保护性耕作是通过秸秆残茬覆盖地表,将耕作减少到只能保证种子发芽即可,并主要用农药来控制杂 草和病虫害的一种耕作技术<1,5>。研究认为,保护性耕作方式大大减少对土壤的扰动,且地 表经常有秸秆和残茬等覆盖,可以有效减少地表径流,控制土壤水土流失。同时认为保护性耕作对 土壤有机质积累的影响明显,可以增强土壤酶活性,增加微生物数量<2,3,4>。作为保持耕 作的重要组成部分的垄作技术的研究结果也表明通过开沟起垄,改变了田间的微地形,加厚了适宜 作物生长的熟土层,提高了土壤温度,使有益微生物的活动旺盛等作用,可以达到提高产量的目的 ,是适应干旱和半干旱地区的重要的耕作措施<6>。辽宁省西部地区属于旱作农业区,传统的耕 翻作业使土壤的结构遭到严重破坏,土壤沙化程度严重,干旱和土地沙漠化问题成为农业生产发展 的瓶颈。本文主要通过分析几种保护性耕作技术对土壤各种理化性状以及产量的影响,为保护性耕 作技术在该地区推广应用提供理论依据。1材料与方法1.1试区概况试验于2004年4-10 月在辽宁省彰武县农业技术推广中心试验园区进行。该地区属半干旱地区,全年平均无霜期为19 4d,近20多年的平均降雨量为513.3mm,且80%以上集中在6-8月份。每年春季3 -5月回暖快、气候干燥、多大风天气,易发生春旱。传统耕作制度是一年一熟制,耕作方式大多 为垄作。试区土壤为砂壤土,地力均匀一致。1.2试验设计试验设三种不同保护性耕作措施处理 ,分别为留茬免耕(留茬高30cm。代号NS)、留茬覆盖(留茬高30cm,垄间整秆覆盖。 代号ST)和灭茬免耕(秋季留茬高30cm,春季灭茬播种。代号NM),以传统耕作(传统耕翻作业。代号CT)为对照。田间小区面积20m×6m,设两次重复。供试品种为丹玉39号,播量105kg/hm2,播种时施用磷酸二铵1 87.5kg/hm2。播后施用化学药剂除草防虫,玉米生育期间浇水2次,追尿素150~2 25kg/hm2。1.3测定项目及方法1.3.1土壤水分在玉米生长发育的关键生育时期利 用烘干法测定土壤10cm、20cm、40cm、60cm层次的含水量。1.3.2土壤温度 采用地温表测定0cm、10cm、15cm、20cm处的地温,从播种后每10d记录一天当 中8:00、14:00、20:00各层次的土壤温度,同时记录相应的气温数据。1.3.3 土壤孔隙性状用环刀测定0-20cm内的土壤容重、土壤总孔隙度、毛管孔隙度和通气孔隙度等 。1.3.4土壤养分在玉米播前和收获后测定土壤养分含量,其中土壤碱解氮采用碱解扩散法, 有效磷采用钼锑抗比色法,有效钾采用火焰光度法;土壤有机质含量采用重铬酸钾比色法。1.3 .5玉米产量和产量构成因素测定收获时每处理取10株果穗进行室内考种。各个处理小区玉米单打单收,田间测产。图1不同耕作方式不同土壤层次的土壤含水量变化Fig.1Variation of soil water contents in differentdepth of different cultivation treatments2结果与分析2.1不同耕作方式对土壤水分的影响2.1.1不同层次的土 壤水分含量大量研究认为保护性耕作主要采用秸秆覆盖措施,减小棵间土壤蒸发量,降低土壤水分 消退速度,增强玉米田土壤的保水能力,给玉米生长创造适宜的土壤水分条件,保障根系吸水的供 给。本试验中将苗期、拔节期、灌浆期和成熟期不同层次的土壤水分数据从左至右排列,其结果见 图1。从图1可以看出苗期不同耕作方式0-20cm土壤含水量差异较大,随着土壤深度增加差 异逐渐缩小。其中留茬和覆盖方式10cm处的土壤含水量比传统耕作方式增加1.12-2.5 3%,对干旱地区保证作物的出苗率极为重要。而灭茬方式由于实行春季机器灭茬,使表层的土壤 水分散失严重,其含水量甚至低于传统耕作方式,这也是其最终穗数较低的原因之一(表1)。说 明增加土壤覆盖,可以减少水分蒸发,有明显的保墒作用。随着玉米的生长发育,不同耕作方式表 层土壤的水分差异越来越不明显,反而40cm以下的深层土壤含水量有着显著差异。主要是因为 玉米生长发育中期,像拔节期和灌浆期,水分散失主要靠植株的蒸腾作用,而覆盖方式的玉米生长 更加旺盛,使蒸腾速率加大。同时这段时期也是降水较多的季节,而残茬覆盖可以减少地表水分径 流,阻断了水分上升的毛细孔道,起到涵蓄水分的作用,使储存的水分可以满足后期玉米生长发育 之需。这也是保护性耕作方式能提高粒重而增产的原因之一(表1),因为粒重的高低与作物生长发育后期状况密切相关。