土壤深松对糯玉米生长表现及土壤理化性质的影响

杨 净,蔺国仓,孙美乐,张润龙,仙 鹤,宋 刚,任向荣,张 俊,冯怀章

(新疆农业科学院综合试验场，新疆 乌鲁木齐 830012)

土壤深松对糯玉米生长表现及土壤理化性质的影响

杨 净,蔺国仓,孙美乐,张润龙,仙 鹤,宋 刚,任向荣,张 俊,冯怀章*

(新疆农业科学院综合试验场，新疆 乌鲁木齐 830012)

【目的】研究土壤深松对糯玉米生长表现及土壤理化性质的影响。【方法】采用土壤深松进行春季播前整地并通过定点取样测定了土壤容重、田间持水量、土壤养分、生长期土壤含水量和土壤松紧度，调查分析了玉米关键生育期生长表现(农艺性状、叶绿素含量、根系和鲜穗产量)。【结果】土壤深松对糯玉米的生长发育及土壤理化性质影响明显。与传统土壤翻耕整地相比，深松配合拔节期、孕穗期追施氮肥时，玉米株高、穗位高、鲜穗产量和根系鲜重最大，分别为192.8 cm、130.8 cm、18816.35 kg/hm2和275.7 g，较传统耕作追肥处理高3.9 %、2.5 %、12.8 %和35.9 %，土壤保水性和土壤疏松度提高20.4 %和86.0～178.0 PSI，土壤容重降低10.0 %～22.5 %。【结论】本研究结果为进一步推进土壤深松技术在新疆北部地区玉米种植应用方面奠定了基础，对玉米优质高产栽培具有重要意义。

土壤深松；玉米；生长表现；土壤理化性质

【研究意义】土地结构的好坏直接影响农作物的产量和质量。土壤深松技术是利用机械松动土壤，打破犁底层，加深耕作层，创造虚实并存的土壤构造的耕作技术[1-2]。深松与传统翻耕耕作相比，可以有效打破犁底层[3]，改善土壤结构，起到增产作用[4]，对于我国现代农业和未来农业的发展都具有深远影响。玉米是世界三大粮食作物之一，用途广泛，在世界粮食生产中一直占有举足轻重的地位。鲜食玉米是当今世界新开发的十大高档蔬菜品种之一。近年来，甜、糯玉米用作鲜食成为休闲食物，市场对甜糯玉米的需求越来越大，对玉米的产量和品质提出了新的要求。【前人研究进展】前人针对翻耕法、深松耕作、保护性耕作和粉垄技术对土壤物理化学性质或作物产量和品质方面的影响作用进行了研究[3-10]。许多科学研究者通过实验证明，连续的翻耕后的土表大面积长期裸露，这样使得耕层土壤太松，地面裸露，易形成水土流失和风蚀[11]；促进好气性分解，土壤有机质矿化过甚；破坏土壤结构较重，以至于不能实现养地的长期目标。【本研究切入点】深松作为农业土壤耕作技术愈来愈受到重视目前已被广泛采用。土壤深松后，土壤的透性得以改善，随通气孔度加大，导热性增强而促使地温有所提高[9]，明显降低土壤容重，有效打破犁底层，孔隙度增大[4,9]，耕层内平均含水率提高[2,5-6,9,13]。新疆北部耕地土壤具有 “白、板、干”特点，是限制农业生产的主要原因。【拟解决的关键问题】目前，新疆针对深松技术整地的应用研究相对较少。本论文拟通过深松技术的应用研究，明确在灰漠土土壤条件下进行深松的应用效果，包括深松对糯玉米生长及土壤性质的作用，为新疆深松技术的推广应用提供证据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2014年至2015年在新疆乌鲁木齐市北郊新疆农业科学院综合试验场(87°47′E，43°95′N)进行，土壤主要是灌耕灰漠土，土质以轻、中壤土为主，水源为地下水，前茬作物为豇豆。试验田耕作层土壤pH 9.0，含有机质14.16 g/kg，速效氮91.75 mg/kg，速效磷16.60 mg/kg，速效钾258.00 mg/kg，盐分2.35 g/kg。试验田年平均气温8℃，年平均降水量194.6 mm，年平均蒸发量2571.0 mm，无霜期174 d。日照时数2733.6 h，≥10 ℃的积温3063.3 ℃，是温带半干旱大陆性气候区，适合玉米生长。

