楊 凈,藺國倉,孫美樂,張潤龍,仙 鶴,宋 剛,任向榮,張 俊,馮懷章

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場，新疆 烏魯木齊 830012)

土壤深松對糯玉米生長表現(xiàn)及土壤理化性質(zhì)的影響

楊 凈,藺國倉,孫美樂,張潤龍,仙 鶴,宋 剛,任向榮,張 俊,馮懷章*

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場，新疆 烏魯木齊 830012)

【目的】研究土壤深松對糯玉米生長表現(xiàn)及土壤理化性質(zhì)的影響?！痉椒ā坎捎猛寥郎钏蛇M(jìn)行春季播前整地并通過定點取樣測定了土壤容重、田間持水量、土壤養(yǎng)分、生長期土壤含水量和土壤松緊度，調(diào)查分析了玉米關(guān)鍵生育期生長表現(xiàn)(農(nóng)藝性狀、葉綠素含量、根系和鮮穗產(chǎn)量)。【結(jié)果】土壤深松對糯玉米的生長發(fā)育及土壤理化性質(zhì)影響明顯。與傳統(tǒng)土壤翻耕整地相比，深松配合拔節(jié)期、孕穗期追施氮肥時，玉米株高、穗位高、鮮穗產(chǎn)量和根系鮮重最大，分別為192.8 cm、130.8 cm、18816.35 kg/hm2和275.7 g，較傳統(tǒng)耕作追肥處理高3.9 %、2.5 %、12.8 %和35.9 %，土壤保水性和土壤疏松度提高20.4 %和86.0～178.0 PSI，土壤容重降低10.0 %～22.5 %?！窘Y(jié)論】本研究結(jié)果為進(jìn)一步推進(jìn)土壤深松技術(shù)在新疆北部地區(qū)玉米種植應(yīng)用方面奠定了基礎(chǔ)，對玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培具有重要意義。

土壤深松；玉米；生長表現(xiàn)；土壤理化性質(zhì)

【研究意義】土地結(jié)構(gòu)的好壞直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。土壤深松技術(shù)是利用機(jī)械松動土壤，打破犁底層，加深耕作層，創(chuàng)造虛實并存的土壤構(gòu)造的耕作技術(shù)[1-2]。深松與傳統(tǒng)翻耕耕作相比，可以有效打破犁底層[3]，改善土壤結(jié)構(gòu)，起到增產(chǎn)作用[4]，對于我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展都具有深遠(yuǎn)影響。玉米是世界三大糧食作物之一，用途廣泛，在世界糧食生產(chǎn)中一直占有舉足輕重的地位。鮮食玉米是當(dāng)今世界新開發(fā)的十大高檔蔬菜品種之一。近年來，甜、糯玉米用作鮮食成為休閑食物，市場對甜糯玉米的需求越來越大，對玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)提出了新的要求?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人針對翻耕法、深松耕作、保護(hù)性耕作和粉壟技術(shù)對土壤物理化學(xué)性質(zhì)或作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面的影響作用進(jìn)行了研究[3-10]。許多科學(xué)研究者通過實驗證明，連續(xù)的翻耕后的土表大面積長期裸露，這樣使得耕層土壤太松，地面裸露，易形成水土流失和風(fēng)蝕[11]；促進(jìn)好氣性分解，土壤有機(jī)質(zhì)礦化過甚；破壞土壤結(jié)構(gòu)較重，以至于不能實現(xiàn)養(yǎng)地的長期目標(biāo)。【本研究切入點】深松作為農(nóng)業(yè)土壤耕作技術(shù)愈來愈受到重視目前已被廣泛采用。土壤深松后，土壤的透性得以改善，隨通氣孔度加大，導(dǎo)熱性增強(qiáng)而促使地溫有所提高[9]，明顯降低土壤容重，有效打破犁底層，孔隙度增大[4,9]，耕層內(nèi)平均含水率提高[2,5-6,9,13]。新疆北部耕地土壤具有 “白、板、干”特點，是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要原因?！緮M解決的關(guān)鍵問題】目前，新疆針對深松技術(shù)整地的應(yīng)用研究相對較少。本論文擬通過深松技術(shù)的應(yīng)用研究，明確在灰漠土土壤條件下進(jìn)行深松的應(yīng)用效果，包括深松對糯玉米生長及土壤性質(zhì)的作用，為新疆深松技術(shù)的推廣應(yīng)用提供證據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2014年至2015年在新疆烏魯木齊市北郊新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場(87°47′E，43°95′N)進(jìn)行，土壤主要是灌耕灰漠土，土質(zhì)以輕、中壤土為主，水源為地下水，前茬作物為豇豆。試驗田耕作層土壤pH 9.0，含有機(jī)質(zhì)14.16 g/kg，速效氮91.75 mg/kg，速效磷16.60 mg/kg，速效鉀258.00 mg/kg，鹽分2.35 g/kg。試驗田年平均氣溫8℃，年平均降水量194.6 mm，年平均蒸發(fā)量2571.0 mm，無霜期174 d。日照時數(shù)2733.6 h，≥10 ℃的積溫3063.3 ℃，是溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)，適合玉米生長。

