杜艷偉　趙晉鋒　王高鴻　李顏方　閻曉光　趙根有

摘要?研究秋季深松、春季深松、傳統(tǒng)翻耕和免耕4種耕作方式對春玉米田土壤容重、土壤含水率、雜草發(fā)生情況、產(chǎn)量及水分利用效率的影響。結(jié)果顯示，深松處理能夠有效降低16～35?cm土層的土壤容重;秋季深松能在整個生育期提高20～60?cm土層的土壤含水率;春季深松能夠提高拔節(jié)期—成熟期20～60?cm土層的土壤含水率;不同處理田間雜草發(fā)生狀況從重到輕依次為免耕處理、秋季深松處理、春季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理;產(chǎn)量從高到低依次為秋季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理、春季深松處理、免耕處理;秋季深松處理能提高玉米水分利用效率。

關(guān)鍵詞?玉米;耕作方式;田間雜草;土壤容重;含水率

中圖分類號?S513文獻標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）16-0021-04

Effects?of?Tillage?Method?on?Weeds，Soil?Bulk?Density?and?Water?Content?in?Maize?Fields

DU?Yan?wei，ZHAO?Jin?feng，WANG?Gao?hong?et?al?（Millet?Research?Institute，Shanxi?Academy?of?Agricultural?Sciences，Changzhi，Shanxi?046001）

Abstract?Four?tillage?methods?were?adopted，which?were?plowing?tillage，no?tillage，subsoiling?in?autumn?and?subsoiling?in?spring.Their?effects?on?soil?bulk?density，soil?moisture?content，weed?occurrence，yield?and?water?use?efficiency?were?researched.Results?showed?that?subsoiling?treatments?could?effectively?reduce?the?soil?bulk?density?in?16-35?cm?soil?layer.Subsoiling?in?autumn?could?enhance?the?soil?moisture?content?during?the?whole?growth?period?at?20-60?cm?soil?layer.Subsoiling?in?spring?could?enhance?the?soil?moisture?content?from?jointing?stage?to?mature?stage?at?20-60?cm?soil?layer.The?field?weed?occurrence?of?four?treatments?from?heavy?to?light?were?in?the?order?of?no?tillage，subsoiling?in?autumn，subsoiling?in?spring?and?plowing?tillage.Yields?of?four?treatments?from?high?to?low?were?in?the?order?of?subsoiling?in?autumn，plowing?tillage，subsoiling?in?spring，no?tillage.Subsoiling?in?autumn?could?enhance?the?water?use?efficiency?of?maize.

Key?words?Maize;Tillage?method;Field?weed;Soil?bulk?density;Moisture?content

玉米在我國糧食生產(chǎn)中占比越來越重，種植面積穩(wěn)中有升，單產(chǎn)與總產(chǎn)也逐年升高[1-2]。作為玉米大田生產(chǎn)中的一項主要技術(shù)指標(biāo)，耕作方式對耕層土壤、病蟲草害、玉米生長發(fā)育以及產(chǎn)量狀況都有深遠的影響[3-4]。受氣候條件、當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣等因素的影響，農(nóng)民在玉米大田生產(chǎn)方式中已形成了地域式的基本固定的傳統(tǒng)耕作方式，山西省春玉米區(qū)基本是傳統(tǒng)翻耕、免耕2種主要的耕作方式[5-7]。連年的傳統(tǒng)翻耕與免耕作業(yè)使得土壤耕層較淺、犁底層越來越厚、土壤通透性不好、蓄水能力變差，也影響到玉米根系向更深的土層下扎吸取水分與營養(yǎng)，導(dǎo)致玉米倒伏風(fēng)險加大，而倒伏直接影響到了玉米全程機械化生產(chǎn)的發(fā)展進程[8-10]?；谏鲜霰姸嘣颍鼛啄贽r(nóng)業(yè)科研人員與農(nóng)技推廣人員加大了對深松機具的研發(fā)與深松技術(shù)的推廣，旨在解決山西省玉米生產(chǎn)中的問題。鑒于此，筆者選用了傳統(tǒng)翻耕、免耕、秋季深松、春季深松4種耕作方式，研究其對田間雜草發(fā)生規(guī)律、土壤容重、土壤含水率、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以期為山西省春玉米田耕作方式的選擇提供理論支持。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

試驗于2016—2017年在山西省長子縣山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所試驗基地（112.57°?E，36.10°N）進行，試驗地前茬作物玉米，土壤屬于砂壤土，肥力水平中等，試驗田間管理措施等同周圍農(nóng)戶大田生產(chǎn)措施。

1.2?試驗材料?供試玉米品種為先玉335。

1.3?試驗方法?由于是大型機械操作，所以試驗選取了大區(qū)設(shè)計，每個處理1個大區(qū)，1個大區(qū)占地面積2?000?m2，共設(shè)4個大區(qū)，試驗總占地面積8?000?m2，種植密度設(shè)定為?60?000株/hm2，具體作業(yè)程序見表1。

