深松和培肥对旱地农田土壤水分保蓄能力及玉米生长的影响

我国干旱半干旱地区,水资源严重匮乏,干旱频繁发生。耕作制度上,由于现有传统的浅旋耕耕作及近20多年小型农机具在田间反复操作,使得耕地形成坚实的犁底层,土壤结构紧实、物理性状变劣。施肥制度上,长期单一施用化肥,土壤供肥能力和保水性能差。犁底层的存在和养分胁迫是制约降雨高效利用的主要因素。为了增加农田土壤蓄水保墒能力,本文研究了深松结合秸秆还田耕作技术和深松结合有机肥措施对晋中北部地区两种主要类型土壤(粘土和壤土)的物理化特性和土壤水分保蓄能力的影响以及玉米生长的响应,旨在为土壤的扩蓄增容和早地农业的可持续发展提供理论和实践依据。研究结果如下： 1深松和培肥对农田土壤理化特性的影响 深松可以打破土壤犁底层,显著降低粘土和壤土10-30cm土层范围内的土壤容重；调节土壤孔隙度,增加粘土10～30cm土层范围内的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度,增加壤土10-30cm土层范围内的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和20-30cm土层土壤非毛管孔隙度；改善粘土和壤土20-30cm土层土壤固、液、气三相状况；深松结合连年秸秆还田进一步优化了壤土耕层环境,同时显著降低玉米拔节期土壤地表结皮的厚度和紧实度,缓解了土壤板结状况,增加了降雨入渗。深松结合秸秆还田和深松及农家肥均不同程度的增加了0-30cm土层范围内的土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量。 2深松和培肥对农田土壤水分含量的影响 壤土上,深松结合秸秆还田和深松均增加了播前0～120cm土层范围内的土壤含水量；深松和秸秆还田均显著提高了玉米拔节期和大喇叭口期0～60cm土层土壤含水量；秸秆还田也显著提高了玉米抽雄吐丝期和灌浆中期0～60cm土层和成熟期0-200cm土层土壤含水量,而深松处理效果均不明显。粘土上,深松增加了播前0-200cm土层范围内的土壤含水量,但显著降低了20-30cm土层土壤含水量；深松对玉米拔节期0～60cm土层土壤含水量影响显著,农家肥及其互作效应均不明显；深松和不同用量农家肥处理均对玉米大喇叭口期0～60cm土层土壤含水量均无显著影响,但其互作效应显著,以深松结合中量和高量农家肥处理效果最好；深松和不同用量农家肥处理及互作效应均对玉米抽雄吐丝期0～60cm层土壤含水量无显著影响；不同用量农家肥处理均显著增加了玉米灌浆中期0～60cm土层土壤含水量,但深松及互作效应不明显；深松和不同施用量农家肥处理均显著增加了玉米成熟期0～200cm土层土壤含水量,但其互作效应不明显。 3深松和培肥(?)玉米根系分布、形态特征和活力的影响 深松结合秸秆还田和深松与旋耕处理相比,玉米根系在土壤0～20cm土层的分布相对减少,较多根系向下伸长生长,20cm土层以下根干重、根长密度、根表面积密度和根体积密度均大于旋耕处理。从整个土壤剖面看,深松结合秸秆还田处理下根干重密度、根表面积密度和根体积密度所占比例在40cm土层以下较深松处理有所提高,其原因可能是深松结合秸秆还田处理相对良好的肥水条件更进一步促进了玉米根系的下扎。深松结合秸秆还田、深松和农家肥也同时使玉米在抽雄吐丝期根系伤流量不同程度增加。因此,通过深松结合有机培肥可以构建合理的耕层结构,促进根系的固定和下扎,缓解根系生长空问的胁迫,使根系在土壤中合理分布,增加根系活力。 4深松和培肥对玉米叶水分和光合效率的影响 深松结合秸秆还田、深松和农家肥均提高了玉米在不同生育时期的叶水势、叶片相对含水量,并使玉米在生长后期叶片始终具有较高的SPAD值。说明深松结合秸秆还田、深松和农家肥处理可以较长时间地维持玉米叶片相对较高的SPAD值,即延长了叶片的功能期,延缓了叶片的衰老进程,有利于玉米高产的形成。深松结合秸秆还田处理明显的提高了玉米的光合速率、蒸腾速率和气孔导度；不同施用量农家肥处理也不同程度的增加了玉米在拔节期、抽雄吐丝期和灌浆中期的光合速率、蒸腾速率和气孔导度,而深松作用不明显,深松和农家肥的互作效果亦不明显。 5深松和培肥对玉米生长发育、产量、品质和水分利用效率的影响 深松结合秸秆还田和施用中、高量农家肥可显著提高玉米在大喇叭口期、抽雄吐丝期和灌浆中期的株高和茎粗,降低穗位与株高之比和叶片衰老指数。深松结合秸秆还田、深松处理和不同施用量农家肥处理显著提高了玉米成熟期籽粒蛋白质含量。深松结合秸秆还田和深松处理也显著增加了玉米籽粒产量。粘土上,深松对玉米籽粒产量影响显著,农家培肥对籽粒产量影响显著,但深松与农家肥的互作效应不显著。深松结合秸秆还田和深松处理均不同程度的提高了水分利用效率和降雨利用效率。粘土上,深松对水分利用效率和降雨利用效率影响均明显,农家肥对水分利用效率和降雨利用效率影响达极显著水平,但深松与农家肥的互作效应不明显。