夏玉米高产的土壤物理结构调控方法.pdf

一种针对夏玉米高产的土壤物理结构的调控方法，属于农业生产技术领域。本发明的调控方法是(1)播前深耕(松)：在夏玉米前茬作物播种前，对土壤进行深耕(松)，耕作深度为30-35cm，通过深耕使0-20cm的土层容重为1.2-1.3g/cm3，20-40cm的土层容重为1.3-1.4g/cm3，每亩增施15公斤尿素；(2)播后起垄：在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距70-80cm，窄行间距40-50cm，玉米拔节期，进行中耕培土起垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高15-20cm，垄面宽50-60cm。本发明能够显著降低免耕夏玉米土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤物理性状，提高土壤生物活性和增强生物肥力，促进玉米根系的生长发育和增强根系活力，显著提高了作物产量和效益。

1.  一种针对夏玉米高产的土壤物理结构的调控方法，其特征在于：
(1)播前深耕(松)：在夏玉米前茬作物播种前，对土壤进行深耕(松)，耕作深度为30-35cm，通过深耕使0-20cm的土层容重为1.2-1.3g/cm³，20-40cm的土层容重为1.3-1.4g/cm³，每亩增施15公斤尿素；
(2)播后起垄：在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距70-80cm，窄行间距40-50cm，玉米拔节期，进行中耕培土起垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高15-20cm，垄面宽50-60cm。

2.  根据权利要求1所述的针对夏玉米高产的土壤物理结构的调控方法，其特征在于：所述的垄形呈梯形。

夏玉米高产的土壤物理结构调控方法
技术领域
本发明属于农业生产技术领域，涉及一种农作物高产的土壤调控方法，具体地说是一种针对夏玉米高产的土壤物理结构的调控方法。
背景技术
玉米是中国重要的粮食作物之一，2008年全国玉米种植面积已达4.3亿亩，河南省的夏玉米种植面积也达到4300多万亩，并有进一步扩大趋势。玉米生产与我国粮食安全和社会的可持续发展有着密切关系，不断增加玉米产量和提高土地的可持续生产能力已经成为现代农业发展的主要目标，也是粮食安全的重要保证。
耕地是粮食生产与供应的基本资源，是农业的基本要素。近些年由于多方面原因，我国耕地资源整体质量欠佳，土壤环境质量-尤其土壤物理环境呈恶化趋势，绝大多数地块存在诸如土壤板结、耕层浅薄、耕性差、犁地层变厚、贫瘠砂姜层等主要限制因素。据农业部调查显示，目前我国土壤耕层只有15-17cm，土壤耕作层的浅薄，导致了一系列的负面效应：如作物根系难以下扎，无法充分利用下层水肥，容易倒伏；雨水充沛季节，水难以入渗，形成地表径流，肥水流失，干旱季节根系难以利用地下水源，导致产量下降，严重影响国家粮食安全和农业可持续发展。而作为粮食主产区的黄淮海地区同样存在耕层浅薄，下层紧实层变厚，土壤结构变差，接纳自然降水能力降低，三相比例失调，犁底层的阻隔作用越发严重，特别是20-40cm土层问题尤为突出，已经成为该区耕地土壤高产的主要限制因素之一。虽然以往有研究通过翻耕或深耕等方式来降低耕作层的容重，打破犁底层，但对耕作深度和土壤物理指标的定量化描述欠缺。
发明内容
本发明的目的在于针对黄淮海粮食主产区土壤结构存在的问题，以改善土壤结构、增强土壤蓄水蓄肥能力，实现土壤的高效持续利用为目标，提供一种针对夏玉米高产的土壤物理结构的量化调控方法，为该地区实现粮食大面积丰产和土壤的可持续利用提供有效途径。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明是针对夏玉米高产的土壤物理结构的调控方法：
(1)播前深耕(松)：在夏玉米前茬作物(小麦、油菜或其它农作物)播种前，用大功率动力机械对土壤进行深耕或者深松，耕作深度为30-35cm，深松深度为40-45cm，使0-20cm的土壤耕层容重为1.2-1.3g/cm³，20-40cm土壤耕层容重不高于1.4g/cm³，同时结合秸秆还田增施15公斤尿素；
(2)播后起垄：在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距70-80cm，窄行间距40-50cm，玉米拔节期(即6片全展叶时)，结合苗期施肥，进行中耕培土起垄，要求双行大垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高15-20cm(距垄沟)，垄宽50-60cm。
所述的垄形呈梯形。
本发明采用深耕(松)加起垄后增加了玉米根系的活土层厚度，使得土壤耕作层的厚度增加到了35cm以上，土壤肥力大大增加；同时由于播前的深耕(松)，降低了土壤容重，促进根系延伸，扩大根系吸收面积，增加了根干重和根系活力，有效延缓了后期根系衰老，深耕(松)也增加了土壤的蓄水保肥能力，使得在雨季减少地表径流，干旱季节能充分利用地下水源。根系的健壮促进了地上部的物质积累和一系列生理功能的增强，起到增源扩库作用，致使玉米穗大粒多，产量提高。
本发明能够显著降低免耕夏玉米土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤物理性状，提高土壤生物活性和增强生物肥力，促进玉米根系的生长发育和增强根系活力，显著提高了作物产量和效益。究其原因是深耕或深松改善了土壤物理结构，使得土壤“三相”比例协调，增加了土壤蓄水保肥能力，同时垄作加厚了耕作层，使根系周围形成了“疏松通气，地力肥沃”的微域环境。本发明以其有效改善土壤结构，增强土壤肥力，显著提高产量等优越性，加之具有较强的可操作性，很有必要在全国尤其在黄淮海免耕直播夏玉米区加以实施，在该区应用后必将发挥其突出优势，取得显著的生态、经济和社会效益。
具体实施方式
实施例1
本发明人采用本发明的方法在河南农业大学科教园区进行了多年的试验，采用微区模拟试验，人工模拟深耕或深松后各层适宜土壤容重，即0-20cm土层容重设计为1.2g/cm³，20-40cm土层容重设计为1.3g/cm³。在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距75cm，窄行间距45cm，出苗后拔节期，结合施肥进行中耕培土起垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高20cm，垄宽45cm。与容重设计接近大田实际的(对照)1.2g/cm³(0-20cm)和1.6g/cm³(20-40cm)进行对比试验，对本发明技术在3种土壤类型(潮土、砂礓黑土和黄褐土)上玉米根系的生长、根系活力等有益效果进行了调查分析。
1.本发明对玉米根系形态和生理活性的影响
表1两种方式对不同土壤类型上玉米根系性状的影响

