王新俊，王桂英，王平馨，程建峰

(1.平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000；2.平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000)

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深松對隴東旱塬區(qū)土壤蓄水保墑及小麥產(chǎn)量的影響

王新俊1，王桂英1，王平馨2，程建峰1

(1.平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000；2.平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000)

[摘要]以傳統(tǒng)常規(guī)翻耕為對照，設(shè)置夏季深松和秋季深松兩種深松整地處理，研究了機械深松對隴東旱塬區(qū)耕層土壤蓄水保墑性能及小麥生長和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明：深松整地蓄水保墑效果明顯，小麥深松處理耕層15～35 cm土壤含 水量提高14.41%～17.13%，35 cm以上耕層土壤蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相當(dāng)于多增加7.79～9.29 mm的降水；深松能打破土壤犁底板結(jié)層，使25～35 cm耕層土壤容重下降4.92%～5.74%，從而改善土壤通透性，提高土壤入滲性能；深松能促進小麥健壯生長，產(chǎn)量平均增加531.45 kg/hm2，增產(chǎn)率10.46%；夏季深松效果好于秋季。

地處甘肅隴東黃土高原的平?jīng)鍪?，降水量少且季?jié)分布不均，全年降水主要集中在7、8、9三個月，冬春和夏初常出現(xiàn)持續(xù)少雨，除涇、汭河流域等少量川水區(qū)外，絕大部分山塬地土層深厚且農(nóng)田土壤大部分為黃綿土，地下水位深，天然降水成為土壤水分的唯一供給途徑，是典型的雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，水分已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物生長的主要限制因子之一。同時，受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方式影響和農(nóng)機具的局限，農(nóng)民長期習(xí)慣于用小型拖拉機旋耕或淺翻耕種，導(dǎo)致土壤耕深在20 cm左右，耕層逐年變淺，犁底層土質(zhì)板結(jié)堅硬，土壤保墑、抗旱、防澇、入滲能力和作物根系下扎能力下降，農(nóng)作物單產(chǎn)不高，總產(chǎn)量不穩(wěn)，嚴重威脅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。而采用農(nóng)機深松整地技術(shù)可打破犁底層，加深耕作層，改善土壤通透性，增強土壤蓄水保墑性能，提高作物對降水資源的利用效率，促進作物生長，提高作物產(chǎn)量。

為全面掌握深松整地在本區(qū)域的應(yīng)用效果，明確機械化深松作業(yè)對土壤蓄水保墑及作物生長和產(chǎn)量的影響，確定機械化深松的最佳時期，建立用地養(yǎng)地的長效機制，筆者于2014—2015年主持開展了冬小麥田機械化深松整地與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)耕作整地的對比試驗研究。

1試驗材料與方法

1.1試驗設(shè)計

試驗于2014年7月—2015年8月在平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)白廟鄉(xiāng)羅灣村的塬地上進行。試驗區(qū)屬隴東黃土高原具有代表性的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，地勢平坦，適宜機械化作業(yè)。試驗地選擇近幾年未深松的田塊，前茬為小麥，土質(zhì)為黃綿土，面積0.44 hm2，長131.0 m、寬33.6 m。試驗設(shè)夏季深松(夏季冬小麥收獲后伏耕期深松，SS)、秋季深松(秋季冬小麥播種前深松整地，AS)、傳統(tǒng)常規(guī)翻耕(對照，CK)三個處理。采取大區(qū)對比試驗，不設(shè)重復(fù)，每個處理區(qū)面積為10 m×120 m。深松處理區(qū)均采用1SZL-200A型深松旋耕聯(lián)合整地機作業(yè)，深松作業(yè)深度≥35 cm，作業(yè)后耕層深度一致，土壤蓬松，地表平整，達到“深、平、細、實”的深松作業(yè)質(zhì)量標準。對照區(qū)采用傳統(tǒng)機耕犁鏵翻耕作業(yè)，耕深18～22 cm，作業(yè)后符合傳統(tǒng)耕種質(zhì)量要求。夏季深松于2014年7月21日進行，秋季深松于2014年8月26日進行，對照于2014年7月21日進行傳統(tǒng)常規(guī)翻耕、8月26日進行播種前旋耕。參試小麥品種為當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N“隴原22號”，播種時間為2014年9月20日，播種量232.5 kg/hm2，施肥量為種肥磷酸二銨247.5 kg/hm2、尿素225.0 kg/hm2，其他各項耕種及田間管理措施與大田完全一致。

