濱海地區不同耕作方式對土壤水分及夏玉米生長發育的影響

2014-12-09 02:50:12劉艷昆等

天津農業科學 2014年8期

劉艷昆等

摘要：針對河北省濱海地區夏玉米地土壤耕層變淺、病蟲草害嚴重的問題，以當地習慣的耕作方式免耕為對照，設置深翻30 cm后旋耕（T1）、深松40 cm后旋耕（T2）、旋耕（T3）3種耕作方式，分析各處理對土壤水分及夏玉米生長發育的影響。研究結果表明，T1或T2處理均提高了土壤耕層含水量，其中以深松40 cm后旋耕保墑效果最佳；T1或T2處理均增大了玉米葉面積指數、穗長、穗粒數、千粒質量和產量，降低了空稈率，其中以播前深松40 cm后旋耕效果最佳。本研究選用的3種耕作措施中，播前先深松40 cm再翻耕的耕作方式最適宜該地區。

關鍵詞：夏玉米；耕作方式；土壤水分；濱海地區

中圖分類號： S513；S565.1 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.023

Abstract：The soil characters of Hebei Province in coastal area are that the top layer becomes shallow， and the diseases and insect pests and weeds are serious problems. According to the characters， 3 kinds of tillage managements were designed to study the effects of different tillage managements on soil moisture and development of summer maize. CK was the tillage， the others were deep plowing 30 cm after rotary （T1）， sub-soiling 40 cm after rotary （T2） and rotary （T3）. The results showed that T1 or T2 treatments could improve soil topsoil moisture， and T2 keeping moisture effect was the best. T1 and T2 treatments increased maize leaf area index， grain numbers per spike， spike length， TKW （thousand kernel weight） and grain yield， reduced the rate of empty stalk， the effect of T2 was better than that of T1. The sub-soiling 40 cm after rotary was the best tillage managements.

Key words： summer corn；tillage methods；soil moisture；coastal areas

夏玉米免耕播種技術已在我國北方小麥玉米一年兩熟旱作區進行了大面積的推廣應用，對于夏玉米搶時播種、提高產量起到了積極作用[1]。但是，隨著免耕年限的增加，夏玉米地的澇害、草害、病蟲鼠害等日益嚴重。此外，免耕的同時伴隨著化肥多年過量施入，造成土壤耕層越來越淺、犁底層厚且堅硬，保水能力下降，從而限制了作物產量的提高[2]。許多研究表明[3-6]，合理的耕作措施可以改善土壤結構，提高土壤的持水性能，增加作物對水分及養分的吸收，有利于植物的生長發育。本研究針對河北省黃驊濱海地區玉米產區的實際情況，設置不同耕作方式，分析其對土壤水分、夏玉米生長發育及產量等指標的影響，探討適合該地區的科學有效的耕作方式。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

黃驊位于東經117°05'～117°49'，北緯38°09'～38°39' ，屬暖溫帶半濕潤季風氣候區。因臨近渤海灣而略帶海洋性氣候特征，季風顯著。年平均降雨567.9 mm，雨熱同季，氣候溫和，無霜期210 d。

試驗設在黃驊市大賈鄉云莊村，該試驗地近20年來沒有進行深翻或深松，屬于濱海鹽化黏潮土區。土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為1.46，1.00，10.09 g·kg-1；速效氮、速效磷、速效鉀分別為98.91，6.90，154.51 mg·kg-1；有機質含量為6.54 g·kg-1；全鹽含量為0.19%；pH值為7.77。

從2013年開始，按照當地耕作習慣實施夏整地。試驗設深翻30 cm后旋耕（T1）、深松40 cm后旋耕（T2）、旋耕（T3）和免耕（CK）共4個處理。大區設計，不設重復，每區面積為1 020 m2。

6月下旬播種，播種密度為4 800株·667 m-2。播前條施復合肥30 kg·667 m-2作為底肥，于大喇叭口追施46%的尿素20 kg·667 m-2。玉米品種為鄭單958，玉米生育期間按當地習慣進行田間管理。

1.2 測定項目及方法

在苗期、大喇叭口期、成熟期用ECA-SW1土壤水分測定儀測定0～100 cm土壤含水量，用ECA-YL01土壤緊實度儀測定0～40 cm土壤緊實度；苗期、大喇叭口、吐絲期、成熟期測玉米葉面積，計算葉面積指數；在苗期、大喇叭口、吐絲期、成熟期測定株高、穗位葉光合速率、干物產量；收獲時測定產量，每處理取3 點，選取有代表性的5穗進行考種。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式對土壤水分狀況的影響

由圖1可知，在苗期，各土層的土壤含水量T1、T2、T3 處理均大于CK， T2處理的各土層的土壤含水量與CK相比，分別提高7.1，26.8，21.8，17，26.2個百分點，T1 處理相比CK 分別增加6.7，18.6，8.7，9.5，0.8個百分點。

大喇叭口期正值高溫季節，是玉米需水的關鍵時期。各土層水分變化趨勢基本一致。在根系較集中的0～40 cm土層中土壤含水量依次為T2>T1>CK>T3，T2極顯著高于其他3個處理，較對照提高17.4個百分點；在41～60 cm土層，處理間差異較小，但T2稍低于其他3個處理，原因可能是T2處理利于玉米吸收利用水分。對于61～100 cm土層的土壤含水量，各處理之間差異不顯著。