试验选用鲜食糯玉米京科糯2000为材料，设计安排土壤深松与施肥相组合，共4个处理，分别是深松底肥、深松底肥+追肥、传统耕作底肥、传统耕作底肥+追肥。传统耕作方式采用大马力拖拉机挂犁铧翻耕，耕作深度30 cm。土壤深松采用深松器进行，在传统耕作基础上深松土，深度45 cm。施肥方式分为施底肥、施底肥+追肥两种。底肥施用三料10 kg、磷酸二胺15 kg、硫酸钾10 kg，追肥尿素20kg。密度为49 500株/hm2。采用南北行向种植，行距62.5 cm。小区为8行区，长度7 m，重复3次。4月30日播种，8月10日收获。

1.2 方法

1.2.1 玉米生长表现测定 (1)农艺性状测定。拔节期、孕穗期、灌浆后期选取长势均匀的连续的同行植株10株，测定株高、 穗位高、 茎粗(茎基部第二节)[14-15]。

(2)叶绿素测定。采用SPAD-502叶绿素仪在玉米拔节期、孕穗期和灌浆后期测定，每个处理选取10株连续的、长势一致的植株，选取顶端第一片完全展开叶，从叶片基部至叶尖等距离测定5个点叶绿素含量，计算平均值。

(3)根系测量。采收玉米后，每个处理选取相邻5株，测定根的鲜重、根数、根长和根粗，取平均值。

(4)鲜穗性状测定。成熟期每小区收获玉米2行(每行5 m)，称所有果穗总鲜重，按平均鲜穗重从所收果穗中随机选取 10 穗考种，主要测鲜穗的穗重、穗长、秃尖长、穗粗、百粒重、穗行数、行粒数[12]。计算玉米鲜穗产量。每个小区选取50穗测定商品穗率，按加工标准分级，计算每个等级商品穗百分比。

1.2.2 土壤性质测定 (1)土壤容重和田间持水量测定。采用环刀法，整地前和收获后各测定1次，分0～20，20～40 cm土层测定。

(2)土壤含水量测定。每次灌水前后采用烘干法定点测土壤含水量，测定深度0～20，20～40 cm。

(3)土壤紧实度测定。用土壤松紧度仪于苗期、拔节期、孕穗期和成熟期分别测定深度0～20，20～40 cm的土壤紧实度。

(4)土壤养分测定。玉米播种前和收获后，分层取0～20，20～40 cm深的土壤样本，测定土壤的有机质、速效氮、速效磷、速效钾、pH值和总盐含量。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 和DPS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 土壤深松对玉米生长表现的影响

2.1.1 关键生育期玉米株高、穗位高、茎粗比较 不同处理的玉米植株性状测量值均是随生育期的推进而增大；同一处理植株性状随肥力的降低也呈降低趋势(表1)。从株高和穗位高来看，在相同施肥条件下，深松处理均比传统耕作测量值大，深松追肥时，株高、穗位高最大，分别较传统耕作追肥处理高3.9 %和2.5 %。就单株茎粗而言，各耕作、施肥水平条件下，深松处理与传统耕作差异不显著。

2.1.2 关键生育期各处理叶片SPAD值 从不同生育期叶片SPAD值变化(图1)来看，各处理的SPAD值从拔节期到成熟期均表现出高、低、高的变化趋势，其值变化范围在49.1～55.8，深松底肥+追肥区SPAD值波动最小，保持在54.1～54.8。孕穗期各处理玉米叶片SPAD值相差较大，深松底肥+追肥区达最大值，其次为传统底肥+追肥区，底肥区SPAD值均较小，比底肥+追肥区低10.2 %～8.7 %。

