北京一年一熟区农田深松对土壤水分特性的影响

1、北京一年一熟区农田深松对土壤水分特性 的影响润兵(北京市大兴区农业机械技术推广站，北京1 0 2 6 1 2 )摘要：为了改善北京地区农田土壤结构，提高土壤蓄水保埔能力， 提升农田生产能力，增加作物产量，项目自2009年开始在北京市 延庆县保护性耕作试验田开展农田深松效果研究， 对比分析了免耕和 免耕+深松2种技术模式对土壤容重、 含水量、水分入渗率及作物生 长特性和产量的影响。结果表明，与免耕处理相比，免耕+深松技术 模式0 3 0 c m土层内，土壤容重降低了约4.0%,平均质量 含水量增加5. 9 %,稳定入渗率提高了6 2 . 5 %,增产7. 10%。关键词 ：保护性耕作；深松；蓄水

2、；犁底层中图分类号：S 1 5 2 . 7文献标识码：A文章编号：0439 8114 ( 2 0 1 5 ) 07-1570-04DOI: 10. 14088/j. cnki. issn0439- 8114. 2015. 07. 009深松作业是传统耕翻作业的替代技术，是现代农田整地的重要技术 措施。采用深松机对土壤进行深松作业，减少动土，疏松土壤，打破 犁底层，加深耕层，增强土壤入渗速度，从而提高土壤的蓄水、保埔、 抗旱能力1 - 3。北京自2 0 0 9年开始全面实施保护性耕作，取得了较好的经济、 社会及环境效益，但是由于保护性耕作技术要求农田常年采用免耕作业， 农田土壤在机具压实及农田降

3、雨等因素的影响下， 土壤一定程度上有所下沉，导致土壤耕作层紧实度升高，土壤水分入渗性能下降，影响了作物根系的生长，从而制约了作物产量的提高4,5 。针对这些问题， 国内外学者对深松技术及其应用效果开展了大量的研究，如一些学者开展了深松对土壤水分保持及特性的研究6-8，孙彦君等9针对不同深松深度的土壤蓄水效果进行了试验研究，宫 秀杰等10在黑龙江兰西县开展了有关深松技术对土壤物理性状 及玉米产量的影响研究， 表明深松能够改善土壤特性， 提高作物产量。但科研工作者尚未在北京地区针对一年一熟区玉米种植区综合研究深松对土壤水分特性及对作物生长的影响。 本研究通过建立定点试验田进行对比试验的方式， 研究

4、长期免耕与免耕深松两种处理模式对土壤蓄水量、 土壤水分入渗特性及对作物生长的影响， 为北京地区深松技术应用提供理论支撑。1材料与方法1 . 1试验点基本情况试验安排在延庆县康庄镇马坊村， 该地块为一年一熟春玉米， 土壤 为沙壤土，占地1 . 3 3 h m 2 ,地力中等，有水浇条件。播前土 壤养分含量为：有机质1.3 g/kg、全氮10.6 g/kg、碱解氮4 3 . 2 m g / k g、速效磷 10. 4 mg/kg、速效钾 8 2. 2 mg/ k g。参试玉米品种为郑单9 5 8。播种前基施腐熟牛粪4 5 m 3 / h m 2、科霸复合肥600 kg/hm2。 5月7日播种，播种

5、量60 kg/hm2。6月28日玉米拔节期追施尿素450 kg/hm2,7月20日抽雄期追施尿素3 0 0 kg/hm2。6月2 9日、7月2 5日、8月7日浇水灌溉。1 . 2 试验处理每个地块设计2个处理，3次重复。处理1 :免耕+深松。使用1 S Z 2 3 0型深松整地机，幅宽2.3 m,试验地深松深度为30cm。处理2 :免耕。. 3 测试方法土壤容重与含水量 通过人工打剖面的方法，使用环 刀（高5 cm,直径5 cm）分别取0 10 cm和15-30 c m 的土样。然后在1 0 5 1 1 0 C条件下烘干至恒重，测定土壤容重 和土壤质量含水量。土壤养分 土壤养分采用土壤农化常规

