深松分层施肥技术对冬小麦产量及其构成因子的影响

王锡久等

摘要：

利用改进的深松旋耕整地机械，研究深松分层施肥技术对冬小麦分蘖、次生根、冻害、产量以及产量构成因子的影响。试验结果表明：在施肥量相同的条件下，越冬期和起身期深松处理的冬小麦单株分蘖和单株次生根数均显著高于旋耕处理。深松分层施肥技术可以促使冬小麦个体健壮，抗冻害能力增强；群体质量有所提高，单位面积穗数增加显著，增幅为8.91%，而穗粒数和千粒重变化不明显；增产效果达到显著水平，增幅为10.37%，其中深松对冬小麦增产作用显著，其贡献率为62.53%，而肥料分层深施的贡献率为37.47%。同时，深松分层施肥技术促进了肥料施用方式从撒施向机械化深施的转变，提高了肥料利用率，肥料偏生产力提高10.34%。

关键词：深松；分层施肥；冬小麦；产量因子；耕作方式

中图分类号：S512.1+10.5文献标识号：A文章编号：1001-4942（2015）03-0076-04

Effects of Subsoiling and Layered Fertilization

Technology on Winter Wheat Yield and Its Components

Wang Xijiu， Sun Maozhen*， Xu Weixia， Liu Zhonglan， Guo Chunrong

（Agricultural Bureau of Huantai County， Huantai 256400， China）

AbstractThe effects of subsoiling and layered fertilization technology on tillering， secondary root， freezing injury， yield and its components of winter wheat were studied using improved subsoiling rotary soil preparation machine. The results showed that under the same fertilizer amount， the tillering number and secondary root number per plant of subsoiling treatment in the wintering and standing periods were both significantly greater than those of rotary tillage treatment. With the subsoiling and layered fertilization technology， the winter wheat plants became stronger and the freezing resistance was enhanced；the winter wheat population quality was improved and the spikes per unit area were significantly increased by 8.91%； but the gain number per spike and 1 000-grain weight had no significant change. The yield per unit area increased by 10.37%， which reached significant level. And to which， the contribution rate of subsoiling was 62.53% while that of layered fertilization was 37.47%. Meanwhile， the subsoiling and layered fertilization technology promoted the transformation of fertilization mode from broadcasting to mechanized deep fertilizing， improved the fertilizer use efficiency， and increased the partial factor productivity by 10.34%.

Key wordsSubsoiling； Layered fertilization； Winter wheat； Yield components； Tillage method

小麦连年采用旋耕整地会导致土壤耕层变浅，只有12～15 cm，使耕层和心土层之间形成一定厚度的犁底层，坚硬的犁底层成为耕作层和非耕作层之间水、肥、气、热等交流的屏障，保肥保墒能力下降，对小麦的生长发育及产量造成严重不良影响[1～3]。深松耕作通过深松铲疏松土壤，加深耕层而不翻转土壤，可降低土壤容重，提高土壤的通透性，促进根系向深层土壤生长，利于作物生长发育，提高作物产量[4，5] 。深松分层施肥技术不仅能促进土壤物理改良，有利于土壤肥力的自然恢复，改善长期以来由于使用大量化肥造成的增肥不增产现象[6]，大幅度提高肥料利用率，而且可以明显提高某些作物的产量及质量[7]。相关研究表明，深松可有效提高作物产量，平均增产8%～15%[2]。Sharma等[8] 指出， 在土壤上干下湿条件下， 深施氮肥有利于小麦根系生长发育和提高作物产量。Westerman等[9] 研究发现， 在水分条件较好的土壤深层施肥可以提高冬小麦产量和氮肥利用率。石岩等[10～12] 在山东莱阳的研究结果表明， 20～ 40 cm 施肥处理的土壤中、下层根量和小麦产量分别显著高于0～20 cm 和60～80 cm 施肥处理。endprint

由此可见，关于土壤深松和肥料深施对作物产量的影响已有较多研究，但是对上述两者相结合对冬小麦产量及产量构成要素影响的研究尚少见，而农业生产实践中具有较大的需求。针对农业生产中面临的实际需求问题，2013年山东省桓台县农业部门对已有的深松旋耕联合整地机械进行了技术改进，创造性地加装了电动分层施肥装置，研制出“深松旋耕分层施肥联合整地机械”，实现了深松和肥料分层深施的有机结合。该机械前面为旋耕机，后面为深松铲和施肥装置，单幅作业宽2 m，设4个深松铲，深松铲宽度为20 cm。 本试验通过分析深松分层深施肥料（以下简称深松分层施肥）和传统整地、肥料施用方式对小麦分蘖、次生根及产量的影响，探讨深松分层施肥的增产原理及实际效果，可为大面积推广深松分层施肥技术提供科学依据。

1材料与方法

1.1供试材料

试验于2013～2014年在山东省桓台县唐山镇西莫王村进行。试验地土壤类型为褐土，质地为中壤土，播前0～20 cm土层土壤养分含量为有机质15.6 g/kg、全氮0.85 g/kg、碱解氮60 mg/kg、速效磷21.8 mg/kg、速效钾147.0 mg/kg。播种前，上茬玉米的秸秆全部粉碎翻压还田。

