孟凡勝

(山東省郯城縣農(nóng)業(yè)局農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東臨沂276100)

不同耕作模式對山東省郯城縣夏玉米土壤特性及農(nóng)藝性狀的影響

孟凡勝

(山東省郯城縣農(nóng)業(yè)局農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東臨沂276100)

摘要[目的]探索山東省郯城縣夏玉米最佳耕作模式，改善郯城縣夏玉米農(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，增加夏玉米產(chǎn)量。[方法]以夏玉米為試驗材料，開展農(nóng)田深松效果研究，對比分析鐵茬播種、旋耕、深翻和深松4種技術(shù)模式對土壤容重、土壤質(zhì)量含水量、玉米地上部干物質(zhì)積累量及作物生長特性和產(chǎn)量的影響。[結(jié)果]深松耕作模式能夠增加土壤疏松度，與鐵茬播種模式相比，其土壤容重降低了0.07～0.21 g/cm3；與鐵茬、旋耕播種模式相比，其質(zhì)量含水量增加了0.08～0.14 mg/mg；其地上部分干物質(zhì)積累量與其他耕作模式最大相差34.9～82.0 g；此外，該模式還可增加夏玉米穗位葉面積，促進籽粒灌漿，較其他處理耕作模式可增產(chǎn)5.3%～5.9%，增產(chǎn)效果顯著。[結(jié)論]深松耕作模式并秸稈還田對夏玉米農(nóng)藝性狀以及土壤蓄水、土壤容重等均有積極作用，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞夏玉米；深松耕作模式；土壤容重；質(zhì)量含水量

玉米是我國主要農(nóng)作物之一，由于其生長期短、產(chǎn)量高、經(jīng)濟效益好，已越來越受到人們的重視。玉米種植形式多樣，東北、華北北部種植春玉米，黃淮海種植夏玉米，長江流域種植秋玉米，海南及廣西種植冬玉米[1]。郯城縣位于山東省最南部、黃淮海平原腹地，屬沂、沭河沖積平原，土壤肥沃，為暖溫帶半濕潤季風性氣候，光照充足，雨量充沛，是糧食生產(chǎn)黃金地帶。玉米是郯城縣三大糧食作物之一，常年種植面積約2萬hm2，且采用的是1年2熟種植制度。適宜的耕作方式可促進作物生長發(fā)育，提高產(chǎn)量，因此研究玉米不同耕作模式對玉米產(chǎn)量形成的影響有重要意義。關(guān)于不同耕作方式對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響研究較多，有研究表明由于土壤機械阻力等作用，免耕的作物生長比常規(guī)耕作有延遲現(xiàn)象[2]，免耕玉米苗期弱于翻耕處理，但隨玉米的進一步生長發(fā)育這種差異逐漸縮小[3]；同時有研究表明，與免耕相比，翻耕能改良土壤物理性狀、提高土壤有機質(zhì)和氮素含量，進而提高玉米產(chǎn)量[4]。史忠強等[5]研究結(jié)果表明，耙耕秸稈還田與常規(guī)翻耕相比，可使玉米增產(chǎn)14.15%，與旋耕秸稈還田無明顯差異，而免耕秸稈覆蓋減產(chǎn)11.00%。梁金鳳等[6]研究認為，不同耕作方式和耕作深度對玉米產(chǎn)量無顯著影響。前人研究由于試驗區(qū)域有差異，結(jié)果不盡相同。當前，諸多學者在不同耕作模式對玉米產(chǎn)量的影響方面、深松對土壤水分保持及特性的影響方面以及耕作方式對土壤微生物和土壤肥力的影響方面進行了大量研究，但有關(guān)深松對土壤蓄水保墑、土壤物化屬性及作物生長特性等影響的綜合研究還未見報道。鑒于此，筆者就不同耕作模式進行統(tǒng)籌綜合研究，旨在找出適合郯城縣夏玉米的最佳耕作模式，進一步促進夏玉米單產(chǎn)的提高，為該區(qū)域以及類似生態(tài)區(qū)域的耕作模式推廣提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料供試夏玉米品種為郯城縣種子公司選育的“金陽光7號”。試驗在山東省郯城縣郯城街道辦事處王集村進行。試驗地平整土層肥沃，地力水平偏高。播前土壤養(yǎng)分含量：有機質(zhì)18.1 g/kg，堿解氮98 mg/kg，速效磷30 mg/kg，速效鉀82 mg/kg。

