耕作方式對春玉米田間雜草·土壤容重和含水率的影響

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、雜草發生情況、產量及水分利用效率的影響。結果顯示，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期—成熟期20～60?cm土層的土壤含水率;不同處理田間雜草發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、傳統翻耕處理;產量從高到低依次為秋季深松處理、傳統翻耕處理、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中占比越來越重，種植面積穩中有升，單產與總產也逐年升高[1-2]。作為玉米大田生產中的一項主要技術指標，耕作方式對耕層土壤、病蟲草害、玉米生長發育以及產量狀況都有深遠的影響[3-4]。受氣候條件、當地農民生產習慣等因素的影響，農民在玉米大田生產方式中已形成了地域式的基本固定的傳統耕作方式，山西省春玉米區基本是傳統翻耕、免耕2種主要的耕作方式[5-7]。連年的傳統翻耕與免耕作業使得土壤耕層較淺、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，導致玉米倒伏風險加大，而倒伏直接影響到了玉米全程機械化生產的發展進程[8-10]。基于上述眾多原因，近幾年農業科研人員與農技推廣人員加大了對深松機具的研發與深松技術的推廣，旨在解決山西省玉米生產中的問題。鑒于此，筆者選用了傳統翻耕、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生規律、土壤容重、土壤含水率、產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業科學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戶大田生產措施。

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設計，每個處理1個大區，1個大區占地面積2?000?m2，共設4個大區，試驗總占地面積8?000?m2，種植密度設定為?60?000株/hm2，具體作業程序見表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，帶回實驗室統一放入提前稱好的對應空盒并編號的鋁盒稱重后放入烘干箱烘干，稱重計算對應的土壤含水率。

1.4.3?田間雜草的調查。在玉米出苗后第14天，統一調查了試驗各處理田間雜草發生情況。每個處理選擇5點取樣調查，每點調查面積10?cm2，田間調查記錄了雜草的種類與株數，帶回實驗室稱取其對應的雜草鮮重。

1.4.4?產量測定。9月29日統一收獲取樣測產，每個大區選取5點，每點測產20?m2。

1.5?數據處理?采用Excel?2007軟件進行數據計算和作圖，采用SPSS?18.0統計分析軟件進行數據差異顯著性檢驗。

2?結果與分析

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無明顯規律，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一致，由高到低依次均為秋季深松處理、免耕處理、傳統翻耕處理、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，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、動土幅度大、土壤水分蒸發嚴重，苗期0～60?cm土層的土壤含水率最低。拔節期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為2個深松處理大于免耕處理，免耕處理大于傳統翻耕處理，60～120?cm土層拔節期的土壤含水率無明顯變化規律，4個處理基本相同。拔節期玉米營養生長旺盛、需水量大，2個深松處理均表現為20～?60?cm土層的土壤的含水率比免耕和傳統翻耕處理高，深松處理能夠提高拔節期20～60?cm土壤的含水率，對玉米拔節期的生長起到促進作用。抽雄期傳統翻耕和免耕處理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，傳統翻耕與免耕處理由于犁底層存在的問題，導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律與拔節期相同。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的發生情況規律一致，從高到低依次為免耕處理、春季深松處理、秋季深松處理、傳統翻耕處理，4個處理間差異均達顯著水平。馬齒莧雜草株數表現為免耕處理高于其他3個處理，差異達顯著水平，其他3個處理的雜草株數由高到低依次為春季深松處理、傳統翻耕處理、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由高到低依次為免耕處理、傳統翻耕處理、春季深松處理、秋季深松處理，傳統翻耕與春季深松處理間差異未達顯著水平。稗草發生情況很少，4個處理稗草株數由高到低依次為傳統翻耕處理、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律與雜草株數規律基本保持一致，主要體現在免耕處理雜草發生嚴重，總體雜草發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個處理產量從高到低依次為秋季深松處理、傳統翻耕處理、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，其規律基本與產量結果規律保持一致。

3?結論與討論

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出優勢，春季深松處理在苗期、拔節期前土壤含水率較低，拔節期后—成熟期20～60?cm土層也表現出含水率高的趨勢，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，但是表現在玉米生長拔節期以后，前期因為山西省春玉米區春季常年干旱風大，春季深松動土幅度大，使原有的土壤水分無效蒸發、跑墑明顯，傳統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，傳統翻耕處理因為在秋季土壤上下翻轉，雜草種子隨著翻轉下入到深一層的土壤，難以生長，所以傳統翻耕的草害最輕。綜上所述，不同處理產量由高到低依次為秋季深松處理、傳統翻耕處理、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、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分水分[11-13]。該試驗結果顯示，山西省春玉米區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，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，但是在生產中體現不出高的產出。傳統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。結合山西省春玉米區的氣候特征、生產習慣，推薦秋季深松—傳統翻耕隔年進行，這既能改良土壤物理結構，又能獲得較高的產量。

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