保護性耕作對大豆出苗率和苗期生長的影響

王麗學　屈美琰　王曉禹

摘要：設傳統耕作、淺松覆蓋、深松覆蓋、玉米原壟留茬全覆蓋、玉米原壟留茬覆蓋5種處理方式，探討保護性耕作對大豆出苗率和苗期生長的影響。結果表明：出苗先后排序依次是淺松覆蓋、留茬覆蓋、深松覆蓋、傳統耕作、留茬全覆蓋。除了留茬全覆蓋以外，其他處理大豆出苗率均能達到要求；大豆苗期生長情況由好到差依次是傳統耕作、淺松覆蓋、深松覆蓋、留茬覆蓋、留茬全覆蓋。

關鍵詞：覆蓋；大豆；出苗率；土壤含水率

中圖分類號： S565.104 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0088-03

覆蓋免耕耕作具有保土、培肥、節水、增產等作用，可創造良好的土壤生態環境，實現經濟、社會、生態效益協調發展[1]。大豆是我國五大糧食作物之一，是重要的糧油兼用作物，在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位。東北地區大豆以品質優良著稱。研究適合東北地區大豆的保護性覆蓋耕作方式尤為重要。大豆出苗率直接影響大豆的產量，不同土壤深度含水率、地溫、土壤化學性質是直接影響大豆出苗率和苗期大豆長勢的重要因素。本試驗探討保護性耕作對大豆出苗率、苗期生長的影響，旨在為該地區大豆資源開發提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗在沈陽農業大學水利學院試驗基地進行，該試驗基地41°44′N，123°27′E，海拔44.7 m，該地區農業生產水源以天然降水為主，試驗區的土壤以草甸為主。

1.2 試驗設計

本試驗大豆品種為開創14。2012年秋季玉米收割后開始試驗，2013年春天播種大豆。試驗設5個處理，分別為淺松覆蓋、深松覆蓋、玉米原壟留茬覆蓋、玉米原壟留茬全覆蓋、傳統耕作（表1）。每個試驗小區面積為6 m×3 m，行距為05 m，株距為0.35 m，設3次重復。

1.3 測定指標

土壤密度：先將剖面削齊鏟平，用帶有環套的環刀垂直壓入逐層土內，按土層、環刀編號記錄下來。將環刀內土壤全部移入鋁盒內，在烘箱內烘干，稱其質量。土壤密度計算公式：r=m/V。

式中：r為土壤密度，g/cm3；m為環刀內干土質量，g；V是環刀體積，cm3。

采用時域反射儀（TDR）測定土壤含水率，共分0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～80 cm 8個層次。每5 d測定1次含水率，雨后4 h加測1次。用曲管地溫計測量5、10、15、20、25 cm處的地溫，大豆出苗至苗期結束期間每天08：00—18：00每2 h測定1次地溫。出苗率：從大豆出苗開始每天觀測1次，直到大豆苗期結束不再有新苗長出。取整個植株，洗凈根部，用濾紙吸干根部的水分，稱取整個植株的質量，用剪刀分離根、莖、葉，分別稱取根、莖、葉質量。把分離后的植株放入烘箱中105℃下烘干，烘干后稱量整體的質量及根、莖、葉質量。用鋼尺量測株高、莖粗。采用堿解-擴散法測定速效氮含量，采用0.05 mol/L HCl-0025 mol/L 1/2H2SO4 浸提法測定速效磷含量，采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。采用化學氧化法測定土壤有機質含量，在酸性介質中用重鉻酸鉀作氧化劑。

2 結果與分析

2.1 秸稈覆蓋耕作對苗期土壤密度的影響

有學者認為，免耕導致土壤密度增加[2]。黃細喜發現，土壤本身對土壤密度具有自調功能[3]。土壤密度是土壤重要的物理性質，它影響土壤的孔隙度以及土壤的穿透阻力，進而影響土壤水肥氣熱條件以及作物根系在土壤中的穿插。土壤過松導致根土不易密接，水分不易保存，水氣不能協調，影響養分保存；土壤過緊導致通透性差，影響出苗、根系下扎[4]。地面以下5 cm土壤深度處的土壤密度見表2。

