不同耕作措施對綠洲灌區(qū)冬小麥“根土系統(tǒng)”的影響.pdf

1、根系是作物吸收水分、養(yǎng)分及合成多種生理活性物質(zhì)的重要器官，根系的生長發(fā)育狀況直接影響著作物生長與產(chǎn)量的形成。因此，加強(qiáng)根系研究，對作物產(chǎn)量的進(jìn)一步提高具有重要的現(xiàn)實意義。本文于2005年9至2008年7月在武威黃羊鎮(zhèn)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗農(nóng)場通過田間定位試驗系統(tǒng)研究了傳統(tǒng)耕作（T）、秸桿翻壓（TIS）、免耕不覆蓋（NT）、免耕秸桿立茬（NTSS）、免耕秸桿覆蓋（NTS）五種不同耕作措施對冬小麥根系時空分布、土壤環(huán)境及產(chǎn)量的影響，從“根土系

2、統(tǒng)”角度闡述了保護(hù)性耕作條件下冬小麥產(chǎn)量變化的機(jī)理機(jī)制，得到以下主要結(jié)論：
　　 1.在河西綠洲灌區(qū)采用免耕秸桿覆蓋（NTS）不僅顯著促進(jìn)了冬小麥根系在表層（0～10 cm）土壤的生長，使根系呈現(xiàn)“表聚”特征，而且也促進(jìn)了根系在深層（30～70 cm）土壤的生長。NTS處理0～10 cm土層根干重、根長和根表面積分別為62.3～103.37g/㎡、3.43～5.47x103m/㎡和5.06～8.02㎡/㎡，較傳統(tǒng)耕作（T）分別顯

3、著提高27.78％～77.60％、30.18％～81.27％和27.56％～97.18％；30～70 cm土層根干重、根長和根表面積分別為21.16～38.29g/㎡、1.17～2.15×103m/㎡和1.76～3.00㎡/㎡，較傳統(tǒng)耕作（T）分別顯著提高16.48％～36.87％、10.38％～40.47％和15.79％～39.13％。免耕秸桿覆蓋（NTS）促進(jìn)根系在表層和深層土壤的分布，有效增大了對土壤水分和養(yǎng)分的吸收，有利于生長前

4、期作物的器官建成和生長后期的延緩衰老，從而為作物產(chǎn)量的提高奠定了一定物質(zhì)基礎(chǔ)。相關(guān)分析表明，冬小麥產(chǎn)量與根干重和根長呈為正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.651和0.4481。
　　 2.翻耕處理（T，TIS）促進(jìn)了冬小麥生育前期（開花期前）根系在10～30cm土層的分布，而免耕處理（NT，NTSS，NTS）卻在生育后期表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。由于翻耕，冬小麥生育前期T和TIS處理耕層土壤疏松，易于冬小麥根系下扎，而堅硬犁底層（約25cm深）

5、的存在阻止了大部分根系向下生長，使根系聚于犁底層之上。而生育前期免耕處理表層土壤水肥充足、容重和緊實度較大，使根系趨于表層（0～10cm）生長，同時，由于下層土壤擾動小，前茬作物根系穿插和土壤動物（蚯蚓等）活動留下的龐大土壤空隙未受破壞，消減了犁底層的阻礙作用，易于根系向下生長，從而使10～30cm土層根系分布小于翻壓處理。冬小麥生育后期（開花期后），氣溫較高，土壤水分蒸騰和蒸發(fā)加劇，T和TIS處理上層土壤水分顯著減小，根系死亡和腐解加

6、大，同時，土壤緊實度顯著增大，抑制了新生根系的生長，而免耕特別是NTSS和NTS處理由于秸稈覆蓋，土壤水熱條件易于根系繼續(xù)生長和新生根系的產(chǎn)生，延緩了根系的衰老，從而使10～30cm土層根系分布大于翻壓處理。NTSS和NTS處理根系在生育后期上層土壤分布的增大，有效增大了對冠部組織水肥的供應(yīng)，延長了器官的功能期，增強(qiáng)其光合作用，從而為產(chǎn)量的提高增大潛力。
　　 3.免耕秸桿覆蓋（NTS）和免耕秸桿立茬（NTSS）顯著提高了上層（

