深松方式对主要土壤物理特性的影响研究简报

李金凤

（沈阳市农业科学院，辽宁沈阳 110034）

深松方式对主要土壤物理特性的影响研究简报

李金凤

（沈阳市农业科学院，辽宁沈阳 110034）

针对东北地区长期浅耕导致的一些土壤问题，试验设计2种深松方式，即隔行深松（T1）与行行深松（T2），通过与试验区常年使用的春季灭茬旋耕起垄的耕作方式（CK）对比，研究不同耕作方式对土壤主要物理特性的影响。结果表明：（1）在土层含水量方面，深松处理能降低0～10 cm表土层含水量，但却增加了50～70 cm以上土层含水量，说明深松后土壤水分的入渗能力增强，提高了土壤的蓄水保墒能力，能够更好协调各生育时期对水分的需求。（2）在土壤容重方面，深松处理在拔节期、灌浆期、收获期，均低于未深松处理，行行深松效果最好。（3）在土壤温度方面，0～5 cm土层内，深松处理土壤温度分别比未深松处理（CK）降低0．59℃和0．64℃。10～15 cm和15～30 cm土层内，温度变化趋势都是深松处理先低于对照，随着时间推移又高于对照，这种变化在这两种深度土层内分别发生在75 d和45 d。在120 d即收获期时，除了浅层土壤0～5 cm外，其他深度土壤温度显示，深松处理高于对照。（4）在土壤紧实度方面，深松处理能够达到打破犁底层，增加耕作层厚度的作用。

深松；土壤含水量；土壤容重；土壤温度；土壤紧实度

土壤是农业生产赖以生存的基础，是作物生长的必要载体，是持续供给作物水、肥、气、热的主体物质。

土壤耕作目的是构建一个合理耕层结构以提供作物生长发育所需各种物质。

因此良好的土壤耕作技术是作物高产和资源有效利用的关键（郭新荣，2005）。

近些年来东北玉米主产区生产作业时，多年使用春季灭茬旋耕起陇的耕作方式整理耕地，造成耕层变薄、变浅，直接影响农业作物的生产。

深松是一种只疏松土层而不翻转土壤的抗旱耕作方法，其深度超过犁底层或土壤自然形成的硬土层分布深度，增加耕层厚度的同时，优化土壤环境。

深松作为一种保护性耕作方式，减少了土壤耕作的次数，改良土壤物理和化学性质的同时又可以减少能耗。

通过研究不同耕作方式对土层含水量、土壤容重等土壤主要物理特性的影响，旨在为深松技术的研究及推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与概况

本试验于2015年在沈阳市农业科学院试验地进行。试验区属于受季风影响的半湿润大陆性气候，2015年5月到9月平均气温21．3℃，平均降水量85．3 mm，平均日照时数231．8 h。试验区土壤为棕壤土，多年栽培玉米，通常进行春季灭茬旋耕起垄，耕层较浅。0～20 cm耕层含速效氮为172．1 mg／kg，速效钾为126．1 mg／kg，速效磷为72．5 mg／kg。

1.2 供试材料与试验设计

供试材料为郑单958，试验设置3个处理，每个处理3次重复，共9个小区。田间上茬作物为玉米，小区设置为10行区，小区长度10 m，行距60 cm，密度均为67 500株／hm2。5月3日播种，9月25日收获。肥料采用洋丰复合肥氮磷钾比例为27-15-15，用量为750 kg／hm2，旋耕时一次性撒入。其他除草、控制病虫害等管理同常规玉米田管理。

设置的3个处理，分别为春季灭茬旋耕起垄（CK）、隔行深松（T1）、行行深松（T2）。具体耕作方式为：对照采用旋耕机灭茬旋耕起垄，深度17～25 cm；隔行深松和行行深松处理采用深松犁在起垄后的垄下深松作业，分为隔行和行行操作2个处理，深松的深度为35 cm。

1．3调查项目与测定方法

1.3.1 土壤含水量

烘干法为测定方法。在玉米拔节期、灌浆期、收获期，对0～100 cm土层土壤进行取样，每隔10 cm取一次样品，每个小区取3点。测试仪器为CNC503DR型中子仪，由北京核安核子仪器有限公司生产。

1.3.2 土壤容重

分别于玉米拔节期、灌浆期、收获期取0～50 cm土层土壤样品。采用环刀法，环刀规格为100 cm3，每10 cm为一个单位。每位点取5层，每层取3个测试点。土壤样品放置于105℃的温度下烘干，恒重后称重。

1.3.3 土壤温度

通过自动温湿度仪自动记录，记录时间从播种至收获，记录土层为5 cm、15 cm、30 cm、50 cm。仪器型号ZDR-41型，为杭州泽大仪器有限公司生产。将仪器设置为每隔30 min记录1次，每5 d数据计算平均值。

1.3.4 土壤紧实度

土壤紧实度采样同土壤容重，也采取环刀法。取0～50 cm土层，每10 cm为一层，每层取3个测试点，取平均值。仪器使用数字式SC900型土壤紧实度仪测定，由Aozuo Ecology Instrumentation出产。

