一、试验的基本情况
1.试验地点:根据定西市自然条件、土壤类型、气候变化等状况,在交通便利、气候条件具有代表性的安定区内官营镇永安村建立了起垄铺膜马铃薯种植深松试验监测基地。
2.试验时间:2015年11月11日深松,2016年5月6日种植、10月26日收获。试验中共进行4次土壤取样、3次长势测算、1次产量测定。
二、深松试验实施情况
1.调查土壤耕层现状 受传统耕作方式影响,定西市大范围土壤耕层明显变浅,犁底层逐年增厚。土壤耕层深度已由5年前的20cm降为14.5cm左右。据本次调查数据显示,全市主粮耕作层平均厚度10cm~17cm,土壤稳定层厚度17cm~25cm,犁底层厚度在5cm~10cm。传统耕作使土壤结构紧实,板结严重,耕层土壤平均容重1.28g/cm3,犁底层平均容重达1.42g/cm3,超出适宜容重0.95g/cm3~1.2g/cm3的指标。
2.试验操作基础条件
(1)地块条件 试验区为地块平坦长期耕作的熟地,中等肥力。前茬作物为马铃薯,2015年11月进行了深松,并用旋耕机耕整。试验总面积31.28亩,并划分为三个小区。
(2)种植品种 选用适合当地主栽品种青薯9号。
(3)施肥种类及数量 农家肥——施肥量一致。
3.试验处理及机具情况
(1)为了提高试验准确性,试验设置三次重复处理,取其平均值。各处理小区均采用金牛牌1SQ全方位深松机深松、1S-230铲式深松机深松和不深松地间行作业,作物品种、灌水次数、肥料品种、施肥水平以及播种、田间管理等其他条件均保持一致。
处理Ⅰ:小区一划分成三块并依次采用全方位深松机深松、未深松、铲式深松机深松处理,处理后用旋耕机旋耕整地。进行模拟降雨土壤水分下渗速度实验,然后按照试验操作细则进行后续试验处理。
处理Ⅱ:小区二划分成三块并依次采用未深松、铲式深松机深松、全方位深松机深松处理,处理后用旋耕机旋耕整地。进行模拟降雨土壤水分下渗速度实验,然后按照试验操作细则进行后续试验处理。
处理Ⅲ:小区三划分成三块并依次采用铲式深松机深松、全方位深松机深松、未深松处理,处理后用旋耕机旋耕整地。进行模拟降雨土壤水分下渗速度实验,然后按照试验操作细则进行后续试验处理。
机具型号 | 机具名称 | 配套动力 | 生产企业 | 工作 幅宽(m) | 生产效率(亩/小时) |
1S-230 | 铲式深松机 | 泰山1204 | 酒泉市铸陇机械制造有限公司 | 2.3 | 9~12 |
1SQ-340 | 全方位深松机 | 东方红1204 | 庆阳布谷鸟机械制造有限公司 | 2.5 | 8~15 |
1GKNBM-200 | 旋耕机 | 东方红904 | 西安亚澳农机股份有限公司 | 2 | 4~15 |
2MB-1/2 | 马铃薯铺膜播种机 | 东方红904 | 青岛洪珠农业机械有限公司 | 0.8 | 3 |
2TD-S2 | 马铃薯培土机 | 东方红904 | 青岛洪珠农业机械有限公司 | 1 | 3~5 |
3WX-200 | 悬挂式喷杆喷雾机 | 东方红404 | 青岛洪珠农业机械有限公司 | 6 | 6~10 |
1JH-100 | 杀秧机 | 东方红904 | 青岛洪珠农业机械有限公司 | 1 | 20~30 |
4U-80 | 马铃薯收获机 | 东方红904 | 青岛洪珠农业机械有限公司 | 0.8 | ≥0.17hm3/h |
(2)投入的机具及性能指标
4.试验操作过程
(1)为了深层分析对比深松效果,通过对试验地从秋季收获后,次年春季播前、夏季苗期、秋季收获前期等4个时间节点,进行持续不间断的监测和样本数据采集工作,把深松试验监测中土壤温度变化、土壤水分含量变化、土壤坚实度和土壤容重变化等相关基础数据作为重点监测对象。
(2)每次所取土壤样本均在每个处理小区内按对角线5点取样法进行随机取样,取样点距离地头10米以上,用环刀在每个点分别取0~10cm、10cm~20cm、20cm~30cm、30cm~50cm四个土层土壤样本,装入铝质土壤盒做好标记,并用胶带封闭(防止水分蒸发)。
