保護(hù)性耕作對(duì)大豆出苗率和苗期生長(zhǎng)的影響

王麗學(xué)　屈美琰　王曉禹

摘要：設(shè)傳統(tǒng)耕作、淺松覆蓋、深松覆蓋、玉米原壟留茬全覆蓋、玉米原壟留茬覆蓋5種處理方式，探討保護(hù)性耕作對(duì)大豆出苗率和苗期生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：出苗先后排序依次是淺松覆蓋、留茬覆蓋、深松覆蓋、傳統(tǒng)耕作、留茬全覆蓋。除了留茬全覆蓋以外，其他處理大豆出苗率均能達(dá)到要求；大豆苗期生長(zhǎng)情況由好到差依次是傳統(tǒng)耕作、淺松覆蓋、深松覆蓋、留茬覆蓋、留茬全覆蓋。

關(guān)鍵詞：覆蓋；大豆；出苗率；土壤含水率

中圖分類(lèi)號(hào)： S565.104 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）03-0088-03

覆蓋免耕耕作具有保土、培肥、節(jié)水、增產(chǎn)等作用，可創(chuàng)造良好的土壤生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。大豆是我國(guó)五大糧食作物之一，是重要的糧油兼用作物，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。東北地區(qū)大豆以品質(zhì)優(yōu)良著稱(chēng)。研究適合東北地區(qū)大豆的保護(hù)性覆蓋耕作方式尤為重要。大豆出苗率直接影響大豆的產(chǎn)量，不同土壤深度含水率、地溫、土壤化學(xué)性質(zhì)是直接影響大豆出苗率和苗期大豆長(zhǎng)勢(shì)的重要因素。本試驗(yàn)探討保護(hù)性耕作對(duì)大豆出苗率、苗期生長(zhǎng)的影響，旨在為該地區(qū)大豆資源開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行，該試驗(yàn)基地41°44′N(xiāo)，123°27′E，海拔44.7 m，該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水源以天然降水為主，試驗(yàn)區(qū)的土壤以草甸為主。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)大豆品種為開(kāi)創(chuàng)14。2012年秋季玉米收割后開(kāi)始試驗(yàn)，2013年春天播種大豆。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為淺松覆蓋、深松覆蓋、玉米原壟留茬覆蓋、玉米原壟留茬全覆蓋、傳統(tǒng)耕作（表1）。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為6 m×3 m，行距為05 m，株距為0.35 m，設(shè)3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

土壤密度：先將剖面削齊鏟平，用帶有環(huán)套的環(huán)刀垂直壓入逐層土內(nèi)，按土層、環(huán)刀編號(hào)記錄下來(lái)。將環(huán)刀內(nèi)土壤全部移入鋁盒內(nèi)，在烘箱內(nèi)烘干，稱(chēng)其質(zhì)量。土壤密度計(jì)算公式：r=m/V。

式中：r為土壤密度，g/cm3；m為環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量，g；V是環(huán)刀體積，cm3。

采用時(shí)域反射儀（TDR）測(cè)定土壤含水率，共分0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～80 cm 8個(gè)層次。每5 d測(cè)定1次含水率，雨后4 h加測(cè)1次。用曲管地溫計(jì)測(cè)量5、10、15、20、25 cm處的地溫，大豆出苗至苗期結(jié)束期間每天08：00—18：00每2 h測(cè)定1次地溫。出苗率：從大豆出苗開(kāi)始每天觀(guān)測(cè)1次，直到大豆苗期結(jié)束不再有新苗長(zhǎng)出。取整個(gè)植株，洗凈根部，用濾紙吸干根部的水分，稱(chēng)取整個(gè)植株的質(zhì)量，用剪刀分離根、莖、葉，分別稱(chēng)取根、莖、葉質(zhì)量。把分離后的植株放入烘箱中105℃下烘干，烘干后稱(chēng)量整體的質(zhì)量及根、莖、葉質(zhì)量。用鋼尺量測(cè)株高、莖粗。采用堿解-擴(kuò)散法測(cè)定速效氮含量，采用0.05 mol/L HCl-0025 mol/L 1/2H2SO4 浸提法測(cè)定速效磷含量，采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀含量。采用化學(xué)氧化法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量，在酸性介質(zhì)中用重鉻酸鉀作氧化劑。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈覆蓋耕作對(duì)苗期土壤密度的影響

有學(xué)者認(rèn)為，免耕導(dǎo)致土壤密度增加[2]。黃細(xì)喜發(fā)現(xiàn)，土壤本身對(duì)土壤密度具有自調(diào)功能[3]。土壤密度是土壤重要的物理性質(zhì)，它影響土壤的孔隙度以及土壤的穿透阻力，進(jìn)而影響土壤水肥氣熱條件以及作物根系在土壤中的穿插。土壤過(guò)松導(dǎo)致根土不易密接，水分不易保存，水氣不能協(xié)調(diào)，影響?zhàn)B分保存；土壤過(guò)緊導(dǎo)致通透性差，影響出苗、根系下扎[4]。地面以下5 cm土壤深度處的土壤密度見(jiàn)表2。