1.2試驗設(shè)計試驗共設(shè)4個處理：CK為鐵茬播種，即當?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)的播種方式，對地塊不作任何處理，直接播種(播深5 cm)；T1先用旋耕耙(耙深15 cm)對地塊進行旋耕，再播種；T2先用中型懸掛五鏵犁1L-530對地塊進行深翻(翻深30 cm)，再旋耕播種；T3先用ISZL-230震動深松整地聯(lián)合作業(yè)機對地塊進行深松(耕深30 cm)，再旋耕播種。試驗小區(qū)面積100 m2，密度70 500株/hm2，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。

1.3田間管理播種前先用秸稈還田機對小麥秸稈進一步粉碎還田，6月10日整地(鐵茬播種不進行處理)，施入長效控釋肥(24-11-11)750 kg/hm2作為基肥，6月13日采用玉米精量播種機進行播種，播后進行化學除草。6月18日追施拔節(jié)肥尿素450 kg/hm2，分別在苗期和拔節(jié)期防治病蟲害2次。

1.4測定項目與方法于播種前(6月12日)、苗期(7月1日)、大喇叭口期(8月10日)、收獲期(10月5日)4個時期在每個處理小區(qū)分別均勻分散選擇3個點位進行4個土層(0～10、10～20、20～30、30～40 cm)取樣，測定土壤容重，同時于0～20 cm和20～40 cm取樣測定土壤質(zhì)量含水量；從苗期開始每10 d左右進行1次干物質(zhì)測量；于收獲期(10月10日)調(diào)查玉米株高、穗位、莖粗、穗位葉面積、小區(qū)產(chǎn)量、倒伏率、發(fā)病率等。土壤容重采用環(huán)刀法測定；質(zhì)量含水量采用烘干法測定；每次重復(fù)取5株均勻個體，烘干，測定地上部分干物質(zhì)質(zhì)量。

2結(jié)果與分析

2.1不同耕作模式對夏玉米各生育期各層次土壤容重的影響土壤容重是田間自然狀態(tài)下單位體積的干土重，是表示土壤松緊度的一個重要指標，其好壞與耕作措施等密切相關(guān)，過大或過小均不太適合作物生長，一般來說表層土壤容重小，而下層土壤容重大。土壤疏松透氣利于根系下扎，玉米在緊實土壤上減產(chǎn)主要是由于根系生長不良造成的。由圖1a可知，播種前，與其他處理比，T3處理各層次土壤容重有不同幅度的降低，即土壤變得相對疏松，土壤容重比CK降低0.06～0.20 g/cm3，T2處理表現(xiàn)次之，土壤容重比CK降低0.04～0.14 g/cm3。由圖1 b可知，在苗期，T3處理各層次土壤容重均明顯低于其他處理，土壤容重比CK降低0.06～0.17 g/cm3，其余3個處理相差不明顯。由圖1c可知，在大喇叭口期，T3處理各層次土壤容重均低于其他處理，其余3個處理間相差不明顯；數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果與苗期各處理趨勢類似，T3處理土壤容重比CK降低0.07～0.21 g/cm3。由圖1d可知，在收獲期，各處理間各層次土壤容重差異不大，究其原因主要是玉米生育期即將結(jié)束，這可能與降雨、季節(jié)變化及人為管理等因素的影響有關(guān)。

總之，在0～40 cm 土層中T3處理的各生育期土壤容重較好地保持著“上松下實”的效果，土壤的上下松緊度合理利于作物根系下扎、土壤深層作物根系分布量增加、作物不易倒伏及玉米產(chǎn)量的增加等。

注：a為播種前；b為苗期；c為大喇叭口期；d為收獲期。 Note：a.Before sowing；b.Seedling period；c.Bell period; d.Harvest period.圖1　玉米各生育期不同耕作模式下不同深度的土壤容重Fig.1　Soil bulk density in different depth and tillage patterns in each growth period of maize