1.4?測定項目

1.4.1?土壤容重的測定。在玉米播種后、拔節(jié)期、抽雄期和成熟期4個時期分別測定0～15、16～25、26～35?cm共3個土層的土壤容重，每個處理五點取樣，使用100?cm3的環(huán)刀取土，帶回實驗室計算土壤容重。

1.4.2?土壤含水率的測定。在玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期和成熟期4個時期分別測定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、100～120?cm共6個土層深度的土壤含水率，每個處理按照五點取樣法，測定5點，每個點按照土鉆取土法分別取得各深度土層土樣，放入自封袋中，帶回實驗室統(tǒng)一放入提前稱好的對應(yīng)空盒并編號的鋁盒稱重后放入烘干箱烘干，稱重計算對應(yīng)的土壤含水率。

1.4.3?田間雜草的調(diào)查。在玉米出苗后第14天，統(tǒng)一調(diào)查了試驗各處理田間雜草發(fā)生情況。每個處理選擇5點取樣調(diào)查，每點調(diào)查面積10?cm2，田間調(diào)查記錄了雜草的種類與株數(shù)，帶回實驗室稱取其對應(yīng)的雜草鮮重。

1.4.4?產(chǎn)量測定。9月29日統(tǒng)一收獲取樣測產(chǎn)，每個大區(qū)選取5點，每點測產(chǎn)20?m2。

1.5?數(shù)據(jù)處理?采用Excel?2007軟件進行數(shù)據(jù)計算和作圖，采用SPSS?18.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗。

2?結(jié)果與分析

2.1?耕作方式對土壤容重的影響

由表2可知，4種耕作方式中，0～35?cm土層免耕處理的土壤容重最大;在0～15?cm土層，傳統(tǒng)翻耕處理與秋季深松、春季深松處理的土壤容重差異不明顯;在16～35?cm土層，傳統(tǒng)翻耕處理的土壤容重顯著高于秋季深松和春季深松處理，秋季深松和春季深松處理之間各土層的土壤容重?zé)o明顯規(guī)律，變化差異不顯著。整個生育期土壤0～35?cm土層的土壤容重由高到低依次為免耕、傳統(tǒng)翻耕、秋季深松、春季深松處理。

2.2?耕作方式對玉米不同生育期土壤含水率的影響

由圖1可知，苗期0～20?cm表層土壤免耕處理的含水率最高，傳統(tǒng)翻耕與秋季深松處理相差不大，而春季深松處理最低，20～40?cm與40～60cm土層的土壤含水率基本表現(xiàn)一致，由高到低依次均為秋季深松處理、免耕處理、傳統(tǒng)翻耕處理、春季深松處理，苗期60～120?cm土層的土壤含水率無明顯區(qū)別，基本保持一致。從苗期4個處理土壤含水率的情況可以看出，免耕處理因為土壤翻動少，在0～60?cm土層均表現(xiàn)出較高的土壤含水率，秋季深松處理因為在前一年進行了深松作業(yè)，冬季降水能夠更多地儲存于20～60?cm土層，春季深松處理由于春季氣候干燥多風(fēng)、動土幅度大、土壤水分蒸發(fā)嚴重，苗期0～60?cm土層的土壤含水率最低。拔節(jié)期0～20?cm表層土壤4個處理的土壤含水率無明顯差異，20～40?cm和40～?60?cm土層的土壤含水率均表現(xiàn)為2個深松處理大于免耕處理，免耕處理大于傳統(tǒng)翻耕處理，60～120?cm土層拔節(jié)期的土壤含水率無明顯變化規(guī)律，4個處理基本相同。拔節(jié)期玉米營養(yǎng)生長旺盛、需水量大，2個深松處理均表現(xiàn)為20～?60?cm土層的土壤的含水率比免耕和傳統(tǒng)翻耕處理高，深松處理能夠提高拔節(jié)期20～60?cm土壤的含水率，對玉米拔節(jié)期的生長起到促進作用。抽雄期傳統(tǒng)翻耕和免耕處理0～?20?cm表層土壤的土壤含水率高于2個深松處理，原因可能是玉米在抽雄期階段降水頻繁，傳統(tǒng)翻耕與免耕處理由于犁底層存在的問題，導(dǎo)致水分下滲速度緩慢，難以下滲，地表徑流大，因此表層土壤含水率較高。抽雄期其他深度土層的土壤含水率變化規(guī)律與拔節(jié)期相同。成熟期0～20?cm表層土壤4個處理的土壤含水率無明顯差異，20～60?cm土層深松處理要高于傳統(tǒng)翻耕與免耕處理，60～120?cm土層的土壤含水率在成熟期無明顯差異。