1.4 数据处理

首先利用Microsoft Excel 2003软件录入原始数据，并进行简单统计描述。再利用统计分析软件DPS、GENSTAT进行多重比较。最后用Microsoft Excel 2003进行数据计算及作图。

2 结果与分析

2.1 深松方式对土壤含水量的影响

图1为拔节期、灌浆期和收获期不同土层深度的土壤含水量测定结果。数据显示，三个时期各处理在不同土层深度下含水量的变化趋势基本一致，CK处理即未深松处理在35～50 cm土层的含水量最高，T1处理和T2处理即深松处理在50～70 cm土层含水量达到最高，且高于CK，说明深松处理能提高水分的渗入能力。图中可见，三个时期各处理在0～10 cm土层范围内的含水量差异显著，深松处理（T1和T2）大于未深松处理（CK），说明深松处理能提高浅层土壤蓄水能力，减少表层土壤水分的蒸腾。但隔行深松（T1）与行行深松（T2）相比较，以隔行深松处理（T1）含水量较高，这可能是行行深松（T2）使得土壤空隙变大，渗水能力提高。在收获期，2种深松处理在0～10 cm土层范围内的含水量差异不明显，这可能是由于随着耕作后时间延长，在土壤沉降作用下，表层土壤结构趋于一致导致，说明行行深松疏松土壤的效果不能持续到第二年。综上，从土壤含水量特性来看，隔行深松（T1）效果较好。

2.2 深松方式对土壤容重的影响

研究结果显示，深松处理有效降低了土壤容重，在试验所考察的土层范围内，在拔节期T1处理下降了2．96%，T2处理下降了5．88%；在灌浆期T1处理下降了3．09%，T2处理下降了4．77%；在收获期T1处理与T2处理平均下降了1．65%和3．11%。

图2可见，随着时间推移，生长发育后期各处理间差异减小，特别是30 cm以下土层的土壤容重差异减小，但深松处理还是在一定程度上降低了深层土壤容重。在0～20 cm耕层内，各时期各处理差异最大，深松的2个处理（T1与T2）与未深松处理（CK）相比，分别下降了4．26%和10．37%，深松处理的土壤容重明显小于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够打破犁底层。

2.3 深松方式对土壤温度的影响

3种耕作方式下，随着玉米生长发育不同土层的土壤温度变化情况如图3所示。图3可见，所有测试土层的土壤温度都呈现钟型曲线，说明均受到气温影响；不同耕作方式的温度曲线不同，说明耕作方式能够影响土壤温度。0～5 cm土层温度数据显示，深松处理（T1和T2）能降低土壤温度，分别比未深松处理（CK）降低0．59℃和0．64℃。5～15 cm土层温度数据显示，出苗后45 d到90 d时间内深松处理与对照相比，能显著降低土壤温度，这是由于这段时间处于夏季高温多雨，较高的土壤含水量热容量较大，使土壤温度保持平衡。10～15 cm和15～30 cm土层内，温度变化趋势都是深松处理先低于对照，随着时间推移又高于对照，但是这种变化在10～15 cm土层内是发生在75 d，15～30 cm是在45 d发生的，比10～15 cm土层推迟30 d时间。说明深松处理能够提高深层土壤的温度，随着土壤深度增加受外界影响较小，能够快速积累热量。在120 d即收获期时，除了浅层土壤0～5 cm外，其他深度土壤温度显示，深松处理高于对照。

图1 不同耕作方式对土壤含水量的影响Figure 1 Moisture content diferent soil depth on three stages

图2 不同耕作方式对土壤容重的影响Figure 2 Effect of deep loosening mode on soil bulk density

2.4 深松方式对土壤紧实度的影响

土壤紧实度受耕作措施直接影响，图4显示了不同耕作方式下，随着作物生长发育不同土层深度的土壤紧实度变化。由图4可见，常年浅耕播种，20 cm处土壤紧实度显著增加，出现犁底层，深松处理能够降低各层次土壤紧实度，特别是20cm以下的深层土壤，打破原有的犁底层，增加耕作层厚度。拔节期深松处理（T1和T2）的全土层平均土壤紧实度比对照分别降低13．53%、30．08%；灌浆期分别降低了7．89%、28．22%；收获期分别降低了6．45%、17．92%。上述数据显示，随着时间推移，深松处理的土壤紧实度与对照差距减小，但仍然显著高于对照。隔行深松处理（T1）与行行深松处理（T2）相比，行行深松处理效果明显。

图3 不同耕作方式对土壤温度的影响Figure 3 Effect of deep loosening mode on soil temperature

图4 深松方式对土壤紧实度的影响Figure 4 Effect of deep loosening mode on soil compaction

3 讨论与结论

3.1 在气候干旱或者气温升高时，表层土壤水分蒸发，深层土壤水分在虹吸作用和毛细作用下向地上移动，有效调节土壤水分合理分布，提高雨水利用率。宫秀杰等（2009）的研究显示，深松后在10～30 cm土层内，含水量显著高于未深松土壤，特别是在15～25 cm土层范围内十分显著。肖继兵等（2011）研究显示，深松处理的土壤其田间持水量在0～50 cm土层范围内显著高于对照土壤。本试验的深松处理降低了0～10 cm表土层含水量，但却增加了50～70 cm以上土层含水量。在拔节期与灌浆期雨水充沛，由于深松能集蓄雨水至深土层，使50 cm以上土层土壤含水量显著高于对照，说明深松后土壤水分的入渗能力增强，提高了土壤的蓄水能力。

