小麦玉米轮作区周年耕作模式对夏玉米生长的影响

摘要 [目的]探究冬小麦夏玉米区周年不同耕作模式对夏玉米生育期、干物质积累及产量的影响，为基于机械化的新型耕作制度改革提供科学依据。[方法]以冬小麦夏玉米周年耕作模式为研究对象，于2018—2021年进行了连续 3年的大田试验。采取裂区设计，小麦季设旋耕、深松加旋耕和深翻加旋耕3个主处理，玉米季设免耕播种、灭茬播种、灭茬旋耕播种3个副处理，调查夏玉米生育期和主要的农艺性状，测定夏玉米各生育期叶面积、干物质累积和产量。[结果]深松免耕周年耕作措施的夏玉米出苗率高、苗期整齐度好;深松或深翻与免耕或灭茬组成的周年耕作模式动态叶面积大，干物质累积量多，其玉米平均产量均在12 300 kg/hm2以上，显著高于其他周年耕作组合。[结论]小麦季深松或深翻与玉米季灭茬或直播的周年耕作模式，尤其小麦季深翻与玉米季灭茬的周年耕作模式在黄淮海一年两熟区可显著提高夏玉米产量，带动德州市粮食大面积均衡增产，助力德州市吨半粮生产能力建设。

关键词 周年耕作;夏玉米;深翻;深松;产量

中图分类号 S 513文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）14-0031-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.14.008

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Annual Tillage Patterns on the Growth of Summer Maize

ZHAO Dong-bo，GAO Jian-sheng，GUO Liang-hai et al （Dezhou Academy of Agricultural Science， Dezhou， Shandong 253015）

Abstract [Objective] To explore the effects of annual different tillage patterns on the growth period， dry matter accumulation and yield of summer maize in winter wheat and summer maize area， so as to provide scientific basis for the reform of new farming system based on mechanization. [Method] Taking the annual tillage pattern of winter wheat and summer maize as the research object， field experiment was carried out for three consecutive years from 2018 to 2021. The split-plot design was adopted. Three main treatments of rotary tillage， subsoiling plus rotary tillage and deep turning plus rotary tillage were set in the wheat season， and three sub-treatments of no tillage sowing， stubble killing sowing and stubble killing rotary tillage sowing were set in the maize season. The growth period and main agronomic characters of summer maize were investigated， and the leaf area， dry matter accumulation and yield of summer maize in each growth period were measured. [Result] The annual tillage measures of subsoiling and no tillage had high seedling emergence rate and good seedling uniformity. The annual tillage model composed of subsoiling or deep turning and no tillage or stubble has large dynamic leaf area and large dry matter accumulation. The average yield of maize was more than 12 300 kg/hm2， which was significantly higher than other annual tillage combinations. [Conclusion] The annual tillage mode of subsoiling or deep turning in wheat season and stubble elimination or direct seeding in maize season， especially the annual tillage mode of deep turning in wheat season and stubble elimination in maize season could significantly improve the yield of summer maize in the double cropping area of Huang-Huai-Hai， which was expected to drive the balanced increase of grain production in a large area in Dezhou City and help the construction of production capacity of tons and a half of grain in Dezhou.

Key words Annual farming;Summer corn;Deep turning;Deep loosening;Yield

玉米是我国第一大粮食作物，在保障国家粮食安全中占有重要地位[1]。由于耕地资源限制及种植业结构调整，2015年全国玉米种植面积4 496.84万hm2，之后逐年减少，2020年降至4 126.43万hm2;2015年玉米单产5 892.85 kg/hm2，2020年达到6 316.97 kg/hm2（国家统计局https：//data.stats.gov.cn/adv.htm？m=advquery&cn=C01）。黄淮海地区是我国玉米的主产区之一，目前农户普遍采用小麦季旋耕播种、玉米季免耕播种、双季秸秆还田的耕作措施，长期“旋耕免耕”的耕作组合造成该地区耕层变浅、犁底层上升、土壤环境变差，进而导致作物产量降低[2-5]。蒋飞等[6]研究表明，鲁西南地区秸秆全层深翻处理下，玉米开花期、叶面积和叶干重均增加，整株干重在开花期和成熟期均明显高于免耕，产量比免耕和旋耕分别高10.6%和4.3%;刘洋等[7]研究表明，在辽西地区一次全方位深松、连年秋翻、连年沟垄交替深松，单从玉米产量来看，以一次全方位深松效果最为明显，比对照增产13.7%;吕巨智等[8]研究表明，广西热带地区春季深松和夏季免耕播种条件下，玉米单株干物质积累量较传统耕作增加26.41%。前人对玉米播种前的耕作方式研究较多，结果表明受光照、降雨、土壤等因属影响，不同玉米生产区对应的优势耕作模式并不相同[9];而对于黄淮海冬小麦-夏玉米一年两熟轮作区，周年不同耕作措施对夏玉米的影响研究较少。鉴于此，笔者通过系统研究小麦季与玉米季周年不同耕作组合对玉米生长发育及产量的影响，探究黄淮海冬小麦-夏玉米一年两熟轮作区优势耕作组合，为基于机械化的新型耕作制度改革提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于山东省德州市德城区黄河涯镇（116.346 7°E，37.360 0°N），该地属于暖温带大陆性气候，雨热同期，降水主要集中在7—9月份，降水量年份间差异较大（图1）。试验区属于典型的冬小麦-夏玉米轮作区，此前长期采用“小麦季秸秆粉碎还田旋耕后播种、玉米季秸秆覆盖还田免耕播种”的保护性耕地措施。试验区以砂质土壤为主，土壤肥沃，呈弱碱性，试验地0～20 cm土层基础理化性状如下：有机质18.15 g/kg，全氮1.08 g/kg，全磷1.03 g/kg，全钾18.9 g/kg，速效磷21.3 mg/kg，速效钾140.8 mg/kg，pH 7.7。