試驗選用鮮食糯玉米京科糯2000為材料，設(shè)計安排土壤深松與施肥相組合，共4個處理，分別是深松底肥、深松底肥+追肥、傳統(tǒng)耕作底肥、傳統(tǒng)耕作底肥+追肥。傳統(tǒng)耕作方式采用大馬力拖拉機(jī)掛犁鏵翻耕，耕作深度30 cm。土壤深松采用深松器進(jìn)行，在傳統(tǒng)耕作基礎(chǔ)上深松土，深度45 cm。施肥方式分為施底肥、施底肥+追肥兩種。底肥施用三料10 kg、磷酸二胺15 kg、硫酸鉀10 kg，追肥尿素20kg。密度為49 500株/hm2。采用南北行向種植，行距62.5 cm。小區(qū)為8行區(qū)，長度7 m，重復(fù)3次。4月30日播種，8月10日收獲。

1.2 方法

1.2.1 玉米生長表現(xiàn)測定 (1)農(nóng)藝性狀測定。拔節(jié)期、孕穗期、灌漿后期選取長勢均勻的連續(xù)的同行植株10株，測定株高、 穗位高、 莖粗(莖基部第二節(jié))[14-15]。

(2)葉綠素測定。采用SPAD-502葉綠素儀在玉米拔節(jié)期、孕穗期和灌漿后期測定，每個處理選取10株連續(xù)的、長勢一致的植株，選取頂端第一片完全展開葉，從葉片基部至葉尖等距離測定5個點葉綠素含量，計算平均值。

(3)根系測量。采收玉米后，每個處理選取相鄰5株，測定根的鮮重、根數(shù)、根長和根粗，取平均值。

(4)鮮穗性狀測定。成熟期每小區(qū)收獲玉米2行(每行5 m)，稱所有果穗總鮮重，按平均鮮穗重從所收果穗中隨機(jī)選取 10 穗考種，主要測鮮穗的穗重、穗長、禿尖長、穗粗、百粒重、穗行數(shù)、行粒數(shù)[12]。計算玉米鮮穗產(chǎn)量。每個小區(qū)選取50穗測定商品穗率，按加工標(biāo)準(zhǔn)分級，計算每個等級商品穗百分比。

1.2.2 土壤性質(zhì)測定 (1)土壤容重和田間持水量測定。采用環(huán)刀法，整地前和收獲后各測定1次，分0～20，20～40 cm土層測定。

(2)土壤含水量測定。每次灌水前后采用烘干法定點測土壤含水量，測定深度0～20，20～40 cm。

(3)土壤緊實度測定。用土壤松緊度儀于苗期、拔節(jié)期、孕穗期和成熟期分別測定深度0～20，20～40 cm的土壤緊實度。

(4)土壤養(yǎng)分測定。玉米播種前和收獲后，分層取0～20，20～40 cm深的土壤樣本，測定土壤的有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、pH值和總鹽含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 和DPS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤深松對玉米生長表現(xiàn)的影響

2.1.1 關(guān)鍵生育期玉米株高、穗位高、莖粗比較 不同處理的玉米植株性狀測量值均是隨生育期的推進(jìn)而增大；同一處理植株性狀隨肥力的降低也呈降低趨勢(表1)。從株高和穗位高來看，在相同施肥條件下，深松處理均比傳統(tǒng)耕作測量值大，深松追肥時，株高、穗位高最大，分別較傳統(tǒng)耕作追肥處理高3.9 %和2.5 %。就單株莖粗而言，各耕作、施肥水平條件下，深松處理與傳統(tǒng)耕作差異不顯著。

2.1.2 關(guān)鍵生育期各處理葉片SPAD值 從不同生育期葉片SPAD值變化(圖1)來看，各處理的SPAD值從拔節(jié)期到成熟期均表現(xiàn)出高、低、高的變化趨勢，其值變化范圍在49.1～55.8，深松底肥+追肥區(qū)SPAD值波動最小，保持在54.1～54.8。孕穗期各處理玉米葉片SPAD值相差較大，深松底肥+追肥區(qū)達(dá)最大值，其次為傳統(tǒng)底肥+追肥區(qū)，底肥區(qū)SPAD值均較小，比底肥+追肥區(qū)低10.2 %～8.7 %。

