深松对陇东旱塬区土壤蓄水保墒及小麦产量的影响

王新俊，王桂英，王平馨，程建峰

(1.平凉市农业机械化技术推广站，甘肃 平凉 744000；2.平凉市崆峒区农业机械化技术推广站，甘肃 平凉 744000)



深松对陇东旱塬区土壤蓄水保墒及小麦产量的影响

王新俊1，王桂英1，王平馨2，程建峰1

(1.平凉市农业机械化技术推广站，甘肃 平凉 744000；2.平凉市崆峒区农业机械化技术推广站，甘肃 平凉 744000)

[摘要]以传统常规翻耕为对照，设置夏季深松和秋季深松两种深松整地处理，研究了机械深松对陇东旱塬区耕层土壤蓄水保墒性能及小麦生长和产量的影响，结果表明：深松整地蓄水保墒效果明显，小麦深松处理耕层15～35 cm土壤含 水量提高14.41%～17.13%，35 cm以上耕层土壤蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相当于多增加7.79～9.29 mm的降水；深松能打破土壤犁底板结层，使25～35 cm耕层土壤容重下降4.92%～5.74%，从而改善土壤通透性，提高土壤入渗性能；深松能促进小麦健壮生长，产量平均增加531.45 kg/hm2，增产率10.46%；夏季深松效果好于秋季。

地处甘肃陇东黄土高原的平凉市，降水量少且季节分布不均，全年降水主要集中在7、8、9三个月，冬春和夏初常出现持续少雨，除泾、汭河流域等少量川水区外，绝大部分山塬地土层深厚且农田土壤大部分为黄绵土，地下水位深，天然降水成为土壤水分的唯一供给途径，是典型的雨养旱作农业区，水分已成为当地农作物生长的主要限制因子之一。同时，受传统农业耕作方式影响和农机具的局限，农民长期习惯于用小型拖拉机旋耕或浅翻耕种，导致土壤耕深在20 cm左右，耕层逐年变浅，犁底层土质板结坚硬，土壤保墒、抗旱、防涝、入渗能力和作物根系下扎能力下降，农作物单产不高，总产量不稳，严重威胁农业可持续发展。而采用农机深松整地技术可打破犁底层，加深耕作层，改善土壤通透性，增强土壤蓄水保墒性能，提高作物对降水资源的利用效率，促进作物生长，提高作物产量。

为全面掌握深松整地在本区域的应用效果，明确机械化深松作业对土壤蓄水保墒及作物生长和产量的影响，确定机械化深松的最佳时期，建立用地养地的长效机制，笔者于2014—2015年主持开展了冬小麦田机械化深松整地与当地传统耕作整地的对比试验研究。

1试验材料与方法

1.1试验设计

试验于2014年7月—2015年8月在平凉市崆峒区白庙乡罗湾村的塬地上进行。试验区属陇东黄土高原具有代表性的旱作农业区，地势平坦，适宜机械化作业。试验地选择近几年未深松的田块，前茬为小麦，土质为黄绵土，面积0.44 hm2，长131.0 m、宽33.6 m。试验设夏季深松(夏季冬小麦收获后伏耕期深松，SS)、秋季深松(秋季冬小麦播种前深松整地，AS)、传统常规翻耕(对照，CK)三个处理。采取大区对比试验，不设重复，每个处理区面积为10 m×120 m。深松处理区均采用1SZL-200A型深松旋耕联合整地机作业，深松作业深度≥35 cm，作业后耕层深度一致，土壤蓬松，地表平整，达到“深、平、细、实”的深松作业质量标准。对照区采用传统机耕犁铧翻耕作业，耕深18～22 cm，作业后符合传统耕种质量要求。夏季深松于2014年7月21日进行，秋季深松于2014年8月26日进行，对照于2014年7月21日进行传统常规翻耕、8月26日进行播种前旋耕。参试小麦品种为当地主栽小麦品种“陇原22号”，播种时间为2014年9月20日，播种量232.5 kg/hm2，施肥量为种肥磷酸二铵247.5 kg/hm2、尿素225.0 kg/hm2，其他各项耕种及田间管理措施与大田完全一致。

1.2测定内容及方法

(1)土壤含水量、土壤容重测定。土壤含水量测定采用烘干法，土壤容重测定采用环刀法。田间取样采用5点法，每点分别取0～15、15～25、25～35 cm三个耕层的土壤原状土。分别于深松前、小麦秋苗期(11月上旬)、拔节期(3月下旬)、收获期进行土壤容重、含水量测定。