供试小麦品种为优质中筋冬小麦鲁原502；供试肥料为硫酸钾型复合肥（N-P2O5-K2O =16-20-6）及尿素46%。

1.2试验方法

试验共设4个处理，采用随机区组设计，重复3次，小区面积90 m×8.8 m=792 m2。处理1：肥料（硫酸钾型复合肥，下同）地表撒施525 kg/hm2+旋耕+播种串施肥料225 kg/hm2，旋耕深度15～18 cm（原种植习惯）；处理2：旋耕+播种串施肥料750 kg/hm2，旋耕深度15～18 cm（现种植习惯，CK）；处理3：深松分层施肥525 kg/hm2+播种串施肥料225 kg/hm2，深松深度25 cm，肥料分层深施于8～25 cm；处理4：肥料地表撒施525 kg/hm2+深松整地+播种串施肥料225 kg/hm2，深松深度25 cm；4个处理肥料串施深度均为3～5 cm。

2013年10月12日播种，基本苗为210株/m2。春季冬小麦拔节期追施尿素225 kg/hm2。追肥方式：畦带内均匀撒施，浇水溶化渗入地下。

1.3测定项目与方法

1.3.1分蘖及次生根数调查冬小麦越冬期、起身期每处理取50株，调查分蘖数和次生根数。

1.3.2冻害情况调查起身期每处理取50株，调查冬小麦冻害情况。

1.3.3产量及产量构成要素成熟期实收测产，考查公顷穗数、穗粒数、千粒重。

1.4数据处理

运用DPSv7.05版数据处理系统进行统计分析和差异显著性检验。

2结果与分析

2.1不同耕作方式对冬小麦分蘖及次生根的影响

不同耕作方式对冬小麦分蘖和次生根数量有一定的影响。由表1可以看出，起身期深松处理比旋耕处理平均增加2.35个分蘖和3.25条次生根，越冬期平均增加1.05个分蘖和0.60条次生根。越冬期和起身期深松处理冬小麦单株分蘖和单株次生根数均高于旋耕处理，差异达到显著水平。与李涛等[13]试验结果一致。

已有研究结果证实， 增加土壤深层根系生物量和根长密度， 将有利于作物吸收利用土壤深层储水[15， 16] 进而影响到地上部生理特性和产量[9，12]。由表1看出，越冬期和起身期肥料串施处理（处理2）比表施处理（处理1）的单株次生根分别减少0.10、0.40条，分析原因可能是肥料串施深度较浅且相对集中，对根系造成损伤，俗称“烧根”。而肥料分层深施（处理3）比肥料表面撒施后深松（处理4）能提高单株分蘖数和单株次生根数，但差异不显著。

试验结果（表1）表明，土壤深松显著提高了冬小麦的单株分蘖能力，增加次生根条数，在一定程度上促进根系生长，实现壮苗，为冬小麦实现高产奠定了基础。

2.2不同耕作方式对冬小麦冻害的影响

2013～2014年度试验区冬小麦越冬期间气温较常年偏高，12月和1月平均气温较同期分别偏高2.8℃和4.8℃，尤其是1月上旬偏高6.3℃，没有出现低于-10℃的极端低温，冬小麦冻害普遍表现较轻。田间调查结果显示，旋耕处理的冻害现象比深松处理要重，旋耕冬小麦冻害表现为基部叶片从叶尖处干枯1/2左右，深松处理冬小麦冻害表现为基部叶片从叶尖处干枯1/3左右，表明深松处理对提高冬小麦抗冻能力有一定作用。

2.3不同耕作方式对产量及产量构成因子的影响

耕作方式是冬小麦产量及构成因子的重要影响因素之一。由表2可以看出，不同耕作方式对冬小麦产量影响较大，其中处理3产量最高，达到8 571.90 kg/hm2，比常规耕作方式（处理2）增产805.35 kg，增幅为10.37%；比处理4增产301.80 kg，增幅为3.65%；比处理1增产1 015.50 kg，增幅为13.44%。深松和分层施肥对冬小麦均有增产效果，其中深松对冬小麦增产作用显著，其贡献率为62.53%，而肥料分层深施的贡献率为37.47%。

不同耕作方式对冬小麦产量构成因素的影响表现为公顷穗数>千粒重>穗粒数。其中深松处理（处理3、处理4）能显著提高单位面积穗数，与旋耕处理（处理1、处理2）相比公顷穗数增加39.45万，增幅为8.91%，对产量的提高起到了关键性作用；深松处理冬小麦千粒重、穗粒数分别比旋耕处理增加1.57 g和0.07粒，但差异未达显著水平。

2.4不同耕作方式对肥料偏生产力的影响

深松作业的同时将化肥深施入土壤中，可提高肥料利用率。与化肥撒施相比，化肥深施10 cm的利用率可由35%提高至50%[2]。从表3可以看出，不同处理间的肥料偏生产力差异达显著水平，其中处理3的最高，为27.21 kg/kg，比对照（处理2）提高2.55 kg/kg，增幅为10.34%，比处理4提高0.96 kg/kg，增幅为3.66%。深松分层施肥处理一方面实现了深松，打破犁底层，加厚了活土层；另一方面将肥料分层深施于8～25 cm土层中，提高了肥料利用率，促进了冬小麦增产。以上结果表明，深松分层施肥技术能够显著提高肥料利用率。endprint

