韓成衛(wèi) 孔曉民 郝福庭 宋春林

摘要：為評價兩熟制條件下實施保護性耕作的可行性，探明魯西南潮褐土合理耕層構建的最佳耕作方式，提高玉米產量，設置田間定位試驗，研究免耕、常規(guī)旋耕、深松三種耕翻及不同秸稈處理方式組合對土壤物理性狀及玉米產量形成的影響。結果表明：“深松+秸稈還田”耕作模式的松土保墑和玉米增產效果最好。與秸稈不還田處理下免耕和常規(guī)旋耕相比，秸稈還田條件下深松處理在20～30、30～40 cm土壤容重平均下降11.3%、10.6%和7.6%、8.0%，玉米全生育期的土壤含水量提高8.1%～10.3%，土壤田間持水量增加3.6%～6.1%。秸稈還田配合深松處理下玉米穗長、穗粒數(shù)、千粒重等產量構成因素均有不同程度的改善，產量較秸稈不還田下免耕處理增產13.6%。因此，“秸稈還田+深松”耕作模式可作為本地區(qū)構建合理耕層結構、充分挖掘耕層潛力、提高玉米產量的推廣技術。

關鍵詞：耕作方式;秸稈還田;土壤物理性狀;玉米產量

中圖分類號：S152：S513.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）04-0100-05

Abstract The purpose of this experiment was to evaluate the feasibility of conservation tillage under double cropping system and identify the best cultivation method for building a reasonable soil structure and improving corn yield in cinnamon soil of the southwest of Shandong Province. The located field experiment was carried out to study the effects of no-tillage， conventional rotary tillage and deep scarification and different straw retention modes on the physical properties of cinnamon soil and the formation of corn yield. The results showed that the farming mode of subsoiling and straw returning was the most optimal to enhancing soil quality and corn yield. Compared with rotary tillage and no-tillage under no-straw returning， the soil bulk density in the 20～30- and 30～40-cm soil layers under subsoiling and straw returning treatment decreased averagely by 11.3%， 10.6% and 7.6%， 8.0% respectively. The soil moisture content and soil water storage capacity increased by 8.1%～10.3% and 3.6%～6.1% respectively in the whole corn growth period. In addition， corn yield components， such as ear length，kernels per spike and 1 000-grain weight were improved at different degrees after subsoiling and straw returning treatment. And the corn yield was 13.6% higher compared with no-tillage with no straw returning treatment. It was concluded that subsoiling and straw returning could provide a new and effective way to build rational plough layer construction， fully excavate plough layer potential and increase crop yield in the region.

Keywords Tillage methods; Straw returning; Soil physical properties; Corn yield

近年來，由于我國長期延用表層旋耕為主的耕作方式以及玉米常年連作，土壤質量退化問題日益突出，耕層變淺，土壤結構緊實，有效耕層土壤量顯著減少，土壤蓄水保肥能力嚴重下降，嚴重制約我國玉米生產能力的可持續(xù)發(fā)展[1，2]。土壤耕作是農業(yè)生產過程中的重要技術措施，是改善土壤耕層質量、培肥地力的重要途徑。國內外學者關于不同耕作方式對土壤物理性狀及玉米產量的影響已開展了大量研究，結果表明，土壤深松能夠有效打破因長期進行犁耕、旋耕或滅茬所形成的堅硬犁底層，能加深耕層，達到蓄水保墑、增加作物產量的目的[3-5]。

魯西南地區(qū)是山東省玉米主產區(qū)，也是我國重要的商品糧生產基地。由于耕地連續(xù)高強度開發(fā)和不合理使用，其土壤耕層普遍存在“淺、實、少”和土壤質量下降等問題，玉米生產受到嚴重影響。目前有關該區(qū)域農田保護性耕作對土壤物理性狀與玉米產量的影響研究較少，尚缺乏配套的土壤合理耕層構建技術，而深入研究深松和秸稈還田等保護性耕作措施與玉米生長發(fā)育的關系，對于科學調控土壤環(huán)境，促進作物高產優(yōu)質具有重要意義[6，7]。基于此，本研究以山東省主要農業(yè)土壤——魯西南潮褐土為著重點，通過田間定位試驗，探討不同耕作及秸稈處理方式組合對土壤物理性狀和玉米產量形成的影響，以期為本地區(qū)土壤合理耕層構建和實施保護性耕作提供重要的理論基礎，同時也為加快深松改土技術推廣、發(fā)展持續(xù)高效農業(yè)提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在國家玉米產業(yè)技術體系濟寧綜合試驗站進行。供試土壤為潮褐土，質地輕壤，0～20 cm耕層土壤容重為1.33 g/cm3，20～40 cm土層土壤容重為1.51 g/cm3，耕層土壤有機質含量13.1 g/kg、堿解氮58.6 mg/kg、速效磷48.3 mg/kg、速效鉀128.5 mg/kg，pH值為6.98。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區(qū)設計，耕作方式為主處理，秸稈處理為副處理，設置深松30 cm、常規(guī)旋耕15 cm、免耕3個主處理，秸稈不還田、秸稈還田2個副處理。免耕處理在小麥收獲后不進行任何動土作業(yè)，夏玉米貼茬直播。深松在小麥收獲后，使用2BSF-4型玉米深松精量播種機一次性完成開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓深松等各項作業(yè)。常規(guī)旋耕在小麥收獲后進行作業(yè)，然后播種玉米。秸稈還田處理為小麥收獲后，按機收標準粉碎秸稈勻鋪于小區(qū)地表后進行耕作整地。秸稈不還田處理為小麥收獲后，清除所有秸稈。

