遼北地區保護性耕作應用效果對比試驗

摘要：為明確保護性耕作模式的應用效果，2023年在遼寧省昌圖縣某示范基地，以傳統種植模式為對照，分析保護性耕作措施對土壤水分、容重、植株生長和玉米產量的影響。試驗結果表明，與傳統種植地塊相比，保護性耕作地塊的容重均較小，水分含量也較高；苗期傳統種植地塊的株高高于保護性耕作地塊；從產量來看，均勻行模式下的玉米產量最高。

關鍵詞：保護性耕作； 秸稈還田； 玉米； 容重； 生長； 產量

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）06-0058-02

遼北地區是遼寧省玉米主產區，2022年玉米種植面積約94.5 萬hm2，占全省玉米種植總面積的34.3%[1]。近年來，為深入落實《東北黑土地保護性耕作行動計劃（2020—2025年）》政策，遼北在開原市、昌圖縣、西豐縣開展黑土地保護性耕作示范，探索以作物秸稈覆蓋和免耕為核心的保護性耕作技術，以期為保護好黑土地這一“耕地中的大熊貓”提供技術支持。為明確保護性耕作模式在遼北地區的應用效果，2022—2023年在遼寧省昌圖縣某示范基地，以傳統種植模式為對照，分析保護性耕作措施對土壤水分、容重、植株生長和玉米產量的影響，以期探索適合遼北地區的保護性耕作措施，為玉米可持續增產提供理論和技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在昌圖縣保護性耕作基地進行，基地為中溫帶亞濕潤區季風型大陸性氣候，四季分明，雨熱同季，降水和光照比較充足，年平均氣溫6.7 ℃；年平均降水量600 mm，多集中在夏、秋兩季，無霜期140 d左右。

土壤類型主要為黑壤土，理化性狀好，土層較為深厚。

2023年春季測定基地的耕層土壤理化性質：有機質含量為7.3 g/kg，全氮含量為0.116%（中級水平），速效鉀含量為153 mg/kg（低水平），速效氮含量為83 mg/kg，速效磷為91.2 mg/kg，pH為4.9。

1.2試驗設計

以傳統種植地塊為對照，設計2種玉米保護性耕作種植模式，分別為寬窄行模式和均勻行模式。保護性耕作地塊于玉米收獲后留高茬，再將秸稈切成30～45 cm的小段，均勻拋灑在田間，翌年實行免耕播種。播種前，開展秸稈地表覆蓋情況測算，確定平均秸稈地表覆蓋率為76.4%。

玉米種植品種為先玉1526，于2023年6月9日播種，10月6日收獲。肥料選用奧隆特重合肥料，施用量為40 kg/667 m²。試驗地主要依靠自然降水，無補充灌溉，按照常規措施進行田間管理。

1.3測定項目和方法

1.3.1土壤容重與水分 容重采用環刀法。參考1121.4—2006《土壤檢測.第4部分：土壤容重N的Y測/T定》，用環形刀（100 cm3）在田間取0～10、10～20 cm共2個深度的土樣，密封處理后帶回試驗室測定容重。

同時，參考HJ 613—2011《土壤 干物質和水分的測定 重量法》，測定土壤的自然含水量。

1.3.2 植株生長情況 玉米植株生長情況的監測參考GB/T 40834-2021《夏玉米苗情長勢監測規范》。選取有代表性的5壟，每壟長50m，調查和計算株數和出苗率。出苗率（%）=實際株數/理論株數×100。

1.3.3 玉米產量 玉米成熟后，采用隨機五點法確定樣點，樣點面積為20 m²，收獲樣點內全部果穗，調查平均穗粒質量、出籽率和籽粒產量。出籽率（%）=籽粒干質量/果穗干質量×100。