表1不同耕作方式的产量和水分利用效率结果比较Tab.1Comparison of yield and water utilization efficiency among different cultivation treatments处理穗数/hm2穗粒数百粒重(kg)产量(kg/hm2)增产(%)耗水量(mm)水分利用效率Kg/(hm2.mm)水分利用效率提高(%)NS 37503.0 659.0 39.5 9711.5 12.01 405.00 23.98 14.57ST 39054.0 617.6 42.7 9846.5 13.56 403.74 24.39 16.53NM 36264.0 653.4 39.5 9345.5 7.79 408.08 22.90 9.27CK 37024.5 586.0 38.7 8670.7--414.28 20.93--2.1.2耗水量和水分利用效率从表1可以看出,不同耕作方式的耗水量呈现留茬 覆盖<留茬免耕<灭茬免耕<传统耕作的变化次序,同时水分利用效率数据显示留茬覆盖可以比传 统耕作方式提高16.53%,表明秸秆覆盖有调控土壤供水的作用,使农田水分供需状况趋于协 调,从而提高水分利用效率。同时地表残茬覆盖,加上免耕耕作方式也能够有效抑制土壤水分的蒸 发,提高土壤蓄水能力。2.2不同耕作方式对土壤温度的影响图2不同耕作方式生长季内耕层土壤温度变化Fig.2Variation of soil temperatures in furrow layer ofdifferent cultivation treatments in growing season2.2.1生长季内耕层土壤温度保护性耕作通过秸秆、根茬覆盖等方式可以改变或调 节生长季内耕层土壤温度的变化。不同耕作方式生长季内耕层的平均地温见图2。从图2可以看出 ,玉米生育期间土壤温度随时间呈抛物线型变化趋势。不同时期留茬覆盖的地表温度均低于其它耕 作方式,尤其低于传统耕作,在7月份可以低4.5℃。同时可以发现留茬覆盖降低土壤温度的效 应表现为前期大,后期小,随着时间的推后而变小。前期地温虽然低对幼苗生长发育影响较大,这 也是覆盖方式出苗率较低的原因之一;但在玉米生长发育的中后期覆盖方式的地温又表现为下降比 较缓慢,这样又有利于延长作物根系的生命力,促进玉米后期灌浆成熟形成高产。研究认为主要是 由于覆盖方式改变了大气和土壤热交换的界面状况,阻碍了热量与水分的交流,从而起到了保墒增 产的作用。而留茬由于地表覆盖率低使生长季内土壤温度降低的幅度不明显,灭茬方式由于播种之 前土壤的翻动,可以增加土壤温度,和传统耕作方式的变化基本一致。2.2.2土层不同深度土 壤温度试验测定了土层不同深度温度的变化,其中5月10日的日变化见表2。从表2可以看出保 护性耕作方式都可以降低地温,尤其是留茬覆盖方式,与传统耕作相比,地表平均温度相差2.2 3℃,10cm相差1.07℃,在20cm处只相差0.63℃,表明留茬覆盖降低土壤温度的 效应在土壤表层更为突出,随着土层深度的增加其降温效应逐渐变小。同时不同耕作方式土壤的日 变化幅度均表现为随着土层的加深逐渐变小。秸秆覆盖可减小土壤各层次间温度变化幅度,特别是在春季。表2不同耕作方式土层不同深度土壤温度变化(5月10日)Tab.2Variation of soil temperatures in different depth of different cultivation treatments深度(cm)NS ST NM CK8:00 14:00 20:00 8:00 14:00 20:00 8:00 14:00 20:00 8:00 14:00 20:000 15.5 28.4 13.4 13.5 27 12 16 28.2 13.2 15.8 29.6 13.85 10 23 15 8.6 20.5 14.5 9.9 20.6 14.9 10.1 22.5 15.810 9.2 19.5 15.4 9 18.5 16.9 9.2 18.5 15.5 9.8 20.6 16.215 8.6 14.6 15 9.5 14 14.7 9 16 15 9.9 16 15.520 8.9 11.2 13.5 9.5 12.5 14.6 9.2 14 13.9 10.5 13.5 14.52.3不同耕作方式对土壤容重和土壤孔隙性状的影响2.3.1土壤容重土壤容重和孔隙 度等物理性状是决定土壤水、肥、气、热等因素能否相互协调,以满足作物正常生长发育需要的重 要因素。从表3可以看出,保护性耕作方式中留茬和覆盖免耕方式收获后的土壤容重大于灭茬免耕 和传统耕作方式,表明免耕方式由于没有土壤耕翻的过程,使耕层土壤变得相对结实。而留茬和覆 盖方式相比较,由于留茬覆盖方式可以通过秸秆覆盖阻止土壤水分散失、提高土壤温度以及促进秸 秆腐烂培肥地力等作用,可以相对降低土壤的容重。2.3.2土壤孔隙性状土壤孔隙性状影响到 植物根系的伸展,土壤水分的渗透,通气状况以及养分供应等,其中土壤毛管孔隙度反映了土壤持水量,其值越大,土壤涵养水
More abstracts about the 辽西易旱区不同耕作方式对土壤物理性能的影响