旋耕、深翻、深松對(duì)玉米生長性狀和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

張穎雷 陳洪化

1.通遼市科爾沁區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 通遼

2.通遼市厚德種業(yè)，內(nèi)蒙古 通遼

耕整地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，起到疏松土壤、透氣蓄水、覆蓋雜草與殘茬的作用，為作物生長創(chuàng)造良好的種床和耕層條件，為有益微生物菌群的活動(dòng)和水、肥、氣、熱的運(yùn)行創(chuàng)造良好的空間環(huán)境，從而取得良好的收成。目前，我國北方地區(qū)農(nóng)田耕整地主要采用旋耕、深翻、深松三種方式。

通遼市地處世界玉米黃金帶，玉米總產(chǎn)量和糧食總產(chǎn)量均居內(nèi)蒙古自治區(qū)首位。農(nóng)田耕整地主要采用旋耕，少量采用翻耕或深松。由于旋耕破土力強(qiáng)，可以粉碎埋在地表以下的根茬，旋耕后表土平整，不破壞灌溉用畦埂，且機(jī)械作業(yè)成本較低，因此在土地承包到戶后被農(nóng)民廣泛接受，至今已有近四十年歷史。但同一地塊連年實(shí)施深度10 cm 左右旋耕作業(yè)，犁底對(duì)土壤的機(jī)械壓力、旋耕犁刀的擠壓作用，在耕作層與心土層之間形成了一層緊實(shí)而致密的土層，即犁底層。如果長期在同一深度進(jìn)行旋耕作業(yè)，犁底層會(huì)越來越厚、越來越緊實(shí)，其土壤結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生明顯惡化。有關(guān)研究結(jié)果表明，土壤容重在1.10～1.13 g/cm3之間，可以促進(jìn)作物的根系生長，當(dāng)土壤容重超過1.5 g/cm3以后，則阻礙根系生長發(fā)育，阻礙水肥氣熱的輸送，直接影響作物生長性狀和產(chǎn)量構(gòu)成。

2022年，通遼市科爾沁區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心會(huì)同通遼市厚德種業(yè)，以當(dāng)?shù)刂饕魑镉衩诪閷?duì)象，進(jìn)行農(nóng)田旋耕、深翻、深松三種作業(yè)處理對(duì)比試驗(yàn)，探討旋耕、深翻、深松對(duì)玉米生長性狀和產(chǎn)量構(gòu)成的影響，為下一步技術(shù)推廣提出對(duì)策建議。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年4～10月在通遼市厚德種業(yè)科技園進(jìn)行，地處北緯43°58′～東經(jīng)123°40′。試驗(yàn)地為玉米連作區(qū)，連年結(jié)合秸稈還田秋季深翻，春季旋耕整地。生育期間（5～9月）≥10 ℃活動(dòng)積溫3 343℃，日照時(shí)數(shù)1 105 h，降雨量314.3 mm。供試土壤為中壤質(zhì)中厚層灰色草甸土，0～60 cm 以下有＜20 cm 的鹽漬層，0～20 cm 有機(jī)質(zhì)含量12.82 g/kg，堿解氮89.4 mg/kg，速效磷12.88 mg/kg，速效鉀173 mg/kg，pH值7.96。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以旋耕為對(duì)照，設(shè)旋耕、深翻、深松三個(gè)處理，其中旋耕深度12 cm，深翻深度22 cm，深松深度為30 cm。處理間隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)三次，小區(qū)面積72 m2（7.2×10 m），12行區(qū)。淺埋滴灌寬窄行種植，玉米品種迪卡159，種植密度67 500 株/ hm2，施化肥810 kg/hm2，其中尿素480 kg、重過磷酸鈣240 kg，硫酸鉀90 kg。

1.3 調(diào)查、測定項(xiàng)目及方法

1）降雨量。試驗(yàn)地設(shè)置量雨筒，以觀測玉米生育期間降雨量。

2）玉米苗期長勢、根系調(diào)查。在玉米2～3 展葉期，每個(gè)耕作處理挖取2.5 片葉齡的幼苗5 株，觀測其營養(yǎng)體及根系發(fā)育狀況。

3）玉米株高、莖粗及上數(shù)第8 片葉葉面積調(diào)查。每個(gè)處理連續(xù)取20 株正常生長的植株，調(diào)查株高、穗位及莖粗，連續(xù)取10 株正常生長的植株上數(shù)第8 片葉，測量葉片長寬，按長×寬×0.75計(jì)算葉面積。

4）土壤容重測定。玉米苗期（5月30日），利用環(huán)刀取各耕作處理0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm 土層土壤測容重，重復(fù)二次。

5）測產(chǎn)方法。收獲前，每個(gè)小區(qū)玉米各去除兩側(cè)邊行各二行，在剩余的8 行玉米內(nèi)，確定三個(gè)長寬3.3×0.6 m的單行測產(chǎn)樣點(diǎn)，在1.98 m2測產(chǎn)點(diǎn)面積內(nèi)，剔除自交株、弱株和病蟲危害株，連續(xù)取正常生長植株的果穗13～14個(gè)(果穗不足部分可以順延補(bǔ)足)，稱鮮重，然后按平均鮮穗重取15 個(gè)樣穗，風(fēng)干后備考種。根據(jù)樣點(diǎn)的平均粒重計(jì)算玉米產(chǎn)量。

