玉米是中国种植面积最大的作物，也是宁夏三大粮食作物之一，占宁夏粮食总产量比重的45.7%。种植区域主要集中在引黄灌区，占宁夏玉米种植总面积的75%，由于良好的光、热自然条件和灌溉系统，宁夏玉米单产水平高于全国平均水平。近年来玉米生产能力稳步提高，但玉米单产的增长速率却逐步降低。宁夏玉米田土壤耕层深度平均16.5 cm，普遍存在土壤耕层深度变浅，土壤结构紧实，有效耕层土壤量显著减少的问题。宁夏农垦机械化覆盖率较高，目前机械整地作业仍然停留在犁、耙、耥之上，土壤耕层明显存在的“浅、实、少”问题已成为制约进一步提高玉米产量的限制因素。“粉垄栽培技术”是采用专用粉垄机，垂直旋磨粉碎成垄，一次性完成犁、耙、起垄、开沟的新耕作方法，具有深松活土、强根壮体、增“源”扩“库”的作用。
一、材料与方法
（一）试验地概况
试验地位于宁夏引黄灌区农垦平吉堡现代农业示范园区，地处北纬38°24′，东经106°01′，海拔1 120 m，年均降雨量169 mm，年平均气温8.5℃，大于等于10℃的活动积温3 298.1℃，年日照时数3 000 h，无霜期160 d左右。土壤类型为淡灰钙土，土壤肥力中等。土壤剖面分三个层次：常年平均耕作层20 cm，犁底层厚10 cm，黄土层20 cm，50 cm以下偏砂壤土。
（二）供试材料
供试玉米品种：先正达408（中早熟品种）。
（三）试验方法
试验设2个处理，分别为粉垄整地和传统整地，以传统整地为对照（CK），3次重复，采用对比法设计，小区面积1 000 m2。
粉垄整地采用广西五丰机械有限公司提供的58.8 kW·h第二代双组双钻头粉垄机交叉作业，全面深松垂直旋磨粉碎土壤，平均粉垄深度40 cm。传统整地采用90 kW·h时的拖拉机犁耙整地，平均整地深度20 cm。栽培管理与当地生产田相同，灌溉采用滴灌水肥一体化技术。
4月15至18日粉垄整地，4月22日灌水，5月6日播种，平均行距60 cm，平均株距23 cm，密度71 880株/hm2。5月26日中耕，6月11日中耕追复合肥600 kg/hm2，6月21日滴灌，7月17日滴灌滴肥，8月14日第三次滴灌滴肥，每次灌溉量600 m3/hm2，施滴灌专用肥（25∶8∶19）150 kg/hm2。9月22日收获，全生育期124 d。全生育期有效降水达到170 mm。
二、测定项目与方法
（一）土壤理化性状及土壤容重测定
土壤样品于种植前和收获后采集。采用五点取样法，每个处理分2个层次（0～20 cm，20～40 cm），测定土壤理化性状。土壤容重的测定采用环刀法，土壤含水量采用烘干法。
（二）根的测定
每个处理在苗期、拔节期、吐丝期、成熟期选择有代表性的连续植株10株，测定两种栽培方式下玉米的根长、根数、根干重和根冠比。为尽可能保证根系完整，结果接近实际情况，采用整根挖取法，并获得根重、根长的信息（文中根长指的是单株主体根长）。根、冠生物量的测定：将所取玉米单株的根、冠分离，采用烘干称重法测定。根冠比为根系生物量（g）/地上部生物量（g）。
（三）农艺性状测定
每个处理选择有代表性的连续10株，分别调查苗期（MQ）、拔节期（BJ）、小喇叭口期（XK）、大喇叭口期（DK）、吐丝期（TS）、蜡熟期（LS）、成熟期（CS）的株高、叶面积等农艺性状，成熟期测定株高和产量及其构成因子等。叶面积采用长乘宽系数法。
（四）数据分析方法
采用Excel 2007和DPS 7.05统计分析软件进行方差分析。
三、结果与分析
（一）土壤性状变化
不同耕作措施对土壤物理性状和理化性状有显著影响。土壤容重是土壤重要的物理性质，是衡量土壤紧实程度的一个指标。从表3-3-1可知，收获后土壤容重比种植前低，种植前和收获后，粉垄处理与对照相比，0～20 cm土层土壤容重分别降低3.05%、1.41%，20～40 cm土层土壤容重分别降低7.41%、4.58%。这表明粉垄降低了土壤容重，对于土壤保持水分有促进作用，但经方差分析得出各处理间土壤容重差异不显著。
表3-3-1 不同耕作处理对土壤容重及土壤含水量的影响
注：*表示种植前粉垄处理与对照相比（P<0.05）。
由于粉垄土壤容重降低，增加了土壤孔隙，土壤含水量也随之发生变化。种植前，粉垄土壤疏松，表层土壤水分失墒较快。粉垄0～20 cm土壤含水量比对照低1.24%，20～40 cm土壤含水量比对照高2.37%。种植前20～40 cm土壤水分粉垄与对照相比差异显著，收获后，粉垄处理土壤含水量高于对照，0～20 cm土壤含水量高2.5%，20～40 cm土壤含水量高0.55%。由此可见粉垄提高了土壤含水量，增加了土壤保水性能。