3.2 土壤容重是反映土壤颗粒和孔隙状态的指标，土壤容重大透气性差，蓄水能力差，直接影响土壤的化学性质及作物的根系生长发育。本试验结果表明，玉米拔节期、灌浆期、收获期，0～50 cm土层范围的土壤容重变化趋势一致，都是随着土层深度的增加呈现在10～20 cm范围内增大，之后逐渐减小的趋势。深松处理在各个时期土壤容重均低于未深松处理，行行深松效果最好。虽然整体来看，所有处理土壤容重随玉米生长发育进程的推进而增大，但到收获期深松处理下的土壤容重仍然显著低于对照。试验证明，深松可以有效疏松犁底层，减小0～50 cm土层范围内的土壤容重，改良土壤环境。

3.3 土壤温度能影响根际土壤微生物生长，从而影响土壤矿化和有机质含量。3种耕作方式下，随着玉米生长发育不同土层的土壤温度变化情况，所有测试土层的土壤温度都呈现钟型曲线，说明均受到气温影响；不同耕作方式的温度曲线不同，说明耕作方式能够影响土壤温度。0～5 cm土层温度数据显示，深松处理（T1和T2）能降低土壤温度。5～15 cm土层温度数据显示，出苗后45 d到90 d时间内深松处理与对照相比，能显著降低土壤温度，这是由于这段时间处于夏季高温多雨，较高的土壤含水量热容量较大，使土壤温度保持平衡。10～15 cm和15～30 cm土层内，温度变化趋势都是深松处理先低于对照，随着时间推移又高于对照，但是这种变化在这两种深度土层内分别发生在75 d和45 d。说明深松处理能够提高深层土壤的温度，随着土壤深度增加受外界影响较小，能够快速积累热量。在120 d即收获期时，除了浅层土壤0～5 cm外，其他深度土壤温度显示，深松处理高于对照。

3.4 随着时间推移，土壤颗粒逐渐沉降，如果没有人工干预，正常情况下，土壤紧实度会越来越高。旋耕、深翻、深松都是降低紧实度的主要手段。本试验的2种深松方式都能显著降低土壤紧实度，特别是20 cm以下的深层土壤，能够达到打破犁底层，增加耕作层厚度的作用，行行深松效果好于隔行深松。

［1］郭新荣．土壤深松技术的应用研究［J］．山西农业大学学报，2005，25（1）：74～77．

［2］陈海军，巩双印，李金良，等．不同深松模式对早熟春玉米产量和土壤含水量的影响［J］．黑龙江农业科学，2011（10）：18～20．

［3］葛超，景希强，徐娥．不同深松时间与深度条件下土壤物理性状与玉米产量的相关分析［J］．中国土壤与肥料，2013（3）：15～18．

［4］宫秀杰，钱春荣，于洋．深松免耕技术对土壤物理性状及玉米产量的影响［J］．玉米科学，2009，17（5）：134～137．

［5］郭海斌，冀保毅，王巧锋．深耕与秸秆还田对不同质地土壤物理性状和作物产量的影响［J］．河南农业大学学报，2014，48（4）：505～510，511．

［6］王春雷，张玉霞，包额尔敦嘎．不同时期深松对干旱灌区玉米土壤物理性质及产量的影响［J］．农业科技通讯，2014（8）：82～85．

［7］刘玉涛，王宇先，张树权．不同深松模式对玉米生长和土壤水分的影响［J］．黑龙江农业科学，2012（5）：20～24．

［8］彭文英．免耕措施对土壤水分及利用效率的影响［J］．土壤通报，2007，38（2）：379～383．

［9］齐华，刘明，张卫建，等．深松方式对土壤物理性状及玉米根系分布的影响［J］．华北农学报，2012，27（4）：191～196．

［10］舒馨，朱安宁，张佳宝，等．保护性耕作对潮土物理性质的影响［J］．中国农学通报，2014，30（6）：175～181．

［11］肖继兵，杨久廷，孙占祥．半干旱区中耕深松对土壤水分和作物产量的影响［J］．土壤通报，2011，57（6）：709～714．

［12］吴春胜，宋日，李健毅．栽培措施对玉米根系生长状况影响［J］．玉米科学，2001，9（2）：56～58．

［13］李潮海，李胜利，王群．下层土壤容重对玉米根系生长及吸收活力的影响［J］．中国农业科学，2005，38（8）：1706～1711．

［14］王群，李潮海，李全忠．紧实胁迫对不同类型土壤玉米根系时空分布及活力的影响［J］．中国农业科学，2011，44（10）：2039～2050．

S152

B

1002－1728（2017）03－0076－05

10．3969／j．issn．1002－1728．2017．03．020

2017－06－08

李金凤（1980－），女，辽宁沈阳人，高级农艺师，从事作物育种与栽培研究。