北京一年一熟區(qū)農(nóng)田深松對土壤水分特性的影響

（北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站，北京 102612）

摘要：為了改善北京地區(qū)農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水保墑能力，提升農(nóng)田生產(chǎn)能力，增加作物產(chǎn)量，項目自2009年開始在北京市延慶縣保護性耕作試驗田開展農(nóng)田深松效果研究，對比分析了免耕和免耕+深松2種技術(shù)模式對土壤容重、含水量、水分入滲率及作物生長特性和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與免耕處理相比，免耕+深松技術(shù)模式0-30 cm土層內(nèi)，土壤容重降低了約4.0%，平均質(zhì)量含水量增加5.9%，穩(wěn)定入滲率提高了62.5%，增產(chǎn)7.10%。

關(guān)鍵詞： 保護性耕作；深松；蓄水；犁底層

中圖分類號：S152.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1570-04

深松作業(yè)是傳統(tǒng)耕翻作業(yè)的替代技術(shù)，是現(xiàn)代農(nóng)田整地的重要技術(shù)措施。采用深松機對土壤進行深松作業(yè)，減少動土，疏松土壤，打破犁底層，加深耕層，增強土壤入滲速度，從而提高土壤的蓄水、保墑、抗旱能力[1-3]。

北京自2009年開始全面實施保護性耕作，取得了較好的經(jīng)濟、社會及環(huán)境效益，但是由于保護性耕作技術(shù)要求農(nóng)田常年采用免耕作業(yè)，農(nóng)田土壤在機具壓實及農(nóng)田降雨等因素的影響下，土壤一定程度上有所下沉，導(dǎo)致土壤耕作層緊實度升高，土壤水分入滲性能下降，影響了作物根系的生長，從而制約了作物產(chǎn)量的提高[4，5]。針對這些問題，國內(nèi)外學(xué)者對深松技術(shù)及其應(yīng)用效果開展了大量的研究，如一些學(xué)者開展了深松對土壤水分保持及特性的研究[6-8]，孫彥君等[9]針對不同深松深度的土壤蓄水效果進行了試驗研究，宮秀杰等[10]在黑龍江蘭西縣開展了有關(guān)深松技術(shù)對土壤物理性狀及玉米產(chǎn)量的影響研究，表明深松能夠改善土壤特性，提高作物產(chǎn)量。但科研工作者尚未在北京地區(qū)針對一年一熟區(qū)玉米種植區(qū)綜合研究深松對土壤水分特性及對作物生長的影響。本研究通過建立定點試驗田進行對比試驗的方式，研究長期免耕與免耕+深松兩種處理模式對土壤蓄水量、土壤水分入滲特性及對作物生長的影響，為北京地區(qū)深松技術(shù)應(yīng)用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗點基本情況

試驗安排在延慶縣康莊鎮(zhèn)馬坊村，該地塊為一年一熟春玉米，土壤為沙壤土，占地1.33 hm2，地力中等，有水澆條件。播前土壤養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)1.3 g/kg、全氮10.6 g/kg、堿解氮43.2 mg/kg、速效磷10.4 mg/kg、速效鉀82.2 mg/kg。參試玉米品種為鄭單958。

播種前基施腐熟牛糞45 m3/hm2、科霸復(fù)合肥600 kg/hm2。5月7日播種，播種量60 kg/hm2。6月28日玉米拔節(jié)期追施尿素450 kg/hm2，7月20日抽雄期追施尿素300 kg/hm2。6月29日、7月25日、8月7日澆水灌溉。

1.2 試驗處理

每個地塊設(shè)計2個處理，3次重復(fù)。

處理1：免耕+深松。使用1SZ-230型深松整地機，幅寬2.3 m，試驗地深松深度為30 cm。

處理2：免耕。

1.3 測試方法

1.3.1 土壤容重與含水量 通過人工打剖面的方法，使用環(huán)刀（高5 cm，直徑5 cm）分別取0-10 cm和15-30 cm的土樣。然后在105～110 ℃條件下烘干至恒重，測定土壤容重和土壤質(zhì)量含水量。

1.3.2 土壤養(yǎng)分 土壤養(yǎng)分采用土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測定。

1.3.3 土壤水穩(wěn)定入滲率和累計入滲量 采用雙環(huán)入滲法測定。內(nèi)環(huán)30 cm，外環(huán)60 cm。每個處理3次重復(fù)。

1.3.4 產(chǎn)量 按照“之”字形隨機選取5個點，將每個點上所在的玉米行上6 m范圍內(nèi)的玉米全部取回，3次重復(fù)，進行考種。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤容重

容重是土壤的重要物理性質(zhì)，是衡量土壤緊實程度的一個指標[11，12]，表1為2011年玉米出苗期和玉米收獲后0-15 cm和15-30 cm兩個土層的土壤容重情況。在播種前，由于兩種處理模式均未進行深松，所以無論是在0-15 cm和15-30 cm土層，兩種處理模式的土壤容重略有差別，可以忽略。然而在秋季玉米收獲后，由于免耕+深松處理模式在玉米苗期進行了行間深松作業(yè)，在0-15 cm土層，與免耕模式相比，免耕+深松模式土壤容重下降了3.67%，差異顯著。在15-30 cm土層，免耕+深松模式土壤容重下降明顯，下降了5.23%。