(2)小麦生长情况调查。田间调查采用5点取样法，每点调查面积1 m2(分蘖数、次生根数量和长度测定时每点选取50株)，分别于小麦秋苗期、拔节期、成熟期调查测定小麦基本苗密度、分蘖数、次生根数量和长度、株高、穗数、穗粒数等小麦生长性状指标。

(3)小麦产量测定。小麦成熟收获时采用5点取样法，每点选取67 m2单独收获进行测产考种，测定记载千粒重、单产量。

(4)数据统计与分析。采用DPS软件对试验数据进行统计和方差分析。

2结果与分析

2.1深松整地土壤含水量变化情况

由表1可见，小麦整个生育期35 cm以上耕层土壤含水量深松整地处理(SS、AS)与对照(CK)均有不同程度的差异，且随着耕作层深度的增加，试验各处理土壤含水量也随之增加。方差分析结果表明，不同处理间，0～15 cm耕层土壤含水量差异不显著(P>0.05)，变化不明显；15～25和25～35 cm耕层土壤含水量有极显著差异(P<0.01)，深松处理土壤含水量均有明显增加，且增幅较大。不同深松处理，以夏季深松(SS)耕作层土壤含水量较高。

表1　小麦生育期不同处理各耕层土壤含水量

注：同一列中，深松与对照相比，标*表示差异显著(P<0.05)，标**表示差异极显著(P<0.01)，其余为差异不显著(P>0.05)，下同。

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

试验结果表明，深松整地蓄水保墒效果明显，能显著提高15～35 cm耕层土壤含水量和蓄水量，有利于土壤蓄水保墒，且以夏季深松(小麦收获后结合伏耕深松)蓄水保墒效果最佳。

2.2深松整地土壤容重变化情况

由表2可见，小麦整个生育期0～35 cm耕层土壤容重深松处理比对照均有不同程度的下降。其中：0～15 cm耕层平均土壤容重SS和AS均下降0.01 g/cm3，降低0.89%；15～25 cm耕层平均土壤容重，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耕层平均土壤容重，SS下降0.07 g/cm3、降低5.74%，AS下降0.06 g/cm3、降低4.92%。方差分析结果表明，深松处理与对照之间0～15、15～25 cm耕层土壤容重差异不显著(P>0.05)，25～35 cm土壤容重深松处理比对照显著下降(P<0.05)。除对照(CK)外，夏季深松(SS)和秋季深松(AS)之间差异不显著。

表2　小麦生育期不同处理各耕层土壤容重

试验结果表明，深松能够打破土壤犁底板结层，改善土壤通透性，特别对降低犁底层(25～35 cm)土壤容重有十分明显的作用，有利于耕层土壤水分和养分传导。

2.3深松整地土壤小麦生长情况

由表3统计分析可知，各处理与对照之间小麦生长性状差异显著(P<0.05)。深松处理与对照相比，秋苗期小麦平均基本苗数增加33.90万株/hm2，拔节期有效分蘖数平均增加0.92个/株、次生根数量平均增多1.16个/株、次生根长度平均增加2.63 cm，成熟期株高平均增加4.34 cm。田间调查发现，小麦生长期，深松处理区小麦有效分蘖数增多，根系发达，叶片浓绿，长势健壮，生长性状明显好于对照区。试验结果表明，深松整地能促进小麦健壮生长，以夏季深松(SS)效果更显著。

表3　不同处理小麦生长性状

2.4深松整地土壤小麦产量测定结果

由表4可见，深松处理较对照小麦穗数平均增加12.8万个/hm2、穗粒数平均增加1.8粒、千粒重平均增加0.48 g、折合产量平均增加531.45 kg/hm2，增产幅度10.46%。其中：夏季深松(SS)穗数平均增加13.8万个/hm2、穗粒数平均增加1.9粒、千粒重平均增加1.00 g、折合产量平均增加596.10 kg/hm2，增产率11.74%；秋季深松(AS)穗数平均增加11.7万个/hm2、穗粒数平均增加1.7粒、千粒重平均增加0.48 g、折合产量平均增加466.65 kg/hm2，增产率9.19%。深松处理区小麦穗数、穗粒数、千粒重、单产量明显高于对照区。试验结果表明，深松整地具有显著的增产效果，夏季深松优于秋季深松。