6、分析方法测定。土壤水稳定入渗率和累计入渗量采用双环入渗法测定。内环3 0 cm,外环60 cm。每个处理3次重复。产量 按照“之”字形随机选取5个点，将每个点上 所在的玉米行上6 m范围内的玉米全部取回，3次重复，进行考种。2 结果与分析2 . 1 土壤容重容重是土壤的重要物理性质，是衡量土壤紧实程度的一个指标 :1 1 , 1 2,表1为2 0 1 1年玉米出苗期和玉米收获后0-15c m和1 5 - 3 0 c m两个土层的土壤容重情况。 在播种前，由于两种处理模式均未进行深松，所以无论是在0 - 1 5 c m和1 5 - 3 0 c m土层，两种处理模式的土壤容重略有差别，可以忽略。然

7、而在秋季玉米收获后， 由于免耕深松处理模式在玉米苗期进行了行间深松作业，在0 - 1 5 c m土层，与免耕模式相比，免耕+深松模式土壤容 重下降了3. 6 7%,差异显著。在15 -3 0 cm土层，免耕+深 松模式土壤容重下降明显，下降了 5 . 2 3 %。2 . 2 土壤含水量土壤含水量是土壤水分特性的一个重要测试指标。图1和图2分别是试验田玉米播种前及收获后0-10 0 c m土层内土壤水分分布情况。从图1可以看出，在春季玉米播种前，两种处理模式的在0-10 0 c m土层内的土壤含水量差别并不明显。但在秋季玉米收获 后，两种处理模式的土壤含水量差异明显，从图2可以看出，深松+ 免耕

8、技术模式的土壤含水量明显高于免耕模式， 土壤含水量可平均提 高5 . 9 %左右。2 . 3 土壤水分入渗率耕作活动可改变土壤的水力学特性，影响土壤的持水和导水能力11。土壤水分入渗性能是影响土壤质地好坏的重要因素，它决定着降水或灌水水分入渗进入土壤的数量和深度， 从而影响土壤的储水量和地表径流等。 土壤的入渗能力主要取决于土壤空隙和导水率等因素，因此采用不同的耕作方式可对其产生一定作用。两种不同耕作处理的土壤水分入渗率随时间的变化规律如图 3 所 示。深松+免耕和免耕方式的土壤初始水分入渗率分别为3 .15cm/m i n和2 . 2 5 c m/min,深松+免耕处理的土壤初始水分入渗率比

9、传统旋耕提高了约4 0%,有利于强降雨条件下改善土壤水分的快速入渗， 特别是在雨水比较多的季节， 较好的入渗条件有利于增加雨水的收集。不同处理模式下土壤水分的稳定入渗率结果（图 3）显示，深松+免耕处理在4 4 min后达到0. 65 cm/min的稳定入渗率， 而传统处理在4 0 m i n后达到0. 4 0 cm/min的稳定入渗 率。与免耕处理相比，深松作业稳定入渗率提高了 62. 5 %。2 . 4 土壤累计入渗量从图4可知，60 min后深松+免耕模式和免耕模式的累计入 渗量分别为3 7.6 5 c m和23. 8 1 cm,同等条件下深松+ 免耕处理显著提高了土壤水分累计入渗量，提

10、高了约5 8%o2 . 5 玉米生长特性及产量叶面积 从表2可以看出，在四个玉米主要生育期，深松免耕处理模式的叶面积均大于免耕模式， 尤其是在吐丝期和成熟期，二者差异显著。干物重 从表3可以看出，在玉米生长4个主要生育期， 深松免耕模式的单株干物重均高于免耕模式， 其中在吐丝期二者差异显著。穗部性状及产量从表4可以看出，深松+免耕模式玉米穗部各项指标均不差于免耕模式，其中穗长增长了4 .7%,秃尖降低了 3 3.3%差异显著；无1粒数增加了 3.06%,千粒重增加了 1. 90%,增产 7 . 1 %3结论与讨论试验结果表明，整个生育期，与免耕处理相比，深松免耕处理可显著降低土壤容重，疏松土壤

