李金鳳

（沈陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110034）

深松方式對(duì)主要土壤物理特性的影響研究簡(jiǎn)報(bào)

李金鳳

（沈陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110034）

針對(duì)東北地區(qū)長(zhǎng)期淺耕導(dǎo)致的一些土壤問(wèn)題，試驗(yàn)設(shè)計(jì)2種深松方式，即隔行深松（T1）與行行深松（T2），通過(guò)與試驗(yàn)區(qū)常年使用的春季滅茬旋耕起壟的耕作方式（CK）對(duì)比，研究不同耕作方式對(duì)土壤主要物理特性的影響。結(jié)果表明：（1）在土層含水量方面，深松處理能降低0～10 cm表土層含水量，但卻增加了50～70 cm以上土層含水量，說(shuō)明深松后土壤水分的入滲能力增強(qiáng)，提高了土壤的蓄水保墑能力，能夠更好協(xié)調(diào)各生育時(shí)期對(duì)水分的需求。（2）在土壤容重方面，深松處理在拔節(jié)期、灌漿期、收獲期，均低于未深松處理，行行深松效果最好。（3）在土壤溫度方面，0～5 cm土層內(nèi)，深松處理土壤溫度分別比未深松處理（CK）降低0．59℃和0．64℃。10～15 cm和15～30 cm土層內(nèi)，溫度變化趨勢(shì)都是深松處理先低于對(duì)照，隨著時(shí)間推移又高于對(duì)照，這種變化在這兩種深度土層內(nèi)分別發(fā)生在75 d和45 d。在120 d即收獲期時(shí)，除了淺層土壤0～5 cm外，其他深度土壤溫度顯示，深松處理高于對(duì)照。（4）在土壤緊實(shí)度方面，深松處理能夠達(dá)到打破犁底層，增加耕作層厚度的作用。

深松；土壤含水量；土壤容重；土壤溫度；土壤緊實(shí)度

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)賴以生存的基礎(chǔ)，是作物生長(zhǎng)的必要載體，是持續(xù)供給作物水、肥、氣、熱的主體物質(zhì)。

土壤耕作目的是構(gòu)建一個(gè)合理耕層結(jié)構(gòu)以提供作物生長(zhǎng)發(fā)育所需各種物質(zhì)。

因此良好的土壤耕作技術(shù)是作物高產(chǎn)和資源有效利用的關(guān)鍵（郭新榮，2005）。

近些年來(lái)東北玉米主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，多年使用春季滅茬旋耕起隴的耕作方式整理耕地，造成耕層變薄、變淺，直接影響農(nóng)業(yè)作物的生產(chǎn)。

深松是一種只疏松土層而不翻轉(zhuǎn)土壤的抗旱耕作方法，其深度超過(guò)犁底層或土壤自然形成的硬土層分布深度，增加耕層厚度的同時(shí)，優(yōu)化土壤環(huán)境。

深松作為一種保護(hù)性耕作方式，減少了土壤耕作的次數(shù)，改良土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的同時(shí)又可以減少能耗。

通過(guò)研究不同耕作方式對(duì)土層含水量、土壤容重等土壤主要物理特性的影響，旨在為深松技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與概況

本試驗(yàn)于2015年在沈陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬于受季風(fēng)影響的半濕潤(rùn)大陸性氣候，2015年5月到9月平均氣溫21．3℃，平均降水量85．3 mm，平均日照時(shí)數(shù)231．8 h。試驗(yàn)區(qū)土壤為棕壤土，多年栽培玉米，通常進(jìn)行春季滅茬旋耕起壟，耕層較淺。0～20 cm耕層含速效氮為172．1 mg／kg，速效鉀為126．1 mg／kg，速效磷為72．5 mg／kg。

1.2 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料為鄭單958，試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)。田間上茬作物為玉米，小區(qū)設(shè)置為10行區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)度10 m，行距60 cm，密度均為67 500株／hm2。5月3日播種，9月25日收獲。肥料采用洋豐復(fù)合肥氮磷鉀比例為27-15-15，用量為750 kg／hm2，旋耕時(shí)一次性撒入。其他除草、控制病蟲(chóng)害等管理同常規(guī)玉米田管理。