表1 不同处理糯玉米关键生育期农艺性状对比Table 1 the contrast of agronomic traits of waxy maize during key growth period of different treatment

图1 各处理玉米关键生育期叶片SPAD值Fig.1 Leaf SPAD values in the key growth period of corn in all the treatments

2.1.3 根系生长情况 施底肥时，深松处理的玉米根系鲜重明显高出传统耕作35.9 %，追肥时两者相差不大(表2)。深松追肥的根数最多，较其他处理高出4.8 %～18.9 %，根粗最大，较其他处理高2.5 %～36.6 %。深松底肥的根长最大，而传统耕作的根幅大于深松处理。

2.1.4 鲜穗性状与产量 从糯玉米鲜穗各性状的测试值比较，深松底肥+追肥时鲜穗穗重、穗长和百粒重最大，分别达417.0 g、22.56 cm和38.4 g。传统底肥区鲜穗秃尖最大，百粒重最小，为3.05 cm和29.4 g。2种施肥处理中，深松区鲜穗出籽率相差不大，而传统区鲜穗出籽率相差较大，底肥+追肥区比底肥区高出16.3 %。

从变异系数来看，各处理的糯玉米鲜穗穗重和秃尖长的变异系数较大，分别为17.23 %和28.13 %，其它各项性状的变异系数在2.20 %～14.50 %，表明糯玉米鲜穗性状的遗传变异基础较窄。

将不同处理区鲜穗进行商品穗统计。按照鲜穗穗长，将不同处理区的鲜穗划分为不同等级的商品穗，16.00 cm以上为商品穗，穗长达22.00 cm以上为特级穗，20.00～21.99 cm的为一级穗，18.00～19.99 cm为二级穗，16.00～17.99 cm为三级穗，16.00 cm以下的为等外品。深松底肥+追肥区商品穗率最高，达到100 %，一级率最大，达41.67 %。表明深松追肥有利于糯玉米鲜穗生长，可提高商品穗率。

将不同处理糯玉米产量及其构成因素参数进行比较，结果表明4种处理下穗重、穗粒数和百粒质量表现为：深松底肥+追肥>传统底肥+追肥>深松底肥>传统底肥，其中，穗重和穗粒数深松底肥+追肥与传统底肥+追肥间差异未达到显著水平，深松底肥与传统底肥达极显著水平，百粒重达极显著水平。从实测产量来看，追肥区深松与传统耕作达极显著水平，2种耕作底肥区差异不显著。

2.2 土壤深松对土壤性质的影响

2.2.1 土壤容重和田间持水量 从表6可以看出：春季深松处理后，0～20 cm土壤的持水量均增大，较深松整地前高22.42 %～32.35 %，而20～40 cm土壤的持水量有所降低，较深松整地前低11.36 %～25.39 %；深松追肥区20～40 cm土壤持水量变化不大，而传统耕作追肥区20～40 cm持水量明显降低。

土壤容重较深松整地前小10.0 %～22.5 %，其中0～20 cm土壤容重下降幅度稍大，下降幅度15.0 %～22.5 %，20～40 cm土壤容重下降幅度稍小，在10 .0 %～20.1 %。

表2 不同处理玉米根系测定Table 2 Different processing of maize root system

表3 各处理糯玉米主要农艺性状变异情况Table 3 Variations of waxy corn in agronomic traits

表4 不同处理糯玉米商品率对比Table 4 Comparison of different treatments of waxy corn (%)

表5 不同处理下糯玉米产量及其构成因素Table 5 Yield and its components of waxy corn in different treatments

注:数据后不同大、小写字母分别表示差异达0.05、0.01显著水平。
Note:Different capital letters and small letters respectively show significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels.