由表2可知，土壤密度YQ>CT>YC>SS>QS，原因是玉米秸稈拌入土壤后增大了土壤孔隙率。YQ>CT說(shuō)明地表覆蓋使地表土壤更加密實(shí)，CT>YC說(shuō)明留茬起到氣孔通道的作用，導(dǎo)致土壤孔隙率增大。

2.2 秸稈覆蓋耕作對(duì)土壤含水率的影響

土壤含水量受土壤蒸發(fā)、植物蒸騰、降雨入滲、地表徑流等多種因素的影響。一般認(rèn)為免耕覆蓋秸稈改變了土壤的理化性質(zhì)，增加入滲量，提高土壤含水量，增加水分儲(chǔ)存，抑制蒸發(fā)[5]。研究表明，表層土壤的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)降雨入滲起決定性作用，保護(hù)性耕作有延緩徑流、增加降雨入滲的作用，秸稈覆蓋率越高，徑流開(kāi)始的時(shí)間及土壤含水量達(dá)到飽和的時(shí)間越遲，且穩(wěn)定入滲率越高。研究表明，免耕覆蓋秸稈比傳統(tǒng)翻耕減少?gòu)搅髁?2.5%，減少土壤流失量80.2%[6]。由圖1可見(jiàn)，不同耕作措施對(duì)0～40 cm土壤含水率影響較為明顯，0～10 cm土層土壤含水率由高到低依次為YQ>QS>SS>YC>CT，覆蓋處理使這層土壤的含水率明顯提高。20～40 cm土壤含水率明顯上升，40 cm左右上升到最大值，隨后各處理含水率下降?？傮w而言，YQ處理土壤含水率最高，這是由于地表覆蓋減緩了地表徑流，同時(shí)留茬與秸稈覆蓋并用有效減少了棵間蒸發(fā)，起到保水保墑的效果。QS處理土壤含水率高于SS處理，這是因?yàn)镼S處理土壤中的玉米秸稈密度較大，能夠減少土壤水分蒸發(fā)，保水性較好。YC處理土壤含水率略高于CT處理，表明玉米收割后殘茬形成了土壤與大氣水熱交換的通道。由此可見(jiàn)，保護(hù)性耕作能明顯提高土壤含水率。

2.3 秸稈覆蓋耕作對(duì)地溫的影響

由圖2可知，各處理的地溫日變化趨勢(shì)相同，即平均地溫的日變化均呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢(shì)，08：00開(kāi)始地溫逐漸升高，12：00后增溫比較明顯，16：00后逐漸降溫。其中，YQ、SS、QS處理14：00地溫達(dá)到最大值，YC、CT處理下地溫于16：00達(dá)到最大值。從整體來(lái)看，YQ處理地溫最低，這可能是由于覆蓋影響了陽(yáng)光對(duì)地表的直接照射，一部分光照的能量被秸稈吸收走了。SS、QS處理地溫在08：00—14：00比其他處理都高，說(shuō)明秸稈拌入土壤后，有利于吸收熱量。YC、CT處理地溫變化趨勢(shì)基本相同，殘茬吸收了部分熱能。

從大豆出苗起至苗期結(jié)束，地溫變化如圖3所示。5月17—23日，地溫呈上升趨勢(shì)，24—25日明顯回落，這是因?yàn)?3日晚到24日下午該地區(qū)降雨，氣溫下降，導(dǎo)致地溫下降。26—31日地溫有所回升。其中SS、QS處理地溫普遍較高，這是由于把粉碎的秸稈拌入土壤增大了土壤孔隙率，陽(yáng)光直射地表，由于孔隙率增大地溫升高。YQ處理地溫最低，這是由于秸稈平鋪在地表，一部分熱量被秸稈吸收，秸稈與地表之間有空氣，熱量不能直接傳遞到土壤。YC與CT處理地溫相差甚小，說(shuō)明留茬的覆蓋量小，對(duì)地溫的影響與對(duì)照相比很小。

2.4 不同覆蓋耕作措施對(duì)大豆苗期土壤有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P、速效K含量的影響

從表3可以看出，QS、SS處理土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯高于其他處理，說(shuō)明埋在土內(nèi)的秸稈部分已經(jīng)分解。QS、SS處理速效P與速效K含量略高于其他處理。這是由于這段時(shí)間氣溫、地溫都較低，土壤內(nèi)微生物活性降低，地表、土內(nèi)小部分秸稈分解。5月1—16日氣溫略有升高，4項(xiàng)指標(biāo)均略有升高，其中CT處理上升最為明顯，這是因?yàn)镃T處理沒(méi)有覆蓋，因此平均地溫最高，土內(nèi)本身未被分解的有機(jī)物被較快分解。QS、SS處理只有小部分秸稈被土體內(nèi)細(xì)菌分解，地溫過(guò)低，不足以使土體內(nèi)微生物活力充分釋放。