設(shè)置的3個(gè)處理，分別為春季滅茬旋耕起壟（CK）、隔行深松（T1）、行行深松（T2）。具體耕作方式為：對(duì)照采用旋耕機(jī)滅茬旋耕起壟，深度17～25 cm；隔行深松和行行深松處理采用深松犁在起壟后的壟下深松作業(yè)，分為隔行和行行操作2個(gè)處理，深松的深度為35 cm。

1．3調(diào)查項(xiàng)目與測(cè)定方法

1.3.1 土壤含水量

烘干法為測(cè)定方法。在玉米拔節(jié)期、灌漿期、收獲期，對(duì)0～100 cm土層土壤進(jìn)行取樣，每隔10 cm取一次樣品，每個(gè)小區(qū)取3點(diǎn)。測(cè)試儀器為CNC503DR型中子儀，由北京核安核子儀器有限公司生產(chǎn)。

1.3.2 土壤容重

分別于玉米拔節(jié)期、灌漿期、收獲期取0～50 cm土層土壤樣品。采用環(huán)刀法，環(huán)刀規(guī)格為100 cm3，每10 cm為一個(gè)單位。每位點(diǎn)取5層，每層取3個(gè)測(cè)試點(diǎn)。土壤樣品放置于105℃的溫度下烘干，恒重后稱重。

1.3.3 土壤溫度

通過(guò)自動(dòng)溫濕度儀自動(dòng)記錄，記錄時(shí)間從播種至收獲，記錄土層為5 cm、15 cm、30 cm、50 cm。儀器型號(hào)ZDR-41型，為杭州澤大儀器有限公司生產(chǎn)。將儀器設(shè)置為每隔30 min記錄1次，每5 d數(shù)據(jù)計(jì)算平均值。

1.3.4 土壤緊實(shí)度

土壤緊實(shí)度采樣同土壤容重，也采取環(huán)刀法。取0～50 cm土層，每10 cm為一層，每層取3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，取平均值。儀器使用數(shù)字式SC900型土壤緊實(shí)度儀測(cè)定，由Aozuo Ecology Instrumentation出產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

首先利用Microsoft Excel 2003軟件錄入原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)描述。再利用統(tǒng)計(jì)分析軟件DPS、GENSTAT進(jìn)行多重比較。最后用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 深松方式對(duì)土壤含水量的影響

圖1為拔節(jié)期、灌漿期和收獲期不同土層深度的土壤含水量測(cè)定結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，三個(gè)時(shí)期各處理在不同土層深度下含水量的變化趨勢(shì)基本一致，CK處理即未深松處理在35～50 cm土層的含水量最高，T1處理和T2處理即深松處理在50～70 cm土層含水量達(dá)到最高，且高于CK，說(shuō)明深松處理能提高水分的滲入能力。圖中可見(jiàn)，三個(gè)時(shí)期各處理在0～10 cm土層范圍內(nèi)的含水量差異顯著，深松處理（T1和T2）大于未深松處理（CK），說(shuō)明深松處理能提高淺層土壤蓄水能力，減少表層土壤水分的蒸騰。但隔行深松（T1）與行行深松（T2）相比較，以隔行深松處理（T1）含水量較高，這可能是行行深松（T2）使得土壤空隙變大，滲水能力提高。在收獲期，2種深松處理在0～10 cm土層范圍內(nèi)的含水量差異不明顯，這可能是由于隨著耕作后時(shí)間延長(zhǎng)，在土壤沉降作用下，表層土壤結(jié)構(gòu)趨于一致導(dǎo)致，說(shuō)明行行深松疏松土壤的效果不能持續(xù)到第二年。綜上，從土壤含水量特性來(lái)看，隔行深松（T1）效果較好。