田间最大持水量变化特点：底肥时，0～20 cm深松较传统高5.9 %，20～40 cm传统的较深松高15.8 %；追肥时，0～20、20～40 cm深松分别较传统高69.7 %和24.3 %。

土壤容重变化特点：底肥时，0～20、20～40 cm深松分别较传统低2.1 %和7.8 %；追肥时，0～20、20～40 cm深松分别较传统低8.8 %和1.3 %。

2.2.2 土壤含水量 从全生育期0～40 cm土层的土壤含水量变化来看，土壤湿度在14 %～30 %波动。深松和传统耕作处理的0～20 cm土层的含水量变化情况是：苗期，深松>传统耕作；拔节期至灌浆期，传统耕作>深松；灌浆后期至采收期，传统耕作、深松数值接近。0～40 cm的变化情况是：主体在20 %～25 %；苗期，传统耕作和深松湿度接近，在23 %上下波动；拔节期至成熟期，深松<传统耕作，抽雄前相差10 %，差距达到最大。

从全生育期同一耕作的不同土层含水量变化动态看，表土湿度在13 %～22 %，20 cm的在10 %～29 %，40 cm的在18 %～30 %。传统耕作40 cm土层的土壤含水量除拔节期大于深松外，其它时期始终高于表土和20 cm土层，40 cm的比表土和20 cm的最大高出10 %。 深松的不同深度土层的土壤含水量变化为：拔节至散粉吐丝期，20 cm>40 cm>表土，散粉期至灌浆期， 40 cm>20 cm>表土，灌浆后期，表土仍最小，20与40 cm的接近，变化趋势一致。

表6 不同处理田间持水量和土壤容重变化Table 6 Changes of water content and soil bulk density in different treatments

图2 深松区与传统耕作0～20 cm土壤湿度Fig.2 Deep loosening area and traditional tillage 0-20 cm soil moisture

图3 深松区与传统耕作20～40 cm土壤湿度Fig.3 Deep loosening area and traditional tillage 20-40 cm soil moisture

2.2.3 深松处理后土壤紧实度变化 不同处理随着土层的加深土壤的紧实度增加(图4)，在0～30 cm土层较低，变动在86～228 PSI(1PSI=7 kPa)。在30～40 cm土层土壤的紧实度变动在178～300 PSI。在0～40 cm耕作层内，深松处理的土壤紧实度均显著低于传统耕作方式，土层土壤紧实度差异显著。

2.2.4 土壤养分 由表7可知，春季整地前0～40 cm土壤有机质含量11.5～16.8 g/kg，速效氮82.2～101.3 mg/kg，速效磷14.6～18.6 mg/kg，速效钾181.0～335.0 mg/kg，pH值9.0，总盐1.8～2.9 g/kg。其中，有机质、速效氮、pH在0～20 cm值较高，而速效磷、速效钾、总盐在20～40 cm较高。

图4 不同土层土壤紧实度情况Fig.4 Two kinds of farming soil compactness

由表8～10可知：秋季不同处理区的土壤养分6项指标均有差异，总体来看，0～40 cm土壤的pH在8.09～8.36，总盐0～3.4 g/kg，有机质11.5～18.1 g/kg，速效氮32.5～80.3 mg/kg，速效磷8.6～30.4 mg/kg，速效钾175.0～345.0 mg/kg。春季和秋季土壤养分变化规律：pH降低0.6～0.9，速效氮降低20～50 mg/kg，速效磷、速效钾和有机质稍有增加。春季深松区有机质含量高，速效氮低，速效磷、钾高，pH相差不大，追肥区总盐含量高。

3 讨 论

国内学者曾针对深松技术在玉米栽培中进行研究。宫亮等人探讨不同耕作方式对土壤水分和玉米生长发育的影响表明，翻耕或深松处理均有利于土壤含水量的提高，延缓了玉米生育后期叶片的衰老[5]。孔晓明通过研究深松、常规旋耕、免耕不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响，发现深松对土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量、土壤田间持水量及玉米产量的影响均优于其他方式[3]。这些结果与本试验的结论一致。

表7 春季0～40 cm土壤养分Table 7 0-40 cm soil nutrients in spring

表8 不同处理春季和秋季0～40 cm土壤养分对比Table 8 Comparison of soil nutrient in different treatments of 0-40 cm soil in spring and autumn