2.2 土壤含水量

土壤含水量是土壤水分特性的一個重要測試指標。圖1和圖2分別是試驗田玉米播種前及收獲后0-100 cm土層內(nèi)土壤水分分布情況。從圖1可以看出，在春季玉米播種前，兩種處理模式的在0-100 cm土層內(nèi)的土壤含水量差別并不明顯。但在秋季玉米收獲后，兩種處理模式的土壤含水量差異明顯，從圖2可以看出，深松+免耕技術(shù)模式的土壤含水量明顯高于免耕模式，土壤含水量可平均提高5.9%左右。

2.3 土壤水分入滲率

耕作活動可改變土壤的水力學(xué)特性，影響土壤的持水和導(dǎo)水能力[11]。土壤水分入滲性能是影響土壤質(zhì)地好壞的重要因素，它決定著降水或灌水水分入滲進入土壤的數(shù)量和深度，從而影響土壤的儲水量和地表徑流等。土壤的入滲能力主要取決于土壤空隙和導(dǎo)水率等因素，因此采用不同的耕作方式可對其產(chǎn)生一定作用。

兩種不同耕作處理的土壤水分入滲率隨時間的變化規(guī)律如圖3所示。深松+免耕和免耕方式的土壤初始水分入滲率分別為3.15 cm/min和2.25 cm/min，深松+免耕處理的土壤初始水分入滲率比傳統(tǒng)旋耕提高了約40%，有利于強降雨條件下改善土壤水分的快速入滲，特別是在雨水比較多的季節(jié)，較好的入滲條件有利于增加雨水的收集。

不同處理模式下土壤水分的穩(wěn)定入滲率結(jié)果（圖3）顯示，深松+免耕處理在44 min后達到0.65 cm/min的穩(wěn)定入滲率，而傳統(tǒng)處理在40 min后達到0.40 cm/min的穩(wěn)定入滲率。與免耕處理相比，深松作業(yè)穩(wěn)定入滲率提高了62.5%。

2.4 土壤累計入滲量

從圖4可知，60 min后深松+免耕模式和免耕模式的累計入滲量分別為37.65 cm和23.81 cm，同等條件下深松+免耕處理顯著提高了土壤水分累計入滲量，提高了約58%。

2.5 玉米生長特性及產(chǎn)量

2.5.1 葉面積 從表2可以看出，在四個玉米主要生育期，深松+免耕處理模式的葉面積均大于免耕模式，尤其是在吐絲期和成熟期，二者差異顯著。

2.5.2 干物重 從表3可以看出，在玉米生長4個主要生育期，深松+免耕模式的單株干物重均高于免耕模式，其中在吐絲期二者差異顯著。

2.5.3 穗部性狀及產(chǎn)量 從表4可以看出，深松+免耕模式玉米穗部各項指標均不差于免耕模式，其中穗長增長了4.7%，禿尖降低了33.3%，差異顯著；穗粒數(shù)增加了3.06%，千粒重增加了1.90%，增產(chǎn)7.1%。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，整個生育期，與免耕處理相比，深松+免耕處理可顯著降低土壤容重，疏松土壤耕作層。與免耕模式相比，采用深松+免耕處理，在0-100 cm整個土層內(nèi)的土壤平均質(zhì)量含水量增加5.9%，土壤穩(wěn)定入滲率可提高62.5%，表明深松+免耕模式可以顯著改善土壤入滲性能，提高土壤的蓄水保墑能力。由于深松+免耕處理可降低土壤容重，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤蓄水保墑能力，因此，與免耕相比，深松+免耕模式玉米產(chǎn)量達到12 486 kg/hm2，增產(chǎn)7.1%。

保護性耕作技術(shù)的核心是免耕播種，北京市人民政府自2009年開始，在全市大力推廣保護性耕作技術(shù)，取得了顯著成效。但任何事物都有其兩面性，由于試驗田長期采用免耕播種，農(nóng)田土壤被拖拉機及農(nóng)機具壓實，加上降雨、灌水等導(dǎo)致土壤下沉，耕作層緊實度顯著上升。機械化深松可松動耕層土壤，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水保墑能力[13-16]。

通過定位試驗可以看出，在春季播種前，由于未進行深松作業(yè)，兩種處理模式的土壤容重差別并不明顯，可以忽略。但在玉米苗期進行深松作業(yè)后，在玉米收獲后土壤容重的測試結(jié)果發(fā)生了明顯變化。深松+免耕模式比免耕模式的土壤容重降低了3.67%～5.23%。由于土壤容重的降低，改善了土壤結(jié)構(gòu)，促進了固液氣三相物質(zhì)組成，表現(xiàn)出了較好蓄水特性。與免耕模式相比，深松+免耕模式在0-100 cm土層內(nèi)土壤平均質(zhì)量含水量提高5.9%。由于深松作業(yè)打破了農(nóng)田犁底層，提高了土壤水分的入滲能力，通過雙環(huán)測試的結(jié)果可以看出，深松+免耕模式的土壤穩(wěn)定入滲率和累計入滲量均顯著高于免耕模式。由于深松作業(yè)改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤水分，其增產(chǎn)在7%以上。因此，深松作業(yè)是保護性耕作技術(shù)的有益補充，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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