不同耕作方式對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

呂巨智，范繼征，謝小東，石達(dá)金，鐘昌松，程偉東

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，廣西 南寧 530007）

玉米既是我國(guó)重要的糧食和飼料作物，也是工業(yè)發(fā)展的重要原料。玉米生產(chǎn)最主要的目標(biāo)是在提高產(chǎn)量的同時(shí)改善籽粒品質(zhì)［1］。在廣西，由于連年免耕種植玉米及一次性施肥方式，造成農(nóng)田土壤環(huán)境急劇惡化，土壤蓄水及供肥能力下降，耕層變淺，生產(chǎn)能力嚴(yán)重降低，進(jìn)而影響到玉米的單產(chǎn)水平。研究表明，不同耕作方式中土壤深松能打破犁底層，提高土壤通透性，形成良好的土壤環(huán)境，有利于玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)可有效增加葉片光合速率，促進(jìn)植株干物質(zhì)積累，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量［2，3］。因此，研究不同耕作方式下的玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)變化特征，有助于提高玉米栽培技術(shù)水平、促進(jìn)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

劉洋等［4］研究表明，一次全方位深松的增產(chǎn)效果最顯著，比對(duì)照增產(chǎn)13.7%；連年秋翻和連年溝壟交替深松同樣具有較好的增產(chǎn)效果，比對(duì)照分別增產(chǎn)10%和3%。王俊河等［5］研究發(fā)現(xiàn)，春季深松對(duì)土壤緊實(shí)度、苗期土壤容重降低和土壤含水量增加有明顯作用，其中深松40cm效果最好，增產(chǎn)達(dá)20.5%。于吉琳等［6］認(rèn)為，土壤深松可適當(dāng)延長(zhǎng)玉米生育進(jìn)程，對(duì)玉米葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響均表現(xiàn)為深松＞旋耕（CK）。李華等［7］認(rèn)為，深松＋旋耕可有效打破犁底層，降低土壤容重，顯著改善土壤物理性狀，可以提高春玉米產(chǎn)量。楊雪等［8］認(rèn)為，與旋耕以及深松相比，深旋＋松耕能夠很好地改善土壤水熱條件，增加作物的葉面積指數(shù)、灌漿速率，進(jìn)而增產(chǎn)。李傳友等［9］研究表明，深松加耙處理產(chǎn)量為10 872 kg／hm2，深松＋旋耕產(chǎn)量為11 155.5 kg／hm2，兩處理較對(duì)照（傳統(tǒng)旋耕）顯著增產(chǎn)。張德健等［10］研究認(rèn)為，深松免耕播種的出苗率、土壤含水量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、產(chǎn)量及總收益均高于傳統(tǒng)翻耕。孫貴臣等［11］研究認(rèn)為，深松免耕種植模式可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水能力，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量提高。侯海鵬等［12］研究表明，條帶深松耕作方式分別增加干物質(zhì)積累量、收獲穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等。范繼征等［13］研究表明，以常規(guī)旋耕為對(duì)照，深松＋免耕和免耕處理增產(chǎn)幅度分別達(dá)到15.68%和12.20%，深松＋旋耕處理較對(duì)照減產(chǎn)3.45%。

由上看出，國(guó)內(nèi)關(guān)于不同耕作方式對(duì)土壤物理性狀和玉米產(chǎn)量影響的研究相對(duì)較多，但關(guān)于其對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)等影響的系統(tǒng)研究較少。鑒于此，以玉米品種桂單162為材料，研究常規(guī)旋耕25 cm、深松35 cm＋免耕、深松35 cm＋旋耕25 cm和免耕4種耕作方式下的玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的變化特征，以期為找出廣西玉米生產(chǎn)中的最佳耕作方式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年2—7月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院明陽(yáng)科研基地（南寧市吳圩鎮(zhèn)：22°36′34″N，108°14′33″E）進(jìn)行。該地年均降雨量1 065～1 389 mm，玉米生育期間降雨量476.3 mm。試驗(yàn)地為黏土，播前0～20 cm土層土壤基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)17.36 g／kg、全氮0.081%、堿解氮60 mg／kg、全磷0.14%、速效磷56 mg／kg、全鉀0.751%、速效鉀175.3 mg／kg，pH值6.53。前茬作物為玉米。

