不同耕作栽培模式对土壤物理性状和玉米产量的影响

王 珊 董秀丽 闫靖华 刘 娜

（博州农业技术推广中心 新疆博乐 833400）

新疆是典型的内陆干旱区，水资源不足是农业生产面临的主要问题之一。如何实现高效利用有限水资源的同时增加作物产量是学者研究的重点课题[1]。合理的耕作方式可以改善农田土壤特性，提高田间土壤水分的利用效率，有助于保水增产及促进农田生态系统的良性循环[2-3]。保护性耕作由于其涵养土壤水分、防止土壤侵蚀、增加土壤养分等特点被广泛应用，目前国内外已有大量研究和应用[4-5]。王碧胜等[1]经过11年田间定位试验证明，长期保护性耕作可以有效地提高土壤有机碳含量，增加土壤水分，减少作物耗水量。Xiao等[5]在黄土高原地区的研究结果表明，单施免耕和秸秆覆盖对作物产量、蒸散发和水分利用效率的影响为中性或正向。黄涛等[6]在西北内陆河绿洲灌区的研究表明，免耕秸秆覆盖耕作和免耕秸秆立茬这2种保护性耕作措施均能提高冬小麦产量。

农业面源污染防治一直是学者研究的重点和热点问题之一，而农用薄膜使用造成的“白色污染”作为农业面源污染防治的重要隐患也备受关注[7]。改变耕作栽培方式是减少农用薄膜使用的重要措施之一。经过多年探索，博州对保护性耕作研究不断深入[8-9]，形成了免耕玉米水肥一体化关键技术及规范，但目前当地研究多在机具改良和技术规范方面，关于免耕栽培方式对土壤与作物的影响研究十分缺乏。为进一步了解保护性耕作对于当地农业生产和生态环境的积极作用，本研究在博州阿场苏门托哈村玉米地块进行大田试验，以常规耕作栽培模式（覆膜）为对照，研究免耕、无膜栽培模式对土壤物理性状和玉米产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点位于博州阿热勒托海牧场苏门托哈村，试验区以河水灌溉，土壤为灌耕土。试验区播种、田间管理等情况见表1。

表1 3种耕作栽培模式玉米播种和田间管理情况

1.2 供试品种

试验玉米品种为华西948。

1.3 样品采集

在作物收获后，用环刀和土盒在耕层（0～20 cm）取样，共采集18个样品，土壤样品采集参考《耕地质量监测技术规程》（NY/T 1119-2019）。

植株样品采集：10月11日，分别在3种耕作栽培模式的3个小区，取连续10株玉米地上部分混合成一个地上部分生物量样品，共采集18个植株样品。

1.4 研究方法

大田调查方法：分别在3种耕作栽培模式的地块上随机选取3个小区，每个小区选取连续10株开展调查。

土壤含水量分析方法参照《耕地质量监测技术规程》。

1.5 数据处理

采用Excel进行原始数据的整理汇总，计算其均值、标准差等，采用SPSS 21.0软件进行描述性统计和方差分析等。

2 结果与分析

2.1 不同耕作栽培模式对玉米生育期的影响

由表2可知，覆膜玉米从拔节期开始就比无膜玉米早3 d，较免耕玉米早7~8 d。

表2 不同耕作栽培模式玉米生育期

2.2 不同耕作栽培模式对玉米植物学性状的影响

由表3可知，3种耕作栽培模式下玉米穗茎差异性不显著，玉米株高差异性显著；免耕玉米穗位和秃尖与其他2种模式相比，差异性显著；覆膜和无膜玉米穗长差异性显著。3种耕作栽培模式下，玉米株高表现为免耕>无膜>覆膜；免耕玉米穗位和秃尖明显高于其他2种耕作栽培模式；无膜玉米穗长高于覆膜玉米，主要因为覆膜玉米播种后一穴双株的情况较严重，苗期也没有采取间苗措施，造成植株密度较大，从而影响穗长。

表3 不同耕作栽培模式玉米植物学性状

2.3 不同耕作栽培模式对玉米产量性状的影响

由表4可知，无膜和免耕与覆膜栽培相比，单株地上部物质量和平均单穗粒数差异性显著；免耕栽培与其他2种栽培模式相比，出籽率、籽粒含水量、百粒重差异性显著；无膜栽培与其他2种栽培模式相比，地上部干物质量差异性显著。

表4 不同耕作栽培模式玉米产量性状

无膜和免耕与覆膜栽培相比，单株地上部物质量较高，但经过15 d的风干处理后，免耕栽培模式下地上部干物质量与覆膜相比基本相同；无膜和免耕与覆膜栽培相比平均穗粒数也较高，主要是覆膜玉米密度较大造成的；免耕栽培较其他2种栽培模式出籽率、百粒重都明显偏低，籽粒含水量也明显偏高。