1.2 试验材料

试验玉米品种为当地主栽品种登海605;小麦品种为济麦22。

1.3 试验设计

2018—2021年试验采用裂区设计，小麦季设旋耕（A）、深松（B）和深翻（C）3个主处理，玉米季设免耕（X）、灭茬（Y）、旋耕（Z）3个副处理（表1）。小区面积12 m×20 m=240 m2，每个处理3个重复，第1年随机区组排列，以后固定位置。采用冬小麦-夏玉米一年两熟轮作模式，冬季种植“济麦22”并统一管理，不进行调查。夏季选用当地主栽品种“登海605”，6月中旬播种（表2），种植密度设定为75 000株/hm2，行距60 cm。玉米播种前基施复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，总养分 ≥ 45%）300 kg/hm2。3年的试验轮作过程中小麦和玉米的管理方式均相同，仅在耕作方式上有差异。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生育期。生育期的判定标准均为群体60%及以上植株达到某生育期。记载各处理玉米出苗、拔节期、大喇叭口期、抽雄期、吐丝期、成熟期、收获日期等。

1.4.2 苗期调查。小区内60%植株有4片可见叶片时调查出苗数，并连续测定20株株高，计算出苗率和出苗整齐度（出苗整齐度用苗期株高整齐度表示，即平均株高/标准偏差）。

1.4.3 叶面积。拔节期、开花期与成熟期，每小区连续测5株，测量每株玉米全部展开绿叶的叶长和最大叶宽，乘以0.75，累加得到全株叶面积。

1.4.4 干物质累积。在拔节期、大喇叭口期、开花期与成熟期，每小区连续选取5株，并将其分为叶片、茎鞘和籽粒3部分，分别烘至恒重后称重。

1.4.5 农艺性状调查。成熟期测量株高、穗位高和茎粗，每小区连续测量5株;调查小区株数、倒伏（含倒折）、空秆、双穗等农艺性状。

1.4.6

考种和测产。成熟期各小区选取中间2行统计收获穗数并实收测产，自然风干脱粒测产，采用谷物水分测定仪（PM-8188-A）测定籽粒含水量，计算玉米籽粒产量（折算为14%含水量）;随机选择20个果穗进行考种，调查穗粒数（穗行数×行粒数）、单穗重、穗长、穗粗、秃尖长等穗部性状。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019 进行数据整理;采用IBM SPSS Statistics 26软件统计和分析数据;采用单因素（one-way ANOVA）和Duncan’s法进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对玉米生育期的影响

由表3可知，除播种至出苗外，玉米季灭茬旋耕播种（AZ、BZ、CZ处理）的玉米各生育期略晚于玉米季免耕播种（AX、BX、CX处理）和灭茬播种（AY、BY、CY处理）;从夏玉米播种到成熟期的平均天数来看，AX和AY处理较短（107.0 d），AZ和BZ处理较长（108.7 d），最长平均天数处理与最短平均天数处理间差异显著。

2.2 不同处理对玉米苗期性状的影响

由表4可知，不同处理苗期株高由高到低依次为AY处理>AX处理>AZ处理、BY处理>BX处理>BZ处理、CX处理>CY处理>CZ处理，玉米季免耕播种（AX、BX、CX处理）和灭茬后播种（AY、BY、CY处理）夏玉米出苗率较高，苗期平均株高较高，出苗整齐度较好，均优于玉米季灭茬旋耕后播种（AZ、BZ、CZ处理）。综上可知，小麦季灭茬后深松或深翻再旋耕播种（B或C处理）较好，玉米季免耕播种或灭茬播种（X或Y处理）较好。其中AY和BY处理的夏玉米苗期表现较好、出苗率较高、苗期平均株高较高、苗期整齐度较好。