì)土壤滲透性和玉米生長的影響研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2005（6）：2 825-2 827.

[13] 張國合，常建智，李彥昌，等. 不同耕作方式對(duì)夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（11）：14-16.

參考文獻(xiàn)：

[1] 王秀，趙四申，高清海，等.夏玉米免耕播種不同機(jī)械施肥方式的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23（1）：85-87.

[2] 孫建利.過量使用化肥危害的思考[J].資源與環(huán)境科學(xué)，2010（16）：278-279.

[3] 李旭，閆洪奎，曹敏建，等.不同耕作方式對(duì)土壤水分及玉米生長發(fā)育的影響[J].玉米科學(xué)，2009，17（6）：76-78，81.

[4] 付國占，李潮海，王俊忠，等.殘茬覆蓋與耕作方式對(duì)夏玉米葉片衰老代謝和籽粒產(chǎn)量的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)， 2005， 25（1） ： 0155-0160.

[5] 李少昆，王克如，馮聚凱，等.玉米秸稈還田與不同耕作方式下影響小麥出苗的因素[J].作物學(xué)報(bào)，2006，32（3）：463-465.

[6] 劉海忠，王保強(qiáng)，武玉華，等.小麥、夏玉米兩茬秸稈還田不同耕作方式施肥技術(shù)研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（3）：7-9.

[7] 許迪， Schmid R，Mermoud A.耕作方式對(duì)土壤水動(dòng)態(tài)變化及夏玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15（3）：101-106

[8] 閆海麗，張淑香，嚴(yán)凱兵，等.冷涼地區(qū)不同耕作措施對(duì)土壤環(huán)境和作物生長發(fā)育的影響[J]. 中國土壤與肥料，2006（4）：16-19.

[9] 張偉，張冬梅，樊修武，等.不同耕作方式對(duì)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（7）：44-47.

[10] 胡守林，張改生，鄭德明，等.不同耕作方式玉米地下部生長發(fā)育及土壤水分狀況的研究[J].水土保持研究，2006（4）：223-225.

[11] 李永平，王孟本，史向遠(yuǎn)，等.不同耕作方式對(duì)土壤理化性狀及玉米產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（7）：723-727.

[12] 王鴻斌，趙蘭坡.不同耕作制度對(duì)土壤滲透性和玉米生長的影響研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2005（6）：2 825-2 827.

[13] 張國合，常建智，李彥昌，等. 不同耕作方式對(duì)夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（11）：14-16.

參考文獻(xiàn)：

[1] 王秀，趙四申，高清海，等.夏玉米免耕播種不同機(jī)械施肥方式的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23（1）：85-87.

[2] 孫建利.過量使用化肥危害的思考[J].資源與環(huán)境科學(xué)，2010（16）：278-279.

[3] 李旭，閆洪奎，曹敏建，等.不同耕作方式對(duì)土壤水分及玉米生長發(fā)育的影響[J].玉米科學(xué)，2009，17（6）：76-78，81.

[4] 付國占，李潮海，王俊忠，等.殘茬覆蓋與耕作方式對(duì)夏玉米葉片衰老代謝和籽粒產(chǎn)量的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)， 2005， 25（1） ： 0155-0160.

[5] 李少昆，王克如，馮聚凱，等.玉米秸稈還田與不同耕作方式下影響小麥出苗的因素[J].作物學(xué)報(bào)，2006，32（3）：463-465.

[6] 劉海忠，王保強(qiáng)，武玉華，等.小麥、夏玉米兩茬秸稈還田不同耕作方式施肥技術(shù)研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（3）：7-9.

[7] 許迪， Schmid R，Mermoud A.耕作方式對(duì)土壤水動(dòng)態(tài)變化及夏玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15（3）：101-106

[8] 閆海麗，張淑香，嚴(yán)凱兵，等.冷涼地區(qū)不同耕作措施對(duì)土壤環(huán)境和作物生長發(fā)育的影響[J]. 中國土壤與肥料，2006（4）：16-19.

[9] 張偉，張冬梅，樊修武，等.不同耕作方式對(duì)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（7）：44-47.

[10] 胡守林，張改生，鄭德明，等.不同耕作方式玉米地下部生長發(fā)育及土壤水分狀況的研究[J].水土保持研究，2006（4）：223-225.

[11] 李永平，王孟本，史向遠(yuǎn)，等.不同耕作方式對(duì)土壤理化性狀及玉米產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（7）：723-727.

[12] 王鴻斌，趙蘭坡.不同耕作制度對(duì)土壤滲透性和玉米生長的影響研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2005（6）：2 825-2 827.

[13] 張國合，常建智，李彥昌，等. 不同耕作方式對(duì)夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（11）：14-16.