(3)用1GKNBM-200旋耕机旋耕整地(旋耕深度为5cm左右)后,采用2MB-1/2马铃薯铺膜种植机播种 。
(4)进行喷药、田间除草等作业。
(5)在苗期、盛花期、收获期对每小区不同处理模式随机选取5个1m2取样区间测试作物生长情况,每个测试区从中随机选取了3株植株,测试植株根深和株高等植株生长发育情况,并作详细记录。
(6)采用烘干法测定:把土壤样本放入铝盒并封闭严密,用烘箱在105℃~110℃下烘干6~8小时,测试土壤样本烘干前后的重量变化,减少的质量即土壤含水量。
计算公式:
式中: W——土壤重量含水率(%);
m湿——湿土重量(g);
m干——干土重量(g)。
(7)土壤容重测试方法:采用环刀法。
计算公式:
式中:d——土壤容重(g/cm3)
g——环刀内湿土重(g)
v——环刀容积(cm3)
w——样品含水量(%)
(8)土壤温度测试方法:可用轻便插入式土壤地温仪进行测量。
(9)对每个小区内3种模式下的作物以一个工作幅宽的2.5m长度内的作物为测定对象,测取3个不同区段的样本,测定其产量,求平均值,并分别测算其亩产量。
三、深松试验数据分析
受传统耕作方式影响,耕地多年得不到深松,土壤耕作层显著变浅、犁底层逐年增厚、耕地日趋板结,制约了作物产量的提高。现代农业的发展,迫切需要进行耕地深松作业,打破犁底层,改善耕地质量,提高耕地产出率,增强农业综合生产能力。开展耕地深松作业,是提高马铃薯综合生产能力的重要手段,也是实施免耕播种保护性耕作的重要环节。
1.盛花期植株株高(根长)测量表
表2 盛花期马铃薯植株株高及根长度测量
处理 | 株高均值(cm) | 根系长度(cm) | ||||
小区一 | 小区二 | 小区三 | 小区一 | 小区二 | 小区三 | |
全方位深松 | 31.6 | 33.1 | 30.8 | 33 | 36 | 29 |
铲式深松 | 29 | 30 | 28 | 27 | 31 | 32 |
未深松 | 24.3 | 25.4 | 22.6 | 24 | 26 | 25 |
由表2分析可知,深松有助于马铃薯植株的拔高和根系的下扎,对于马铃薯生长过程中充分吸收水肥、增强光合作用有很大积极影响,且全方位深松地更优于铲式深松地马铃薯的生长 。
2.实时监测土壤水分含量的变化情况
表3 土壤水分含量数据
| 全方位深松 | 铲式深松 | 未深松 |
深松前 | 10.16% | 10.16% | 10.16% |
播种期 | 11.28% | 11.12% | 10.81% |
苗 期 | 12.10% | 11.36% | 10.19% |
盛花期 | 11.65% | 10.65% | 9.04% |
收获期 | 9.62% | 8.95% | 8.12% |
由表3数据分析可知,深松深层土壤,有利于雨水渗入,土壤理化性状更合理,蓄水保墒能力更强,且全方位深松使土壤疏松度和蓄水效果最好。
3.实时监测土壤容重的变化情况
表4 土壤容重测定数据(单位:g/cm3)
| 全方位深松 | 铲式深松 | 未深松 |
深松前 | 1.29 | 1.29 | 1.29 |
播种期 | 0.95 | 1.13 | 1.20 |
苗 期 | 0.94 | 1.09 | 1.24 |
盛花期 | 0.96 | 1.10 | 1.22 |
收获期 | 0.93 | 1.11 | 1.23 |
由表4可知,深松有利于改善土壤结构,形成虚实并存的结构,更适合作物生长,且全方位深松机深松深度均匀、平整度高、无漏耕现象,深松效果好。
