不同耕作方式對土壤理化性狀及玉米產量的影響

呂巨智　閆飛燕　程偉東等

摘要：通過田間試驗，以當?shù)亓晳T的耕作方式旋耕為對照，設置深松35 cm+免翻耕、深松35 cm+旋耕、深松 25 cm+免翻耕、深松25 cm+旋耕和免耕6種不同耕作方式，分析不同耕作方式對土壤理化性狀以及玉米產量的影響。結果表明：深松處理均提高土壤含水量，其中以深松35 cm+免翻耕和深松35 cm+旋耕的保墑效果最佳；深松處理提高了土壤中有機質的含量和氮、磷、鉀的含量，而深松處理的產量構成因素均較對照有不同程度的改善。在研究設定的6種耕作措施中，以深松35 cm+旋耕為最優(yōu)組合，能夠有效改善土壤結構，提高土壤含水量、有機質含量和作物產量。

關鍵詞：玉米；耕作方式；土壤理化性狀；產量

中圖分類號： S513.04；S153.6文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0118-04

收稿日期：2014-11-27

基金項目：國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系南寧玉米綜合試驗站項目（編號：CARS-02-73）；廣西科學研究與技術開發(fā)項目（編號：桂科攻1123001-1J）。

作者簡介：呂巨智（1984—），男，湖北武穴人，碩士，研究方向為玉米栽培生理與育種研究。E-mail：lvjuzhi520@sina.com。土壤是作物生長的基礎，對土壤進行耕作可改善耕層的土壤結構，調節(jié)土壤中固體、液體、氣體的三相比例，協(xié)調好土壤中水、肥、氣、熱的關系，為作物生長發(fā)育創(chuàng)造良好的環(huán)境條件[1]。廣西壯族自治區(qū)玉米主產區(qū)采用不合理的耕作方式，導致耕層變淺，犁底層緊實，容重增加，土壤蓄水和透水能力差，根系下扎阻力增加，從而增加了玉米發(fā)生災害的風險，對玉米生長發(fā)育不利，進而影響玉米產量的提高[2-5]。土壤耕作是農業(yè)生產中的一項重要措施，以不同的外部機械力形式作用于土壤并從本質上改變土壤的物理化學性狀，調節(jié)土壤的水、肥、氣、熱等因子，達到提高作物產量的目的[6-9]。本研究通過定位試驗研究了不同耕作方式對耕層土壤水分狀況、理化性狀及玉米產量的影響。在廣西壯族自治區(qū)有關深松對土壤理化性狀及玉米產量的研究還未見報道。本研究于2011年在廣西農業(yè)科學院玉米研究所試驗地進行，以正大619為材料，采用隨機區(qū)組設計，3次重復，研究了6種不同耕作方式對土壤水分、容重，氮、磷、鉀和有機質含量及玉米產量的影響，為探索最佳的耕作方式以提高玉米產量和建立合理的耕作制度提供理論依據(jù)和技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在廣西農業(yè)科學院玉米研究所試驗田進行。供試土壤為黏壤土，土層0～45 cm全氮含量0.09 g/kg、堿解氮含量0.07 mg/kg、全磷含量0.13 g/kg、速效磷含量79.89 mg/kg、全鉀含量34.307 g/kg、速效鉀含量159.33 mg/kg、有機質含量16.87%，pH值6.46。

1.2試驗材料

選擇廣西壯族自治區(qū)當前主推玉米品種正大619為參試品種，該品種發(fā)芽率達95%以上。

1.3試驗設計

本試驗于2011年3月28日至7月30日進行試驗，設6個處理。處理1 （CK）：傳統(tǒng)耕作-旋耕，玉米人工收獲，秸稈移走，旋耕2遍滅茬后用牛開行人工播種；處理2 （T1）：深松35 cm+免翻耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松35 cm后免耕，開播種溝人工播種；處理3 （T2）：深松35 cm+旋耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松35 cm后旋耕1遍滅茬，用拖拉機開行，人工播種；處理4 （T3）：深松25 cm+免翻耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松25 cm后免耕播種，開播種溝人工播種；處理5（T4）：深松25 cm+旋耕，玉米人工收獲，秸稈移走，深松25 cm后旋耕1遍滅茬，拖拉機開行，人工播種；處理 6（T5）： 免耕，玉米人工收獲，秸稈移走，開播種溝人工播種。采用隨機區(qū)組排列，共6個處理，3次重復，10行區(qū)，行長 33 m ，行距0.7 m，重復間留走道1.0 m，小區(qū)行間不留走道，密度為5.7萬株/hm2。基肥：供試肥料為陶氏復合肥；追肥：定苗后結合中耕除草，施陶氏益農復合肥150 kg/hm2、尿素150 kg/hm2尿素；大喇叭口期結合大培土施用攻苞肥，施陶氏益農復合肥375 kg/hm2。

