深松對(duì)隴東旱塬區(qū)土壤蓄水保墑及小麥產(chǎn)量的影響

王新俊，王桂英，王平馨，程建峰

(1.平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000；2.平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000)

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深松對(duì)隴東旱塬區(qū)土壤蓄水保墑及小麥產(chǎn)量的影響

王新俊1，王桂英1，王平馨2，程建峰1

(1.平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000；2.平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000)

[摘要]以傳統(tǒng)常規(guī)翻耕為對(duì)照，設(shè)置夏季深松和秋季深松兩種深松整地處理，研究了機(jī)械深松對(duì)隴東旱塬區(qū)耕層土壤蓄水保墑性能及小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明：深松整地蓄水保墑效果明顯，小麥深松處理耕層15～35 cm土壤含 水量提高14.41%～17.13%，35 cm以上耕層土壤蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相當(dāng)于多增加7.79～9.29 mm的降水；深松能打破土壤犁底板結(jié)層，使25～35 cm耕層土壤容重下降4.92%～5.74%，從而改善土壤通透性，提高土壤入滲性能；深松能促進(jìn)小麥健壯生長(zhǎng)，產(chǎn)量平均增加531.45 kg/hm2，增產(chǎn)率10.46%；夏季深松效果好于秋季。

地處甘肅隴東黃土高原的平?jīng)鍪?，降水量少且季?jié)分布不均，全年降水主要集中在7、8、9三個(gè)月，冬春和夏初常出現(xiàn)持續(xù)少雨，除涇、汭河流域等少量川水區(qū)外，絕大部分山塬地土層深厚且農(nóng)田土壤大部分為黃綿土，地下水位深，天然降水成為土壤水分的唯一供給途徑，是典型的雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，水分已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物生長(zhǎng)的主要限制因子之一。同時(shí)，受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方式影響和農(nóng)機(jī)具的局限，農(nóng)民長(zhǎng)期習(xí)慣于用小型拖拉機(jī)旋耕或淺翻耕種，導(dǎo)致土壤耕深在20 cm左右，耕層逐年變淺，犁底層土質(zhì)板結(jié)堅(jiān)硬，土壤保墑、抗旱、防澇、入滲能力和作物根系下扎能力下降，農(nóng)作物單產(chǎn)不高，總產(chǎn)量不穩(wěn)，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。而采用農(nóng)機(jī)深松整地技術(shù)可打破犁底層，加深耕作層，改善土壤通透性，增強(qiáng)土壤蓄水保墑性能，提高作物對(duì)降水資源的利用效率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量。

為全面掌握深松整地在本區(qū)域的應(yīng)用效果，明確機(jī)械化深松作業(yè)對(duì)土壤蓄水保墑及作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，確定機(jī)械化深松的最佳時(shí)期，建立用地養(yǎng)地的長(zhǎng)效機(jī)制，筆者于2014—2015年主持開展了冬小麥田機(jī)械化深松整地與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)耕作整地的對(duì)比試驗(yàn)研究。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年7月—2015年8月在平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)白廟鄉(xiāng)羅灣村的塬地上進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬隴東黃土高原具有代表性的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，地勢(shì)平坦，適宜機(jī)械化作業(yè)。試驗(yàn)地選擇近幾年未深松的田塊，前茬為小麥，土質(zhì)為黃綿土，面積0.44 hm2，長(zhǎng)131.0 m、寬33.6 m。試驗(yàn)設(shè)夏季深松(夏季冬小麥?zhǔn)斋@后伏耕期深松，SS)、秋季深松(秋季冬小麥播種前深松整地，AS)、傳統(tǒng)常規(guī)翻耕(對(duì)照，CK)三個(gè)處理。采取大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，不設(shè)重復(fù)，每個(gè)處理區(qū)面積為10 m×120 m。深松處理區(qū)均采用1SZL-200A型深松旋耕聯(lián)合整地機(jī)作業(yè)，深松作業(yè)深度≥35 cm，作業(yè)后耕層深度一致，土壤蓬松，地表平整，達(dá)到“深、平、細(xì)、實(shí)”的深松作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照區(qū)采用傳統(tǒng)機(jī)耕犁鏵翻耕作業(yè)，耕深18～22 cm，作業(yè)后符合傳統(tǒng)耕種質(zhì)量要求。夏季深松于2014年7月21日進(jìn)行，秋季深松于2014年8月26日進(jìn)行，對(duì)照于2014年7月21日進(jìn)行傳統(tǒng)常規(guī)翻耕、8月26日進(jìn)行播種前旋耕。參試小麥品種為當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N“隴原22號(hào)”，播種時(shí)間為2014年9月20日，播種量232.5 kg/hm2，施肥量為種肥磷酸二銨247.5 kg/hm2、尿素225.0 kg/hm2，其他各項(xiàng)耕種及田間管理措施與大田完全一致。

