孟戰(zhàn)贏，李小東，郭 黨，韓衛(wèi)紅

（洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽 471023）

為了提高玉米產(chǎn)量，就必須對物理性狀不良的土壤進(jìn)行改良或采用適宜的耕作栽培管理技術(shù)。不同耕作措施對作物生長發(fā)育的影響不同，如連續(xù)多年實(shí)施土壤深松，會使土壤生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化。秸稈還田對夏玉米的生長沒有不良影響，甚至還能促進(jìn)玉米的生長發(fā)育，提高玉米產(chǎn)量。秋收后不同深度的深松處理均能提高土壤含水量［1]，有利于玉米后期的生長發(fā)育［2]。然而，深松耕作會導(dǎo)致玉米病原菌數(shù)量增加，致使玉米病原真菌及其病害的發(fā)生程度也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致玉米病害加重［3]。秸稈還田能改良土壤，提高產(chǎn)量，但不同作物品種、不同產(chǎn)量水平條件下秸稈還田對土壤肥力及理化性狀產(chǎn)生的作用有所不同［4～12]，主要原因可能是速效K含量與秸稈直接還田有關(guān)［13]。對此，學(xué)界有不同的看法［14，15]。

學(xué)界對于豫西干旱少雨丘陵地區(qū)不同耕作方式對夏玉米產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響的研究還很少。為解決黃淮海西部地區(qū)土壤緊實(shí)、耕層淺薄、通氣不良等問題，筆者通過定位試驗(yàn)研究了不同耕作方式對玉米產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響，通過機(jī)械化深松和深耕，配以秸稈還田，以為基于機(jī)械化的新型耕作制度改革提供參考依據(jù)，為生產(chǎn)上合理耕作提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2009～2012年連續(xù)4年在洛陽農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)地進(jìn)行定點(diǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)地灌排方便，地勢平坦，肥力上中等且均勻，便于調(diào)節(jié)和管理。土壤類型為褐土，土層深厚，質(zhì)地均勻，基礎(chǔ)肥力：有機(jī)質(zhì)13.8 g／kg，全氮1.16 g／kg，堿解氮66.8 mg／kg，有效磷11.6 mg／kg，速效鉀245.3 mg／kg。

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理。CK：常規(guī)耕作（旋耕）＋秸稈還田；CT：連續(xù)深耕＋秸稈不還田；CTS：連續(xù)深耕（30～35 cm）＋秸稈還田；SSS：深松40 cm＋秸稈還田。采用大區(qū)對比試驗(yàn)，順序排列，大區(qū)面積8 m×80 m。供試玉米品種鄭單958，60 cm等行距種植，株距27.8 cm，種植密度60 000株／公頃。

1.2 種植管理

2009年度前期略旱，中后期雨水充沛，陰雨寡照，氣溫及光照正常。玉米于6月10日播種，10月1日收獲，大喇叭口期（8月3日）撒施尿素150 kg／hm2，硫酸鉀187.5 kg／hm2，分別于6月15日、6月25日、8月13日各灌水1次。2010年玉米生育期間熱量資源充沛，氣溫適宜，但7、8月份降水量較往年偏大，7、8、9月份光照較往年偏少，陰雨寡照對玉米灌漿造成了一定的不利影響。6月15日播種，9月27日收獲，施純N 300 kg／hm2，P2O5150 kg／hm2，其中，1／3的氮肥和全部磷肥底施或苗期施入，2／3的氮肥在大喇叭口期追施；適時(shí)灌水。2011年降水充足，熱量充足，但光照偏少，花粒期陰雨天氣較多、日照持續(xù)不足。6月11日播種，9月27日收獲。2012年玉米生育期間熱量充足，平均氣溫和降水量與歷年相差不大，日照時(shí)數(shù)比歷年增加167.0 h。玉米生長中后期無大風(fēng)、低溫、冰雹等自然災(zāi)害，故而玉米能更好地進(jìn)行光合作用，有利于玉米的灌漿，千粒重明顯增加，穗重增加，玉米整體產(chǎn)量高于往年。5月30日播種，9月22日收獲。氮、磷、鉀的施肥量為純N 240 kg／hm2，P2O5120 kg／hm2，K2O 150 kg／hm2。氮肥分為底肥和追肥（小喇叭口期）兩次施入，比例為1∶1，磷、鉀肥隨底肥一次施入。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