7、0～20 cm）土壤根系含水率。根系水分的提高有利于增大根系吸收活力，減小根系內(nèi)MDA含量和細(xì)胞膜透性，從而減小膜脂過氧化水平，減小膜結(jié)構(gòu)的損傷，延緩根系的衰老，降低根系死亡和腐解速率。與傳統(tǒng)耕作（T）相比，NTS和NTSS處理分別顯著降低0～10 cm土層根系干重衰減速率17.78％～41.69％和9.05％～44.70％，根長衰減速率15.00％～39.8％7和13.00％～43.79％，從而延長根系的功能期，為冬小麥產(chǎn)量的提高增大

8、一定潛力。
　　 4.免耕結(jié)合秸稈覆蓋（NTSS和NTS）具有較強(qiáng)的保墑作用和降溫作用，而且也顯著降低了作物生長后期的土壤容重和緊實度。NTSS和NTS處理較T處理分別提高0～30cm土壤貯水量1.92～11.65mm和1.55～13.52mm，較TIS處理分別提高2.73～13.79mm和5.29～15.67mm；較T處理分別提高30～150cm土壤貯水量5.67～19.44mm和16.03～36.80mm，較TIS處理分別提

9、高6.18～20.58mm和16.54～33.46mm。同時，NTSS和NTS處理較T處理分別降低0～25 cm土層深度的日平均土壤溫度0.90～1.5l℃和0.91～1.32℃，較TIS處理分別降低0.50～1.20℃和0.50～1.00℃。NTSS和NTS處理不僅提高了上層土壤水分，而且也提高了深層土壤水分，從而為根系的生長奠定一定的水分基礎(chǔ)。同時，土壤水分的增大又有利于提高根系含水率和緩解土壤溫度的劇烈變化，從而減輕冬小麥生長后期

10、高溫特別是于熱風(fēng)對冬小麥根系的傷害，延緩根系衰老，增強(qiáng)其對冬小麥灌漿期的水分供應(yīng)。冬小麥龐大根系的穿插增大了土壤孔隙度，從而降低了土壤容重和緊實度，而土壤容重和緊實度的減小又使土壤的通氣透水能力得到提高，又有利于作物根系的生長，使根系與土壤處于良性循環(huán)。相關(guān)分析表明，土壤容重和緊實度與冬小麥根系干重和根長呈負(fù)相關(guān)。
　　 5.免耕（NT，NTSS和NTS）顯著提高了表層土壤的有機(jī)質(zhì)和速效磷，也顯著提高了土壤的速效氮，增強(qiáng)了土壤的

11、供氮能力，但不利于下層土壤的磷補(bǔ)充和碳平衡。無論播前還是收獲后，NT、NTSS和NTS處理0～10 cm土層的有機(jī)質(zhì)和速效磷都顯著高于T和TIS處理，但在20～30 cm土層都顯著低于T和TIS處理；而0～30cm各土層堿解氮都高于T和TIS處理。相關(guān)分析表明，土壤速效氮和速效磷與冬小麥根干重和根長都呈顯著正相關(guān)。
　　 6.免耕結(jié)合秸稈覆蓋（NTS和NTSS）顯著提高了冬小麥公頃穗數(shù)，千粒重和穗粒數(shù)，進(jìn)而顯著提高了產(chǎn)量，同時也

12、顯著提高了水分利用效率。與傳統(tǒng)耕作（T）相比，NTSS和NTS處理分別提高冬小麥公頃穗數(shù)9.13％～19.14％和13.56～20.10％，分別提高千粒重2.82％～6.40％和2.17％～10.13％，分別提高穗粒數(shù)3.57％～23.41％和10.34％～12.34％，分別提高產(chǎn)量6.98％～24.32％和15.65％～30.59％，分別提高水分利用效率7.75％～26.81％和17.15％～24.92％。
　　 7.在河西綠