表9 不同处理玉米秋季收获后0～20 cm土壤养分Table 9 0-20 cm soil nutrients in different treatments after autumn harvest

表10 不同处理玉米秋季收获后20～40 cm土壤养分Table 10 20-40 cm soil nutrients in different treatments after autumn harvest

研究表明，从糯玉米生长表现来看，在相同肥力条件下，深松处理株高和穗位高均比传统耕作测量值大。就单株茎粗而言，深松处理与传统耕作差异不显著。各处理的SPAD值从拔节期到成熟期均表现出高、低、高的变化趋势，深松高肥区SPAD值波动最小。深松追肥时鲜穗穗重、穗长和百粒重最大，深松施肥区商品穗率达到100 %。从实测产量来看，深追产量最高，与传追达极显著水平。

从土壤理化性质来看，与传统耕作相比，春季深松后0～20 cm土壤的持水量增大，土壤容重较深松整地前降低，0～20 cm土壤容重下降幅度较大。全生育期20 cm的土壤湿度在10 %～29 %，40 cm的在18 %～30 %。在0～40 cm耕作层内，深松处理的土壤紧实度均显著低于传统耕作方式，土层土壤紧实度差异显著。春季深松区有机质含量高，速效氮低，速效磷、钾高，pH相差不大，追肥区总盐含量高。

4 结 论

在新疆北疆灰漠土壤地区，土壤易板结、保水性差，对植物根系的生长具有束缚性。与传统耕作相比，土壤深松耕作土壤疏松度大大增大，保水性增强，土壤肥力得到提高，更加有利于玉米根系生长，使根数增多，根变粗，叶绿素含量高于常规耕作，单穗性状优于常规耕作。因此，深松处理较适合土壤易板结土壤耕作，是促进作物优质高产的一种耕作方式，具有一定的推广价值。

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EffectsofSubsoilingonExpressionofGrowthofWaxyMaizeandPhysicalandChemicalPropertiesofSoil

YANG Jing,LIN Guo-cang,SUN Mei-le,ZHANG Run-long,XIAN He,SONG Gang,REN Xiang-rong,ZHANG Jun,FENG Huai-zhang*

(Xinjiang Academy of Agricultural Sciences Comprehensive Testing Ground,Xinjiang Urumqi 830012,China)

【Objective】This research was conducted to study the effects of deep loosening at waxy maize growth performance and the soil physical and chemical properties.【Method】Spring deep loosening soil preparation before sowing seed processing was conducted.The soil bulk density,growing up field capacity,soil nutrient and soil moisture content and soil firmness were determinated through the fixed-point sampling.The key growth period of maize growth performance was investigated and analyzed,including agronomic traits,chlorophyll content,root and fresh ear yield.【Result】The influence of deep loosening on waxy maize growth and soil physical and chemical properties is obvious.Compared with conventional tillage,when the soil was deep loosened and fertilized,plant height,ear height,fresh ear yield and root fresh weight were the largest，respectively reaching 192.8 cm,130.8 cm,18816.35 kg/hm2and 275.7 g,higher than traditional farming fertilizer treatment 3.9 %,2.5 %,12.8 % and 35.9 %.Soil water retention and degrees were higher than that of conventional tillage,respectively,of 20.35 % and 86-178 psi.Deep soil bulk density loosed 10 % to 22.5 % than that before soil preparation.【Conclusion】The study will provide a basis for promoting the soil deep loosening technology application in northern xinjiang,which is of great significance to high quality and high yield cultivation of maize.

Soil subsoiling; Waxy maize; Expression of growth;Physical and chemical properties of soil

1001-4829(2017)4-0796-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.015

2016-06-03

乌鲁木齐市科技计划项目(C141210003)；新疆农业科学院青年基金项目(xjnkq-2015018)

杨 净(1982-)，女，新疆乌鲁木齐市人，硕士研究生，农艺师，主要研究方向为作物栽培，E-mail：380589385@qq.com，Tel：13369656703，*为通讯作者，E-mail: feng9968@126.com。

S513

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(责任编辑 李 洁)