深松配施有机肥对土壤性状及玉米生长的影响

闫百莹，孙跃春，谢秀芳，张德伟，王广成，王 鹏

（1. 黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163391；2. 大庆市肇州县农业技术推广中心， 黑龙江 肇州 166400）

玉米是世界上重要的粮食兼饲料作物，由于其适应性较强、产量高，已成为我国很多地区主要栽培的农作物之一[1]，加上玉米籽粒用途广泛，商品价值较高，因此也成为了很多地区农民经营土地经济效益的主要来源[2]。随着国家对农业支持力度的加大，黑龙江省玉米栽培面积也逐年加大，截至2018 年，省内有1/4 的耕地面积用于栽培玉米，产量也居于国内前列[3]。由于黑龙江省玉米栽培中部分地区存在着多年小型机械耕作、耕作深度较浅等问题，使得玉米栽培地块出现了非常坚实的“犁底层”，这严重影响了玉米根系的伸展和玉米对深层土壤养分的吸收利用，一定程度上也成为了玉米产量提高的限制因子之一[4]。为解决这一问题，采取机械深松的办法打破“犁底层”以促进玉米生长和产量提高成为了重要研究方向。顾鑫等[4]研究认为，机械深松可以使土壤耕层20～40 cm 土壤容重降低10%；候伟峰等[5]研究认为，深松可以降低土壤容重，提高土壤通透性，有利于土壤肥力的提高；王万宁等[6]研究认为，麦前深松试玉米田土壤容重降低了0.63%～3.85%，产量可提高9.50%。玉米生产中施用有机肥可以改善土壤物理性状，降低土壤容重，提高通透性和土壤内速效氮含量，有利于作物生长和产量提高[7]；曲成闯等[8]研究认为，施用有机肥可以降低土壤容重10.37%～19.26%，田间持水量提高13.12%～32.25%。从前人的相关研究来看，关于深松配施有机肥对黑钙土物理性状、玉米生长和产量影响的相关报道较少。笔者通过比较深松和深松配施有机肥对土壤含水量、容重、玉米生长发育的影响，判断深松配施有机肥对土壤和玉米生长的影响效果，以期为黑龙江玉米栽培中科学合理选用耕作和施肥方式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018 年5—10 月在黑龙江省肇州县双发乡双发村肇州县农业推广技术中心试验基地进行，地理位置为45°42'N，125°14'E，气象情况如表1 所示。土壤类型为黑钙土，玉米品种为吉农大688，前茬作物为玉米。试验田土壤养分状况：有机质含量27.68 g/kg，碱解氮为102.8 mg/kg，有效磷为14.3 mg/kg，速效钾为148.5 mg/kg，pH 值为7.8，土壤容重为1.29 g/cm3。4 月22 日使用“宁波400”拖拉机悬挂施肥箱引沟施肥，灭茬、起垄、镇压，达待播状态。玉米4月28 日播种，密度为52 500 株/hm2。

表1 2018 年试验地气象资料

1.2 试验设计

试验共设3 个处理，其中T1 为当地常规耕作处理（CK），耕作深度20～25 cm；T2 为深松处理，深松深度为35 cm；T3 为深松+有机肥处理，深松深度为35 cm，有机肥施用量为750 kg/hm2，有机肥料结合深松施入到25～30 cm 之间。各处理施入肥料600 kg/hm2作为底肥，其中掺混肥配比方式为：按照尿素112.5 kg/hm2、磷 酸 二 铵240 kg/hm2、氯 化 钾247 kg/hm2的比例混合均匀即可。小区试验设计，3 次重复。

1.3 试验取样

分别于玉米拔节期、孕穗期、灌浆期到田间取样，将玉米整株挖起，然后带回实验室后将根系冲洗干净，地上部冲洗干净后在105℃下杀青，70℃烘干，烘干后称量干重，用以计算玉米干物质积累量。玉米产量测定采取小区测产的方式，取测产区中间1 垄10 株玉米测产。在玉米植株取样同时，采用环刀法取玉米根际土壤0～10 cm 和10～20 cm 深度的土壤样品，测定土壤含水量和容重。

