耕作模式對玉米生長及資源利用率的影響

張永亮

摘? 要：為研究耕作模式對玉米生長及資源利用率的影響，設置4種不同耕作模式，研究玉米干物質積累、產量及產量構成因素、光溫水利用率的變化特征，結果表明，不同耕作模式間玉米干物質積累存在顯著差異，其中干物質積累量、千粒重、產量均是深松處理最高，不同耕作模式間光能生產效率、溫度生產效率、光能利用效率和水分生產效率存在顯著差異，其中深松處理的光溫水利用率最高，因此，在玉米生產中可采用深耕的耕作模式，體提高玉米玉米產量。

關鍵詞：玉米;耕作;生長;資源利用率

玉米是我國重要的糧食和飼料作物[1]，玉米還是重要的工業原料，因此，玉米產量的穩定是保障糧食安全的重要意義。增加玉米產量一直是農業領域發展的重要方向，長期以來，為了盲目的追求產量，采取掠奪式耕作經營，不僅影響土壤生態資源，導致土壤退化、生態惡化等問題，還造成玉米產量品質下降，嚴重影響玉米產業的可持續發展[1]。

耕作措施是農業生產的重要部分，合理的耕作措施能夠改善土壤理化性質，提高土壤生物活性[2]，農業生產中常用的耕作措施有翻、松、旋、耙、磨等，合理的耕作措施能夠改善土壤理化特性，活化土壤養分，減少土壤病原菌數量，從而促進作物生長。大量研究表明，深松耕作能夠打破犁底層，提高耕層土壤質量，改善土壤通透性，有效提高耕作層土壤含水率，提高土壤蓄水能力和水分利用效率進而實現糧食增產[3]。深松也能夠對土壤理化性質起到一定的改善作用，但是深松不改變土層位置。旋耕具有滅茬、淺松的作用，能夠改善淺耕層土壤理化性質。孟戰贏等[4]研究表明，深松+秸稈還田處理改善土壤物理狀況，有利于玉米根系下扎，提高玉米中后期灌漿速率，增加千粒重。張玉娥等[5]研究表明，深耕能顯著降低土壤容重，提高，土壤20～40 cm土層土壤總孔隙度以及田間持水量。然而目前有關耕作模式對玉米資源利用率的研究較少，因此，本試驗設置4種耕作模式，研究玉米干物質積累、產量和光溫水資源利用率，為玉米高產栽培和合理耕作提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗地于2020年在畢節市七星關區亮巖鎮進行，屬北亞熱帶季風濕潤氣候，平均溫度在10℃～15℃之間，年日照數在1096～1769小時之間，無霜期258天，年均降水量1044 mm，土壤類型為潮土，土壤質地為中壤土，有機質含量16.27 g/kg，堿解氮含量44.73 mg/kg，速效磷含量38.56 mg/kg，速效鉀76.15 mg/kg。

實驗玉米品種選用裕單99，屬中熟雜交玉米平均生育期123 d;株型半緊湊，株高279 cm，穗位高109 cm，葉色綠色，成株葉片數18-19片，穗長19.5 cm，穗行數17.1行，行粒數34.4粒，百粒重33.6 g。籽粒容重738 g/L。試驗用尿素含N 46%，過磷酸鈣含P2O5 18%，硫酸鉀含K2O 50%。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，試驗設置4個耕作模式，分別為旋耕（T1），深松（T2），淺翻（T3）和深翻（T4）。旋耕處理為滅茬起壟，旋耕深度15 cm;深松處理深松深度為30～35 cm;淺翻采用鏵式犁翻地，翻耕深度 15 ～ 20 cm;深翻處理翻耕深度25～30 cm。在玉米播種前施入N 65 kg/hm2， P5O2 80 kg/hm2， K2O 80 kg/hm2作基肥，玉米生長至拔節期進行追肥，追施N 60 kg/hm2。每個處理設置1個大區，面積為400 m2，玉米種植面積為8.5 萬株/hm2，玉米播種時間為4月16日。期間管理均相同。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 玉米植株干物質積累量的測定

分別在開花抽雄期、灌漿初期、乳熟期和完熟期取樣，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，進行稱重。

1.3.2 產量及產量構成因素的測定

在玉米成熟期，選擇中間兩行進行測產，收獲后自然風干，測定含水量，計算各處理實際產量，最終產量按照含水率14%計算。各處理選擇10個玉米穗，分別測定穗行數、行粒數和百粒重。

1.3.4 光溫水利用率的計算

光能生產效率= 籽粒產量/單位面積的太陽輻射

溫度生產效率= 單位面積籽粒產量/生育期間積溫

太陽總輻射Q = Q0 （a+bS/S0）

式中，Q0為天文輻射，S為太陽實測日照時數，S0為太陽可照時數，S/S0為日照百分率，a、b為待定系數。

光能利用效率（RUE）（%） =W×H/∑Q×100%，式中，H為每克干物質燃燒時釋放出的熱量，玉米干重熱值為1.807×104J·g–1;W是干物質的積累量;∑Q是生育期間的總光照輻射量。

水分生產效率=產量/總耗水量（耗水量=降水量+灌溉量）。

1.4 數據分析

采用Excel2010統計和計算數據，采用SPSS24.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 耕作模式對玉米干物質積累量的影響