由表1知，本发明夏玉米根系长度和根干重明显增加，尤其是在拔节后增加更显著，在3种土壤类型上吐丝和成熟期根长度平均增加幅度为41.9％和27.5％，根重增加幅度为35.9％和32.3％；3种土壤类型上尤其以质地粘重的砂礓黑土和肥力基础差的黄褐土增加幅度较大，其根长平均增幅分别达55.0％和23.1％，根重增幅达49.4％和40.3％。同时本发明应用后还表现出玉米后期根系活力和根系ATP酶活性的提高，增加幅度达35.8％和27.4％，有效延缓了根系后期衰老，起到了调土壮根的作用。
2.本发明对土壤物理性状和生物性状的影响
表2两种方式对土壤容重和孔隙度的影响

由表2可知，本发明土壤起垄后，垄面土壤容重比对照降低4.38％～7.95％，土壤孔隙度比对照提高4.69％～10.53％。30～40cm土层，无论是垄面还是垄沟，土壤容重均小于对照，而土壤孔隙度均大于对照。可见，本发明应用后使作物生长的垄面土壤容重降低，孔隙度增大，更有利于作物根系延伸和生长。
表3两种方式下根际土壤微生物数量比较(个/g干土)

表4两种方式下根际土壤酶活性比较

本发明不仅改善了土壤物理性状，同时也有效提高了土壤的生物活性。从表3、4可知，本发明夏玉米根际土壤细菌、真菌和放线菌数量明显高于对照，且差异达到显著水平，不同微生物群落尤其以细菌和真菌增幅最显著。本发明在拔节期、吐丝期和成熟期微生物数量总和分别比对照增加97.46％、94.40％和98.13％。同时本发明也明显改善了土壤酶活性，除中性磷酸酶外，土壤蔗糖酶活性、蛋白酶活性和脲酶活性均表现出明显增加。
3.本发明对产量和效益的影响
表5垄作和平作夏玉米产量性状比较

表6垄作和平作夏玉米产量性状比较

从两年产量看(表5)，本发明栽培方式下夏玉米产量性状表现较好。与对照相比，表现为夏玉米穗粒数增加，秃尖长变短，千粒重提高；穗粒数和千粒重增加幅度分别达3.8％和4.42～6.24％。本发明应用后实际产量增产幅度为5.91～12.84％，与对照差异达到显著水平。
实施例2
采用本发明的方法在河南省浚县农科所试验田进行大田试验：
实验组：在夏玉米前茬作物播种前，对土壤进行深耕，耕作深度为30cm，使0-20cm的土壤耕层容重为1.2g/cm³，20-30cm的土壤耕层容重1.3-1.4g/cm³，每亩配施15公斤尿素。在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距70cm，窄行间距40cm，出苗后拔节期，苗期施N肥7Kg/亩，进行中耕培土起垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高15cm，垄宽40cm。
对照组：在夏玉米前茬作物播种前，土壤耕作深度为20cm，每亩配施15公斤尿素。在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距70cm，窄行间距40cm，苗期施N肥7Kg/亩。
本发明栽培方式下夏玉米产量性状表现较好。与对照相比，穗粒数有所增加，夏玉米秃尖长变短，千粒重提高4.5％，本发明实际产量增产幅度为6.2％。
实施例3
采用本发明的方法在河南省许昌县陈曹乡进行大田试验：
实验组：在夏玉米前茬作物播种前，对土壤进行深耕，耕作深度为35cm，使0-20cm的土壤耕层容重为1.3g/cm³，20-40cm的土壤耕层容重1.3-1.4g/cm³，每亩配施15公斤尿素。在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距75cm，窄行间距45cm，出苗后拔节期进行中耕培土起垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高18cm，垄宽45cm。
对照组：在夏玉米前茬作物播种前，土壤耕作深度为20cm，每亩配施15公斤尿素。在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距70cm，窄行间距40cm，苗期施N肥7Kg/亩。
本发明栽培方式下夏玉米产量性状表现较好。与对照相比，穗粒数有所增加，夏玉米秃尖长变短，千粒重提高5.2％，本发明实际产量增产幅度为8％。
实施例4
采用本发明的方法在河南省方城县农业综合项目开发区进行大田试验：
实验组：在夏玉米前茬作物播种前，对土壤进行深耕，耕作深度为40cm，使0-20cm的土壤耕层容重为1.2g/cm³，20-40cm的土壤耕层容重1.3-1.4g/cm³，每亩配施15公斤尿素。在玉米播种时要求宽窄行播种，宽行间距80cm，窄行间距50cm，出苗后拔节期进行中耕培土起垄，在玉米宽行内开沟，窄行培土起垄，垄高20cm，垄宽50cm。
对照组：同实施例1。
本发明栽培方式下夏玉米产量性状表现较好。与对照相比，穗粒数有所增加，夏玉米秃尖长变短，千粒重提高6.1％，本发明实际产量增产幅度为10.3％。