1.4 数据处理

试验数据用Excel 2010 版软件处理，差异显著性检验采用DPS 7.05 软件分析。

2 结果与分析

2.1 深松配施有机肥对玉米田土壤含水量影响

由表2 可知，0～10 cm 土壤含水量拔节期T2 处理最高，其次为T3，两个处理分别比对照提高了2.51和1.23 个百分点，大喇叭口期T2 和T3 分别高于T1处理1.23 和1.31 个百分点，无显著差异，表明深松以及深松配施有机肥均可以提高拔节期和大喇叭口期0～10 cm 土壤内的含水量，但是效果不显著；灌浆期T3 和T2 均降低了土壤内含水量，其中T3 比对照降低了3.69 个百分点，差异显著，表明深松配施有机肥会显著降低灌浆期0～10 cm 内的土壤内的含水量；T2 低于T1 处理1.13 个百分点，无显著差异，表明深松与对照相比在玉米灌浆期不会对0～10 cm 土壤内的含水量产生显著影响，T2 与T3 之间无显著差异，表明T3 与T2 对该范围内土壤含水量的影响不显著。从10～20 cm 土层内含水量变化上来看，拔节期至灌浆期，T2 含水量分别低于对照1.09、1.20 和0.25 个百分点，无显著差异，表明深松与对照相比对10～20 cm 土壤内含水量的影响未达到显著水平；T3 在拔节期高于对照0.66 个百分点，无显著差异，大喇叭口期和灌浆期分别低于对照0.32 和1.28 个百分点，无显著差异，表明深松配施有机肥并未对10～20 cm 土层内含水量产生显著影响。T3 在拔节期和大喇叭口期分别高于T2 处理1.75 和0.88 个百分点，表明T3 与T2 相比有利于玉米这两个生育时期该范围土层内土壤水分的保持；灌浆期T3低于T2处理1.03个百分点，无显著差异，表明T2 与T3 对玉米拔节期10～20 cm 土层内含水量的影响处于同一水平。

表2 深松配施有机肥对玉米田土壤含水量的影响 （%）

2.2 深松配施有机肥对玉米田土壤容重的影响

由表3可知，深松以及深松配施有机肥均会对玉米田土壤容重产生影响。从0～10 cm 土壤容重的变化上来看，从拔节期至灌浆期，T1 容重表现出升高的变化，大喇叭口期和灌浆期分别比拔节期提高了1.71%和5.13%，T2 保持不变，T3 表现出升高的变化，其中大喇叭口期和灌浆期分别比拔节期提高了2.73%和5.45%。不同处理比较来看，T2 在拔节期至灌浆期分别比T1 降低了2.56%、4.20%和7.32%，其中拔节期差异不显著，大喇叭口期和灌浆期差异显著；T3 分别比T1 降低了5.98%、5.04%和5.69%，差异显著，表明T3 与T1 相比对降低玉米田0～10 cm 土壤容重效果达到了显著水平；T2 与T3 相比无显著差异，表明这两个处理对0～10 cm土壤容重的影响处于同一水平。从10～20 cm 土层容重变化上来看，T1、T2 均表现出随着生育时期延后而升高的变化，T3 表现出降低的变化，其中大喇叭口期和灌浆期分别比拔节期降低了1.71%和2.56%。从不同处理比较来看，T2 分别比T1降低了2.48%、4.03%和5.51%，拔节期差异不显著，大喇叭口期和灌浆期差异显著；T3 分别比T1 降低了3.42%、7.83%和11.40%，差异显著，表明T3 与T1相比在玉米生长季节可以显著降低玉米田10～20 cm土壤容重。T3 在大喇叭口期和灌浆期分别比T2 降低了3.36%和5.00%，差异显著，表明在这两个生育时期T3 与T2 相比可以显著降低10～20 cm 土壤容重。

表3 深松配施有机肥对玉米田土壤容重的影响 （g/cm3）

2.3 深松配施有机肥对玉米根系干物质积累的影响

由图1 可知，不同处理在玉米的不同生育期对玉米根系干物质积累的影响存在差异。拔节期，T3 分别比T1、T2 处理提高了155.38%、21.72%，差异显著，表明T3 与T1、T2 相比在拔节期会显著促进玉米根系生长。大喇叭口期，T3 分别比T2 提高了9.67%，无显著差异，表明深松结合施肥与深松处理相比在大喇叭口期不会对玉米根系干物质积累产生显著影响；T2、T3 分别比对照提高了87.26%和105.36%，差异显著，表明T2、T3 在大喇叭口期均可以显著促进玉米根系干物质积累量增加。灌浆期，T3 比T2 提高了16.66%，差异显著，表明在灌浆期T3 与T2 相比对促进玉米根系生长效果显著；T2、T3 分别比对照提高了61.77%和88.72%，差异显著，表明玉米生产中无论是深松还是深松结合使用有机肥均可以显著促进玉米根系干物质积累量增加。