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種桂單162，購(gòu)于廣西兆和種業(yè)有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)設(shè)4種耕作方式處理。其中，①對(duì)照（RT）：深翻后旋耕滅茬25 cm，用拖拉機(jī)開(kāi)行；②深松35 cm＋旋耕25 cm（SS－RT）：用深松機(jī)（河北農(nóng)哈哈公司產(chǎn)品）深松35 cm后旋耕滅茬25 cm，用拖拉機(jī)開(kāi)行；③深松35 cm＋免耕（SSNT）：用深松機(jī)深松35 cm后免耕，用牛開(kāi)行；④免耕（NT）。隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。小區(qū)面積231 m2（7 m×33 m），株行距分別為：27 cm和65 cm，種植密度5.7萬(wàn)株／hm2。

2月24日播種，隨播種一次性施入緩效肥恩泰克（N∶P2O5∶K2O＝21∶7∶11）750 kg／hm2。試驗(yàn)田四周設(shè)保護(hù)行，管理方式與大田生產(chǎn)一致。7月14日收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期，測(cè)定葉面積指數(shù)（展開(kāi)葉面積為：長(zhǎng)×寬×0.75，未展開(kāi)葉面積為：長(zhǎng)×寬×0.5）、株高、穗位高和不同器官的干物質(zhì)積累量。收獲時(shí)每小區(qū)取10穗測(cè)其穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)等指標(biāo)；最終產(chǎn)量：折合成籽粒含水量14%的產(chǎn)量。籽粒蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量采用近紅外谷物分析儀（Perten DA7200，瑞典波通儀器公司產(chǎn)品）測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 6.05軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、作圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對(duì)玉米植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1.1 對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響 由圖1可看出，大喇叭口期到灌漿期，葉面積指數(shù)增速較快，且所有處理均表現(xiàn)為灌漿期最大。總體上看，隨著生育期推進(jìn)葉面積指數(shù)呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，其中灌漿期表現(xiàn)為SS－NT＞SSRT＞RT＞NT，成熟期也是SS－NT最高，但各處理間差異較大，對(duì)照（RT）大喇叭口和灌漿期的葉面積指數(shù)顯著小于SS－NT、SS－RT。

圖1 不同耕作處理玉米葉面積指數(shù)

2.1.2 對(duì)玉米株高的影響 圖2顯示，不同耕作方式對(duì)玉米株高影響的順序?yàn)镾S－NT＞SSRT＞NT＞RT。除拔節(jié)期外，其它生育期均以深松＋免耕處理（SS－NT）的株高最高，灌漿期SSRT、SS－NT處理的植株生長(zhǎng)效果更好。

圖2 不同耕作處理玉米株高

2.1.3 對(duì)玉米干物質(zhì)量的影響 玉米地上部干物質(zhì)量全生育期內(nèi)均表現(xiàn)為SS－NT處理最大，旋耕（RT）處理最小（圖3）。由此看出，深松對(duì)地上部干物質(zhì)量的積累非常有利，SS－NT和SSRT處理大喇叭口期到成熟期干物質(zhì)量明顯高于旋耕，成熟期分別增加20.09%和26.41%；此期間免耕（NT）也高于旋耕，成熟期增加6.10%。

圖3 不同耕作處理玉米干物質(zhì)量

2.2 不同耕作方式對(duì)玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1看出，與旋耕（RT）相比，深松處理的產(chǎn)量構(gòu)成因素改善明顯，穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗和禿尖長(zhǎng)等性狀較優(yōu)。SS－NT處理玉米穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重各性狀值均在所有處理中最大，且與SS－RT處理差異不顯著，與其它處理差異大多顯著。

表1 不同耕作處理玉米主要產(chǎn)量性狀

由表2可以看出，不同耕作方式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平，產(chǎn)量高低依次為：SSNT＞SS－RT＞NT＞RT。SS－NT和SS－RT處理分別比對(duì)照（RT）增產(chǎn)13.59%和11.17%，NT比RT增產(chǎn)2.61%。綜合來(lái)看，SS－NT處理效果最優(yōu)，玉米產(chǎn)量達(dá)到8 113.93 kg／hm2。