2.4 不同耕作栽培模式对土壤物理性状的影响

覆膜、无膜和免耕栽培下土壤容重分别为（3.07±0.08）g/cm3、（3.02±0.17）g/cm3和（3.19±0.06）g/cm3，方差分析P＞0.05，差异性不显著，可能因为改变耕作栽培模式时间较短，因此对土壤容重的影响还不显著；土壤含水量分别为17.16%±0.25%、14.02%±0.87%和18.45%±0.35%，方差分析P＜0.05，差异性显著，并表现为免耕＞覆膜＞无膜，说明免耕秸秆覆盖措施具有良好的蓄水保墒能力。

3 讨论

3.1 耕作栽培模式对玉米产量性状的影响

根据亩有效苗数和亩有效穗数调查结果，在下种量相同的情况下，无膜和免耕较常规耕作方式（覆膜）亩有效苗数较低，主要是因为覆膜玉米一穴双苗情况较多，造成基本苗高于其他2种模式。但是收获时无膜、免耕成穗率分别为98.44%和96.47%，较常规耕作方式（90.95%）高，主要原因是华西948最佳适宜密度为5 500～6 000株/亩，覆膜玉米密度大，造成空秆率较高，且覆膜玉米在6月初受到地老虎等地下害虫为害，从而造成成穗率略低于其他2种模式。

受开春低温、大雾、降雪天气的影响，玉米播期延迟7~10 d，在10月11日收获时，无膜、免耕玉米尚未完熟，籽粒水分含量分别为31.04%和33.66%，不利于机收，因此农户将无膜与免耕玉米作为黄储售卖。根据地上部物质量的结果，无膜和免耕玉米地上部生物量分别为4 410.00 kg/亩和4 265.89 kg/亩，均高于覆膜玉米的3 914.19 kg/亩，可能是因为在玉米收获期，地上部生物量会不断缩小，无膜和免耕生育期延迟，地上部生物量缩减速度较覆膜延迟，因此在相同时间收获时会高于覆膜模式。

由测产结果可知，与常规栽培模式相比，无膜玉米减产49.5 kg/亩，免耕玉米减产196.29 kg/亩。免耕玉米产量较低的主要原因：一方面是免耕秸秆覆盖对玉米生育前期（4~5月）的低温效应[10]使得玉米生育期延迟，在收获时免耕玉米尚未完熟，因此籽粒百粒重偏轻，从而造成减产；另一方面是免耕秸秆覆盖播种质量较差，大小苗情况比较明显，从而造成作物减产。

3.2 耕作栽培模式对土壤物理性状的影响

不同的耕作栽培模式可以影响土壤理化性质。本研究结果表明，无膜栽培会降低土壤含水量，主要因为缺少薄膜覆盖增加了农田土壤表面水分蒸发。但是保护性耕作（免耕）可以增加土壤水分含量，与李友军[11]和李彤[12]等的研究结果一致。主要原因是保护性耕作减小了对土壤扰动的程度，有利于形成良好的土壤结构，土壤孔隙连通性较好，较传统耕作有更好的储水和抗水蚀的能力，加之秸秆覆盖的保护作用，降低了土壤受太阳的辐射能，减少了农田土壤表面水分蒸发，有利于增加土壤水分含量[13-14]。

不同的耕作栽培模式对土壤容重影响虽然不显著，但免耕土壤容重较常规模式仍然略高，可能是因为试验地进行免耕栽培时间为仅有2年，时间尚短，而土壤容重变化过程比较缓慢。

4 结论

（1）不同耕作栽培模式对玉米生育期影响显著，从出苗到收获，免耕和无膜处理的玉米生育期较对照均有不同程度延迟，无膜栽培延迟3 d，但并未造成作物减产；免耕栽培延迟7～8 d，对作物减产有一定的影响。

（2）不同耕作栽培模式对玉米产量性状影响显著，免耕和无膜处理的玉米产量均有不同程度减产，无膜玉米减产49.5 kg/亩，免耕玉米减产196.29 kg/亩。

（3）不同耕作栽培模式对土壤容重影响不显著，对土壤含水量影响显著。免耕处理的土壤含水量较对照高1.29%，无膜处理的土壤含水量较对照低3.14%，免耕处理具有良好的蓄水保墒能力。

（4）建议采取免耕秸秆覆盖栽培模式时，可以根据当地气候条件，选择适宜的中早熟品种。