耕作模式對玉米生長及資源利用率的影響

張永亮

摘? 要：為研究耕作模式對玉米生長及資源利用率的影響，設(shè)置4種不同耕作模式，研究玉米干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素、光溫水利用率的變化特征，結(jié)果表明，不同耕作模式間玉米干物質(zhì)積累存在顯著差異，其中干物質(zhì)積累量、千粒重、產(chǎn)量均是深松處理最高，不同耕作模式間光能生產(chǎn)效率、溫度生產(chǎn)效率、光能利用效率和水分生產(chǎn)效率存在顯著差異，其中深松處理的光溫水利用率最高，因此，在玉米生產(chǎn)中可采用深耕的耕作模式，體提高玉米玉米產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：玉米;耕作;生長;資源利用率

玉米是我國重要的糧食和飼料作物[1]，玉米還是重要的工業(yè)原料，因此，玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定是保障糧食安全的重要意義。增加玉米產(chǎn)量一直是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要方向，長期以來，為了盲目的追求產(chǎn)量，采取掠奪式耕作經(jīng)營，不僅影響土壤生態(tài)資源，導(dǎo)致土壤退化、生態(tài)惡化等問題，還造成玉米產(chǎn)量品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

耕作措施是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要部分，合理的耕作措施能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤生物活性[2]，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的耕作措施有翻、松、旋、耙、磨等，合理的耕作措施能夠改善土壤理化特性，活化土壤養(yǎng)分，減少土壤病原菌數(shù)量，從而促進(jìn)作物生長。大量研究表明，深松耕作能夠打破犁底層，提高耕層土壤質(zhì)量，改善土壤通透性，有效提高耕作層土壤含水率，提高土壤蓄水能力和水分利用效率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)[3]。深松也能夠?qū)ν寥览砘再|(zhì)起到一定的改善作用，但是深松不改變土層位置。旋耕具有滅茬、淺松的作用，能夠改善淺耕層土壤理化性質(zhì)。孟戰(zhàn)贏等[4]研究表明，深松+秸稈還田處理改善土壤物理狀況，有利于玉米根系下扎，提高玉米中后期灌漿速率，增加千粒重。張玉娥等[5]研究表明，深耕能顯著降低土壤容重，提高，土壤20～40 cm土層土壤總孔隙度以及田間持水量。然而目前有關(guān)耕作模式對玉米資源利用率的研究較少，因此，本試驗(yàn)設(shè)置4種耕作模式，研究玉米干物質(zhì)積累、產(chǎn)量和光溫水資源利用率，為玉米高產(chǎn)栽培和合理耕作提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)地于2020年在畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)亮巖鎮(zhèn)進(jìn)行，屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，平均溫度在10℃～15℃之間，年日照數(shù)在1096～1769小時(shí)之間，無霜期258天，年均降水量1044 mm，土壤類型為潮土，土壤質(zhì)地為中壤土，有機(jī)質(zhì)含量16.27 g/kg，堿解氮含量44.73 mg/kg，速效磷含量38.56 mg/kg，速效鉀76.15 mg/kg。

實(shí)驗(yàn)玉米品種選用裕單99，屬中熟雜交玉米平均生育期123 d;株型半緊湊，株高279 cm，穗位高109 cm，葉色綠色，成株葉片數(shù)18-19片，穗長19.5 cm，穗行數(shù)17.1行，行粒數(shù)34.4粒，百粒重33.6 g。籽粒容重738 g/L。試驗(yàn)用尿素含N 46%，過磷酸鈣含P2O5 18%，硫酸鉀含K2O 50%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)耕作模式，分別為旋耕（T1），深松（T2），淺翻（T3）和深翻（T4）。旋耕處理為滅茬起壟，旋耕深度15 cm;深松處理深松深度為30～35 cm;淺翻采用鏵式犁翻地，翻耕深度 15 ～ 20 cm;深翻處理翻耕深度25～30 cm。在玉米播種前施入N 65 kg/hm2， P5O2 80 kg/hm2， K2O 80 kg/hm2作基肥，玉米生長至拔節(jié)期進(jìn)行追肥，追施N 60 kg/hm2。每個(gè)處理設(shè)置1個(gè)大區(qū)，面積為400 m2，玉米種植面積為8.5 萬株/hm2，玉米播種時(shí)間為4月16日。期間管理均相同。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 玉米植株干物質(zhì)積累量的測定

分別在開花抽雄期、灌漿初期、乳熟期和完熟期取樣，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，進(jìn)行稱重。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定

在玉米成熟期，選擇中間兩行進(jìn)行測產(chǎn)，收獲后自然風(fēng)干，測定含水量，計(jì)算各處理實(shí)際產(chǎn)量，最終產(chǎn)量按照含水率14%計(jì)算。各處理選擇10個(gè)玉米穗，分別測定穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重。

1.3.4 光溫水利用率的計(jì)算

光能生產(chǎn)效率= 籽粒產(chǎn)量/單位面積的太陽輻射

溫度生產(chǎn)效率= 單位面積籽粒產(chǎn)量/生育期間積溫

太陽總輻射Q = Q0 （a+bS/S0）

式中，Q0為天文輻射，S為太陽實(shí)測日照時(shí)數(shù)，S0為太陽可照時(shí)數(shù)，S/S0為日照百分率，a、b為待定系數(shù)。