1.4數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2007進行數據整理與統計分析。

2結果與分析

2.1保護性耕作對土壤性質的影響

土壤容重越大，表明土壤越緊實，退化趨勢愈強；容重小，則說明土壤疏松多孔，結構類型良好。土壤容重及水分測定結果見表1。

由表1可知，在0～10 cm土層，傳統地塊的容重為1.54，而保護性耕作地塊的土壤容重分別為1.45 和1.42，均較傳統種植地塊小；在10～20 cm土層，傳統地塊的容重為1.61，而保護性耕作地塊的土壤容重分別為1.54和1.52，也小于傳統種植地塊，但兩者之間差距不大，這是因為秸稈密度小，且還田腐解后能夠降低土壤的顆粒密度，使耕地土層的容重減小。

由表1可知，在0～10 cm土層，傳統地塊的土壤含水量為15.3%，而保護性耕作地塊的土壤含水量在17.0以上；在10～20 cm土層，傳統地塊的土壤含水量為16.2%，而保護性耕作0～10 cm土層的土壤含水量仍穩定在17.0%左右。

2.2保護性耕作對植株生長發育的影響

玉米植株在苗期的生長情況見表2。

從出苗率來看，寬窄行、均勻行的出苗率分別為95.0%和94.6%，均高于傳統地塊（94.8%），但三者的差異不明顯；從株高來看，傳統地塊的植株株高最高，明顯高于保護性耕作地塊，同時兩種保護性耕作地塊之間差別不大，這可能是因為在無秸稈覆蓋的情況下，傳統地塊能維持較高的土壤溫度，有利于苗期的玉米植株生長。

2.3保護性耕作對玉米產量的影響

在玉米種植品種和氣候條件相同的條件下，作物產量與土壤質量、耕作措施等密切相關。玉米產量的測定結果見表3。

玉米測產結果表明，與傳統種植相比，保護性耕作下的平均穗粒質量均有提高，大小順序為均勻行gt;寬窄行gt;傳統；出籽率的變化趨勢與平均穗粒質量一致，但三者區別不大；從籽粒產量來看，傳統種植下的產量最低，為800.8 kg/667m²，均勻行產量最高，為667m²，寬窄行產量居中，為820.7 kg/667m²，這86說5.明0 k保g/護性耕作有利于提高玉米產量及其相關參數。

諸多研究表明，秸稈田還田可使土壤容重減小、含水量提高、有機碳等養分增加，有利于改善耕層土壤質量，促進植株根系發育。植株吸收較多的營養物質后，干物質積累增加，有利于玉米籽粒形成。

3結論與討論

根據玉米生長規律并結合實際情況，開展保護性耕作應用效果的監測和試驗，獲得以下結論：

1） 無論是0～10cm深度還是10～20cm深度，與傳統種植地塊相比，兩種保護性耕作地塊的容重均較小，水分含量也較高且兩種保護性耕作地塊之間，容重和含水量均差別不大。諸多研究和報道認為，秸稈還田有利于降低耕層土壤的容重，這是因為秸稈密度小，且腐解后又能夠降低土壤的顆粒密度。同時，免耕能避免土壤被機具壓實，有利于增加土壤中生物的活動和有效毛細管數量，因此土壤容重在一定程度上有所降低[2]。秸稈還田有利于土壤形成大孔隙，避免地下毛管中的水上移和水分散失[3]。此次試驗也得到了相似的結論。

2） 在苗期，保護性耕作地塊的出苗率略高于傳統地塊，但兩者差異不明顯；傳統地塊的株高高于保護性耕作地塊。多年的生產實踐表明，低溫是限制冷涼區旱地玉米增產的主要因子之一。北方春玉米區土壤含水量少，且春季溫度較低，秸稈腐解速率較慢，其養分不能在玉米關鍵生育期釋放。同時，秸稈覆蓋會阻擋耕層土壤溫度升高。這兩個因素共同作用，可能是導致保護性耕作地塊玉米植株生長較慢的原因。

3） 與傳統種植相比，保護性耕作下的平均穗粒質量和出籽率均有所提高，但二者區別不大；從籽粒產量來看，傳統種植地塊下的產量最低，均勻行地塊的產量高于寬窄行地塊。很多研究結果表明，保護性耕作具有增產的正面效應，此次試驗也得到了相似的結論。從產量來看，均勻行是比較適合遼北地區的種植模式。