1.2測定內(nèi)容及方法

(1)土壤含水量、土壤容重測定。土壤含水量測定采用烘干法，土壤容重測定采用環(huán)刀法。田間取樣采用5點法，每點分別取0～15、15～25、25～35 cm三個耕層的土壤原狀土。分別于深松前、小麥秋苗期(11月上旬)、拔節(jié)期(3月下旬)、收獲期進行土壤容重、含水量測定。

(2)小麥生長情況調(diào)查。田間調(diào)查采用5點取樣法，每點調(diào)查面積1 m2(分蘗數(shù)、次生根數(shù)量和長度測定時每點選取50株)，分別于小麥秋苗期、拔節(jié)期、成熟期調(diào)查測定小麥基本苗密度、分蘗數(shù)、次生根數(shù)量和長度、株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)等小麥生長性狀指標。

(3)小麥產(chǎn)量測定。小麥成熟收獲時采用5點取樣法，每點選取67 m2單獨收獲進行測產(chǎn)考種，測定記載千粒重、單產(chǎn)量。

(4)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。采用DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1深松整地土壤含水量變化情況

由表1可見，小麥整個生育期35 cm以上耕層土壤含水量深松整地處理(SS、AS)與對照(CK)均有不同程度的差異，且隨著耕作層深度的增加，試驗各處理土壤含水量也隨之增加。方差分析結(jié)果表明，不同處理間，0～15 cm耕層土壤含水量差異不顯著(P>0.05)，變化不明顯；15～25和25～35 cm耕層土壤含水量有極顯著差異(P<0.01)，深松處理土壤含水量均有明顯增加，且增幅較大。不同深松處理，以夏季深松(SS)耕作層土壤含水量較高。

表1　小麥生育期不同處理各耕層土壤含水量

注：同一列中，深松與對照相比，標*表示差異顯著(P<0.05)，標**表示差異極顯著(P<0.01)，其余為差異不顯著(P>0.05)，下同。

夏季深松(SS)35 cm以上耕層土壤含水量平均增加2.35百分點、平均增幅13.03%，土壤蓄水量增加92.94 m3/hm2，相當(dāng)于多接納9.29 mm的降水。其中0～15 cm耕層土壤含水量平均增加0.86百分點、增幅5.03%，15～25 cm耕層土壤含水量平均增加3.06百分點、增幅17.13%，25～35 cm耕層土壤含水量平均增加3.13百分點、增幅16.34%。秋季深松(AS)35 cm以上耕層土壤含水量平均增加1.97百分點、平均增幅10.92%，土壤蓄水量增加77.91 m3/hm2，相當(dāng)于多接納7.79 mm的降水。其中0～15 cm耕層土壤含水量平均增加0.52百分點、增幅3.04%，15～25 cm耕層土壤含水量平均增加2.63百分點、增幅14.73%，25～35 cm耕層土壤含水量平均增加2.76百分點、增幅14.41%。

試驗結(jié)果表明，深松整地蓄水保墑效果明顯，能顯著提高15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量，有利于土壤蓄水保墑，且以夏季深松(小麥收獲后結(jié)合伏耕深松)蓄水保墑效果最佳。

2.2深松整地土壤容重變化情況

由表2可見，小麥整個生育期0～35 cm耕層土壤容重深松處理比對照均有不同程度的下降。其中：0～15 cm耕層平均土壤容重SS和AS均下降0.01 g/cm3，降低0.89%；15～25 cm耕層平均土壤容重，SS下降0.02 g/cm3、降低1.74%，AS下降0.03 g/cm3、降低2.61%；25～35 cm耕層平均土壤容重，SS下降0.07 g/cm3、降低5.74%，AS下降0.06 g/cm3、降低4.92%。方差分析結(jié)果表明，深松處理與對照之間0～15、15～25 cm耕層土壤容重差異不顯著(P>0.05)，25～35 cm土壤容重深松處理比對照顯著下降(P<0.05)。除對照(CK)外，夏季深松(SS)和秋季深松(AS)之間差異不顯著。