表1 不同處理糯玉米關(guān)鍵生育期農(nóng)藝性狀對比Table 1 the contrast of agronomic traits of waxy maize during key growth period of different treatment

圖1 各處理玉米關(guān)鍵生育期葉片SPAD值Fig.1 Leaf SPAD values in the key growth period of corn in all the treatments

2.1.3 根系生長情況 施底肥時，深松處理的玉米根系鮮重明顯高出傳統(tǒng)耕作35.9 %，追肥時兩者相差不大(表2)。深松追肥的根數(shù)最多，較其他處理高出4.8 %～18.9 %，根粗最大，較其他處理高2.5 %～36.6 %。深松底肥的根長最大，而傳統(tǒng)耕作的根幅大于深松處理。

2.1.4 鮮穗性狀與產(chǎn)量 從糯玉米鮮穗各性狀的測試值比較，深松底肥+追肥時鮮穗穗重、穗長和百粒重最大，分別達(dá)417.0 g、22.56 cm和38.4 g。傳統(tǒng)底肥區(qū)鮮穗禿尖最大，百粒重最小，為3.05 cm和29.4 g。2種施肥處理中，深松區(qū)鮮穗出籽率相差不大，而傳統(tǒng)區(qū)鮮穗出籽率相差較大，底肥+追肥區(qū)比底肥區(qū)高出16.3 %。

從變異系數(shù)來看，各處理的糯玉米鮮穗穗重和禿尖長的變異系數(shù)較大，分別為17.23 %和28.13 %，其它各項性狀的變異系數(shù)在2.20 %～14.50 %，表明糯玉米鮮穗性狀的遺傳變異基礎(chǔ)較窄。

將不同處理區(qū)鮮穗進(jìn)行商品穗統(tǒng)計。按照鮮穗穗長，將不同處理區(qū)的鮮穗劃分為不同等級的商品穗，16.00 cm以上為商品穗，穗長達(dá)22.00 cm以上為特級穗，20.00～21.99 cm的為一級穗，18.00～19.99 cm為二級穗，16.00～17.99 cm為三級穗，16.00 cm以下的為等外品。深松底肥+追肥區(qū)商品穗率最高，達(dá)到100 %，一級率最大，達(dá)41.67 %。表明深松追肥有利于糯玉米鮮穗生長，可提高商品穗率。

將不同處理糯玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素參數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明4種處理下穗重、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量表現(xiàn)為：深松底肥+追肥>傳統(tǒng)底肥+追肥>深松底肥>傳統(tǒng)底肥，其中，穗重和穗粒數(shù)深松底肥+追肥與傳統(tǒng)底肥+追肥間差異未達(dá)到顯著水平，深松底肥與傳統(tǒng)底肥達(dá)極顯著水平，百粒重達(dá)極顯著水平。從實測產(chǎn)量來看，追肥區(qū)深松與傳統(tǒng)耕作達(dá)極顯著水平，2種耕作底肥區(qū)差異不顯著。

2.2 土壤深松對土壤性質(zhì)的影響

2.2.1 土壤容重和田間持水量 從表6可以看出：春季深松處理后，0～20 cm土壤的持水量均增大，較深松整地前高22.42 %～32.35 %，而20～40 cm土壤的持水量有所降低，較深松整地前低11.36 %～25.39 %；深松追肥區(qū)20～40 cm土壤持水量變化不大，而傳統(tǒng)耕作追肥區(qū)20～40 cm持水量明顯降低。

土壤容重較深松整地前小10.0 %～22.5 %，其中0～20 cm土壤容重下降幅度稍大，下降幅度15.0 %～22.5 %，20～40 cm土壤容重下降幅度稍小，在10 .0 %～20.1 %。

表2 不同處理玉米根系測定Table 2 Different processing of maize root system

表3 各處理糯玉米主要農(nóng)藝性狀變異情況Table 3 Variations of waxy corn in agronomic traits

表4 不同處理糯玉米商品率對比Table 4 Comparison of different treatments of waxy corn (%)

表5 不同處理下糯玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 5 Yield and its components of waxy corn in different treatments

注:數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示差異達(dá)0.05、0.01顯著水平。
Note:Different capital letters and small letters respectively show significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels.

