不同耕作方式对辽西地区土壤物理性状及玉米产量的影响

董智 董俊 张晓红 刘洋 苏建党 侯志研 张旭

摘要：以通过对土壤容重、土壤紧实度、土壤含水量、玉米产量、效益及水肥利用率的测定和分析，研究传统旋耕、少耕、免耕3种耕作方式对辽西地区土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明，少免耕可显著增加播前耕层土壤含水量，降低底层土壤紧实度，提高玉米产量及水肥利用效率。

关键词：玉米;免耕;少耕;产量

中图分类号：S344    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2022）03-0004-03

玉米是辽宁第一大粮食作物，也是辽西地区主要粮食作物，对保障粮食安全起到了压舱石的作用。传统旋耕整地方式导致耕层变浅、底层土壤结构紧实、土壤保水保肥能力降低，严重限制水分养分的生产效率，进而影响粮食高产稳产能力。研究表明，以少免耕为核心的保护性耕作方式可以改善土壤性状，提高土壤蓄水保墒能力和水肥利用率进而保障粮食产量。以国家重点研发计划项目设立的辽西玉米核心试验区田间定位试验为研究内容，研究不同耕作方式对辽西地区土壤理化性状及玉米产量的影响，为基于机械化的新型耕作模式构建提供理论与实践支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

玉米品种：辽单575;复合肥、尿素：市场购买。

1.2 试验设计

试验于2020年在位于阜蒙县大固本镇的辽宁省旱地保护性耕作重点实验室示范基地进行，研究不同耕作方式对玉米产量及土壤物理性状的影响。大区试验设计，设传统旋耕（RT）、條带耕作即少耕（MT）、免耕（NT）3个处理，每个处理面积为3 300 m2。秋天收获后秸秆全部移出地表，传统旋耕为翌年4月初旋耕整地，耕深约15 cm，常规播种。少耕及免耕处理播种前均不耕整土地。少耕处理采用自主研发的2BMFD-2型少耕多功能精量施肥播种机（ZL201620417131.4），一次性完成旋耕种床（耕幅20 cm、耕深15 cm）、播种、施肥、覆土及镇压作业;免耕处理采用2BMZF-2型免耕播种机播种作业。种植密度均为6万株/hm2，播种同时施入复合肥（NPK：15-15-15）450 kg/hm2，拔节期追施尿素450 kg/hm2，其他管理与当地大田相同。

1.3 观测指标及方法

1） 产量Y/（kg/hm2）：在收获期对不同处理选取小区中间67 m2 的籽粒进行测产。用谷物水分仪测定籽粒含水量，折合成含水率14%的产量。

2） 水分利用效率WUE/（kg/hm2·mm）： WUE=

Y/ET，式中Y为产量，ET为全生育期耗水量。

3） 氮肥偏生产力PFPN/（kg/kg）：PFPN=Y/N，式中Y为产量，N为施氮量。

4） 土壤含水量、容重采用常规方式测定，土壤紧实度采用SC-900土壤紧实度仪测定。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对土壤物理性状的影响

不同耕作措施下播前土壤含水量见图1。

由图1可知，免耕和少耕均显著提高了播前耕层土壤含水量，较传统种植分别提高23.5%和21.9%，免耕与少耕处理耕层土壤含水量差异不显著。免耕和少耕处理均显著提高了土体（1m）储水量，较传统种植分别提高14.28 mm和14.94 mm，相当于春播前多收获一场中雨级的有效降雨。

少耕和免耕处理在显著提高土壤储水能力的同时，也提高了土壤容重。在耕层0～10 cm，免耕和少耕处理的容重分别为1.21 g/cm3和1.09 g/cm3，较传统耕作提高了19.8%和7.9%;在耕层10～20 cm，免耕和少耕处理的容重分别为1.37g/cm3和1.35 g/cm3，较传统耕作提高了8.7%和7.1%;不同耕作措施对20～30 cm的土壤容重影响不显著。

少耕和免耕处理还显著提高了表层土壤的紧实度。在耕层0～10 cm，免耕和少耕处理的土壤紧实度较传统耕作提高了45%和69%;在耕层10～20 cm，少耕处理的土壤紧实度低于传统耕作;在耕层20～40  cm，传统耕作的土壤紧实度高于免耕和少耕处理，这可能与少耕和免耕措施下土壤含水量较高有关，见图2。

2.2 玉米产量及其构成因素

不同耕作措施下玉米产量及构成因素见表1。

由表1可知，免耕处理显著提高了玉米产量，较传统种植提高了19.11%，少耕和传统种植处理的玉米产量差异不显著。少耕和免耕处理显著提高了玉米的穗长，较传统种植分别提高13.9%和12.0%，但传统种植处理显著提高了玉米的穗粗，不同处理对其他产量性状影响不显著。

2.3 玉米水、肥利用效率

不同耕作措施下玉米水肥利用率见表2。

由表2可得，少耕处理的土壤水分利用效率略低于传统种植，而氮肥偏生产力却高于传统种植;免耕种植提高了水分利用率和氮肥偏生产力，较传统种植分别提高15.48%和19.11%。

2.4 生产效益

少耕和免耕处理均减少了耕整地作业环节，较传统种植每公顷节约耕作成本600元，玉米产量较传统种植每公顷分别增加380 kg和2 218 kg。若玉米价格按2.40元/kg计算，则少耕和免耕处理的生产效益较传统种植每公顷分别节本增收1 514元和5 924元。

3 结论

连年少耕和免耕种植可显著改善土壤性状，提高土壤保水能力，春播前可提高土体（1 m）储水量14 mm以上;少耕和免耕虽然提高了表层土壤容重，却降低了20～40 cm的土壤紧实度，利于玉米根系下扎;免耕处理显著提高了玉米产量及水肥利用率，少耕和传统种植在玉米产量及水肥利用率方面差异不显著;少免耕显著提高了玉米种植收益，每公顷增收1 500元以上。可见，在辽西半干旱区采用以少免耕为主的保护性耕作方式，不但耕种轻简化，还改善了土壤物理性状，利于玉米增产增收。

参考文献

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Effects of Different Tillage Methods on Soil Physical Properties and

Maize Yield in Western Liaoning Province

DONG Zhi1，2， DONG Jun1，2， ZHANG Xiaohong4， LIU Yang1，2， SU Jiandang5， HOU Zhiyan1，2， ZHANG Xu2，3

（1.Tillage and Cultivation Research Institute， Liaoning Academy of Agricultural Sciences ， Shenyang 110161， China; 2. Liaoning Key Laboratory of Conservation Tillage in Dry Land， Shenyang 110161， China; 3. Liaoning Institute of Agricultural Mechmnization， Shenyang 110161， China; 4. Fumeng County Modern Agricultural Development Service Center， Fuxin Liaoning 123100， China;

5. Fumeng County Modern Agricultural Development Service Center， Fuxin Liaoning 123100， China）

Abstract： By measuring and analyzing the soil bulk density， soil compactness， soil water content， maize yield， efficiency and water and fertilizer utilization rate， this paper studied the effects of three tillage methods of traditional rotation tillage， minimal tillage and no tillage on soil physical properties and maize yield in western Liaoning province. The results showed thmt： Minimal and  no-tillage significantly increased soil water content before sowing， decreased soil compactness， and improved maize yield and water and fertilizer utilization efficiency.

Key words： maize; no-tillage; minimal tillage; yield