2.5 秸稈覆蓋耕作對(duì)大豆出苗率的影響

5月1日開(kāi)始播種，每穴播種3粒種子，5月17日開(kāi)始出苗，出苗較慢，這是因?yàn)樵撃赀@一時(shí)期氣溫比往年低。

由圖4可知，CT處理大豆最先出苗，5月17日絕大部分大豆出苗。YC處理5月19日開(kāi)始出苗，速度較CT略慢，5月22日出苗率達(dá)到最大值96%。5月17日CT處理出苗率高達(dá)95%，5月19日出苗率達(dá)99%。QS、SS處理5月21日大豆開(kāi)始出苗，屬于勻速出苗，出苗率略低于CT、YC處理，但也能夠達(dá)到預(yù)期的要求。5月23日YQ處理大豆開(kāi)始出苗，出苗最晚，出苗比較緩慢，5月29日出苗結(jié)束，與其他處理相比出苗率較低，并且有弱苗?？傮w而言，除了YQ處理以外，出苗率均能達(dá)到86%以上。沒(méi)有出苗的地方，5月29日補(bǔ)苗。由此可知，在0～40 cm土層內(nèi)秸稈覆蓋能明顯提高土壤含水率，秸稈覆蓋阻礙了陽(yáng)光對(duì)土壤的直接熱傳導(dǎo)，SS、QS處理能夠降低土壤地溫，YQ處理降低地溫效果最為明顯。從播種到出苗這段時(shí)間，雨水充足，地溫是影響出苗的主要因素。

2.6 秸稈覆蓋耕作對(duì)大豆苗期生長(zhǎng)的影響

大豆苗期結(jié)束，對(duì)每個(gè)處理的大豆進(jìn)行隨機(jī)取樣，每處理取5株大豆，取平均值。由表4可知，CT處理大豆出苗快并且生長(zhǎng)情況最好，這是因?yàn)镃T處理土壤中被植物所吸收的速效N、P、K，有機(jī)質(zhì)含量均比其他處理高。QS與SS處理大豆苗長(zhǎng)勢(shì)相近，這是由于QS單位土體內(nèi)秸稈量較高，一部分秸稈已經(jīng)被土壤中的微生物分解。盡管QS、SS處理大豆苗期的長(zhǎng)勢(shì)比CT處理大豆長(zhǎng)勢(shì)差，但是預(yù)計(jì)CT處理中土壤速效養(yǎng)分被植物吸收后，土壤中的有機(jī)物含量、土壤微生物量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于QS、SS 2個(gè)處理，QS、SS處理秸稈被微生物充分分解之后大豆長(zhǎng)勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)好于CT處理。地表覆蓋并不利于大豆苗期生長(zhǎng)。特別是YQ處理覆蓋量大，雖然能起到保水效果，但是影響土壤、空氣的正常水熱循環(huán)，抑制了大豆生長(zhǎng)。另外，YQ處理大豆病蟲(chóng)害也比其他處理嚴(yán)重。 苗期結(jié)束，各處理大豆株高、莖粗見(jiàn)表5。由表5可知，大豆苗期株高、莖粗與干物質(zhì)量變化趨勢(shì)相同。大豆苗期生長(zhǎng)與該時(shí)期的土壤密度、土壤含水率、地溫、土壤養(yǎng)分都有關(guān)。

3 結(jié)論

本研究表明，大豆苗期地溫變化總體趨勢(shì)是SS>QS>CT>YC>YQ，但是由于苗期SS、QS處理土壤密度較小，土壤孔隙較大，不利于大豆苗期根系生長(zhǎng)。另外土內(nèi)的秸稈只有部分被微生物分解，出苗初期，CT、YC處理土壤營(yíng)養(yǎng)成分明顯高于QQ、SS處理。由此可知，秸稈覆蓋不利于大豆苗期生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋鳳斌. 玉米地膜覆蓋增產(chǎn)的土壤生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1991，13（2）：4-7，93.

[2]王殿武，褚達(dá)華. 少、免耕對(duì)旱地土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，21（2）：28-33.

[3]黃細(xì)喜. 土壤自調(diào)性與少免耕法[J]. 土壤通報(bào)，1987，18（3）：111-114.

[4]趙建波. 保護(hù)性耕作對(duì)農(nóng)田土壤生態(tài)因子及溫室氣體排放的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[5]Mwendera E J，F(xiàn)eyen J. Effects of tillage and evaporative demand on the drying characteristics of a silt loam：an experimental study[J]. Soil and Tillage Research，1994，32（1）：61-69.

[6]王曉燕，高煥文，李洪文，等. 保護(hù)性耕作對(duì)農(nóng)田地表徑流與土壤水蝕影響的試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16（3）：66-69.