2.3?耕作方式對苗期田間雜草發(fā)生的影響

苗期有5種雜草，包括藜、凹頭莧、馬齒莧、馬唐和稗草。由圖2可知，藜和凹頭莧雜草株數(shù)的發(fā)生情況規(guī)律一致，從高到低依次為免耕處理、春季深松處理、秋季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理，4個處理間差異均達顯著水平。馬齒莧雜草株數(shù)表現(xiàn)為免耕處理高于其他3個處理，差異達顯著水平，其他3個處理的雜草株數(shù)由高到低依次為春季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理、秋季深松處理，但差異未達顯著水平。4個處理馬唐的雜草株數(shù)由高到低依次為免耕處理、傳統(tǒng)翻耕處理、春季深松處理、秋季深松處理，傳統(tǒng)翻耕與春季深松處理間差異未達顯著水平。稗草發(fā)生情況很少，4個處理稗草株數(shù)由高到低依次為傳統(tǒng)翻耕處理、春季深松處理、秋季深松處理、免耕處理。

從圖3可以看出，各處理間雜草鮮重規(guī)律與雜草株數(shù)規(guī)律基本保持一致，主要體現(xiàn)在免耕處理雜草發(fā)生嚴重，總體雜草發(fā)生情況從重到輕依次是免耕處理，秋季深松處理，春季深松處理和傳統(tǒng)翻耕處理。

2.4?耕作方式對玉米水分利用效率的影響

從表3可以看出，4個處理產(chǎn)量從高到低依次為秋季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理、春季深松處理、免耕處理，4個處理間差異均達顯著水平。4個處理水分利用效率從高到低依次為秋季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理、免耕處理、春季深松處理，水分利用效率的差異也均達顯著水平，其規(guī)律基本與產(chǎn)量結(jié)果規(guī)律保持一致。

3?結(jié)論與討論

該試驗對4種常用的耕作方式進行對比，研究了其對土壤容重、土壤含水率、田間雜草、產(chǎn)量和水分利用效率的影響。從土壤容重來看，2個深松處理均能有效降低16～35?cm土層的土壤容重，免耕處理的土壤容重最高，說明深松處理能打破耕作犁底層、提升土壤通透性，而免耕條件下土壤該性狀最差，不利于改良土壤的物理性狀。土壤含水率方面，秋季深松處理20～60?cm土層在整個生育期均表現(xiàn)出優(yōu)勢，春季深松處理在苗期、拔節(jié)期前土壤含水率較低，拔節(jié)期后—成熟期20～60?cm土層也表現(xiàn)出含水率高的趨勢，免耕在苗期土壤含水率高，但是后期在20～60?cm土層土壤含水率低，傳統(tǒng)翻耕春季淺層土壤含水率高于春季深松，但是后期20～60?cm的土壤含水率低于深松處理，秋季深松能夠通過提升土壤通透性，增加20～60?cm土層的土壤蓄水能力，使冬季降水有效存儲在深層土壤中，供第2年玉米生長需要。春季深松雖然也能和秋季深松一樣使得20～60?cm土層的蓄水能力提高，但是表現(xiàn)在玉米生長拔節(jié)期以后，前期因為山西省春玉米區(qū)春季常年干旱風(fēng)大，春季深松動土幅度大，使原有的土壤水分無效蒸發(fā)、跑墑明顯，傳統(tǒng)翻耕雖然也能有效接納冬季降水，但是由于沒有打破犁底層、耕作層淺等問題，并不能把降水儲存到更深一層土壤中，免耕處理中雖然春季播前淺層土壤含水率有一定優(yōu)勢，但是后期20?cm以下土層的土壤含水率要低于其他處理。雜草發(fā)生狀況總體從重到輕依次為免耕處理、秋季深松處理、春季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理，其中免耕處理因只是表層淺旋、表層土壤含水率高，所以雜草種子多，發(fā)芽早草害最嚴重，秋季深松處理因為春天只是旋耕，雜草危害次之，春季深松處理因為春季有大幅度的動土，表層土壤含水率也低，所以雜草危害不嚴重，傳統(tǒng)翻耕處理因為在秋季土壤上下翻轉(zhuǎn)，雜草種子隨著翻轉(zhuǎn)下入到深一層的土壤，難以生長，所以傳統(tǒng)翻耕的草害最輕。綜上所述，不同處理產(chǎn)量由高到低依次為秋季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理、春季深松處理、免耕處理，水分利用效率從高到低依次為秋季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理、免耕處理、春季深松處理，其中秋季耕作處理比春季作業(yè)、免耕處理更能夠提高玉米水分利用效率。

深松處理能夠打破連年淺層耕作形成的土壤犁底層，增加土壤通透性，提高土壤蓄水能力，使得玉米根系向更深土層生長吸取養(yǎng)分水分[11-13]。該試驗結(jié)果顯示，山西省春玉米區(qū)秋季深松處理的效果要明顯好于春季深松處理，主要原因是春季土壤缺水、氣候多風(fēng)，深松后玉米生長前半階段土壤含水率偏低。免耕處理雖然在成本投入方面很低，但是在生產(chǎn)中體現(xiàn)不出高的產(chǎn)出。傳統(tǒng)翻耕處理由于動土層不夠深，效果還是沒有秋季深松處理顯著。結(jié)合山西省春玉米區(qū)的氣候特征、生產(chǎn)習(xí)慣，推薦秋季深松—傳統(tǒng)翻耕隔年進行，這既能改良土壤物理結(jié)構(gòu)，又能獲得較高的產(chǎn)量。

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