干物質積累量反映作物光合能力的強弱，由表1可知，不同耕作模式間玉米干物質積累量存在明顯差異，隨著生育進程的推進，玉米干物質呈逐漸增加的趨勢。在拔節期，各處理間沒有顯著差異。在拔節期，各處理間沒有顯著差異，在抽雄期，各處理表現為T2>T4>T3>T1，T2處理干物質積累量最多，顯著高其它處理，T3和T4處理間沒有顯著差異。在灌漿初期，各處理表現為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理干物質積累量最多，分別比T1、T3和T4高出18.33%、15.57%和3.08%。在乳熟期，變化趨勢和灌漿初期相似，在完熟期，各處理表現為T2>T4>T3>T1，T2處理干物質積累量最多，T3和T4處理間沒有顯著差異。

2.2耕作方式對玉米產量及產量構成因素的影響

由表3可知，不同耕作方式顯著影響玉米產量及產量構成因素。其中各處理間穗數和穗行數沒有顯著差異。行粒數各處理表現為T2>T4>T3>T1，T2處理干物質積累量最多，顯著高其它處理，T3和T4處理間沒有顯著差異。千粒重各處理表現為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理千粒重。產量各處理表現為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理分別比T1、T3和T4高出24.17%、15.96%和9.02%。

2.3 耕作模式對玉米光溫水利用率的影響

由表3可知，不同耕作模式顯著影響玉米光溫水利用率，其中光能生產效率表現為T2>T4>T3>T1，T2處理光能生產效率最高，顯著高其它處理，T1和T3處理間沒有顯著差異。光能利用率表現為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理最高，顯著高于其他處理，分別比T1、T3和T4處理高出14.56%、12.62%和11.84%。水分生產效率表現為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理最高，顯著高于其他處理，分別比T1、T3和T4處理高出10.87%、9.56%和8.33%。有效積溫生產率表現為T2>T4>T3>T1，處理間差異均顯著，T2處理最高，顯著高于其他處理，分別比T1、T3和T4處理高出11.34%、10.02%和8.96%。

3 討論

要想實現農業減肥增效、保墑蓄水、改善土壤結構，進而實現可持續發展，探索合理、有效、可行的耕整地及施肥方式顯得尤為重要。研究表明，深耕可以改善土壤耕層結構、改良土壤理化特性、提高雨水的利用率，是保水保土實現農業可持續發展的有效措施之一。研究表明，不同耕作方式主要顯著影響土壤物理結構的變化，可改善耕層土壤質量，提高土壤貯水量和水分利用率，從而促進作物生長，提高作物產量。深松耕作處理具有打破土壤犁底層，誘導根系垂直向下深扎，取得較高產量并獲得較高效益的作用。干物質積累是作物產量形成的關鍵，直接影響玉米產量，本研究表明，不同耕作方式顯著影響玉米干物質積累和產量形成，干物質積累量和產量依次是深松、深翻、淺翻和旋耕，主要是由于深松和深翻有效的打破犁底層，改善耕層土壤養分和物理性質，增加土壤孔隙度，從而有利于根系的生長和下扎，有利于根系對水分和養分的吸收，進而增加玉米干物質積累和產量。

前人研究表明，產量的提高主要是通過群體對光、溫、水等資源利用效率的提升來實現的[13]。群體資源利用效率的提高取決于合理的耕作模式，本研究表明，深耕可顯著提高光能生產效率、光能利用率、水分生產效率，主要是由于深耕行改善土壤空隙結構，增加植株養分的吸收，有利于斷航不光合面積的增加，充分的養分供給能夠為底部葉片提供充足的營養，提高中下層葉片的光合性能，擴大光合面積，充分利用不同層次的光資源，使光能在玉米群體冠層內的分布更加合理，更好地協調玉米群體和個體的關系，從而提高玉米光能利用率和生產效率，因此，深耕為根系生長提供良好發的條件，有利于吸收水分和養分，有效協調土壤水、肥、熱之間的關系，為作物生長創造良好的環境。綜合比較，深耕處理干物質積累量、千粒重、產量均是深松處理最高，光能生產效率、溫度生產效率、光能利用效率和水分生產效率較高，是較好的耕作模式。

參考文獻：

[1]崔文芳，王志剛，高聚林，等.內蒙古平原灌區不同耕作模式對土壤質量和玉米產量的影響[J].湖南農業科學，2022（02）：21-27+35.

[2]李祥，柯希恒，王樹星，等.小麥秸稈還田模式對秸稈腐解及土壤性質的影響[J].貴州農業科學，2022，50（01）：23-29.

[3]喬云發，苗淑杰，陸欣春.不同耕作模式對東北風沙土區玉米產量及氮素利用率的影響[J].水土保持學報，2019，33（05）：205-210.

[4]孟戰贏，李小東，郭黨，等.耕作模式對夏玉米產量及灌漿特性的影響[J].作物研究，2019，33（01）：9-14.

[5]張玉娥，楊習文，王勇，等.耕作模式與氮肥運籌對土壤主要理化性狀及作物產量的影響[J].干旱地區農業研究，2018，36（01）：186-193.

[6]李向東，張德奇，王漢芳，等.豫南雨養區小麥-玉米周年不同耕作模式生態價值評估[J].生態學雜志，2015，34（05）：1270-1276.

[7]李永平，史向遠，周靜，等.不同耕作模式對土壤理化性狀及旱地玉米產量的影響[J].山西農業科學，2014，42（09）：963-967.

[8]張賽，王龍昌，周航飛，等.西南丘陵區不同耕作模式下玉米田土壤呼吸及影響因素[J].生態學報，2014，34（21）：6244-6255.