表2　小麥生育期不同處理各耕層土壤容重

試驗結(jié)果表明，深松能夠打破土壤犁底板結(jié)層，改善土壤通透性，特別對降低犁底層(25～35 cm)土壤容重有十分明顯的作用，有利于耕層土壤水分和養(yǎng)分傳導(dǎo)。

2.3深松整地土壤小麥生長情況

由表3統(tǒng)計分析可知，各處理與對照之間小麥生長性狀差異顯著(P<0.05)。深松處理與對照相比，秋苗期小麥平均基本苗數(shù)增加33.90萬株/hm2，拔節(jié)期有效分蘗數(shù)平均增加0.92個/株、次生根數(shù)量平均增多1.16個/株、次生根長度平均增加2.63 cm，成熟期株高平均增加4.34 cm。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小麥生長期，深松處理區(qū)小麥有效分蘗數(shù)增多，根系發(fā)達，葉片濃綠，長勢健壯，生長性狀明顯好于對照區(qū)。試驗結(jié)果表明，深松整地能促進小麥健壯生長，以夏季深松(SS)效果更顯著。

表3　不同處理小麥生長性狀

2.4深松整地土壤小麥產(chǎn)量測定結(jié)果

由表4可見，深松處理較對照小麥穗數(shù)平均增加12.8萬個/hm2、穗粒數(shù)平均增加1.8粒、千粒重平均增加0.48 g、折合產(chǎn)量平均增加531.45 kg/hm2，增產(chǎn)幅度10.46%。其中：夏季深松(SS)穗數(shù)平均增加13.8萬個/hm2、穗粒數(shù)平均增加1.9粒、千粒重平均增加1.00 g、折合產(chǎn)量平均增加596.10 kg/hm2，增產(chǎn)率11.74%；秋季深松(AS)穗數(shù)平均增加11.7萬個/hm2、穗粒數(shù)平均增加1.7粒、千粒重平均增加0.48 g、折合產(chǎn)量平均增加466.65 kg/hm2，增產(chǎn)率9.19%。深松處理區(qū)小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、單產(chǎn)量明顯高于對照區(qū)。試驗結(jié)果表明，深松整地具有顯著的增產(chǎn)效果，夏季深松優(yōu)于秋季深松。

表4　小麥產(chǎn)量測定結(jié)果

3討論

田間測試發(fā)現(xiàn)，在同一時段從相同單位面積表土層向耕層灌水時，深松整地處理區(qū)土壤水分入滲速度和入滲量顯著高于對照區(qū)(未深松區(qū))。未深松區(qū)水分是由地表層緩慢向下入滲，受犁底層的限制，水分入滲速度慢、入滲量少，在灌入水量稍加大時就會發(fā)生水分外溢現(xiàn)象；深松整地區(qū)由于打破了犁底板結(jié)層，水分先順深松鏟作業(yè)造成的虛土溝快速下滲到耕層底部，然后向四周土壤擴散入滲，因此水分入滲速度快、入滲量多，灌入水量稍加大時也不會發(fā)生水分外溢流失現(xiàn)象。由此可見，深松整地和傳統(tǒng)耕作整地接納雨水的方式不同，當(dāng)降雨量較小時地表水分入滲情況差別不大，但當(dāng)遇到較大降雨時，兩者的差異非常明顯。這也是深松處理與對照相比15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量顯著增加、25～35 cm耕層土壤容重顯著下降的主要原因。說明機械化深松整地技術(shù)的關(guān)鍵在于打破犁底層，改善土壤通透性，這樣可明顯加快土壤水分入滲速度，有利于耕層土壤充分接納儲存降水，特別是遇有較大降雨(大雨或者暴雨)時也會將降水及時入滲到耕層土壤內(nèi)，避免因大暴雨沖刷而造成的水土流失和農(nóng)田環(huán)境破壞。這也是深松整地在黃土高原旱作農(nóng)業(yè)區(qū)改善土壤物理性狀、蓄水保墑、減少地表徑流、促進作物生長、增加作物產(chǎn)量的優(yōu)勢所在。