3结论与讨论

试验结果表明，在施肥量相同的条件下，深松分层施肥技术可以促使冬小麦个体健壮，抗冻害能力增强，群体质量提高，公顷穗数显著增加，而穗粒数和千粒重变化不明显；同时冬小麦根系下扎深，后期早衰差，冬小麦增产效果显著。同时，深松分层施肥技术促进了肥料施用方式从撒施向机械化施肥和深施转变，提高了肥料利用率，肥料偏生产力显著提高，在促进冬小麦产量提高方面具有重要的推广应用价值。

土壤耕作方式是对作物生产影响最为重要的因素之一[17，18]，作物产量随着耕作方式的改变而发生明显变化[19]。深松分层施肥技术能够在增产的同时提高肥料利用率，其主要原因是深松可以打破犁底层，增加土壤的透气性和储水能力[20]，改善作物生长的土壤环境，形成一个上虚下实的土层结构。其中，耕层土壤的松散结构易于蓄水、脱盐碱、疏通空气、增强热交换等，有利于土壤养分的转化和利用，而实部土壤的小孔隙结构则有利于地下水上吸，促进作物根系发育，相当于作物的土壤水库[6]。应用化肥深施技术，可以减少化肥的损失，提高化肥利用率，减少对环境的污染，同时可促使根系向下扎，扩大根系生长量，增强作物吸收养分和水分的能力，从而显著提高作物产量[14，21]。深松分层施肥技术不仅可以提高冬小麦的产量，也可以应用于其他大田作物，具有很好的发展前景。

参考文献：

[1]杨正海.不同耕作方式对小麦生长发育及产量影响试验[J].河南农业，2014，5（上）：42.

[2]史国强，赵高峰.机械深松保护性耕作的关键技术[J].农业技术与装备，2013（6）：20-21.

[3]刘绪军，荣建东.深松耕法对土壤结构性能的影响[J].水土保持应用技术，2009（1）：9-11.

[4]Borghei A M， Taghinejad J， Minaei S， et al. Effect of subsoiling on soil bulk density， penetration resistance and cotton yield in northwest of Iran[J]. Int. J. Agri.Biol.， 2008，10： 120-123.

[5]吕美蓉，李增嘉，张涛，等. 少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响[J].农业工程学报， 2010，26（1）： 41-46.

[6]郭志军，佟金，周志立，等.深松技术研究现状及展望[J].农业工程学报，2001，17（6）：169-174.

[7]曾德超.机械土壤动力学[M].北京：北京科学技术出版社，1995.

[8]Sharma B R， Chaudhary T N. Wheat root growth， grain yield and water uptake as influenced by soil water regime and depth of nitrogen placement in a loamy sand soil[J]. Agricultural Water Mangement， 1983，6（4）：365-373.

[9]Westerman R L， Edlund M G. Deep placement effect of nitrogen and phosphorus on grain yield， nutrient uptake and forage quality of winter wheat[J]. Agronomy Journal， 1985，77：803-809.

[10]石岩，于振文，位东斌，等. 施肥深度对旱地小麦花后根系干质量及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2000，18（1）：38-42.

[11]石岩，位东斌，于振文，等.施肥深度对旱地小麦氮素利用及产量的影响[J].核农学报，2001， 15（3）：180-183.

[12]石岩，位东斌，于振文，等.施肥深度对旱地小麦花后根系衰老的影响[J].应用生态学报，2001，12（4）：573-575.

[13]李涛，李金铭，赵景辉，等.深耕对小麦发育及节水效果影响的研究[J].山东农业科学，2003（3）：18-20.

[14]王尔龙.化肥深施作用与操作技术探讨[J].耕作与栽培，2002（2）：25.

[15] Zhang X Y， Pei D， Chen S Y. Root growth and soil water ut-ilization of winter wheat in the North China Plain [J]. Hydrological Processes， 2004， 18： 2275-2287.

[16] Entz M H， Gross K G， Fowler D B. Root growth and soilwater extraction by winter and spring wheat [J].Canadian Journal of Plant Science， 1992， 72： 1109-1120.

[17]Elnazif S A，Luo X W. The effect of different tillage management and working depth on maize production [J].Journal South China Agric.Univ.，1999，20：85-95.

[18]Creaswell H P，Painter D J，Cameron K C.Tillage and water content effects on surface soil hydraulic properties and shortwave albedo[J].Soil Sci.Soc.Am. J.，1993，57：816-824.

[19]Chaudhary M R，Rachhpal Singh，Gill K S.Deep tillage helps increase crop yield in coarse-textured soils[J].Indian Farming Janu.，1997，23：12-13.

[20]赵金.玉米免耕深松全层施肥精量播种机的研究[D]. 保定：河北农业大学，2012.

[21]李平，刘大志.化肥宜深施[J].新农业，2003（5）：29.endprint