表4　小麦产量测定结果

3讨论

田间测试发现，在同一时段从相同单位面积表土层向耕层灌水时，深松整地处理区土壤水分入渗速度和入渗量显著高于对照区(未深松区)。未深松区水分是由地表层缓慢向下入渗，受犁底层的限制，水分入渗速度慢、入渗量少，在灌入水量稍加大时就会发生水分外溢现象；深松整地区由于打破了犁底板结层，水分先顺深松铲作业造成的虚土沟快速下渗到耕层底部，然后向四周土壤扩散入渗，因此水分入渗速度快、入渗量多，灌入水量稍加大时也不会发生水分外溢流失现象。由此可见，深松整地和传统耕作整地接纳雨水的方式不同，当降雨量较小时地表水分入渗情况差别不大，但当遇到较大降雨时，两者的差异非常明显。这也是深松处理与对照相比15～35 cm耕层土壤含水量和蓄水量显著增加、25～35 cm耕层土壤容重显著下降的主要原因。说明机械化深松整地技术的关键在于打破犁底层，改善土壤通透性，这样可明显加快土壤水分入渗速度，有利于耕层土壤充分接纳储存降水，特别是遇有较大降雨(大雨或者暴雨)时也会将降水及时入渗到耕层土壤内，避免因大暴雨冲刷而造成的水土流失和农田环境破坏。这也是深松整地在黄土高原旱作农业区改善土壤物理性状、蓄水保墒、减少地表径流、促进作物生长、增加作物产量的优势所在。

国内许多专家对深松技术进行了大量研究，深入分析了深松技术的理论、方法，以及深松作业对土壤物理特性、作物生长和产量等的影响[1-6]，但有关本区域的研究报道较少。本研究结果表明，深松SS和AS处理与CK之间除0～15 cm土壤含水量、0～25 cm土壤容重差异不显著外，其他均有极显著或显著差异，说明SS和AS处理可明显降低耕层土壤容重、增强土壤蓄水保墒性能、促进小麦生长、提高小麦产量。深松整地能使小麦生育期15～35 cm耕层土壤含水量增加2.63～3.13百分点，增幅14.41%～17.13%，35 cm以上耕层蓄水量增加77.91～92.94 m3/hm2，相当于多增加7.79～9.29 mm的降水；25～35 cm耕层土壤容重降低0.06～0.07 g/cm3，降幅为4.92%～5.74%；小麦有效分蘖数增多、根系发达，穗数、穗粒数、千粒重增加，增产小麦466.65～596.10 kg/hm2、增产率9.19%～11.74%。当地小麦田深松作业适宜时间为夏、秋两个季节，以小麦收获后的夏季深松蓄水保墒和增产效果较好。本研究是对本区域有关研究结果的补充和完善，深松对本区其他方面的影响还有待进一步研究。

4结论

深松整地能够打破土壤犁底板结层，改善土壤通透性，具有显著的蓄水保墒效应，能显著提高15～35 cm耕层土壤含水量和蓄水量；能降低土壤容重，改善土壤物理性状，特别对降低犁底层(25～35 cm)土壤容重有十分明显的作用；能加快土壤水分入渗速度，提高旱地土壤接纳储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；促进小麦健壮生长，增产效果显著。因此，在陇东旱塬区开展机械化深松整地，对于破解旱作农业区水分限制因子，提升农田水资源利用效率，促进粮食稳产增产发挥着极其重要的作用，机械化深松整地是适合旱作地区农业生产特点的农机化关键技术措施。

(平凉市农业机械化技术推广站有关技术人员参加了田间试验调查、取样和室内测定工作，特此致谢！)

[参考文献]

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[2] 张祥彩,李洪文,王庆杰,等.我国北方地区机械化深松技术的研究现状[J].农机化研究,2015(8):261-264.

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[6] 王育红,姚宇卿,吕军杰,等.豫西旱坡地高留茬深松对冬小麦生态效应的研究[J].中国生态农业学报,2004,12(2):146-148.

(责任编辑徐素霞)

[中图分类号]S157.42

[文献标识码]A

[文章编号]1000-0941(2016)07-0036-04

[作者简介]王新俊(1962—)，男，甘肃泾川县人，高级农艺师，学士，长期从事农业植物保护及农业机械化技术推广工作。

[收稿日期]2015-11-15

[基金项目]国家自然科学基金地区科学基金项目(31360098，31270754)；甘肃省基础研究创新群体项目(145RJIA335)；甘肃省青年科技基金项目(1506RJYA157，145RJYA270)

[关键词]深松；土壤水分；小麦；产量；陇东旱塬区