润兵
（北京市大兴区农业机械技术推广站，北京 １０２６１２）
摘要：为了改善北京地区农田土壤结构，提高土壤蓄水保墒能力，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０－３０ ｃｍ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６２．５％，增产７．１０％。
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关键词 ： 保护性耕作；深松；蓄水；犁底层
中图分类号：Ｓ１５２．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０７－１５７０－０４
ＤＯＩ：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、保墒、抗旱能力［１－３］。
北京自２００９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１．３３ ｈｍ２，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４３．２ ｍｇ／ｋｇ、速效磷１０．４ ｍｇ／ｋｇ、速效钾８２．２ ｍｇ／ｋｇ。参试玉米品种为郑单９５８。
播种前基施腐熟牛粪４５ ｍ３／ｈｍ２、科霸复合肥600 kg/hm2。５月７日播种，播种量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３００ ｋｇ／ｈｍ２。６月２９日、７月２５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１ＳＺ－２３０型深松整地机，幅宽２．３ ｍ，试验地深松深度为３０ ｃｍ。
处理２：免耕。
１．３ 测试方法
１．３．１ 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 ｃｍ的土样。然后在１０５~１１０ ℃条件下烘干至恒重，测定土壤容重和土壤质量含水量。
１．３．２ 土壤养分 土壤养分采用土壤农化常规分析方法测定。
１．３．３ 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３０ ｃｍ，外环６０ ｃｍ。每个处理3次重复。
１．３．４ 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［１１，１２］，表１为２０１１年玉米出苗期和玉米收获后０-１５ ｃｍ和１５-３０ ｃｍ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０-１５ ｃｍ和１５-３０ ｃｍ土层，两种处理模式的土壤容重略有差别，可以忽略。然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０-１5 ｃｍ土层，与免耕模式相比，免耕＋深松模式土壤容重下降了３．６７％，差异显著。在１５-３０ ｃｍ土层，免耕＋深松模式土壤容重下降明显，下降了５．２３％。
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０-１００ ｃｍ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０-１００ ｃｍ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３．１５ ｃｍ／ｍｉｎ和２．２５ ｃｍ／ｍｉｎ，深松+免耕处理的土壤初始水分入渗率比传统旋耕提高了约４０％，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４４ ｍｉｎ后达到０．６５ ｃｍ／ｍｉｎ的稳定入渗率，而传统处理在４０ ｍｉｎ后达到０．４0 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３７．６５ ｃｍ和２３．８１ 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，提高了约５８％。
２．５ 玉米生长特性及产量
２．５．１ 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。
２．５．２ 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。
２．５．３ 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３３．３%，差异显著；穗粒数增加了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，疏松土壤耕作层。与免耕模式相比，采用深松＋免耕处理，在０-１００ ｃｍ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６２．５％，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１２ ４８6 ｋｇ／ｈｍ２，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２００９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０－１００ ｃｍ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。
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