旋耕、深翻、深松对玉米生长性状和产量构成的影响

张颖雷 陈洪化

1.通辽市科尔沁区农业技术推广中心，内蒙古 通辽

2.通辽市厚德种业，内蒙古 通辽

耕整地是农业生产中的重要和基础环节，起到疏松土壤、透气蓄水、覆盖杂草与残茬的作用，为作物生长创造良好的种床和耕层条件，为有益微生物菌群的活动和水、肥、气、热的运行创造良好的空间环境，从而取得良好的收成。目前，我国北方地区农田耕整地主要采用旋耕、深翻、深松三种方式。

通辽市地处世界玉米黄金带，玉米总产量和粮食总产量均居内蒙古自治区首位。农田耕整地主要采用旋耕，少量采用翻耕或深松。由于旋耕破土力强，可以粉碎埋在地表以下的根茬，旋耕后表土平整，不破坏灌溉用畦埂，且机械作业成本较低，因此在土地承包到户后被农民广泛接受，至今已有近四十年历史。但同一地块连年实施深度10 cm 左右旋耕作业，犁底对土壤的机械压力、旋耕犁刀的挤压作用，在耕作层与心土层之间形成了一层紧实而致密的土层，即犁底层。如果长期在同一深度进行旋耕作业，犁底层会越来越厚、越来越紧实，其土壤结构和功能会发生明显恶化。有关研究结果表明，土壤容重在1.10～1.13 g/cm³之间，可以促进作物的根系生长，当土壤容重超过1.5 g/cm³以后，则阻碍根系生长发育，阻碍水肥气热的输送，直接影响作物生长性状和产量构成。

2022年，通辽市科尔沁区农业技术推广中心会同通辽市厚德种业，以当地主要作物玉米为对象，进行农田旋耕、深翻、深松三种作业处理对比试验，探讨旋耕、深翻、深松对玉米生长性状和产量构成的影响，为下一步技术推广提出对策建议。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022年4～10月在通辽市厚德种业科技园进行，地处北纬43°58′～东经123°40′。试验地为玉米连作区，连年结合秸秆还田秋季深翻，春季旋耕整地。生育期间（5～9月）≥10 ℃活动积温3 343℃，日照时数1 105 h，降雨量314.3 mm。供试土壤为中壤质中厚层灰色草甸土，0～60 cm 以下有＜20 cm 的盐渍层，0～20 cm 有机质含量12.82 g/kg，碱解氮89.4 mg/kg，速效磷12.88 mg/kg，速效钾173 mg/kg，pH值7.96。

1.2 试验设计

试验以旋耕为对照，设旋耕、深翻、深松三个处理，其中旋耕深度12 cm，深翻深度22 cm，深松深度为30 cm。处理间随机区组排列，重复三次，小区面积72 m2（7.2×10 m），12行区。浅埋滴灌宽窄行种植，玉米品种迪卡159，种植密度67 500 株/ hm2，施化肥810 kg/hm2，其中尿素480 kg、重过磷酸钙240 kg，硫酸钾90 kg。

1.3 调查、测定项目及方法

1）降雨量。试验地设置量雨筒，以观测玉米生育期间降雨量。

2）玉米苗期长势、根系调查。在玉米2～3 展叶期，每个耕作处理挖取2.5 片叶龄的幼苗5 株，观测其营养体及根系发育状况。

3）玉米株高、茎粗及上数第8 片叶叶面积调查。每个处理连续取20 株正常生长的植株，调查株高、穗位及茎粗，连续取10 株正常生长的植株上数第8 片叶，测量叶片长宽，按长×宽×0.75计算叶面积。

4）土壤容重测定。玉米苗期（5月30日），利用环刀取各耕作处理0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm 土层土壤测容重，重复二次。

5）测产方法。收获前，每个小区玉米各去除两侧边行各二行，在剩余的8 行玉米内，确定三个长宽3.3×0.6 m的单行测产样点，在1.98 m2测产点面积内，剔除自交株、弱株和病虫危害株，连续取正常生长植株的果穗13～14个(果穗不足部分可以顺延补足)，称鲜重，然后按平均鲜穗重取15 个样穗，风干后备考种。根据样点的平均粒重计算玉米产量。