小區(qū)面積100 m2，隨機區(qū)組排列，重復3次。試驗品種為鄭單958，每公頃種植密度6.75萬株，6月17日播種。播種時，施用NPK比例為15∶15∶15的復合肥300 kg/hm2作種肥，玉米大喇叭口期追施尿素450 kg/hm2，其它管理同一般大田。

1.3 測定項目及方法

玉米拔節(jié)期、成熟期分別取0～10、10～20、20～30、30～40 cm 4個層次土壤，每個小區(qū)取3個點，采用環(huán)刀法測定土壤容重。苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、成熟期采集0～20、20～40 cm土樣，采用烘干法測定土壤含水量。拔節(jié)期、成熟期采集0～20、20～40 cm土樣，采用威爾科克斯法（環(huán)刀法）測定田間持水量[8]。玉米成熟期測產，并調查空稈率、雙穗率，每點測產面積30 m2。收獲時每小區(qū)選取代表性果穗10穗進行室內考種，測定穗長、穗粗、穗粒數(shù)、千粒重等穗部性狀。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003 和DPS 9.50數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作處理對土壤容重的影響

不同處理土壤容重的測定結果（表1）顯示，秸稈還田處理下的0～40 cm土壤容重總體略低于不還田處理，但兩者之間差異不顯著。不同耕作方式間，0～20 cm表層土壤容重，深松與常規(guī)旋耕差異不顯著，但相比免耕均有不同程度的下降。20～40 cm土壤容重表現(xiàn)為深松﹤常規(guī)旋耕﹤免耕，常規(guī)旋耕與免耕處理差異不顯著，但均顯著高于深松處理（P﹤0.05）。玉米拔節(jié)期和成熟期的監(jiān)測結果表明，與秸稈不還田處理下免耕和常規(guī)旋耕相比，秸稈還田條件下深松處理在20～30、30～40 cm土層的土壤容重平均下降11.3%、10.6%和7.6%、8.0%。可見，土壤深松配合秸稈還田能夠打破犁底層，降低20～40 cm深層土壤容重，破除板結，為玉米根系創(chuàng)造疏松深厚的土壤環(huán)境。

2.2 不同耕作處理對土壤含水量的影響

由表2可以看出，玉米苗期、拔節(jié)期秸稈還田處理的土壤含水量明顯高于不還田，0～20、20～40 cm土層平均分別提高5.9%、1.1%和4.9%、3.8%，其余時期兩者差異較小。不同耕作方式對0～20 cm表層土壤含水量影響較大，免耕在苗期和拔節(jié)期大多高于旋耕和深松處理，而常規(guī)旋耕動土量大，加速土壤水分損失。相同秸稈處理條件下不同耕作方式下20～40 cm土壤含水量由高到低的順序為：深松﹥免耕﹥常規(guī)旋耕，尤其拔節(jié)期和抽雄期差異明顯;秸稈還田條件下深松處理較秸稈不還田下免耕和常規(guī)旋耕平均提高8.1%和10.3%?？梢?，土壤深松能夠改善土壤滲透性能，提高深層土壤含水量。玉米成熟期，不同耕作處理對土壤含水量的影響相對較小。

2.3 不同耕作處理對田間持水量的影響

由表3可知，秸稈還田與否對各處理土壤田間持水量基本沒有影響，而不同耕地方式對田間持水量的影響有明顯區(qū)別，土壤深松后田間持水量尤其是20～40 cm土層有顯著提高，而常規(guī)旋耕和免耕對其基本無影響。比較不同耕作方式下0～20、20～40 cm土層田間持水量，拔節(jié)期深松處理比常規(guī)旋耕分別提高0.8%、3.6%，比免耕處理分別提高3.3%、4.6%;玉米成熟期深松比常規(guī)旋耕分別提高5.0%、3.9%，比免耕處理分別提高4.3%、6.1%，而常規(guī)旋作和免耕處理之間無明顯差異?？梢娚钏煽娠@著增強接納灌溉和降水的能力，擴大土壤水庫容。