1.3測定項目及方法

在玉米播種前期、苗期、開花吐絲期、成熟期等4個生育時期，采用土鉆取土，分別取0～15、15～25、25～35、35～ 45 cm 4個層次，每個小區(qū)取3個點，土壤養(yǎng)分均按常規(guī)分析法[10]測定，土壤含水量采用烘干法測定，土壤容重用環(huán)刀法測定。成熟期每個小區(qū)選取有代表性的植株10株，測定株高和穗位高，在玉米達到完全成熟時進行測產，每點測產面積17.5 m2，收獲時每小區(qū)選取代表性果穗10穗進行室內考種，測定穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、穗長、穗粗和百粒質量等。

1. 4數(shù)據(jù)分析

采用Excel和DPS 6.05軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1不同耕作方式下土壤含水量變化

土壤水分是土壤的重要組成部分之一，它不僅是作物生長需水的主要給源，而且還深刻地影響著土壤內養(yǎng)分轉化和生物活動過程。從圖 1可以看出，不同耕作方式的生育期土壤含水量的總體變化趨勢存在顯著差異，成熟期35～45 cm 土層土壤含水量最大，其中，深松處理為17.50%～19.33%，免耕處理為17.03%，傳統(tǒng)耕作處理為15.28%。各個處理不同土層的不同生育時期土壤含水量總的變化趨勢為：播種前變化不大，苗期普遍呈現(xiàn)下降趨勢，開花期和成熟期土壤含水量均隨著土壤深度的增大呈增加趨勢?？傊?，不同耕作方式的生育期土壤含水量由高到低的順序為深松處理﹥免耕處理﹥傳統(tǒng)耕作。

從圖1-A可以看出，0～15 cm土層在播種前期，6個處理的含水量經方差分析顯示，其中3個處理差異不顯著。隨著生育期的推進，土壤含水量苗期有所降低，開花期和成熟期田間溫度逐漸升高，蒸發(fā)量加大，土壤水分散失速率加快，導致土壤含水量普遍降低，而深松處理的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作。深松處理土壤表層不碎、耕層不翻土、土層不亂，創(chuàng)造虛實并存的耕層結構，具有較強接納和保蓄水分的能力，也具有較高的土壤含水量；傳統(tǒng)耕作處理表層土壤破碎程度嚴重，不容易保水，導致雨水散失較多，致使土壤含水量較低。

從圖1-B可以看出，15～25 cm土層在苗期，傳統(tǒng)耕作的含水量高于其他處理，但其余各個測定時期均表現(xiàn)為深松的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作，6個處理差異顯著。

從圖1-C可以看出，25～35 cm土層在播種前期變化不大，苗期呈現(xiàn)下降趨勢，其余2個測定時期均表現(xiàn)為深松的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作，6個處理差異顯著。

從圖1-D可以看出，35～45 cm土層在播種前期變化不大，苗期呈現(xiàn)下降趨勢，其余2個測定時期均表現(xiàn)為逐步升高的趨勢，在成熟期達到最大，深松的土壤含水量高于傳統(tǒng)耕作，6個處理差異顯著。

2.2不同耕作方式下土壤容重變化

土壤容重是重要的土壤物理性狀指標，反映了土壤緊實狀況，直接影響土壤養(yǎng)分的吸收、轉行、利用與作物根系生長和發(fā)育，能夠反映土壤養(yǎng)分在土壤中的運移和土壤的持水性能[11]。從圖2可以看出，不同層次的土壤容重在不同生育期呈現(xiàn)“前低-中高-后低”的趨勢，深松后苗期土壤容重比較低，到開花期到1個峰值，隨后又開始下降。0～15 cm各生育時期處理間土壤容重均無明顯差異（圖2-A）；在開花期15～25 cm土壤容重顯著降低，深松處理在整個土層范圍內比傳統(tǒng)耕作下降了0.08 g/cm3（圖2-B）；但在25～35 cm和35～45 cm明顯表現(xiàn)為深松處理的降低幅度大于傳統(tǒng)耕作（圖2-C、圖2-D））。說明深松對0～45 cm的土壤容重降低有一定的促進作用，生育后期深層土壤容重降低，逐漸向深松前恢復。