6）玉米根系在土壤中分布及根重调查。收获后，在各处理挖一米深土壤剖面观测根系分布，耕翻后取10 株正常生长的植株根系，风干后测量根重，重复二次。

1.4 统计方法

利用DPS 数据处理软件，进行玉米产量数据的方差分析及平均产量的显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理的疏松土壤效果

旋耕、深翻属于在耕地深度内的全层作业，耕后土壤在垂直方向处于上虚下实状态，深松为条带式间隔作业，耕后土壤在水平方向形成虚实并存状态。

耕地作业依靠改变土壤容重发挥松土作用。土壤容重由土壤孔隙和土壤固体数量两部分组成，容重越低表明土壤中孔隙所占比重越高，土壤越疏松，反之土壤就越紧实。依此推论试验中各处理的土壤容重测定结果见表1，可以看出：

1）旋耕处理，10～20 cm、20～30 cm 土壤容重分别为1.5 695 g/cm³、1.6 341 g/cm³。由于旋耕深度仅10 cm左右，可以将10 cm之下的土壤容重视为原状土的容重。

2）在0～10 cm土层，旋耕处理的土壤容重1.2 644 g/cm³，深翻处理为1.3 912 g/cm³，深松处理为1.4 483 g/cm³，与下层原状土容重1.5 695 g/cm³相比，土壤容重分别降低19.4%、11.4%和2.8%，处理间的松土效果旋耕＞深翻＞深松。

3）深翻、深松处理，10～20 cm 土层的土壤容重为1.5 572 g/cm³和1.5 531 g/cm³，与该层原状土容重1.5 695 g/cm³相比，无显著差异。这与供试土壤常年深翻相关。

4）在20 ～30 cm 土层，深松处理的土壤容重1.5 521 g/cm³，与这层土壤的原状土容重1.6 341 g/cm³相比，容重降低5.0%，说明深松对深层的局部土壤有明显的松土效果。

2.2 不同处理对玉米苗期生长的影响

根据玉米在2～3展叶时期的苗情调查（见表2、图1），处理间的苗势存在较大差异。

图1 各处理的玉米2～3片展叶的植株照片

表2 各处理的玉米苗期2.5片展叶长势

1）深松处理的玉米苗势强，深翻处理的苗势中等，旋耕处理的苗势较弱，同为2.5片叶龄的幼苗，深松处理的幼苗粗壮，苗高24.1 cm，深翻处理苗高22.0 cm，旋耕处理的幼苗纤细，苗高21.0 cm。

2）深松处理的玉米幼苗的初生胚根长度17.5 cm，较深翻处理增加12.9%，与旋耕处理相比，长度增加26.8%。

3）深松处理的玉米苗期次生胚根粗壮，侧根多而密集，第一层节根发育完整，深翻处理次之，旋耕处理的玉米苗期次生胚根纤细，侧根少而短，第一层节根尚未发育完整。

2.3 不同处理对玉米植株性状的影响

调查表明，玉米抽雄后的个体长势各处理间也存在一定差异，见表3，除玉米株高、茎粗略有差异外，各处理间玉米上数第8片叶的叶面积差异最显著，其中，深松处理的玉米上数第8 片叶叶面积达到784.9 cm²，较深翻处理的叶面773.5 cm²增加1.5%，较旋耕处理的叶面积741.3 cm²增加5.9%。已知玉米上数第8 片叶的叶面积和玉米植株叶面积正相关[1]，因此玉米叶面积增加提升了叶面积指数，有利于积累更多的干物质。

表3 各耕作处理的玉米植株长势

2.4 不同处理对玉米根系的影响

调查表明，在60 cm 以下土体存在盐渍化障碍层次，根系在这里停止伸长，在0～60 cm 土体内，各处理间的玉米根系形态、根系重量及重量分布有以下差异。

1）根系形态的差异。图2 中，旋耕、深翻处理的玉米根系长度相等，同为38.6 cm，深松处理为44.6 cm，较旋耕、深翻处理增加15.5%；气生根根冠入土直径，深松处理为13.9 cm，较深翻处理扩大15%，比旋耕处理扩大16.9%；深松处理的玉米须根的侧根分布密集区域长24.0 cm，侧根分布均匀，深翻处理的侧根分布密集区域长17.5 cm，旋耕处理的侧根分布密集区域长12.4 cm，侧根短而密。以上调查表明，深松处理的玉米根系在土体内的分布，无论在水平方向还是在垂直方向上，比深翻处理、旋耕处理更舒展。