田間最大持水量變化特點：底肥時，0～20 cm深松較傳統(tǒng)高5.9 %，20～40 cm傳統(tǒng)的較深松高15.8 %；追肥時，0～20、20～40 cm深松分別較傳統(tǒng)高69.7 %和24.3 %。

土壤容重變化特點：底肥時，0～20、20～40 cm深松分別較傳統(tǒng)低2.1 %和7.8 %；追肥時，0～20、20～40 cm深松分別較傳統(tǒng)低8.8 %和1.3 %。

2.2.2 土壤含水量 從全生育期0～40 cm土層的土壤含水量變化來看，土壤濕度在14 %～30 %波動。深松和傳統(tǒng)耕作處理的0～20 cm土層的含水量變化情況是：苗期，深松>傳統(tǒng)耕作；拔節(jié)期至灌漿期，傳統(tǒng)耕作>深松；灌漿后期至采收期，傳統(tǒng)耕作、深松數(shù)值接近。0～40 cm的變化情況是：主體在20 %～25 %；苗期，傳統(tǒng)耕作和深松濕度接近，在23 %上下波動；拔節(jié)期至成熟期，深松<傳統(tǒng)耕作，抽雄前相差10 %，差距達(dá)到最大。

從全生育期同一耕作的不同土層含水量變化動態(tài)看，表土濕度在13 %～22 %，20 cm的在10 %～29 %，40 cm的在18 %～30 %。傳統(tǒng)耕作40 cm土層的土壤含水量除拔節(jié)期大于深松外，其它時期始終高于表土和20 cm土層，40 cm的比表土和20 cm的最大高出10 %。 深松的不同深度土層的土壤含水量變化為：拔節(jié)至散粉吐絲期，20 cm>40 cm>表土，散粉期至灌漿期， 40 cm>20 cm>表土，灌漿后期，表土仍最小，20與40 cm的接近，變化趨勢一致。

表6 不同處理田間持水量和土壤容重變化Table 6 Changes of water content and soil bulk density in different treatments

圖2 深松區(qū)與傳統(tǒng)耕作0～20 cm土壤濕度Fig.2 Deep loosening area and traditional tillage 0-20 cm soil moisture

圖3 深松區(qū)與傳統(tǒng)耕作20～40 cm土壤濕度Fig.3 Deep loosening area and traditional tillage 20-40 cm soil moisture

2.2.3 深松處理后土壤緊實度變化 不同處理隨著土層的加深土壤的緊實度增加(圖4)，在0～30 cm土層較低，變動在86～228 PSI(1PSI=7 kPa)。在30～40 cm土層土壤的緊實度變動在178～300 PSI。在0～40 cm耕作層內(nèi)，深松處理的土壤緊實度均顯著低于傳統(tǒng)耕作方式，土層土壤緊實度差異顯著。

2.2.4 土壤養(yǎng)分 由表7可知，春季整地前0～40 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量11.5～16.8 g/kg，速效氮82.2～101.3 mg/kg，速效磷14.6～18.6 mg/kg，速效鉀181.0～335.0 mg/kg，pH值9.0，總鹽1.8～2.9 g/kg。其中，有機(jī)質(zhì)、速效氮、pH在0～20 cm值較高，而速效磷、速效鉀、總鹽在20～40 cm較高。

圖4 不同土層土壤緊實度情況Fig.4 Two kinds of farming soil compactness

由表8～10可知：秋季不同處理區(qū)的土壤養(yǎng)分6項指標(biāo)均有差異，總體來看，0～40 cm土壤的pH在8.09～8.36，總鹽0～3.4 g/kg，有機(jī)質(zhì)11.5～18.1 g/kg，速效氮32.5～80.3 mg/kg，速效磷8.6～30.4 mg/kg，速效鉀175.0～345.0 mg/kg。春季和秋季土壤養(yǎng)分變化規(guī)律：pH降低0.6～0.9，速效氮降低20～50 mg/kg，速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)稍有增加。春季深松區(qū)有機(jī)質(zhì)含量高，速效氮低，速效磷、鉀高，pH相差不大，追肥區(qū)總鹽含量高。

3 討 論

國內(nèi)學(xué)者曾針對深松技術(shù)在玉米栽培中進(jìn)行研究。宮亮等人探討不同耕作方式對土壤水分和玉米生長發(fā)育的影響表明，翻耕或深松處理均有利于土壤含水量的提高，延緩了玉米生育后期葉片的衰老[5]?？讜悦魍ㄟ^研究深松、常規(guī)旋耕、免耕不同耕作方式對土壤物理性狀及玉米產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)深松對土壤容重、土壤堅實度、土壤含水量、土壤田間持水量及玉米產(chǎn)量的影響均優(yōu)于其他方式[3]。這些結(jié)果與本試驗的結(jié)論一致。