2.3不同耕作方式對土壤N、P、K及有機質含量的影響

土壤有機質是土壤肥力的重要指標，也是土壤肥力的穩(wěn)定指標[12]。由圖3-A可以看出，不同耕作方式下土壤有機質含量表現(xiàn)為 T1> T2>T5>T3>T4>CK，以 T1 含量最高，表明深松能一定程度提高土壤有機質含量，但各處理間差異不明顯。土壤中的氮素主要以有機氮的形式存在于土壤有機質庫中，二者的變化緊密聯(lián)系，由圖3-B看出，不同耕作方式下土壤堿解氮的含量特征和有機質含量也表現(xiàn)出高度的相關性。

由圖3-C、3-D可以看出，不同耕作方式下土壤速效磷和土壤速效鉀變化特征表現(xiàn)出一定的相似性，T1、T2、T3土壤速效磷含量相對高于 T5和CK，其中 T2 含量最高，CK含量最低，這表明土壤深松后能提高土壤通透性，補充和活化土壤磷，提高土壤磷的有效性，而且能減少土壤鉀素的耗竭。

2.4不同耕作方式對玉米產量及其構成因素的影響

深松后打破犁底層，降低土壤容重，增加土壤通透性和貯水能力，提高土壤含水量、總孔隙度，提高水肥利用效率，給玉米的生長提供一個良好的物理環(huán)境，對玉米產量的提高具有促進作用。由表1可見，深松處理比對照增產 1.47%～3.13% 。但是增產幅度不是很大，究其原因，可能一方面是因為遇到當年降水量比較充足的年份，深松的蓄水保墑增產效果不是很明顯，另一方面玉米為須根系作物，深松對其根系發(fā)育影響較小。綜合以上結果分析表明，深松處理可以提高土壤含水量，降低容重，起到保墑作用。以 25～35 cm 效果最好，為最優(yōu)組合。

由表2可知，深松處理的玉米產量構成因素均較對照有不同程度的改善。深松處理的株高、穗位高較高，穗長較長，行粒數(shù)較多；各處理在百粒質量、穗行數(shù)和穗粗等方面均未出現(xiàn)顯著差異。

3結論

不同耕作方式對土壤含水量、容重，氮、磷、鉀、有機質含量和玉米產量以及產量構成均有影響。由于不同耕作方式對土壤結構進行了不同程度的改變，導致了土壤容重和接納、蓄積雨水的能力存在較大差異。成熟期35～45 cm 土層土壤含水量最大，其中，深松處理為17.50%～19.33%，免耕處理為17.03%，傳統(tǒng)耕作處理為15.28%。不同耕作方式的生育期土壤含水量由高到低的順序為深松處理﹥免耕處理﹥傳統(tǒng)耕作。

深松和常規(guī)耕作處理均對土壤進行了擾動，土壤容重較低，在開花期15～25 cm土壤容重顯著降低，深松處理在整個土層范圍內比傳統(tǒng)耕作下降了0.08 g/cm3；但在25～35 cm和35～45 cm明顯表現(xiàn)為深松處理的降低幅度大于傳統(tǒng)耕作。

不同耕作方式對土壤有機質和速效養(yǎng)分有著不同的影響。不同耕作方式下土壤有機質和堿解氮的變化特征相似。

深松處理能一定程度提高土壤有機質和堿解氮的含量，其中，免耕方式的土壤有效磷和速效鉀含量比傳統(tǒng)翻耕土壤的要高，具體的作用機理有待進一步研究。

不同耕作方式對玉米產量影響較大，深松處理的玉米產量構成因素均較對照有不同程度的改善，深松處理比對照玉米增產1.47%～3.13%。但是增產幅度不是很大。

試驗分析結果表明，從改善土壤條件，提高土壤蓄水保肥能力、增加玉米產量的角度，以 “深松35 cm+旋耕”為比較適宜的耕作方式。

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