图2 各处理根系在土体内的分布剖面图

2）根系重量及其在土体内的重量分布的差异。根系重量对玉米吸收水分、养分能力有重要影响。在表4中可见，深松处理的根系风干重48.64 g，较深翻处理的38.73 g 增重25.6%，较旋耕处理的28.54 g增重70.4%，相差十分悬殊。

表4 不同处理的玉米根系重量及其在土壤中的分布

此外，玉米根系在土壤里的重量分布在各处理间也有显著差异。深松处理的玉米根系在10～20 cm 土层的重量为4.14 g，是旋耕处理的2.15 倍，在20 cm 土层之下，深松处理的须根系重1.88 g，为深翻处理的2.2 倍，说明随着耕地深度的增加，玉米须根系重心明显向下转移，有利于直接吸收深层次土壤中的水分和养分。

2.5 不同处理对玉米产量及产量构成的影响

玉米测产结果见表5，深松处理的产量14 940 kg/hm2，较深翻处理的14 205 kg/hm2增产5.2%，比旋耕处理的13 740 kg/hm2增产8.7%。进一步统计分析说明，各处理的玉米产量(y)与耕地深度(x)呈正相关，相关系数为0.9 807，它们之间的关系可表达为：y=13 035＋56.1x，其中y 为玉米预期产量（kg/hm2），x 为耕作深度（cm），即，土壤耕地深度每增加10 cm可以增产玉米561 kg/hm2。

表5 各处理的玉米产量及产量构成

上述处理间的产量差异，在于构成玉米产量的穗粒数、粒重不同。试验结果显示：深松处理的穗粒数，较深翻处理增加2.9%，较旋耕处理的增加4.1%，百粒重比深翻处理增加1.3%，比旋耕处理增加3.7%。

3 结论与讨论

试验中的三种作业处理各具不同特点，旋耕深度10 cm左右，松土能力强，深翻深度20 cm 左右，作业后土壤在垂直方向呈上虚下实状态，深松深度30 cm，作业后土壤在水平方向呈虚实相间分布状态。土壤容重测定结果进一步表明，旋耕、深翻、深松在疏松土壤、改善土壤紧实的效果上存在显著差异。因此它们对玉米的根系发育，茎叶生长、果穗性状有显著的影响。如，深松处理的玉米根系长度44.6 cm，较旋耕、深翻处理增加15.5%；深松处理的气生根入土直径为13.8 cm，较深翻处理增加15.0%，比旋耕处理增加16.9%；深松处理的玉米根系风干重48.64 g，比深翻、旋耕处理显著增重25.6%和70.4%，并且根系重心有明显下降趋势。又如，深松处理的玉米上数第8片叶的叶面积784.9 cm²，比深翻处理增加1.5%，较旋耕处理增加5.9%。此外，深松处理的玉米果穗有效穗粒数、百粒重分别为590粒、39.2 g，比深翻处理的穗粒数增加2.8%，百粒重增加1.3%，与旋耕处理相比，穗粒数增加4.2%，百粒重增加3.7%。上述差异直接或间接地影响着不同处理间的玉米产量。

试验中，深松处理的玉米产量14 940 kg/hm2，较深翻处理增产5.2%，较旋耕处理增产8.7%，差异显著。统计分析表明，玉米产量（y）与土壤耕作深度（x）高度正相关，相关系数r=0.9 807，之间的关系可以y=13 035＋56.1x 表述，即，耕地深度每增加10 cm，玉米可增产561 kg/hm2。

2011～2015年全国农机深松整地实施省份的监测数据表明，深松达到30 cm 的地块比未深松的地块可多蓄水400 m3/hm2左右，伏旱期间平均含水量提高7%左右，作物耐旱时间延长10 d 左右，小麦、玉米等作物的平均产量增加10%左右[2]。本试验中，深松的玉米产量比旋耕处理增产8.7%，与上述增产效果相吻合，证实了通辽地区推广农田深松的可行性和必要性。因此，改变传统的以旋耕为主的耕整地方式，大力推广深松技术，是解决当前土壤耕层浅，下层土壤过于紧实问题的一项重要课题。