（1）基本農(nóng)藝性狀。測量株高、穗位高，測定葉面積；在灌漿后期測定空稈率、雙穗率、倒伏率、病蟲害株率等。

（2）灌漿參數(shù)。玉米抽絲期選擇生長健壯一致的植株掛牌標(biāo)記，在授粉后每隔6 d每小區(qū)取3個(gè)果穗的中部籽粒100粒，稱其鮮重和干重。以開花后天數(shù)（t）為自變量，以開花后每隔6 d測得的千粒重為因變量（W），參照朱慶森等［15]和顧世梁等［16]的方法，通過CurveExpert 1.3軟件進(jìn)行擬合，得到logistic方程參數(shù)A、B、C（其中，A為終極生長量，B為初值參數(shù)，C為生長速率參數(shù)）。對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，并計(jì)算平均灌漿速率（V a）、最大灌漿速率（V m）、最大灌漿速率出現(xiàn)日（T m）、灌漿總天數(shù)（T）等參數(shù)值。

（3）土壤容重。環(huán)刀法測定土壤容重。測定深度0～60 cm，按10 cm分層，分層取土壤，烘干。重復(fù)3次。土壤容重（g／cm3）＝烘干土樣重／環(huán)刀容積。

（4）土壤R值。于2015年試驗(yàn)后測定0～40 cm土壤R值。土壤三相比理想狀態(tài)是50∶25∶25。采用冀保毅等［17]的土壤三相比偏離值R分析土壤三相比：

式中：R為所測土壤樣品三相比與適宜狀態(tài)下土壤三相比在空間距離上的差值；X為所測土壤樣品固相的數(shù)值，X＝100×（1-土壤孔隙度）；Y是所測土壤樣品液相的數(shù)值，Y＝100×土壤含水率；Z為所測土壤樣品氣相的數(shù)值，Z＝100×（土壤孔隙度-土壤含水率）；0.4為土壤固相數(shù)據(jù)所占有的權(quán)重；0.6為土壤氣相數(shù)據(jù)所占有的權(quán)重。

（5）考種計(jì)產(chǎn)。在收獲期測定穗長、穗粗、禿尖長、百粒重，計(jì)算產(chǎn)量、千粒重、穗數(shù)等參數(shù)值，并計(jì)算出籽率和經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)；用DPS3.01統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析；采用LSD法進(jìn)行不同處理間多重比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 耕作方式對夏玉米產(chǎn)量的影響

不同耕作措施對夏玉米產(chǎn)量的影響如表1所示。從表中可以看出，2009年SSS處理產(chǎn)量最高，為8336.4 kg／hm2，較對照增產(chǎn)12.3%，其次為CTS處理，較對照增產(chǎn)10.1%，且SSS處理和CTS處理產(chǎn)量相差不顯著，但均較CT處理和CK增產(chǎn)顯著，CT處理較CK減產(chǎn)0.3%；以后各年趨勢與2009年相同，SSS處理分別較CK增產(chǎn)19.3%、12.4%和23.7%，CTS處理較CK增產(chǎn)16.6%、5.6%和7.1%，CT處理分別較CK減產(chǎn)3.0%、1.3%和1.7%。SSS處理4年平均較CT增產(chǎn)16.9%，CTS處理4年平均較CT處理增產(chǎn)11.6%。表明深松有利于提高玉米產(chǎn)量，秸稈覆蓋較不覆蓋產(chǎn)量有所增加。