2.2 深松方式對(duì)土壤容重的影響

研究結(jié)果顯示，深松處理有效降低了土壤容重，在試驗(yàn)所考察的土層范圍內(nèi)，在拔節(jié)期T1處理下降了2．96%，T2處理下降了5．88%；在灌漿期T1處理下降了3．09%，T2處理下降了4．77%；在收獲期T1處理與T2處理平均下降了1．65%和3．11%。

圖2可見(jiàn)，隨著時(shí)間推移，生長(zhǎng)發(fā)育后期各處理間差異減小，特別是30 cm以下土層的土壤容重差異減小，但深松處理還是在一定程度上降低了深層土壤容重。在0～20 cm耕層內(nèi)，各時(shí)期各處理差異最大，深松的2個(gè)處理（T1與T2）與未深松處理（CK）相比，分別下降了4．26%和10．37%，深松處理的土壤容重明顯小于CK，且行行深松降低土壤容重效果好于隔行深松。因此，采用深松耕作方式能夠打破犁底層。

2.3 深松方式對(duì)土壤溫度的影響

3種耕作方式下，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育不同土層的土壤溫度變化情況如圖3所示。圖3可見(jiàn)，所有測(cè)試土層的土壤溫度都呈現(xiàn)鐘型曲線，說(shuō)明均受到氣溫影響；不同耕作方式的溫度曲線不同，說(shuō)明耕作方式能夠影響土壤溫度。0～5 cm土層溫度數(shù)據(jù)顯示，深松處理（T1和T2）能降低土壤溫度，分別比未深松處理（CK）降低0．59℃和0．64℃。5～15 cm土層溫度數(shù)據(jù)顯示，出苗后45 d到90 d時(shí)間內(nèi)深松處理與對(duì)照相比，能顯著降低土壤溫度，這是由于這段時(shí)間處于夏季高溫多雨，較高的土壤含水量熱容量較大，使土壤溫度保持平衡。10～15 cm和15～30 cm土層內(nèi)，溫度變化趨勢(shì)都是深松處理先低于對(duì)照，隨著時(shí)間推移又高于對(duì)照，但是這種變化在10～15 cm土層內(nèi)是發(fā)生在75 d，15～30 cm是在45 d發(fā)生的，比10～15 cm土層推遲30 d時(shí)間。說(shuō)明深松處理能夠提高深層土壤的溫度，隨著土壤深度增加受外界影響較小，能夠快速積累熱量。在120 d即收獲期時(shí)，除了淺層土壤0～5 cm外，其他深度土壤溫度顯示，深松處理高于對(duì)照。

圖1 不同耕作方式對(duì)土壤含水量的影響Figure 1 Moisture content diferent soil depth on three stages

圖2 不同耕作方式對(duì)土壤容重的影響Figure 2 Effect of deep loosening mode on soil bulk density

2.4 深松方式對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

土壤緊實(shí)度受耕作措施直接影響，圖4顯示了不同耕作方式下，隨著作物生長(zhǎng)發(fā)育不同土層深度的土壤緊實(shí)度變化。由圖4可見(jiàn)，常年淺耕播種，20 cm處土壤緊實(shí)度顯著增加，出現(xiàn)犁底層，深松處理能夠降低各層次土壤緊實(shí)度，特別是20cm以下的深層土壤，打破原有的犁底層，增加耕作層厚度。拔節(jié)期深松處理（T1和T2）的全土層平均土壤緊實(shí)度比對(duì)照分別降低13．53%、30．08%；灌漿期分別降低了7．89%、28．22%；收獲期分別降低了6．45%、17．92%。上述數(shù)據(jù)顯示，隨著時(shí)間推移，深松處理的土壤緊實(shí)度與對(duì)照差距減小，但仍然顯著高于對(duì)照。隔行深松處理（T1）與行行深松處理（T2）相比，行行深松處理效果明顯。

圖3 不同耕作方式對(duì)土壤溫度的影響Figure 3 Effect of deep loosening mode on soil temperature

圖4 深松方式對(duì)土壤緊實(shí)度的影響Figure 4 Effect of deep loosening mode on soil compaction