由表3-3-2可知，传统耕作方式下0～20 cm土层土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾比20～40 cm土层含量高，粉垄土壤pH增加，养分含量也随之变化，粉垄0～20 cm全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量比20～40 cm土层含量高，但全盐和有机质含量20～40 cm高于0～20 cm。说明粉垄增加了深层土壤有机质和全盐含量。粉垄较对照有机质、有效磷含量增加，全氮、碱解氮含量降低；全盐0～20 cm含量降低0.58 g/kg，20～40 cm含量增加0.33 g/kg；速效钾0～20 cm含量增加5 mg/kg，20～40 cm含量降低36 mg/kg。
表3-3-2 土壤理化性状
收获后土壤pH高于种植前，有机质含量较种植前降低。粉垄较对照土壤有机质、全氮、碱解氮含量增加，全盐含量降低，有效磷0～20 cm含量增加12.35 mg/kg；20～40 cm含量降低5.3 mg/kg，速效钾0～20 cm含量降低24 mg/kg，20～40 cm含量增加42 mg/kg。
由表3-3-1、3-3-2可知粉垄与传统耕作方式相比，粉垄具有以下优势：耕作层土壤深厚，土壤容重降低，提高土壤蓄水保墒的能力，土壤更疏松，土粒更细碎，土壤养分更容易被激活释放，提高土壤调节水、气、热的能力，增加土壤有效养分的供给。
（二）玉米根系生长变化
由表3-3-3可知，苗期粉垄玉米的根长、根数、根干重、根冠比均低于对照，粉垄玉米苗期根系生长不及对照。随着玉米生育进程的延续，粉垄玉米根系生长速率加快，同一生育时期粉垄玉米根长、根干重、根冠比均高于对照，吐丝期根系生长最旺盛，成熟期根系老化，根长有所下降，但成熟期粉垄玉米根冠比大于对照，表明粉垄有利于玉米生育后期减缓根系衰老。已有研究表明深层根系对玉米地上部营养生长和产量构成具有重要作用，而且越到后期，深层根系这种作用越大，由此可见，与传统耕作方式相比粉垄栽培有利于根系吸收水分、养分，为玉米增产打下基础。
表3-3-3 不同整地方式下玉米根系发育特征
注：根长为主体根长度。
（三）不同耕作方式玉米地上部生长发育变化
由于粉垄整地苗床深厚、土壤疏松、土壤水分散失快等因素对苗期生长有一定影响，从图3-3-1、图3-3-2可知粉垄玉米苗期和拔节期的株高、地上部干重、叶面积指数均低于对照，随着玉米生育期的延续，在粉垄技术创造良好土壤环境下，粉垄玉米株高、地上部干重、叶面积指数高于对照。由此可见，粉垄栽培对玉米生长发育的影响主要表现为前期生长弱，后期生长后劲足。
图3-3-1 不同耕作方式株高与地上部干重比较
图3-3-2 不同耕作方式玉米叶面积指数动态变化
（四）不同耕作方式对玉米植株性状及产量的影响
由表3-3-4可知，粉垄栽培方式较对照株高增加2.91 cm，穗位降低5.35 cm，秃尖减少0.43 cm，穗长增加1.15 cm；穗粒数增加39粒，出籽率显著增加4.59%。粉垄栽培方式产量高于传统整地方式，前者较后者增产12.1%，差异极显著。
表3-3-4 不同耕作方式对玉米产量性状的影响
注：*表示粉垄与对照相比（P<0.05）。
四、结论
1.打破了犁底层，增加土壤持水能力，与传统耕作方式相比，可使0～20 cm土层土壤容重降低3.05%，20～40 cm土层土壤容重降低7.41%。
2.由于土壤容重降低，土壤孔隙度增加，改善土壤水、气、热三相比，土壤pH升高，有机质及速效养分含量随之变化。粉垄整地后，0～20 cm、0～40 cm有机质含量分别增加2.32 g/kg、4.49 g/kg，收获后，0～20 cm、0～40 cm有机质含量分别增加4.52 g/kg、5.09 kg。
3.“粉垄栽培”促进玉米根系发育，根长比传统耕作方式下的增加16.69 cm，平均根数增加3条，促使“粉垄栽培”玉米产量比传统耕作下的增加12.1%。
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