表2 不同耕作處理玉米產(chǎn)量

2.3 不同耕作方式對(duì)玉米籽粒品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)玉米籽粒淀粉含量的影響 圖4顯示，玉米籽粒淀粉含量受耕作方式的影響順序?yàn)椋篟T＞NT＞SS－NT＞SS－RT。與對(duì)照（RT）相比，NT、SS－NT、SS－RT處理籽粒淀粉含量降低2.70%、4.19%、4.33%，差異達(dá)到極顯著水平。

圖4 不同耕作處理玉米籽粒淀粉含量

2.3.2 對(duì)玉米籽粒脂肪含量的影響 圖5顯示，與對(duì)照（RT）相比，NT、SS－NT、SS－RT處理玉米籽粒脂肪含量提高1.38%、4.14%、1.93%，以深松處理較高，但各處理間差異不顯著。

圖5 不同耕作處理玉米籽粒脂肪含量

2.3.3 對(duì)玉米籽粒蛋白質(zhì)含量的影響 圖6顯示，玉米籽粒蛋白質(zhì)含量受耕作方式影響的順序?yàn)镾S－NT＞SS－RT＞NT＞RT。與對(duì)照（RT）相比，NT、SS－NT、SS－RT處理籽粒蛋白質(zhì)含量提高2.08%、15.49%、9.46%，差異達(dá)到極顯著水平。

圖6 不同耕作處理玉米籽粒蛋白質(zhì)含量

3 討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同耕作方式下深松處理的株高和葉面積指數(shù)最大，SS－NT處理的單株干物質(zhì)積累量較傳統(tǒng)耕作（RT）增加26.41%。深松處理（SS－RT和SS－NT）相對(duì)于另外兩個(gè)處理，玉米生育前期、中期的株高、單株干物質(zhì)重?zé)o顯著差異，生育后期明顯提升，這與高玉紅［14］、劉洋［4］、唐小明［15］等的研究結(jié)果一致。與RT相比，深松處理的株高和葉面積指數(shù)增加，表明深松打破犁底層后能提高土壤通透性、形成良好的土壤環(huán)境，有利于玉米生長(zhǎng)發(fā)育。

王同朝等［16］研究認(rèn)為，秸稈還田能使玉米淀粉及脂肪含量有效提高。周佳佳［17］研究認(rèn)為，秸稈還田處理玉米籽粒蛋白質(zhì)含量減少、淀粉含量增加。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與RT和NT相比，SSRT和SS－NT處理降低籽粒淀粉含量，提高蛋白質(zhì)和脂肪含量，與臧逸飛［18］、朱寶國(guó)［19］、高宏偉［20］等的研究結(jié)果不一致。其原因可能是由喀斯特地區(qū)土壤瘠薄、耕層過(guò)淺和試驗(yàn)處理、局部氣候條件不同所致。

深松是農(nóng)田耕作中的基本措施，不僅能使土壤耕層結(jié)構(gòu)得到改善，也能優(yōu)化根系分布，利于土壤水分、養(yǎng)分吸收利用，進(jìn)而提高產(chǎn)量。李永平等［21］對(duì)深松、翻耕30 cm、常規(guī)耕作和免耕比較研究后認(rèn)為，翻耕和深松能在降低土壤容重的同時(shí)使其含水量有效增加，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量。何進(jìn)等［22］研究認(rèn)為，近年來(lái)土壤犁底層提高、耕層逐漸變淺，很大程度上制約著作物根系的橫縱向生長(zhǎng)，根系吸收的水肥難以滿足植株地上部生長(zhǎng)需求，從而難獲高產(chǎn)。本研究表明，不同耕作方式之間產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平，與對(duì)照（RT）相比，SS－RT和SS－NT增產(chǎn)分別達(dá)到11.17%和13.59%，NT增產(chǎn)2.61%。綜合看，深松35 cm＋免耕處理效果最優(yōu)，玉米產(chǎn)量最高，達(dá)8 113.93 kg／hm2。這與范繼征［13］、呂巨智［23］、宮秀杰［24］等的研究結(jié)果一致，說(shuō)明土壤深松一定程度上可以提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。2019年降雨較多，有關(guān)干旱年份土壤深松對(duì)玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)耕作（RT）相比，深松處理能改善玉米生長(zhǎng)發(fā)育狀況，提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)，其中以深松35 cm＋免耕的效果較優(yōu)，適合在廣西玉米生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。