由表2可知，土壤密度YQ>CT>YC>SS>QS，原因是玉米秸稈拌入土壤后增大了土壤孔隙率。YQ>CT說明地表覆蓋使地表土壤更加密實，CT>YC說明留茬起到氣孔通道的作用，導致土壤孔隙率增大。

2.2 秸稈覆蓋耕作對土壤含水率的影響

土壤含水量受土壤蒸發、植物蒸騰、降雨入滲、地表徑流等多種因素的影響。一般認為免耕覆蓋秸稈改變了土壤的理化性質，增加入滲量，提高土壤含水量，增加水分儲存，抑制蒸發[5]。研究表明，表層土壤的孔隙結構對降雨入滲起決定性作用，保護性耕作有延緩徑流、增加降雨入滲的作用，秸稈覆蓋率越高，徑流開始的時間及土壤含水量達到飽和的時間越遲，且穩定入滲率越高。研究表明，免耕覆蓋秸稈比傳統翻耕減少徑流量52.5%，減少土壤流失量80.2%[6]。由圖1可見，不同耕作措施對0～40 cm土壤含水率影響較為明顯，0～10 cm土層土壤含水率由高到低依次為YQ>QS>SS>YC>CT，覆蓋處理使這層土壤的含水率明顯提高。20～40 cm土壤含水率明顯上升，40 cm左右上升到最大值，隨后各處理含水率下降。總體而言，YQ處理土壤含水率最高，這是由于地表覆蓋減緩了地表徑流，同時留茬與秸稈覆蓋并用有效減少了棵間蒸發，起到保水保墑的效果。QS處理土壤含水率高于SS處理，這是因為QS處理土壤中的玉米秸稈密度較大，能夠減少土壤水分蒸發，保水性較好。YC處理土壤含水率略高于CT處理，表明玉米收割后殘茬形成了土壤與大氣水熱交換的通道。由此可見，保護性耕作能明顯提高土壤含水率。

2.3 秸稈覆蓋耕作對地溫的影響

由圖2可知，各處理的地溫日變化趨勢相同，即平均地溫的日變化均呈現出先增高后降低的趨勢，08：00開始地溫逐漸升高，12：00后增溫比較明顯，16：00后逐漸降溫。其中，YQ、SS、QS處理14：00地溫達到最大值，YC、CT處理下地溫于16：00達到最大值。從整體來看，YQ處理地溫最低，這可能是由于覆蓋影響了陽光對地表的直接照射，一部分光照的能量被秸稈吸收走了。SS、QS處理地溫在08：00—14：00比其他處理都高，說明秸稈拌入土壤后，有利于吸收熱量。YC、CT處理地溫變化趨勢基本相同，殘茬吸收了部分熱能。

從大豆出苗起至苗期結束，地溫變化如圖3所示。5月17—23日，地溫呈上升趨勢，24—25日明顯回落，這是因為23日晚到24日下午該地區降雨，氣溫下降，導致地溫下降。26—31日地溫有所回升。其中SS、QS處理地溫普遍較高，這是由于把粉碎的秸稈拌入土壤增大了土壤孔隙率，陽光直射地表，由于孔隙率增大地溫升高。YQ處理地溫最低，這是由于秸稈平鋪在地表，一部分熱量被秸稈吸收，秸稈與地表之間有空氣，熱量不能直接傳遞到土壤。YC與CT處理地溫相差甚小，說明留茬的覆蓋量小，對地溫的影響與對照相比很小。

2.4 不同覆蓋耕作措施對大豆苗期土壤有機質、速效N、速效P、速效K含量的影響

從表3可以看出，QS、SS處理土壤有機質含量明顯高于其他處理，說明埋在土內的秸稈部分已經分解。QS、SS處理速效P與速效K含量略高于其他處理。這是由于這段時間氣溫、地溫都較低，土壤內微生物活性降低，地表、土內小部分秸稈分解。5月1—16日氣溫略有升高，4項指標均略有升高，其中CT處理上升最為明顯，這是因為CT處理沒有覆蓋，因此平均地溫最高，土內本身未被分解的有機物被較快分解。QS、SS處理只有小部分秸稈被土體內細菌分解，地溫過低，不足以使土體內微生物活力充分釋放。