2.4 深松配施有机肥对玉米地上部干物质积累的影响

由图2 可知，不同处理对玉米地上部干物质积累的影响存在差异。拔节期，T2 处于最高值，分别比T1、T3 提高了26.28%和2.40%，其中T2 与T3 之间无显著差异，T2、T3 均显著高于对照，表明深松和深松配施有机肥对玉米拔节期干物质积累量的影响处于同一水平；大喇叭口期T3 处于最高值，分别高于T1、T2 处理47.41%、11.24%，其中T2 与T3 之间无显著差异，T2、T3 均显著高于对照；灌浆期T2、T3 分别高于对照84.28%和69.02%，其中T2、T3 之间无显著差异，2 个处理均显著高于对照。从玉米地上部干物质积累量变化上来看，深松配施有机肥与深松处理对玉米地上部干物质积累量的影响处于同一水平，但是两个处理均显著高于对照。

2.5 深松配施有机肥对玉米株高的影响

由图3 可知，玉米株高随着生育时期延后表现出一直增加的变化，不同处理对玉米株高的影响存在差异。从拔节期至灌浆期，T2 株高处于最高值，与对照相比分别提高了12.61%、8.68%和4.57%，差异显著，表明T2 对促进玉米株高增加效果比较显著。T3 分别比对照提高了7.81%、2.73%和2.11%，其中拔节期差异显著，大喇叭口期和灌浆期2 个处理之间无显著差异，表明在这两个生育时期，T3 虽然促进了玉米株高的增加，但是效果不显著。T3 分别低于T2 处理4.46%、5.80%和2.40%，无显著差异，表明T2、T3对玉米株高的影响处于同一水平。

2.6 深松配施有机肥对玉米产量的影响

由图4 可知，不同处理对玉米产量产生了一定的影响。从试验结果来看，深松结合施用有机肥对提高玉米产量效果最佳，与对照相比提高了28.79%，差异显著，表明该处理对提高试验地玉米产量效果比较显著；T3 产量比T2 提高了6.13%，差异显著，表明在深松基础上施用有机肥对提高玉米产量效果显著优于单纯深松处理。T2 比对照提高了21.36%，差异显著，表明深松也可以显著提高玉米产量。

3 结论与讨论

深松土壤可以改善土壤的通透性，提高土壤保墒能力，协调土壤水肥气热，促进植物生长[5,9]。从试验结果来看，深松和深松配施有机肥处理提高了玉米田土壤拔节期和大喇叭口期0～10 cm土壤内的含水量，这对促进玉米早期生长比较有利。灌浆期T2、T3 处理在0～20 cm 土层内的含水量均低于对照，表明这2个处理不利于玉米生育后期土壤保持水分，分析原因这可能与深松以及施用有机肥导致土壤较对照疏松，增大了水分蒸发速率，从而不利于水分的保持，李金凤等[10]研究认为出现在这种现象的原因与深松导致表层水分渗透至深层土壤有关。深松可以改善土壤物理性能，降低土壤容重，提高土壤孔隙率，促进植物生长[11]；施用有机肥也可以改善土壤的理化性状，降低土壤容重[12]；从深松配施有机肥的效果来看，T3降低了0～20 cm 土层的容重，而在大喇叭口期和灌浆期的10～20 cm 土层容重，T3 处理显著低于T2，表明深松配施有机肥对降低10～20 cm 土层容重效果显著优于单纯深松。深松可以促进植物生长，提高干物质积累量[13]，而施用有机肥同样可以提高植物干物质积累量增加[14]，从试验结果来看，T3 对促进玉米灌浆期根系干物质积累量增加效果显著优于T1 和T2，表明在深松基础上施用有机肥显著促进了玉米根系生长，而深松与对照相比也可以显著促进玉米根系干物质积累量增加，这与陈聪聪[15]的研究结果相似，表明深松对植物根系生长具有良好的促进作用。从地上部干物质积累变化上来看，T2、T3 干物质积累量无显著差异，表明深松施用有机肥与单纯深松相比不会对玉米地上部干物质产生显著影响，这也表明深松基础上施用有机肥对玉米地上部干物质积累的影响效果有限。从玉米株高变化上来看，拔节期T2、T3 均显著高于对照，大喇叭口期和灌浆期T3 与对照之间无显著差异，表明深松结合施用有机肥对促进玉米早期苗高生长效果显著，后期不明显。T3 产量显著高于对照和T2，表明深松基础上施用有机肥有利于玉米产量提高。因此生产上建议采用深松配施有机肥的耕作方式。