1.2測(cè)定內(nèi)容及方法

(1)土壤含水量、土壤容重測(cè)定。土壤含水量測(cè)定采用烘干法，土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法。田間取樣采用5點(diǎn)法，每點(diǎn)分別取0～15、15～25、25～35 cm三個(gè)耕層的土壤原狀土。分別于深松前、小麥秋苗期(11月上旬)、拔節(jié)期(3月下旬)、收獲期進(jìn)行土壤容重、含水量測(cè)定。

(2)小麥生長(zhǎng)情況調(diào)查。田間調(diào)查采用5點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)調(diào)查面積1 m2(分蘗數(shù)、次生根數(shù)量和長(zhǎng)度測(cè)定時(shí)每點(diǎn)選取50株)，分別于小麥秋苗期、拔節(jié)期、成熟期調(diào)查測(cè)定小麥基本苗密度、分蘗數(shù)、次生根數(shù)量和長(zhǎng)度、株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)等小麥生長(zhǎng)性狀指標(biāo)。

(3)小麥產(chǎn)量測(cè)定。小麥成熟收獲時(shí)采用5點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)選取67 m2單獨(dú)收獲進(jìn)行測(cè)產(chǎn)考種，測(cè)定記載千粒重、單產(chǎn)量。

(4)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。采用DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1深松整地土壤含水量變化情況

由表1可見，小麥整個(gè)生育期35 cm以上耕層土壤含水量深松整地處理(SS、AS)與對(duì)照(CK)均有不同程度的差異，且隨著耕作層深度的增加，試驗(yàn)各處理土壤含水量也隨之增加。方差分析結(jié)果表明，不同處理間，0～15 cm耕層土壤含水量差異不顯著(P>0.05)，變化不明顯；15～25和25～35 cm耕層土壤含水量有極顯著差異(P<0.01)，深松處理土壤含水量均有明顯增加，且增幅較大。不同深松處理，以夏季深松(SS)耕作層土壤含水量較高。

表1　小麥生育期不同處理各耕層土壤含水量

注：同一列中，深松與對(duì)照相比，標(biāo)*表示差異顯著(P<0.05)，標(biāo)**表示差異極顯著(P<0.01)，其余為差異不顯著(P>0.05)，下同。

夏季深松(SS)35 cm以上耕層土壤含水量平均增加2.35百分點(diǎn)、平均增幅13.03%，土壤蓄水量增加92.94 m3/hm2，相當(dāng)于多接納9.29 mm的降水。其中0～15 cm耕層土壤含水量平均增加0.86百分點(diǎn)、增幅5.03%，15～25 cm耕層土壤含水量平均增加3.06百分點(diǎn)、增幅17.13%，25～35 cm耕層土壤含水量平均增加3.13百分點(diǎn)、增幅16.34%。秋季深松(AS)35 cm以上耕層土壤含水量平均增加1.97百分點(diǎn)、平均增幅10.92%，土壤蓄水量增加77.91 m3/hm2，相當(dāng)于多接納7.79 mm的降水。其中0～15 cm耕層土壤含水量平均增加0.52百分點(diǎn)、增幅3.04%，15～25 cm耕層土壤含水量平均增加2.63百分點(diǎn)、增幅14.73%，25～35 cm耕層土壤含水量平均增加2.76百分點(diǎn)、增幅14.41%。

試驗(yàn)結(jié)果表明，深松整地蓄水保墑效果明顯，能顯著提高15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量，有利于土壤蓄水保墑，且以夏季深松(小麥?zhǔn)斋@后結(jié)合伏耕深松)蓄水保墑效果最佳。