2.5 秸稈覆蓋耕作對大豆出苗率的影響

5月1日開始播種，每穴播種3粒種子，5月17日開始出苗，出苗較慢，這是因為該年這一時期氣溫比往年低。

由圖4可知，CT處理大豆最先出苗，5月17日絕大部分大豆出苗。YC處理5月19日開始出苗，速度較CT略慢，5月22日出苗率達到最大值96%。5月17日CT處理出苗率高達95%，5月19日出苗率達99%。QS、SS處理5月21日大豆開始出苗，屬于勻速出苗，出苗率略低于CT、YC處理，但也能夠達到預期的要求。5月23日YQ處理大豆開始出苗，出苗最晚，出苗比較緩慢，5月29日出苗結束，與其他處理相比出苗率較低，并且有弱苗。總體而言，除了YQ處理以外，出苗率均能達到86%以上。沒有出苗的地方，5月29日補苗。由此可知，在0～40 cm土層內秸稈覆蓋能明顯提高土壤含水率，秸稈覆蓋阻礙了陽光對土壤的直接熱傳導，SS、QS處理能夠降低土壤地溫，YQ處理降低地溫效果最為明顯。從播種到出苗這段時間，雨水充足，地溫是影響出苗的主要因素。

2.6 秸稈覆蓋耕作對大豆苗期生長的影響

大豆苗期結束，對每個處理的大豆進行隨機取樣，每處理取5株大豆，取平均值。由表4可知，CT處理大豆出苗快并且生長情況最好，這是因為CT處理土壤中被植物所吸收的速效N、P、K，有機質含量均比其他處理高。QS與SS處理大豆苗長勢相近，這是由于QS單位土體內秸稈量較高，一部分秸稈已經被土壤中的微生物分解。盡管QS、SS處理大豆苗期的長勢比CT處理大豆長勢差，但是預計CT處理中土壤速效養分被植物吸收后，土壤中的有機物含量、土壤微生物量將遠遠小于QS、SS 2個處理，QS、SS處理秸稈被微生物充分分解之后大豆長勢預計會好于CT處理。地表覆蓋并不利于大豆苗期生長。特別是YQ處理覆蓋量大，雖然能起到保水效果，但是影響土壤、空氣的正常水熱循環，抑制了大豆生長。另外，YQ處理大豆病蟲害也比其他處理嚴重。 苗期結束，各處理大豆株高、莖粗見表5。由表5可知，大豆苗期株高、莖粗與干物質量變化趨勢相同。大豆苗期生長與該時期的土壤密度、土壤含水率、地溫、土壤養分都有關。

3 結論

本研究表明，大豆苗期地溫變化總體趨勢是SS>QS>CT>YC>YQ，但是由于苗期SS、QS處理土壤密度較小，土壤孔隙較大，不利于大豆苗期根系生長。另外土內的秸稈只有部分被微生物分解，出苗初期，CT、YC處理土壤營養成分明顯高于QQ、SS處理。由此可知，秸稈覆蓋不利于大豆苗期生長。

參考文獻：

[1]宋鳳斌. 玉米地膜覆蓋增產的土壤生態學基礎[J]. 吉林農業大學學報，1991，13（2）：4-7，93.

[2]王殿武，褚達華. 少、免耕對旱地土壤物理性質的影響[J]. 河北農業大學學報，1992，21（2）：28-33.

[3]黃細喜. 土壤自調性與少免耕法[J]. 土壤通報，1987，18（3）：111-114.

[4]趙建波. 保護性耕作對農田土壤生態因子及溫室氣體排放的影響[D]. 泰安：山東農業大學，2008.

[5]Mwendera E J，Feyen J. Effects of tillage and evaporative demand on the drying characteristics of a silt loam：an experimental study[J]. Soil and Tillage Research，1994，32（1）：61-69.

[6]王曉燕，高煥文，李洪文，等. 保護性耕作對農田地表徑流與土壤水蝕影響的試驗研究[J]. 農業工程學報，2000，16（3）：66-69.