表1 各處理玉米產(chǎn)量比較

2.2 耕作方式對夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

各處理產(chǎn)量構(gòu)成因素如表2所示。從表中可以看出，不同處理間千粒重差異不顯著，CTS和SSS處理較對照相比略有增加，CT處理的千粒重則較對照略有減少；CT處理穗長較對照短0.38 cm，CTS和SSS處理則分別比對照長0.01、0.24 cm；穗粗同樣是CT處理較對照細(xì)，其他處理較對照略有增加；CT處理禿尖最長，CTS處理和SSS處理較對照分別短0.12、0.17 cm；SSS處理穗行數(shù)最大，而CTS處理行粒數(shù)最多；各處理出籽率均較對照高，且以SSS處理最高。從產(chǎn)量構(gòu)成因素可以看出，與對照相比，CTS處理和SSS處理主要增加了穗長、穗粗，降低了禿尖，增加了穗行數(shù)和行粒數(shù)，提高了出籽率，最終增加了產(chǎn)量；CT處理在穗長、穗粗及穗行數(shù)上均較對照低，且禿尖較對照長，其最終產(chǎn)量較對照有所降低。

表2 各處理玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素比較（4年平均）

2.3 耕作方式對夏玉米灌漿速率的影響

灌漿速率反映了籽粒千粒重的增加過程，對籽粒產(chǎn)量的形成具有重要影響。從圖1可以看出，4個(gè)處理的灌漿速率均呈拋物線趨勢，散粉前期灌漿速率急劇增加，在散粉后25～35 d達(dá)到最大值，其后下降。散粉35 d之后，SSS處理灌漿速率均較CK大，而CT處理和CTS處理較CK小。SSS處理散粉后15 d前灌漿速率較小，之后灌漿速率最高，且后期灌漿速率較大。而CT處理在散粉15 d之后均最小。

圖1 不同處理玉米籽粒灌漿速率（4年平均）

不同處理的灌漿參數(shù)如表3所示。從表中可以看出，SSS處理平均灌漿速率和最大灌漿速率均最大，較CK高0.4 mg／d·粒和1.3 mg／d·粒，CT處理最小，較CK低0.2 mg／d·粒和0.4 mg／d·粒；CTS處理最大灌漿速率出現(xiàn)日出現(xiàn)最晚，為散粉后29.7 d，較CK晚0.7 d，且灌漿總天數(shù)最長，為72.1 d，較CK長5.7 d。最終籽粒產(chǎn)量以SSS處理最大，較CK多2.2 g／1000粒，CT處理最小，較CK低3.1 g／1000粒。

SSS處理有利于提高散粉中后期灌漿速率，增加平均灌漿速率和最大灌漿速率，最終增加千粒重，而CT處理則較CK降低了中后期灌漿速率、平均灌漿速率和最大灌漿速率，最大灌漿速率出現(xiàn)日較早，灌漿總天數(shù)較少，最終千粒重最低。表明深松有利于改善玉米灌漿特性，覆蓋有利于玉米籽粒灌漿。

2.4 耕作方式對夏玉米散粉后單株葉面積變化的影響

圖2 不同處理灌漿期單株葉面積變化（4年平均）

葉面積是玉米植株光合作用的重要器官，隨著吐絲后生育期的延遲，單株葉面積逐漸減小。通過對吐絲后單株葉面積減小幅度的比較，可以判斷不同處理葉片持綠性和抗早衰的能力。從圖2中4年處理灌漿期單株葉面積變化可以看出，隨著吐絲后天數(shù)的推移，各處理單株葉面積均有所下降，其中SSS處理單株葉面積始終最大，而CT處理則始終最小，CTS處理和CK在吐絲20 d之后差異較小。因此，深松處理可以使單株葉面積始終保持較大，且下降速率較小，而CT處理則單株葉面積均較小，且下降速率較快。

2.5 耕作方式對夏玉米播種前和收獲后不同土層土壤容重的影響

土壤容重和含水量直接影響土壤機(jī)械阻力。多數(shù)研究表明，容重對植物株高和地上干物質(zhì)量都有影響。從播種前后玉米田土壤容重的變化可以看出，0～10、30～40和50～60 cm土層容重增加，而10～20、20～30和40～50 cm土層容重減小。收獲后各處理土壤容重變化為：CT處理在10～20、20～30、40～50、50～60 cm土層容重較CK減小，在0～10、30～40 cm土層容重較CK增加；CTS處理則是在0～10、10～20、20～30 cm土層容重較CK減小，在30～40、40～50、50～60 cm土層容重較CK增加；SSS處理在0～10、10～20、40～50 cm土層容重較CK減小，在20～30、30～40、50～60 cm土層容重較CK增加（表4）。