11、耕作层。与免耕模式相比，采用深松免耕处理，在0-100 c m整个土层内的土壤平均质量含水量增加5.9%, 土壤稳定入渗率可提高6 2.5%,表明深松+免耕模式可以显著改善土壤入渗性能， 提高土壤的蓄水保墒能力。 由于深松免耕处理可降低土壤容重，改善土壤结构，增加土壤蓄水保墒能力，因此，与免耕相比，深松+免耕模式玉米产量达到1 24 8 6 kg/h m 2 ,增产7 . 1 %。保护性耕作技术的核心是免耕播种，北京市人民政府自2 0 0 9年开始，在全市大力推广保护性耕作技术，取得了显著成效。但任何事物都有其两面性， 由于试验田长期采用免耕播种， 农田土壤被拖拉机及农机具压实，加上降雨、 灌

12、水等导致土壤下沉，耕作层紧实度显著上升。机械化深松可松动耕层土壤，改善土壤结构，提高土壤蓄水保墒能力 13-16 。通过定位试验可以看出， 在春季播种前，由于未进行深松作业，两种处理模式的土壤容重差别并不明显， 可以忽略。 但在玉米苗期进行深松作业后， 在玉米收获后土壤容重的测试结果发生了明显变化。 深松+免耕模式比免耕模式的土壤容重降低了 3.67%5. 23%。由于土壤容重的降低， 改善了土壤结构， 促进了固液气三相物质组成，表现出了较好蓄水特性。与免耕模式相比，深松+免耕模式在0-10 0 c m土层内土壤平均质量含水量提高5 . 9 %。由于深松作业 打破了农田犁底层，提高了土壤水分的

13、入渗能力，通过双环测试的结 果可以看出，深松+免耕模式的土壤稳定入渗率和累计入渗量均显著 高于免耕模式。由于深松作业改善了土壤结构，提高了土壤水分，其 增产在7 %以上。因此，深松作业是保护性耕作技术的有益补充，有 利于农业的可持续发展。参考文献：1何 进，李洪文，高焕文.中国北方保护性耕作条件下深 松效应与经济效益研究J .农业工程学报，2 0 0 6, 2 2 (1 0 ) : 6 2 6 7.2梁金凤，齐庆振，贾小红，等.不同耕作方式对土壤性质 与玉米生长的影响研究J .生态环境学报，2 0 10, 19(4):9 4 5 - 9 5 0.3马根众，王 健.山东土壤机械深松技术发展现状与

14、应用 建议J .山东农业科学，2012,44 (11): 1 3 7 -14 0 .4孟庆秋，谢佳贵，胡会军，等.土壤深松对玉米产量及其 构成因素的影响J .吉林农业科学，2000,25(2) :25 2 8.5 孙淑娟，于文敏.如何应用好机械深松技术J .农业开 发与装备，2 0 1 2 (4) : 65 66.CRESSWELL H P, PAINTERD J, CAMERON K C. Tillage and water cont ent effects on surface soil hydr aulic properties and short wave albedo J. Soil

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16、 Russian Agricultural Scienc es, 2 0 0 9,35 (2):1 3 2 - 1 3 3.9孙彦君，司振江，应 杰，等.振动深松改土蓄水效果的 试验研究J .水利水电技术，2 0 1 0, 4 1 ( 1 1 ) :67 77 .10宫秀杰，钱春荣，于 洋，等.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，2 0 0 9,1 7 ( 5 ): 1 3 4 - 1 3 7.11马耀光，张保军，罗志成，等.旱地农业节水技术M.北京：化学工业出版社，2 0 0 3.12高焕文，李问盈.保护性耕作技术与机具M.北京: 化学工业出版社，2 0 0 4.13赵其国，钱海燕.低碳经济