國內(nèi)許多專家對深松技術(shù)進行了大量研究，深入分析了深松技術(shù)的理論、方法，以及深松作業(yè)對土壤物理特性、作物生長和產(chǎn)量等的影響[1-6]，但有關(guān)本區(qū)域的研究報道較少。本研究結(jié)果表明，深松SS和AS處理與CK之間除0～15 cm土壤含水量、0～25 cm土壤容重差異不顯著外，其他均有極顯著或顯著差異，說明SS和AS處理可明顯降低耕層土壤容重、增強土壤蓄水保墑性能、促進小麥生長、提高小麥產(chǎn)量。深松整地能使小麥生育期15～35 cm耕層土壤含水量增加2.63～3.13百分點，增幅14.41%～17.13%，35 cm以上耕層蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相當(dāng)于多增加7.79～9.29 mm的降水；25～35 cm耕層土壤容重降低0.06～0.07 g/cm3，降幅為4.92%～5.74%；小麥有效分蘗數(shù)增多、根系發(fā)達，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重增加，增產(chǎn)小麥466.65～596.10 kg/hm2、增產(chǎn)率9.19%～11.74%。當(dāng)?shù)匦←溙锷钏勺鳂I(yè)適宜時間為夏、秋兩個季節(jié)，以小麥收獲后的夏季深松蓄水保墑和增產(chǎn)效果較好。本研究是對本區(qū)域有關(guān)研究結(jié)果的補充和完善，深松對本區(qū)其他方面的影響還有待進一步研究。

4結(jié)論

深松整地能夠打破土壤犁底板結(jié)層，改善土壤通透性，具有顯著的蓄水保墑效應(yīng)，能顯著提高15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量；能降低土壤容重，改善土壤物理性狀，特別對降低犁底層(25～35 cm)土壤容重有十分明顯的作用；能加快土壤水分入滲速度，提高旱地土壤接納儲存天然降水性能和作物充分利用水分的能力，防止水土流失；促進小麥健壯生長，增產(chǎn)效果顯著。因此，在隴東旱塬區(qū)開展機械化深松整地，對于破解旱作農(nóng)業(yè)區(qū)水分限制因子，提升農(nóng)田水資源利用效率，促進糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)發(fā)揮著極其重要的作用，機械化深松整地是適合旱作地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點的農(nóng)機化關(guān)鍵技術(shù)措施。

(平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站有關(guān)技術(shù)人員參加了田間試驗調(diào)查、取樣和室內(nèi)測定工作，特此致謝！)

[參考文獻]

[1] 韓啟哲.黃土高原推行全方位深松耕作技術(shù)的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,1997,13(增刊):279-283.

[2] 張祥彩,李洪文,王慶杰,等.我國北方地區(qū)機械化深松技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)機化研究,2015(8):261-264.

[3] 齊華,劉明,張偉建,等.深松方式對土壤物理性狀及玉米根系分布的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，2012,27(4)：191-196.

[4] 徐璐,王志春,趙長巍,等.深松對吉林西部低產(chǎn)旱田土壤物理特性的影響[J].土壤與作物,2012,1(2):121-125.

[5] 黃明,吳金芝,李友軍,等.不同耕作方式對旱作區(qū)冬小麥生產(chǎn)和產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(1):50-54.

[6] 王育紅,姚宇卿,呂軍杰,等.豫西旱坡地高留茬深松對冬小麥生態(tài)效應(yīng)的研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2004,12(2):146-148.

(責(zé)任編輯徐素霞)

[中圖分類號]S157.42

[文獻標識碼]A

[文章編號]1000-0941(2016)07-0036-04

[作者簡介]王新俊(1962—)，男，甘肅涇川縣人，高級農(nóng)藝師，學(xué)士，長期從事農(nóng)業(yè)植物保護及農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣工作。

[收稿日期]2015-11-15

[基金項目]國家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項目(31360098，31270754)；甘肅省基礎(chǔ)研究創(chuàng)新群體項目(145RJIA335)；甘肅省青年科技基金項目(1506RJYA157，145RJYA270)

[關(guān)鍵詞]深松；土壤水分；小麥；產(chǎn)量；隴東旱塬區(qū)