6）玉米根系在土壤中分布及根重調(diào)查。收獲后，在各處理挖一米深土壤剖面觀測根系分布，耕翻后取10 株正常生長的植株根系，風(fēng)干后測量根重，重復(fù)二次。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

利用DPS 數(shù)據(jù)處理軟件，進(jìn)行玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)的方差分析及平均產(chǎn)量的顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的疏松土壤效果

旋耕、深翻屬于在耕地深度內(nèi)的全層作業(yè)，耕后土壤在垂直方向處于上虛下實(shí)狀態(tài)，深松為條帶式間隔作業(yè)，耕后土壤在水平方向形成虛實(shí)并存狀態(tài)。

耕地作業(yè)依靠改變土壤容重發(fā)揮松土作用。土壤容重由土壤孔隙和土壤固體數(shù)量兩部分組成，容重越低表明土壤中孔隙所占比重越高，土壤越疏松，反之土壤就越緊實(shí)。依此推論試驗(yàn)中各處理的土壤容重測定結(jié)果見表1，可以看出：

1）旋耕處理，10～20 cm、20～30 cm 土壤容重分別為1.5 695 g/cm3、1.6 341 g/cm3。由于旋耕深度僅10 cm左右，可以將10 cm之下的土壤容重視為原狀土的容重。

2）在0～10 cm土層，旋耕處理的土壤容重1.2 644 g/cm3，深翻處理為1.3 912 g/cm3，深松處理為1.4 483 g/cm3，與下層原狀土容重1.5 695 g/cm3相比，土壤容重分別降低19.4%、11.4%和2.8%，處理間的松土效果旋耕＞深翻＞深松。

3）深翻、深松處理，10～20 cm 土層的土壤容重為1.5 572 g/cm3和1.5 531 g/cm3，與該層原狀土容重1.5 695 g/cm3相比，無顯著差異。這與供試土壤常年深翻相關(guān)。

4）在20 ～30 cm 土層，深松處理的土壤容重1.5 521 g/cm3，與這層土壤的原狀土容重1.6 341 g/cm3相比，容重降低5.0%，說明深松對(duì)深層的局部土壤有明顯的松土效果。

2.2 不同處理對(duì)玉米苗期生長的影響

根據(jù)玉米在2～3展葉時(shí)期的苗情調(diào)查（見表2、圖1），處理間的苗勢存在較大差異。

圖1 各處理的玉米2～3片展葉的植株照片

表2 各處理的玉米苗期2.5片展葉長勢

1）深松處理的玉米苗勢強(qiáng)，深翻處理的苗勢中等，旋耕處理的苗勢較弱，同為2.5片葉齡的幼苗，深松處理的幼苗粗壯，苗高24.1 cm，深翻處理苗高22.0 cm，旋耕處理的幼苗纖細(xì)，苗高21.0 cm。

2）深松處理的玉米幼苗的初生胚根長度17.5 cm，較深翻處理增加12.9%，與旋耕處理相比，長度增加26.8%。

3）深松處理的玉米苗期次生胚根粗壯，側(cè)根多而密集，第一層節(jié)根發(fā)育完整，深翻處理次之，旋耕處理的玉米苗期次生胚根纖細(xì)，側(cè)根少而短，第一層節(jié)根尚未發(fā)育完整。

2.3 不同處理對(duì)玉米植株性狀的影響

調(diào)查表明，玉米抽雄后的個(gè)體長勢各處理間也存在一定差異，見表3，除玉米株高、莖粗略有差異外，各處理間玉米上數(shù)第8片葉的葉面積差異最顯著，其中，深松處理的玉米上數(shù)第8 片葉葉面積達(dá)到784.9 cm2，較深翻處理的葉面773.5 cm2增加1.5%，較旋耕處理的葉面積741.3 cm2增加5.9%。已知玉米上數(shù)第8 片葉的葉面積和玉米植株葉面積正相關(guān)[1]，因此玉米葉面積增加提升了葉面積指數(shù)，有利于積累更多的干物質(zhì)。

表3 各耕作處理的玉米植株長勢

2.4 不同處理對(duì)玉米根系的影響

調(diào)查表明，在60 cm 以下土體存在鹽漬化障礙層次，根系在這里停止伸長，在0～60 cm 土體內(nèi)，各處理間的玉米根系形態(tài)、根系重量及重量分布有以下差異。

1）根系形態(tài)的差異。圖2 中，旋耕、深翻處理的玉米根系長度相等，同為38.6 cm，深松處理為44.6 cm，較旋耕、深翻處理增加15.5%；氣生根根冠入土直徑，深松處理為13.9 cm，較深翻處理擴(kuò)大15%，比旋耕處理擴(kuò)大16.9%；深松處理的玉米須根的側(cè)根分布密集區(qū)域長24.0 cm，側(cè)根分布均勻，深翻處理的側(cè)根分布密集區(qū)域長17.5 cm，旋耕處理的側(cè)根分布密集區(qū)域長12.4 cm，側(cè)根短而密。以上調(diào)查表明，深松處理的玉米根系在土體內(nèi)的分布，無論在水平方向還是在垂直方向上，比深翻處理、旋耕處理更舒展。