4.深松技术规程和操作要点 深松整地的作业质量标准要求深松深度应该达到30cm以上,耕深一致,不翻动土壤,不破坏地表覆盖,不产生大土块和明显沟痕,深松沟深度不大于10cm,深松间距均匀,不重不漏,各行深度一致,误差不超过正负2cm,并且深松后要及时进行地表整地处理,平整深松后留下的深松沟。全方位深松机深松深度在34cm~36cm,铲式深松机深松深度在28cm~30cm。
四、深松的经济效益和社会效益分析
1.深松的经济效益
表5 马铃薯产量测定
深松模式 | 地块产量均值(kg) | 试验区产量均值(kg) | 亩产量(kg) | ||
地块一 | 地块二 | 地块三 | |||
全方位深松 | 3.9 | 3.9 | 3.6 | 3.8 | 844 |
铲式深松 | 3.6 | 3.5 | 3.4 | 3.5 | 778 |
未深松 | 3.1 | 3.2 | 3.1 | 3.13 | 696 |
备注 | 此次马铃薯测产,取样小区以一个工作幅宽(1.2m)的2.5m长度区域为单位,每块地每种模式取3个取样小区,并求平均值。 |
由表5可知,全方位深松地马铃薯产量增产效果明显优于铲式深松地,且马铃薯薯块膨大效果好,商品率高;铲式深松地马铃薯产量优于未深松地马铃薯产量,且马铃薯薯块膨大效果好,商品率高。
2.深松的社会效益和生态效益
表6 深松试验地模拟降雨土壤水分下渗速度
处理 | 喷洒 面积 | 喷洒 时间 | 喷雾器 水压 | 积水消失时间(Ⅰ) | 积水消失时间(Ⅱ) | 积水消失时间(Ⅲ) |
铲式深松 | 60cm2 | 20分钟 | 0.2MPa | 48分27秒 | 46分18秒 | 47分35秒 |
全方位 深松 | 60 cm2 | 20分钟 | 0.2MPa | 45分33秒 | 43分12秒 | 44分44秒 |
未深松 | 60 cm2 | 20分钟 | 0.2MPa | 53分21秒 | 51分53秒 | 52分57秒 |
由表6可知,全方位深松地透水率优于铲式深松地,铲式深松地透水率又优于未深松地。这说明在一定降水量的单位时间内,深松能增大单位面积土壤的透水量,且增强了土壤抗旱抗涝的能力。
五、深松试验的结论及建议
由于2016年定西市范围内遭遇多年罕见的持续干旱天气,全市马铃薯产量均有较大的减产,加之耕地执行深松时间较短,未见明显增产效果。但相比之下,试验可初步得出以下结论。
1.深松能提高耕地质量 多年的浅耕会形成坚硬的犁底层,犁底层不利于水分的渗入和植物根系的下扎,尤其多年机械浅耕,造成土壤耕层浅,对马铃薯生长有较大影响。全方位深松地马铃薯根系生长长度比铲式深松地平均增加2.6cm;铲式深松地马铃薯根系比未深松地马铃薯根长平均增长5cm,并且根系的发达程度有助于作物对水、肥的吸收。
2.深松能改善土壤结构 深松不翻转土层,使残茬、秸秆、杂草大部分覆盖于地表,既可减少风蚀,又可形成虚实并存的土壤结构,有利于土壤气体交换,促进土壤中微生物的活化和矿物质的分解,改善土壤肥力。
3.深松能提高肥料利用 土地深松后,可增加肥料的溶解能力,减少肥料的流失,提高肥料利用率。
4.深松能增加作物产量 全方位深松地马铃薯产量比未深松地马铃薯产量每亩增产147kg;全方位深松地马铃薯产量比铲式深松地每亩增产66kg;铲式深松地马铃薯产量比未深松地每亩增产82kg,深松增产效果明显。
5.深松可增加农民收入 深松地马铃薯亩增产114.5kg,按时市价2.0元/kg计算,亩增产效益为229元。深松作业一亩地是35块钱,国家补贴30(块钱),农民(每亩)掏5块,一亩地均增收220元。
6.深松能提高蓄水能力 深松能增大雨水入渗速度和体积,提高土壤蓄水能力,促进农作物根系下扎,提高作物抗旱、抗倒伏能力。经试验对比,深耕深松后每亩耕地的蓄水能力达到10m3以上,土壤蓄水能力是浅耕的2倍,可使土壤透水率提高5倍~7倍;而且有较高社会效益和良好的生态效益,尤其是生态效益方面对改良土壤、保护环境、减少降水流失、抑制沙尘暴的发生有很大的积极作用,对农业的可持续发展及造福后代具有重要的意义。