成熟期土壤水分總體下降，這與當時的氣候環境和土壤狀況有關。在0～20 cm土層，土壤含水量依次為T2>T1>T3>CK處理，3個處理的土壤含水量比對照分別提高16.03，29.8，13.74個百分點。隨著土層的增加，土壤含水量逐漸升高，對于21～40 cm土層，T1、T2、T3 處理分別比CK高11.57，40.5，22.3個百分點；對于41～60 cm土層，各個處理分別比CK 高19.8，26.4，15.3個百分點；對于61～100 cm土層的土壤含水量，各處理與CK相近。

2.2 不同耕作方式對土壤緊實度的影響

土壤緊實度由土壤抗剪力、壓縮力和摩擦力等構成，是土壤強度的一個合成指標。它主要決定于土壤質地、容量和含水量。其中含水量的影響最大。土壤緊實度可預測土壤承載量、耕性和根系伸展的阻力。土壤緊實度的大小可影響作物根系的穿孔和生長，是一個重要的土壤物理特性指標，常用于評價土壤耕性。緊實的土壤可阻止水分的入滲，降低化肥的利用率，影響植物根系生長，導致作物減產。

由表1可知，隨著玉米的生長，土壤的緊實度逐漸增大。但不同的耕作方式對土壤緊實度的影響不同。苗期土壤緊實度順序為T1

2.3 不同耕作方式對玉米葉面積指數的影響

葉面積指數（Leaf area index，簡稱LAI）是指單位面積上植物葉片的垂直投影面積的總和，它不僅是進行生物量估算的一個重要參數，也是定量分析地球生態系統能量交換特性的重要參數，還是對農作物產量估算的一個重要參數[7]。

從圖2可以看出，不同生育時期葉面積指數不同，從出苗到吐絲期葉面積指數不斷增大，從吐絲期到成熟期葉面積指數逐漸降低，整個生育期葉面積指數變化成倒U形曲線分布。

由表2可知，不同耕作方式對玉米葉面積指數的影響不同。在整個生育時期，T2處理葉面積指數最大，顯著高于對照。苗期和大喇叭口期，T2和T1、T3差異不顯著。到了吐絲期，葉面積指數順序為T2>T1>T3>CK，分別比CK增加13.6%，7.3%，1.5%；成熟期，葉面積指數的大小次序與吐絲期相同，T1、T2分別比CK高出9.04%，12.06%，T3與CK的差異沒有達到顯著水平。這說明深松40 cm后旋耕和深翻30 cm后旋耕均能有效增大葉面積指數，延緩葉片衰老，促進玉米增產。但是，深松40 cm后旋耕這種耕作方式的促進作用最大。

2.4 不同耕作方式對玉米株高的影響

株高是反映玉米生長狀況的一個有效指標。不同耕作方式對夏玉米株高的影響見表3。在整個生育期內，玉米植株高度的變化呈現出先快后慢的趨勢，到了吐絲期，植株達到最大值，在成熟期株高略有下降，與先前他人的研究相同[8-13]。在4種不同的耕作方式下，旋耕對苗期株高的影響最大，顯著高于其他3個處理。但是，到了大喇叭口期以后，這4種整地方式對玉米株高的影響差異并沒有達到顯著水平。

2.5 不同耕作方式對植物干物質積累的影響

由表4可知，苗期干物質量依次為T2=T3>T1=CK處理，處理間相差較小；大喇叭口期干物質量依次為T2>T1>T3>CK，干物質量分別比CK高出80.4%，37%和17.4%；吐絲期不同處理下植株的干物質積累大小為CK>T1>T3>T2；成熟期不同處理下植株的干物質積累大小為T1>T2>T3>CK，分別比CK高26.7%，21.8%和20%，但T1和T2之間差異不顯著。

以上結果表明，秋季深松40 cm之后再旋耕一遍的耕作方式與其他處理相比，植株的整體素質最好。

2.6 不同耕作方式對玉米產量及植株性狀的影響

試驗結果（表5）表明，深松40 cm后旋耕（T2）處理產量最高，達7 593.87 kg·hm-2，比CK（對照）提高29.53%，與其他幾個處理之間有顯著差異。4個處理的產量表現為T2>T1>T3>CK。

各處理的成苗數比CK（免耕）分別高2.26%，12.43%，3.96%，總體趨勢是T2（深松40 cm后旋耕）>T3（旋耕） >T1（深翻30 cm后旋耕）>CK（免耕）；穗粒數表現為T1>T3>T2>CK，T2和T3之間差異不顯著；空稈率由小到大是T2

綜上所述，在環渤海雨養旱作區深翻、深松和旋耕均能提高夏玉米產量，但深松40 cm后旋耕這種耕作方式最有利于該地區夏玉米增產。

3 結論

（1）在濱海旱作區不同耕作方式的土壤保水能力和緊實度不同。深翻30 cm后旋耕和深松40 cm后旋耕均比當地習慣性耕作方式——免耕能提高土壤蓄水能力，降低土壤緊實度。在夏玉米根系分布密集的耕層中，以深松40 cm后旋耕這種耕作方式的保墑和降低緊實度效果最好。

（2）深松40 cm后旋耕和深翻30 cm后旋耕均能有效增大葉面積指數，延緩葉片衰老，促進玉米增產。但是，深松40 cm后旋耕這種耕作方式的促進作用最大。

（3）深松40 cm后旋耕和深翻30 cm后旋耕處理不同程度地改善了玉米的產量性狀，增大了穗粒數、穗長和千粒質量，降低了空稈率。其中，深松40 cm后旋耕的增產效果最明顯。試驗結果表明，從提高土壤保水能力、促進植株生長、增加玉米產量的角度，結合黃驊濱海雨養旱作區現狀，最適合該地區的耕作措施為“深松40 cm后旋耕”。

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