圖2 各處理根系在土體內(nèi)的分布剖面圖

2）根系重量及其在土體內(nèi)的重量分布的差異。根系重量對(duì)玉米吸收水分、養(yǎng)分能力有重要影響。在表4中可見，深松處理的根系風(fēng)干重48.64 g，較深翻處理的38.73 g 增重25.6%，較旋耕處理的28.54 g增重70.4%，相差十分懸殊。

表4 不同處理的玉米根系重量及其在土壤中的分布

此外，玉米根系在土壤里的重量分布在各處理間也有顯著差異。深松處理的玉米根系在10～20 cm 土層的重量為4.14 g，是旋耕處理的2.15 倍，在20 cm 土層之下，深松處理的須根系重1.88 g，為深翻處理的2.2 倍，說明隨著耕地深度的增加，玉米須根系重心明顯向下轉(zhuǎn)移，有利于直接吸收深層次土壤中的水分和養(yǎng)分。

2.5 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

玉米測產(chǎn)結(jié)果見表5，深松處理的產(chǎn)量14 940 kg/hm2，較深翻處理的14 205 kg/hm2增產(chǎn)5.2%，比旋耕處理的13 740 kg/hm2增產(chǎn)8.7%。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析說明，各處理的玉米產(chǎn)量(y)與耕地深度(x)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.9 807，它們之間的關(guān)系可表達(dá)為：y=13 035＋56.1x，其中y 為玉米預(yù)期產(chǎn)量（kg/hm2），x 為耕作深度（cm），即，土壤耕地深度每增加10 cm可以增產(chǎn)玉米561 kg/hm2。

表5 各處理的玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

上述處理間的產(chǎn)量差異，在于構(gòu)成玉米產(chǎn)量的穗粒數(shù)、粒重不同。試驗(yàn)結(jié)果顯示：深松處理的穗粒數(shù)，較深翻處理增加2.9%，較旋耕處理的增加4.1%，百粒重比深翻處理增加1.3%，比旋耕處理增加3.7%。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)中的三種作業(yè)處理各具不同特點(diǎn)，旋耕深度10 cm左右，松土能力強(qiáng)，深翻深度20 cm 左右，作業(yè)后土壤在垂直方向呈上虛下實(shí)狀態(tài)，深松深度30 cm，作業(yè)后土壤在水平方向呈虛實(shí)相間分布狀態(tài)。土壤容重測定結(jié)果進(jìn)一步表明，旋耕、深翻、深松在疏松土壤、改善土壤緊實(shí)的效果上存在顯著差異。因此它們對(duì)玉米的根系發(fā)育，莖葉生長、果穗性狀有顯著的影響。如，深松處理的玉米根系長度44.6 cm，較旋耕、深翻處理增加15.5%；深松處理的氣生根入土直徑為13.8 cm，較深翻處理增加15.0%，比旋耕處理增加16.9%；深松處理的玉米根系風(fēng)干重48.64 g，比深翻、旋耕處理顯著增重25.6%和70.4%，并且根系重心有明顯下降趨勢。又如，深松處理的玉米上數(shù)第8片葉的葉面積784.9 cm2，比深翻處理增加1.5%，較旋耕處理增加5.9%。此外，深松處理的玉米果穗有效穗粒數(shù)、百粒重分別為590粒、39.2 g，比深翻處理的穗粒數(shù)增加2.8%，百粒重增加1.3%，與旋耕處理相比，穗粒數(shù)增加4.2%，百粒重增加3.7%。上述差異直接或間接地影響著不同處理間的玉米產(chǎn)量。

試驗(yàn)中，深松處理的玉米產(chǎn)量14 940 kg/hm2，較深翻處理增產(chǎn)5.2%，較旋耕處理增產(chǎn)8.7%，差異顯著。統(tǒng)計(jì)分析表明，玉米產(chǎn)量（y）與土壤耕作深度（x）高度正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.9 807，之間的關(guān)系可以y=13 035＋56.1x 表述，即，耕地深度每增加10 cm，玉米可增產(chǎn)561 kg/hm2。

2011～2015年全國農(nóng)機(jī)深松整地實(shí)施省份的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，深松達(dá)到30 cm 的地塊比未深松的地塊可多蓄水400 m3/hm2左右，伏旱期間平均含水量提高7%左右，作物耐旱時(shí)間延長10 d 左右，小麥、玉米等作物的平均產(chǎn)量增加10%左右[2]。本試驗(yàn)中，深松的玉米產(chǎn)量比旋耕處理增產(chǎn)8.7%，與上述增產(chǎn)效果相吻合，證實(shí)了通遼地區(qū)推廣農(nóng)田深松的可行性和必要性。因此，改變傳統(tǒng)的以旋耕為主的耕整地方式，大力推廣深松技術(shù)，是解決當(dāng)前土壤耕層淺，下層土壤過于緊實(shí)問題的一項(xiàng)重要課題。