表4 不同處理各土層土壤容重比較（4年平均） g／cm3

CTS處理在0～30 cm土層容重收獲后較CK有所下降，CT處理則在10～30 cm土層容重收獲后較CK有所下降，SSS處理則在0～20 cm土層容重有所下降。各處理在收獲后耕層容重均有所降低，說明深松和覆蓋有利于土壤容重的改善。CT處理0～10 cm和20～30 cm土層容重收獲后較CTS處理容重增加。SSS處理在40～50 cm土層容重有所降低，說明深松對玉米根系下扎有利，但在20～30 cm土層容重有所增加，說明深松在打破犁底層方面需要加以改善。

2.6 耕作方式對不同土層土壤R值的影響

土壤R值是反應(yīng)土壤三相比的物理性狀指標(biāo)，R值越小，土壤結(jié)構(gòu)越接近理想狀態(tài)。從表5中可以看出，實(shí)施處理后各土層R值和平均R值均有較大程度的降低。不同處理間不同土層R值有所不同，0～10 cm和10～20 cm土層SSS處理R值最小，且和其他處理差異顯著；20～30 cm和30～40 cm土層則是CT處理R值最小，且和其他處理差異顯著；各土層平均R值則是各處理和CK差異顯著，而處理間則差異較小。說明多年的耕作試驗(yàn)改善了土壤R值，且各處理土壤R值均與CK有顯著差異。

表5 不同處理及實(shí)施前后的土層土壤R值

3 小結(jié)與討論

深松能夠增加玉米產(chǎn)量，同時(shí)改善土壤物理狀況［18，19]。本試驗(yàn)表明，深松處理（SSS）和傳統(tǒng)耕作（CK）相比，4年平均玉米產(chǎn)量增加了16.9%，降低了散粉后植株葉片衰老速度，改善了土壤耕層容重和土壤R值，是一種有效的耕作措施，可以推廣應(yīng)用。秸稈覆蓋在土壤表層能防止水分過快散失，改善了土壤表層結(jié)構(gòu)，因此，較不覆蓋處理增強(qiáng)了中后期玉米灌漿速率，增大了平均灌漿速率和最大灌漿速率，相應(yīng)地最大灌漿速率持續(xù)時(shí)間也有所延長，從而增加了灌漿總天數(shù)，這也可能與本地區(qū)玉米后期經(jīng)常降水量不足有關(guān)。該結(jié)果與張俊鵬等［20]的研究結(jié)果一致。

玉米—小麥連年輪作耕種，改變了耕層土壤容重。深松能促進(jìn)作物對土壤深層水分的吸收，減少對土壤表層水分的消耗，提高了水分利用效率［21]。因此，對耕地進(jìn)行深松或深耕是有效的增產(chǎn)和改良土壤的方法。玉米深松播種后，耕層土壤容重下降，提高了土壤孔隙度，降低了根系穿透阻力，能夠改善玉米根系生長的土壤條件，提高土壤含水率，使根系粗壯，促進(jìn)了夏玉米的生長發(fā)育［22～24]。玉米收獲后土壤容重和R值的差異說明了深松對土壤物理狀況的改善起到了重要作用。

作物收獲后殘留了許多秸稈，焚燒不僅污染環(huán)境，也是資源的浪費(fèi)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈覆蓋較不覆蓋不僅產(chǎn)量提高了11.6%，同時(shí)也改善了玉米籽粒灌漿狀態(tài)，提高了玉米單株葉面積，有利于耕層土壤的物理性狀改善。秸稈還田不僅可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，同時(shí)還可以保墑增溫，促進(jìn)作物生長，因此應(yīng)該禁止焚燒，提倡秸稈還田。