2.4 不同耕作處理對玉米產量的影響

由表4可知，秸稈還田結合深松處理的玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、千粒重等產量構成因素較秸稈不還田均有不同程度的改善。秸稈還田處理明顯降低空稈率，提高穗粒數(shù)和千粒重，籽粒產量比不還田增產7.8%，其差異達顯著水平（P﹤0.05）。不同耕作方式下，空稈率以深松﹤常規(guī)旋耕﹤免耕，玉米穗長、穗粒數(shù)、千粒重則表現(xiàn)深松﹥常規(guī)旋耕﹥免耕，深松比常規(guī)旋耕和免耕處理分別增產4.5%和6.0%。秸稈還田配合深松處理下玉米產量最高，較秸稈不還田下免耕方式增產13.6%，差異達顯著水平（P﹤0.05）。這表明以深松+秸稈還田方式能夠有效改善玉米穗部性狀，提高穗粒數(shù)和千粒重，玉米增產效果最好。

3 討論與結論

長期以來，國內外專家經過反復的實踐證明，保護性耕作方法比傳統(tǒng)的翻耕耕作法具有明顯的優(yōu)點，可改善土壤結構、增加土壤通透性和貯水能力，降低風蝕、水蝕和水土養(yǎng)分的流失，減少地表水分蒸發(fā)，使農業(yè)發(fā)展達到低耗、高效、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目的[9-11]。不同耕作方式對土壤影響最顯著的就是物理性狀的變化。土壤容重、土壤含水量、田間持水量等都是土壤主要的物理特性。孔曉民等[12]研究指出，相對傳統(tǒng)旋耕，深松處理能使0～35 cm土壤容重下降8.8%，土壤緊實度下降32.3%，顯著提高21～60 cm土壤含水量。尚金霞等[13]研究得出，深松處理使0～200 cm土層平均土壤貯水量分別較傳統(tǒng)翻耕處理高31.1 mm。本試驗結果表明，深松+秸稈還田耕作方式的松土保墑效果最好;與秸稈不還田處理下免耕和常規(guī)旋耕相比，秸稈還田條件下深松處理在20～30、30～40 cm土壤容重平均下降11.3%、10.6%和7.6%、8.0%，土壤含水量平均提高8.1%～10.3%，土壤田間持水量平均提高3.6%～6.1%?？梢?，深松耕作可打破犁底層，改善耕層結構，降低深層土壤容重，為玉米根系創(chuàng)造疏松深厚的土壤環(huán)境。此外，深松處理為土壤表層不碎、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)耕作處理為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。

深松和秸稈還田對玉米產量的影響，不同試驗結果存在差異。劉戰(zhàn)東、宮秀杰、宮亮、趙偉等[14-17]研究表明深松增加玉米產量。戰(zhàn)秀梅、徐永剛等[18，19]的試驗結果顯示，秸稈還田增加作物產量，且連年還田略大于隔年還田。也有一些相反的觀點，李洪文等[20]研究認為，對于旱地玉米，深松作業(yè)對玉米產量的效果不明顯。本研究結果表明，秸稈還田能夠降低空稈率，提高穗粒數(shù)和千粒重，產量比秸稈不還田增產7.8%。深松處理的玉米穗長、禿尖、穗粒數(shù)、千粒重等穗部性狀均較其它兩種耕地方式有不同程度的改善，產量為深松優(yōu)于傳統(tǒng)耕作，秸稈還田配合深松處理下產量最高，較秸稈不還田處理下免耕方式增產13.6%，說明以深松+秸稈還田耕作方式的玉米增產效果最好。深松耕作通過打破犁底層、降低土壤容重，增加土壤通透性和貯水能力，協(xié)調土壤中的氣、液、固三相比，提高水肥利用效率，促進玉米根系向深處生長，增強抗倒伏能力，利于水分、養(yǎng)分的高效吸收，提高籽粒發(fā)育，為高產奠定物質基礎。秸稈還田提高了土壤保墑能力，可以減少地表水分的蒸發(fā)，從而提高玉米產量。魯西南地區(qū)由于常年實施免耕貼茬直播，土壤嚴重壓實，耕層土壤質量下降，緊實的犁底層伴隨著較大的土壤容重嚴重影響雨水下滲，阻礙耕層和土層間的水、肥、氣、熱交換，制約玉米產量的提高，因此可將深松同免耕法及秸稈還田保墑等措施結合使用，在免耕基礎上，對土壤進行定期深松，發(fā)展一套經濟有效的耕作體系。

參 考 文 獻：

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