2.2深松整地土壤容重變化情況

由表2可見，小麥整個(gè)生育期0～35 cm耕層土壤容重深松處理比對(duì)照均有不同程度的下降。其中：0～15 cm耕層平均土壤容重SS和AS均下降0.01 g/cm3，降低0.89%；15～25 cm耕層平均土壤容重，SS下降0.02 g/cm3、降低1.74%，AS下降0.03 g/cm3、降低2.61%；25～35 cm耕層平均土壤容重，SS下降0.07 g/cm3、降低5.74%，AS下降0.06 g/cm3、降低4.92%。方差分析結(jié)果表明，深松處理與對(duì)照之間0～15、15～25 cm耕層土壤容重差異不顯著(P>0.05)，25～35 cm土壤容重深松處理比對(duì)照顯著下降(P<0.05)。除對(duì)照(CK)外，夏季深松(SS)和秋季深松(AS)之間差異不顯著。

表2　小麥生育期不同處理各耕層土壤容重

試驗(yàn)結(jié)果表明，深松能夠打破土壤犁底板結(jié)層，改善土壤通透性，特別對(duì)降低犁底層(25～35 cm)土壤容重有十分明顯的作用，有利于耕層土壤水分和養(yǎng)分傳導(dǎo)。

2.3深松整地土壤小麥生長(zhǎng)情況

由表3統(tǒng)計(jì)分析可知，各處理與對(duì)照之間小麥生長(zhǎng)性狀差異顯著(P<0.05)。深松處理與對(duì)照相比，秋苗期小麥平均基本苗數(shù)增加33.90萬株/hm2，拔節(jié)期有效分蘗數(shù)平均增加0.92個(gè)/株、次生根數(shù)量平均增多1.16個(gè)/株、次生根長(zhǎng)度平均增加2.63 cm，成熟期株高平均增加4.34 cm。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小麥生長(zhǎng)期，深松處理區(qū)小麥有效分蘗數(shù)增多，根系發(fā)達(dá)，葉片濃綠，長(zhǎng)勢(shì)健壯，生長(zhǎng)性狀明顯好于對(duì)照區(qū)。試驗(yàn)結(jié)果表明，深松整地能促進(jìn)小麥健壯生長(zhǎng)，以夏季深松(SS)效果更顯著。

表3　不同處理小麥生長(zhǎng)性狀

2.4深松整地土壤小麥產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果

由表4可見，深松處理較對(duì)照小麥穗數(shù)平均增加12.8萬個(gè)/hm2、穗粒數(shù)平均增加1.8粒、千粒重平均增加0.48 g、折合產(chǎn)量平均增加531.45 kg/hm2，增產(chǎn)幅度10.46%。其中：夏季深松(SS)穗數(shù)平均增加13.8萬個(gè)/hm2、穗粒數(shù)平均增加1.9粒、千粒重平均增加1.00 g、折合產(chǎn)量平均增加596.10 kg/hm2，增產(chǎn)率11.74%；秋季深松(AS)穗數(shù)平均增加11.7萬個(gè)/hm2、穗粒數(shù)平均增加1.7粒、千粒重平均增加0.48 g、折合產(chǎn)量平均增加466.65 kg/hm2，增產(chǎn)率9.19%。深松處理區(qū)小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、單產(chǎn)量明顯高于對(duì)照區(qū)。試驗(yàn)結(jié)果表明，深松整地具有顯著的增產(chǎn)效果，夏季深松優(yōu)于秋季深松。

表4　小麥產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果

3討論

田間測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在同一時(shí)段從相同單位面積表土層向耕層灌水時(shí)，深松整地處理區(qū)土壤水分入滲速度和入滲量顯著高于對(duì)照區(qū)(未深松區(qū))。未深松區(qū)水分是由地表層緩慢向下入滲，受犁底層的限制，水分入滲速度慢、入滲量少，在灌入水量稍加大時(shí)就會(huì)發(fā)生水分外溢現(xiàn)象；深松整地區(qū)由于打破了犁底板結(jié)層，水分先順深松鏟作業(yè)造成的虛土溝快速下滲到耕層底部，然后向四周土壤擴(kuò)散入滲，因此水分入滲速度快、入滲量多，灌入水量稍加大時(shí)也不會(huì)發(fā)生水分外溢流失現(xiàn)象。由此可見，深松整地和傳統(tǒng)耕作整地接納雨水的方式不同，當(dāng)降雨量較小時(shí)地表水分入滲情況差別不大，但當(dāng)遇到較大降雨時(shí)，兩者的差異非常明顯。這也是深松處理與對(duì)照相比15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量顯著增加、25～35 cm耕層土壤容重顯著下降的主要原因。說明機(jī)械化深松整地技術(shù)的關(guān)鍵在于打破犁底層，改善土壤通透性，這樣可明顯加快土壤水分入滲速度，有利于耕層土壤充分接納儲(chǔ)存降水，特別是遇有較大降雨(大雨或者暴雨)時(shí)也會(huì)將降水及時(shí)入滲到耕層土壤內(nèi)，避免因大暴雨沖刷而造成的水土流失和農(nóng)田環(huán)境破壞。這也是深松整地在黃土高原旱作農(nóng)業(yè)區(qū)改善土壤物理性狀、蓄水保墑、減少地表徑流、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、增加作物產(chǎn)量的優(yōu)勢(shì)所在。