光能利用效率（RUE）（%） =W×H/∑Q×100%，式中，H為每克干物質(zhì)燃燒時(shí)釋放出的熱量，玉米干重?zé)嶂禐?.807×104J·g–1;W是干物質(zhì)的積累量;∑Q是生育期間的總光照輻射量。

水分生產(chǎn)效率=產(chǎn)量/總耗水量（耗水量=降水量+灌溉量）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2010統(tǒng)計(jì)和計(jì)算數(shù)據(jù)，采用SPSS24.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕作模式對玉米干物質(zhì)積累量的影響

干物質(zhì)積累量反映作物光合能力的強(qiáng)弱，由表1可知，不同耕作模式間玉米干物質(zhì)積累量存在明顯差異，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米干物質(zhì)呈逐漸增加的趨勢。在拔節(jié)期，各處理間沒有顯著差異。在拔節(jié)期，各處理間沒有顯著差異，在抽雄期，各處理表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，T2處理干物質(zhì)積累量最多，顯著高其它處理，T3和T4處理間沒有顯著差異。在灌漿初期，各處理表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理干物質(zhì)積累量最多，分別比T1、T3和T4高出18.33%、15.57%和3.08%。在乳熟期，變化趨勢和灌漿初期相似，在完熟期，各處理表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，T2處理干物質(zhì)積累量最多，T3和T4處理間沒有顯著差異。

2.2耕作方式對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可知，不同耕作方式顯著影響玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。其中各處理間穗數(shù)和穗行數(shù)沒有顯著差異。行粒數(shù)各處理表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，T2處理干物質(zhì)積累量最多，顯著高其它處理，T3和T4處理間沒有顯著差異。千粒重各處理表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理千粒重。產(chǎn)量各處理表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理分別比T1、T3和T4高出24.17%、15.96%和9.02%。

2.3 耕作模式對玉米光溫水利用率的影響

由表3可知，不同耕作模式顯著影響玉米光溫水利用率，其中光能生產(chǎn)效率表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，T2處理光能生產(chǎn)效率最高，顯著高其它處理，T1和T3處理間沒有顯著差異。光能利用率表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理最高，顯著高于其他處理，分別比T1、T3和T4處理高出14.56%、12.62%和11.84%。水分生產(chǎn)效率表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理最高，顯著高于其他處理，分別比T1、T3和T4處理高出10.87%、9.56%和8.33%。有效積溫生產(chǎn)率表現(xiàn)為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理最高，顯著高于其他處理，分別比T1、T3和T4處理高出11.34%、10.02%和8.96%。

3 討論

要想實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)減肥增效、保墑蓄水、改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，探索合理、有效、可行的耕整地及施肥方式顯得尤為重要。研究表明，深耕可以改善土壤耕層結(jié)構(gòu)、改良土壤理化特性、提高雨水的利用率，是保水保土實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施之一。研究表明，不同耕作方式主要顯著影響土壤物理結(jié)構(gòu)的變化，可改善耕層土壤質(zhì)量，提高土壤貯水量和水分利用率，從而促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量。深松耕作處理具有打破土壤犁底層，誘導(dǎo)根系垂直向下深扎，取得較高產(chǎn)量并獲得較高效益的作用。干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵，直接影響玉米產(chǎn)量，本研究表明，不同耕作方式顯著影響玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成，干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量依次是深松、深翻、淺翻和旋耕，主要是由于深松和深翻有效的打破犁底層，改善耕層土壤養(yǎng)分和物理性質(zhì)，增加土壤孔隙度，從而有利于根系的生長和下扎，有利于根系對水分和養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而增加玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量。

前人研究表明，產(chǎn)量的提高主要是通過群體對光、溫、水等資源利用效率的提升來實(shí)現(xiàn)的[13]。群體資源利用效率的提高取決于合理的耕作模式，本研究表明，深耕可顯著提高光能生產(chǎn)效率、光能利用率、水分生產(chǎn)效率，主要是由于深耕行改善土壤空隙結(jié)構(gòu)，增加植株養(yǎng)分的吸收，有利于斷航不光合面積的增加，充分的養(yǎng)分供給能夠?yàn)榈撞咳~片提供充足的營養(yǎng)，提高中下層葉片的光合性能，擴(kuò)大光合面積，充分利用不同層次的光資源，使光能在玉米群體冠層內(nèi)的分布更加合理，更好地協(xié)調(diào)玉米群體和個(gè)體的關(guān)系，從而提高玉米光能利用率和生產(chǎn)效率，因此，深耕為根系生長提供良好發(fā)的條件，有利于吸收水分和養(yǎng)分，有效協(xié)調(diào)土壤水、肥、熱之間的關(guān)系，為作物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境。綜合比較，深耕處理干物質(zhì)積累量、千粒重、產(chǎn)量均是深松處理最高，光能生產(chǎn)效率、溫度生產(chǎn)效率、光能利用效率和水分生產(chǎn)效率較高，是較好的耕作模式。

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