2.2不同耕作模式對蓄水保墑能力的影響圖2是2個土壤層次夏玉米關(guān)鍵生長期的土壤質(zhì)量含水量曲線對比。從整個夏玉米生長期的土壤質(zhì)量含水量可以看出，采用深松耕作模式(T3)處理的地塊，在0～40 cm 耕作土層內(nèi)的土壤質(zhì)量含水量均高于其他處理，能較好地體現(xiàn)出蓄水保墑能力。由圖2 可知，播種前CK在0～20 cm的土層質(zhì)量含水量略高于其他處理，這是因為小麥秸稈覆蓋于地表層，起到阻止土壤水分蒸發(fā)的作用。其他各處理由于采用旋耕將粉碎還田的秸稈與上層土壤進行了充分混勻，導致了部分水分的蒸發(fā)。但在20～40 cm的土層中就不存在此現(xiàn)象，反而是采用深松耕作模式的質(zhì)量含水量高于其他耕作模式，主要是因為深松模式是在不改變土壤層次的前提下，通過振動打碎土塊；深翻是整部分的大土塊翻動，表層土壤進入下層，進行旋耕后仍存在大的土塊沒被打碎，也就影響不到毛細管，進而造成水分蒸發(fā)快；鐵茬播種模式和旋耕模式無法直接影響深層土壤，所以水分蒸發(fā)也很快。苗期，在0～20 cm和20～40 cm土層，T3的質(zhì)量含水量和T2處理相差不大，但與CK和T1處理相差較大，相差0.08～0.14 mg/mg。主要是因為翻耕和深松耕作模式打亂了原有土層中的毛細管，降低了水分的蒸發(fā)速率。大喇叭口期和收獲期，各土層不同耕作模式土壤質(zhì)量含水量變化規(guī)律基本一致，T3處理土壤質(zhì)量含水量略高，T2處理次之，T1處理與CK之間差別不大。

注：a、b分別為0～20、20～40 cm土層質(zhì)量含水量。Note：a，b is 0-20，20-40 cm soil layer moisture content.圖2　玉米各生育期不同耕作模式下不同土層土壤質(zhì)量含水量Fig.2　Soil moisture content in different soil layer and tillage patterns in each growth period of maize

2.3不同耕作模式對夏玉米地上部分干物質(zhì)積累的影響夏玉米植株的生長過程實際上就是干物質(zhì)不斷積累的過程，干物質(zhì)的量表示了玉米光合產(chǎn)物的積累，干物質(zhì)積累是形成籽粒產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，在一定程度上反映了籽粒產(chǎn)量的多少，提高干物質(zhì)生產(chǎn)能力是增加玉米籽粒產(chǎn)量的根本途徑之一[7]。從圖3可以看出，25～55 d，各處理夏玉米地上部分干物質(zhì)積累量變化不大，主要是因為玉米處于苗期，根系下扎不深，93%的根量分布在0～20 cm的土層中，T1、T2、T3處理均能對地塊耕作深至20 cm左右，所以各處理相差不大。隨著生育期的推遲，玉米從拔節(jié)后期(55～105 d)開始深層根量增加，各處理出現(xiàn)差別，并且T3處理在每個時期均高于其他處理，且差異隨著生育期的推進而加大，最大相差34.9～82.0 g。主要是因為T3處理是在不改變土壤耕層順序的情況下打破犁底層，土壤結(jié)構(gòu)和地表微生物均未遭到破壞；T2處理雖然深翻至30 cm，但其不僅打破了犁底層同時也打破了原有的土壤耕層結(jié)構(gòu)和微生物分布，影響了根的吸收活性；T1處理和CK主要是耕作深度不夠，未打破犁底層，導致玉米根系伸展不到更深的土層中，影響了植株和葉片的生長，所以干物質(zhì)積累量就偏低。但各耕作模式在玉米整個生育期中植株干物質(zhì)積累符合“S”型增長曲線，到后期達到最高。

圖3　不同耕作模式對夏玉米地上部分干物質(zhì)積累的影響Fig.3　Effects of different tillage patterns on aboveground dry matter accumulation of summer maize

2.4不同耕作模式對夏玉米植株性狀的影響夏玉米株高過高或過矮、穗位偏高、莖稈偏細等均可以增加植株倒伏的風險，植株倒伏后由于葉片重疊，光合作用受到影響，植株體內(nèi)輸導組織不暢通，養(yǎng)分和水分的運輸受到阻礙，對產(chǎn)量影響很大，是高產(chǎn)的最大障礙。田間濕度大，溫度高，通風、透光不良，極易造成玉米病害的大發(fā)生。由表1可以看出，T3處理的株高略高于其他耕作模式處理，在土壤、氣候和栽培條件適宜時，在一定范圍內(nèi)，莖稈生長越長，單株產(chǎn)量也就越高。T3處理的穗位略低，有利于降低秸稈的重心不易倒伏。T3處理的穗位葉面積明顯高于其他處理，分別較其他處理增加3.5%～9.3%。葉面積越大，植株的光能利用率就越高，光合產(chǎn)物也相應(yīng)增加，對應(yīng)的產(chǎn)量也就越高，利于植株和果穗的干物質(zhì)積累，產(chǎn)量增加顯著。同時玉米莖稈越粗，植株的抗倒伏能力就越強，不易發(fā)生秸稈倒伏。