國(guó)內(nèi)許多專家對(duì)深松技術(shù)進(jìn)行了大量研究，深入分析了深松技術(shù)的理論、方法，以及深松作業(yè)對(duì)土壤物理特性、作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量等的影響[1-6]，但有關(guān)本區(qū)域的研究報(bào)道較少。本研究結(jié)果表明，深松SS和AS處理與CK之間除0～15 cm土壤含水量、0～25 cm土壤容重差異不顯著外，其他均有極顯著或顯著差異，說明SS和AS處理可明顯降低耕層土壤容重、增強(qiáng)土壤蓄水保墑性能、促進(jìn)小麥生長(zhǎng)、提高小麥產(chǎn)量。深松整地能使小麥生育期15～35 cm耕層土壤含水量增加2.63～3.13百分點(diǎn)，增幅14.41%～17.13%，35 cm以上耕層蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相當(dāng)于多增加7.79～9.29 mm的降水；25～35 cm耕層土壤容重降低0.06～0.07 g/cm3，降幅為4.92%～5.74%；小麥有效分蘗數(shù)增多、根系發(fā)達(dá)，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重增加，增產(chǎn)小麥466.65～596.10 kg/hm2、增產(chǎn)率9.19%～11.74%。當(dāng)?shù)匦←溙锷钏勺鳂I(yè)適宜時(shí)間為夏、秋兩個(gè)季節(jié)，以小麥?zhǔn)斋@后的夏季深松蓄水保墑和增產(chǎn)效果較好。本研究是對(duì)本區(qū)域有關(guān)研究結(jié)果的補(bǔ)充和完善，深松對(duì)本區(qū)其他方面的影響還有待進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

深松整地能夠打破土壤犁底板結(jié)層，改善土壤通透性，具有顯著的蓄水保墑效應(yīng)，能顯著提高15～35 cm耕層土壤含水量和蓄水量；能降低土壤容重，改善土壤物理性狀，特別對(duì)降低犁底層(25～35 cm)土壤容重有十分明顯的作用；能加快土壤水分入滲速度，提高旱地土壤接納儲(chǔ)存天然降水性能和作物充分利用水分的能力，防止水土流失；促進(jìn)小麥健壯生長(zhǎng)，增產(chǎn)效果顯著。因此，在隴東旱塬區(qū)開展機(jī)械化深松整地，對(duì)于破解旱作農(nóng)業(yè)區(qū)水分限制因子，提升農(nóng)田水資源利用效率，促進(jìn)糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)發(fā)揮著極其重要的作用，機(jī)械化深松整地是適合旱作地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的農(nóng)機(jī)化關(guān)鍵技術(shù)措施。

(平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站有關(guān)技術(shù)人員參加了田間試驗(yàn)調(diào)查、取樣和室內(nèi)測(cè)定工作，特此致謝！)

[參考文獻(xiàn)]

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(責(zé)任編輯徐素霞)

[中圖分類號(hào)]S157.42

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1000-0941(2016)07-0036-04

[作者簡(jiǎn)介]王新俊(1962—)，男，甘肅涇川縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，學(xué)士，長(zhǎng)期從事農(nóng)業(yè)植物保護(hù)及農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣工作。

[收稿日期]2015-11-15

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(31360098，31270754)；甘肅省基礎(chǔ)研究創(chuàng)新群體項(xiàng)目(145RJIA335)；甘肅省青年科技基金項(xiàng)目(1506RJYA157，145RJYA270)

[關(guān)鍵詞]深松；土壤水分；小麥；產(chǎn)量；隴東旱塬區(qū)