表7 春季0～40 cm土壤養(yǎng)分Table 7 0-40 cm soil nutrients in spring

表8 不同處理春季和秋季0～40 cm土壤養(yǎng)分對比Table 8 Comparison of soil nutrient in different treatments of 0-40 cm soil in spring and autumn

表9 不同處理玉米秋季收獲后0～20 cm土壤養(yǎng)分Table 9 0-20 cm soil nutrients in different treatments after autumn harvest

表10 不同處理玉米秋季收獲后20～40 cm土壤養(yǎng)分Table 10 20-40 cm soil nutrients in different treatments after autumn harvest

研究表明，從糯玉米生長表現(xiàn)來看，在相同肥力條件下，深松處理株高和穗位高均比傳統(tǒng)耕作測量值大。就單株莖粗而言，深松處理與傳統(tǒng)耕作差異不顯著。各處理的SPAD值從拔節(jié)期到成熟期均表現(xiàn)出高、低、高的變化趨勢，深松高肥區(qū)SPAD值波動最小。深松追肥時鮮穗穗重、穗長和百粒重最大，深松施肥區(qū)商品穗率達(dá)到100 %。從實測產(chǎn)量來看，深追產(chǎn)量最高，與傳追達(dá)極顯著水平。

從土壤理化性質(zhì)來看，與傳統(tǒng)耕作相比，春季深松后0～20 cm土壤的持水量增大，土壤容重較深松整地前降低，0～20 cm土壤容重下降幅度較大。全生育期20 cm的土壤濕度在10 %～29 %，40 cm的在18 %～30 %。在0～40 cm耕作層內(nèi)，深松處理的土壤緊實度均顯著低于傳統(tǒng)耕作方式，土層土壤緊實度差異顯著。春季深松區(qū)有機(jī)質(zhì)含量高，速效氮低，速效磷、鉀高，pH相差不大，追肥區(qū)總鹽含量高。

4 結(jié) 論

在新疆北疆灰漠土壤地區(qū)，土壤易板結(jié)、保水性差，對植物根系的生長具有束縛性。與傳統(tǒng)耕作相比，土壤深松耕作土壤疏松度大大增大，保水性增強(qiáng)，土壤肥力得到提高，更加有利于玉米根系生長，使根數(shù)增多，根變粗，葉綠素含量高于常規(guī)耕作，單穗性狀優(yōu)于常規(guī)耕作。因此，深松處理較適合土壤易板結(jié)土壤耕作，是促進(jìn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的一種耕作方式，具有一定的推廣價值。

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EffectsofSubsoilingonExpressionofGrowthofWaxyMaizeandPhysicalandChemicalPropertiesofSoil

YANG Jing,LIN Guo-cang,SUN Mei-le,ZHANG Run-long,XIAN He,SONG Gang,REN Xiang-rong,ZHANG Jun,FENG Huai-zhang*

(Xinjiang Academy of Agricultural Sciences Comprehensive Testing Ground,Xinjiang Urumqi 830012,China)

【Objective】This research was conducted to study the effects of deep loosening at waxy maize growth performance and the soil physical and chemical properties.【Method】Spring deep loosening soil preparation before sowing seed processing was conducted.The soil bulk density,growing up field capacity,soil nutrient and soil moisture content and soil firmness were determinated through the fixed-point sampling.The key growth period of maize growth performance was investigated and analyzed,including agronomic traits,chlorophyll content,root and fresh ear yield.【Result】The influence of deep loosening on waxy maize growth and soil physical and chemical properties is obvious.Compared with conventional tillage,when the soil was deep loosened and fertilized,plant height,ear height,fresh ear yield and root fresh weight were the largest，respectively reaching 192.8 cm,130.8 cm,18816.35 kg/hm2and 275.7 g,higher than traditional farming fertilizer treatment 3.9 %,2.5 %,12.8 % and 35.9 %.Soil water retention and degrees were higher than that of conventional tillage,respectively,of 20.35 % and 86-178 psi.Deep soil bulk density loosed 10 % to 22.5 % than that before soil preparation.【Conclusion】The study will provide a basis for promoting the soil deep loosening technology application in northern xinjiang,which is of great significance to high quality and high yield cultivation of maize.

Soil subsoiling; Waxy maize; Expression of growth;Physical and chemical properties of soil

1001-4829(2017)4-0796-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.015

2016-06-03

烏魯木齊市科技計劃項目(C141210003)；新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年基金項目(xjnkq-2015018)

楊 凈(1982-)，女，新疆烏魯木齊市人，碩士研究生，農(nóng)藝師，主要研究方向為作物栽培，E-mail：380589385@qq.com，Tel：13369656703，*為通訊作者，E-mail: feng9968@126.com。

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(責(zé)任編輯 李 潔)