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探析不同耕作方式对土壤特性及作物生长效果影响

2020-04-03 291 上传者：管理员

摘要：为了找出不同耕作方式对土壤性质和作物生长的影响因素，2017年6月初在秦岭野外监测中心站进行了不同耕作方式的种植试验，试验包括了免耕（NT）、翻耕（MT）和深松（ST）三种耕作方式，测定了三种耕作方式下不同土层的温度、紧实度和作物株高与叶绿素值。最终试验结果得出，与MT耕作方式相比，NT和ST耕作方式可以更好地缓冲土壤温度的变化，NT和ST处理下作物叶绿素值分别比MT处理增加了22.6%和10.6%，NT和ST处理下作物株高分别比MT处理增加了40.7%和20.0%，土壤紧实度的整体变换幅度大小顺序为NT＞ST＞MT，NT处理下在20cm土层紧实度值最大为931kPa。总结得出，可根据实际情况使用NT和ST耕作方式来改善土壤性质和提高作物产量，这样对土壤健康可持续的发展有很积极作用。

关键词：
叶绿素
土壤温度
株高
紧实度
耕作方式
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土壤的质量受到农业耕作方式、种植方式、管理实践等活动的影响。土壤耕作实践活动的目的是通过机械等人为活动，协调水肥气热等条件来改善土壤理化性状，以创造适宜作物生长和发育的土壤生态环境^[1-3]。不同土层的土壤结构与养分状况会影响作物根系的生长发育，在适当的时间实施适当的土壤耕作管理，如在秸秆覆盖的情况下，进行深松耕作和免耕，是改善土壤质量和提高土地生产力的有效措施^[4]。因此，该研究的目的是比较不同耕作方式对土壤性质和作物生长的影响，以期可为改善土壤质量，促进作物生长发育提供理论依据和技术支持。

1、材料与方法

1.1 试验地概况

试验地布置于陕西省眉县秦岭野外监测中心站（34°09′N，107°52′E）。眉县位于陕西省关中平原西部，秦岭以南，渭河以北，它属于黄河中游的川高原地区，属暖温带大陆半湿润气候，年平均气温12.9℃，年平均日照时间2015.2h，无霜期约218d，年平均降水量609.5mm。

1.2 试验设计

试验于2016年6-9月在眉县秦岭野外监测中心站开始进行玉米种植。试验共设置3种耕作管理方式，每种处理设计3个重复。

1）免耕（NT）:没有耕作管理，待作物收获后将秸秆全部粉碎覆盖地表，无其他措施，保持秸秆覆盖地表越过冬闲期。

2）翻耕（MT）:待作物收获后将秸秆全部粉碎覆盖地表，用单犁铧全面深翻20～25cm且秸秆全部翻埋，地表裸露越过冬闲期。

3）深松（ST）:待作物收获后将秸秆全部粉碎覆盖地表，单深松铲耕作深度为30～35cm，宽度为40～60cm，保持秸秆覆盖地表越过冬闲期。耕作试验的研究地块为长方形，每个耕作管理区长6m、宽5.5m，面积约33m2。其他田间管理方法，如施肥和灌溉方式在3种耕作条件下保持一致。

1.3 测定方法

土壤温度采用WNG-11直角地温计进行测量，分别在5cm、10cm、15cm、20和25cm土层处测定土壤温度；土壤紧实度采用SC900型土壤紧实度仪进行测定，分别在0cm、2.5cm、5.0cm、7.5cm、10.0cm、12.5cm、15.0cm、17.5cm和20.0cm土层处测量土壤紧实度，土壤叶绿素值采用叶绿素仪测定，植株高度采用直尺测定，本次试验于6月中旬进行相关指标的测定，每次测定重复3次。

2、结果与分析

2.1 不同耕作方式对土壤温度和土壤紧实度的影响

随着土壤深度的增加，NT、ST和MT耕作方式下的土壤温度呈现出先减小后逐渐稳定的趋势，在20cm土层处土壤温度逐渐趋于稳定（图1）。在3种耕作方式中，NT和ST耕作方式下的土壤温度变化幅度均小于MT管理，NT耕作方式下土壤温度变化幅度最小。从图1可以看出，不同耕作方式对土壤温度调节变化有不同的效果。NT和ST管理下土壤温度变化幅度较小，可以更好地缓冲和维持土壤温度的变化。从图2可以得出，随着土层深度的增加，不同耕作方式下土壤紧实度整体呈现出先增大后减小再增大最后减小的趋势，3种耕作方式下，MT和ST耕作方式下的土壤紧实度变化幅度均小于NT管理，NT耕作方式下土壤紧实度变化幅度较大，最大值在20cm土层处，为931kPa，以往关于土壤紧实对作物根系生长的研究表明，作物根细胞的膨压一般为700～1200kPa，土壤紧实度若高于此值，植物就会受到机械胁迫作用，如此看出3种耕作方式在0～20cm土层基本上不会阻碍根系的生长发育。

图1 不同耕作方式下的土壤温度

图2 不同耕作方式下的土壤紧实度

2.2 不同耕作方式对植株叶绿素和株高的影响

在3种耕作方式中，NT和ST耕作方式下的作物株高和叶绿素值均高于MT耕作方式，NT耕作方式下作物株高和叶绿素值最大（表1）。

表1 不同耕作方式下的作物株高和叶绿素值

其中，对于作物株高均值而言，NT和ST耕作方式分别比MT处理增加了40.7%和20.0%，表明NT和ST耕作方式均能有效的促进作物前期的植株生长发育，NT耕作方式的效果最明显。对于作物叶绿素均值而言，与作物株高呈现出相同的趋势，NT和ST耕作方式分别比MT处理下植株叶绿素值高，NT和ST处理分别比MT处理增加了22.6%和10.6%，表明不同的耕作方式对植物叶绿素值有不同的影响，NT和ST耕作方式下植物的叶片色泽比MT处理下绿，作物的光合效率更高，可能原因是MT耕作方式下作物根系对土壤养分吸收和根系微生物菌落有较大的影响，不利于作物根系的生长而导致的叶绿素值低。

3、结论与讨论

基于不同耕作方式对土壤温度、紧实度和作物株高与叶绿素值的种植试验研究得出，耕作方式对土壤温度、紧实度和作物株高与叶绿素值都有一定的影响。与翻耕相比，免耕和深松耕作方式可以更好地缓冲和维持不同土层土壤温度的变化，作物株高和叶绿素值也分别得到增加。免耕方式下土层紧实度值较大，但不影响作物根系生长。因此，免耕和深松方式，在缓冲土壤温度的同时，可以有效地提高作物株高和叶绿素值，有助于作物的生长发育。

参考文献：

[1]黄国勤,赵其国.中国典型地区轮作休耕模式与发展策略[J].土壤学报,2018,55(2):283-292.

[2]隋鹏祥,张心昱,温学发,等.耕作方式和秸秆还田对棕壤土壤养分和酶活性的影响[J].生态学杂志,2016,35(8):2038-2045.

[3]石磊,王娟铃,许明祥,等.陕西省农田土壤紧实度空间变异及其影响因素[J].西北农业学报,2016,25(5):770-778.

[4]MariGR,姬长英,周俊.土壤压实对土壤物理性质及小麦氮磷钾吸收的影响[J].农业工程学报,2008,24(1):74-79.

刘哲,雷娜.不同耕作方式对土壤特性及作物生长的影响[J].南方农业,2019,13(18):187-188.

基金项目:长安大学中央高校基本科研业务专项资金项目(300102278501).