表1　不同耕作模式對夏玉米植株性狀的影響

2.5不同耕作模式對夏玉米產(chǎn)量性狀的影響從表2可以看出，T3處理產(chǎn)量最高，其次是T2處理。T3處理較T2、T1、CK耕作模式處理分別增產(chǎn)5.3%、5.7%和5.9%。說明T3耕作模式對夏玉米有明顯的增產(chǎn)效果。

表2不同耕作模式對夏玉米產(chǎn)量性狀的影響

Table 2Effects of different tillage patterns on summer maize yield traits

處理Treatment小區(qū)產(chǎn)量Plotyield∥kg/區(qū)ⅠⅡⅢ平均Mean折合產(chǎn)量Equivalentyieldkg/hm2CK73.576.279.276.37630.4T176.372.780.476.57647.0T275.681.173.576.77673.7T386.777.878.781.18107.1

3結(jié)論與討論

深松耕作模式并秸稈還田對夏玉米農(nóng)藝性狀有積極影響，同時對提高土壤蓄水、降低土壤容重、促進作物根系下扎生長、提高作物對深層土壤養(yǎng)分與水分的利用、增加作物產(chǎn)量具有明顯作用[8-12]。該試驗結(jié)果表明，深松耕作模式能夠增加土壤疏松度，與鐵茬播種模式相比，其土壤容重降低了0.07～0.21 g/cm3；與鐵茬、旋耕播種模式相比，其質(zhì)量含水量增加了0.08～0.14 mg/mg；其地上部分干物質(zhì)積累量與其他耕作模式最大相差34.9～82.0 g；此外，該模式還可增加夏玉米穗位葉面積；促進籽粒灌漿，較其他處理耕作模式可增產(chǎn)5.3%～5.9%，增產(chǎn)效果顯著。深耕加秸稈還田的增產(chǎn)機制以及實現(xiàn)深耕加秸稈還田較大幅度增產(chǎn)的配套措施有待于進一步研究。

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Effects of Different Tillage Patterns on Soil Properties and Agronomic Characters of Summer Maize in Tancheng County,Shandong Province

MENG Fan-sheng

(Agricultural Technology Extension Center of Tancheng County Agriculture Bureau, Linyi, Shangdong 276100)

Abstract[Objective] The aim was to explore optimal tillage modes for summer maize in Tancheng County, Shandong Province, improve farmland soil structure, soil moisture conservation capacity, farmland productivity and increase summer maize yield. [Method] With summer maize as test material, farmland deep loosening effect was studied. The influences of non tillage seeding, rotary tillage, deep plowing and subsoiling on soil bulk density, quality moisture content, maize aboveground sry matter accumulation, crop growth characteristics and yield were compared and analyzed. [Result] Results showed that subsoiling tillage and straw mulching could increase soil porosity and soil bulk density reduced 0.07-0.21 g/cm3;compared with non tillage seeding and rotary tillage modes, quality moisture content increased 0.08-0.14 mg/mg; the maximum difference of aboveground dry matter accumulation amount was 34.9-82.0 g, summer maize ear leaf area was increased, grain filling was promoted, compared with the other processing farming mode, yield increased 5.3%-5.9%. [Conclusion] Deep tillage and straw mulching had positive effects on agronomic characters and soil water storage, soil bulk density of summer maize. It has good prospects for promotion.

Key wordsSummer maize; Deep tillage mode; Soil bulk density; Quality moisture content

基金項目魯東丘陵區(qū)小麥玉米水肥自然資源高效利用綜合技術(shù)集成與示范研究項目(2013BAD07B06-03)。

作者簡介孟凡勝(1977-)，男，山東郯城人，農(nóng)藝師，從事糧食高產(chǎn)栽培技術(shù)推廣工作。

收稿日期2016-04-05

中圖分類號S 344

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)12-052-04