3 討論與結(jié)論

3.1 在氣候干旱或者氣溫升高時(shí)，表層土壤水分蒸發(fā)，深層土壤水分在虹吸作用和毛細(xì)作用下向地上移動(dòng)，有效調(diào)節(jié)土壤水分合理分布，提高雨水利用率。宮秀杰等（2009）的研究顯示，深松后在10～30 cm土層內(nèi)，含水量顯著高于未深松土壤，特別是在15～25 cm土層范圍內(nèi)十分顯著。肖繼兵等（2011）研究顯示，深松處理的土壤其田間持水量在0～50 cm土層范圍內(nèi)顯著高于對(duì)照土壤。本試驗(yàn)的深松處理降低了0～10 cm表土層含水量，但卻增加了50～70 cm以上土層含水量。在拔節(jié)期與灌漿期雨水充沛，由于深松能集蓄雨水至深土層，使50 cm以上土層土壤含水量顯著高于對(duì)照，說(shuō)明深松后土壤水分的入滲能力增強(qiáng)，提高了土壤的蓄水能力。

3.2 土壤容重是反映土壤顆粒和孔隙狀態(tài)的指標(biāo)，土壤容重大透氣性差，蓄水能力差，直接影響土壤的化學(xué)性質(zhì)及作物的根系生長(zhǎng)發(fā)育。本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米拔節(jié)期、灌漿期、收獲期，0～50 cm土層范圍的土壤容重變化趨勢(shì)一致，都是隨著土層深度的增加呈現(xiàn)在10～20 cm范圍內(nèi)增大，之后逐漸減小的趨勢(shì)。深松處理在各個(gè)時(shí)期土壤容重均低于未深松處理，行行深松效果最好。雖然整體來(lái)看，所有處理土壤容重隨玉米生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)而增大，但到收獲期深松處理下的土壤容重仍然顯著低于對(duì)照。試驗(yàn)證明，深松可以有效疏松犁底層，減小0～50 cm土層范圍內(nèi)的土壤容重，改良土壤環(huán)境。

3.3 土壤溫度能影響根際土壤微生物生長(zhǎng)，從而影響土壤礦化和有機(jī)質(zhì)含量。3種耕作方式下，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育不同土層的土壤溫度變化情況，所有測(cè)試土層的土壤溫度都呈現(xiàn)鐘型曲線，說(shuō)明均受到氣溫影響；不同耕作方式的溫度曲線不同，說(shuō)明耕作方式能夠影響土壤溫度。0～5 cm土層溫度數(shù)據(jù)顯示，深松處理（T1和T2）能降低土壤溫度。5～15 cm土層溫度數(shù)據(jù)顯示，出苗后45 d到90 d時(shí)間內(nèi)深松處理與對(duì)照相比，能顯著降低土壤溫度，這是由于這段時(shí)間處于夏季高溫多雨，較高的土壤含水量熱容量較大，使土壤溫度保持平衡。10～15 cm和15～30 cm土層內(nèi)，溫度變化趨勢(shì)都是深松處理先低于對(duì)照，隨著時(shí)間推移又高于對(duì)照，但是這種變化在這兩種深度土層內(nèi)分別發(fā)生在75 d和45 d。說(shuō)明深松處理能夠提高深層土壤的溫度，隨著土壤深度增加受外界影響較小，能夠快速積累熱量。在120 d即收獲期時(shí)，除了淺層土壤0～5 cm外，其他深度土壤溫度顯示，深松處理高于對(duì)照。

3.4 隨著時(shí)間推移，土壤顆粒逐漸沉降，如果沒(méi)有人工干預(yù)，正常情況下，土壤緊實(shí)度會(huì)越來(lái)越高。旋耕、深翻、深松都是降低緊實(shí)度的主要手段。本試驗(yàn)的2種深松方式都能顯著降低土壤緊實(shí)度，特別是20 cm以下的深層土壤，能夠達(dá)到打破犁底層，增加耕作層厚度的作用，行行深松效果好于隔行深松。

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1002－1728（2017）03－0076－05

10．3969／j．issn．1002－1728．2017．03．020

2017－06－08

李金鳳（1980－），女，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事作物育種與栽培研究。