粉壟耕作對(duì)玉米根系活力的影響

陶星安　陳彥云　李夢(mèng)露　夏皖豫

粉壟耕作對(duì)玉米根系活力的影響

陶星安1,2陳彥云1,2李夢(mèng)露1,2夏皖豫1,2

（1.寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室培育基地寧夏銀川750021；2.寧夏大學(xué)西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室寧夏銀川750021）

文章以粉壟耕作處理的玉米根系為研究對(duì)象，以傳統(tǒng)耕作處理為對(duì)照，通過對(duì)玉米根系的形態(tài)特征和根系活力指標(biāo)的檢測(cè)與分析，從作物根系生長(zhǎng)方面揭示了粉壟耕作對(duì)玉米根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響。研究結(jié)果表明：相比傳統(tǒng)耕作，粉壟耕作技術(shù)在玉米根系活力方面影響顯著，根系活力還原強(qiáng)度顯著增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度為3.2%～26.5%；根系活力還原量顯著增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度為7.2%～30.8%；根系陽離子交換量顯著增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度為5.6%～42.6%。

粉壟耕作；玉米；根系活力；根系形態(tài)特征

不同的耕作方式對(duì)耕地土壤的質(zhì)量變化及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)利用有不同程度的影響，農(nóng)業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展取決于等地土壤的質(zhì)量高低[1]。利用合理的耕作方式，通過改善耕地土壤的特性，不僅能提高土壤田間水分利用率，還能使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)得到有效促進(jìn)[2]。

當(dāng)前，我國(guó)范圍內(nèi)主要使用的耕作方式為以翻耕與深松為主的傳統(tǒng)耕作，以淺耕與旋耕為主的少耕，以留茬和留茬覆蓋為主的免耕[1]。

已有研究表明[3]，粉壟耕作技術(shù)可改善作物根系生長(zhǎng)發(fā)育土壤環(huán)境，促進(jìn)作物地下部生長(zhǎng)發(fā)育。本研究通過研究不同的耕作方式下，玉米作物的地下部的形態(tài)特征與根系活力，以期探究出粉壟耕作對(duì)作物根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響，進(jìn)而揭示粉壟耕作技術(shù)促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)發(fā)育、植株生物量增加及增產(chǎn)的機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于石嘴山市平羅縣頭閘鎮(zhèn)永惠村（北緯105°57′～106°58′，東經(jīng)38°36′～39°51′)，海拔約1 250 m，年平均氣溫2.8～16.0℃，蒸發(fā)強(qiáng)烈，無霜期短，溫差較大，年平均降水量173.2 mm，試驗(yàn)作物為玉米。

表1試驗(yàn)地基礎(chǔ)屬性表

耕地屬性土壤類型pH有機(jī)質(zhì)全氮全磷速效鉀 鹽堿地灌淤土9.37.61 g/kg0.05 g/kg1.12 g/kg125.67 mg/kg

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2020年4月—2020年10月開展研究。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，共設(shè)置３種不同耕作方式的處理，依次為傳統(tǒng)耕作（淺耕層翻耕，播種前聯(lián)合整地）、粉壟耕作40 cm（利用粉壟機(jī)械進(jìn)行地下40 cm深度耕作，播種前聯(lián)合整地)、粉壟耕作50 cm（利用粉壟機(jī)械進(jìn)行地下50 cm深度耕作，播種前聯(lián)合整地），處理重復(fù)3 次，共9 個(gè)小區(qū)，試驗(yàn)小區(qū)面積為68 m2（2 m×34 m）。

處理代碼解釋：CK（傳統(tǒng)耕作）；FL40（粉壟耕作40 cm）；FL50（粉壟耕作50 cm）。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

表2測(cè)定項(xiàng)目及方法表

測(cè)定項(xiàng)目測(cè)定方法 根系活力TTC法 陽離子交換量淋洗法

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 以及SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理與統(tǒng)計(jì)分析工作。

2 結(jié)果與分析表

2.1 對(duì)根系活力的影響

2.1.1 根系活力

由表2可知，不同耕作方式對(duì)喇叭口、抽穗及成熟期的根系活力均有不同影響。四個(gè)生育期內(nèi)根系活力呈“低—高—低—低”的變化趨勢(shì)，根系TTC還原強(qiáng)度和還原量均表現(xiàn)為FL40＞FL50＞T。

2.1.2 根系陰陽離子交換量

由表3可知，不同耕作方式對(duì)喇叭口、抽穗及成熟期的根系活力均有不同影響。四個(gè)生育期內(nèi)根系陽離子交換量的變化為“低—高—高—低”，四個(gè)生育期內(nèi)根系陽離子交換量表現(xiàn)為FL40＞FL50＞T。

表3不同耕作方式對(duì)玉米根系活力的影響

時(shí)期處理還原量Root TTC/mg·h-1還原強(qiáng)度Root activity/mg·g-1·h-1 喇叭口期CK2.633 ±0.022 b8.742 ±0.099 b FL403.124 ±0.046 a10.101 ±0.424 a FL502.822 ±0.038 a9.096 ±0.428 ab 抽穗CK3.696 ±0.201 b12.325 ±0.673 b FL404.835 ±0.089 a15.591 ±0.226 a FL503.673 ±0.231 ab12.249 ±0.774 ab 成熟CK1.815 ±0.022 b5.821 ±0.260 b FL402.073 ±0.031 a6.696 ±0.148 a FL501.995 ±0.028 a6.3223 ±0.248 ab

表4不同耕作方式對(duì)玉米根系陽離子交換量的影響

時(shí)期處理陽離子還原量/cmol·g-1 喇叭口期CK21.983 ±1.409 b FL4031.342 ±0.519 a FL5025.181 ±2.558 ab 抽穗CK41.294 ±1.986 b FL4050.814 ±2.765 a FL5043.611 ±1.846 ab 成熟CK27.068 ±1.477 a FL4034.701 ±2.721 a FL5029.832 ±3.038 a

3 討論與結(jié)論

深層土壤環(huán)境穩(wěn)定，使得根系活力受密度影響小，并令根系活力增強(qiáng)，進(jìn)而使得玉米地上部分的物質(zhì)傳輸能力增強(qiáng)，對(duì)于植株地上部分各種生理活動(dòng)的正常進(jìn)行起到了促進(jìn)作用，這些對(duì)玉米能否高產(chǎn)意義重大[5]。已有研究[6]表明，深層根系對(duì)玉米地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成具有重要作用，而且越到后期深層根系這種作用越大。齊華等[7]研究表明，不同的耕作方式對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)的影響具有差異，通過合理的耕作方式可土壤結(jié)構(gòu)，利于生育期內(nèi)根系的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.1 根系活力與陽離子交換量

本研究中，粉壟耕作下的FL40與FL50的根系活力相比傳統(tǒng)耕作的CK的在喇叭口、抽穗和成熟期均有不同程度的提高，其中FL40在四個(gè)時(shí)期內(nèi)均與CK有顯著差異,粉壟耕作的FL40與FL50在喇叭口到抽穗期的根系活力增幅高于傳統(tǒng)耕作下的CK。粉壟耕作下的FL40及FL50的根系陽離子交換量在四個(gè)生育期內(nèi)均高于傳統(tǒng)耕作的CK，且在喇叭口期FL40與CK表現(xiàn)出極顯著差異。綜合說明粉壟耕作有助于提升玉米根系活力和玉米根系陽離子交換能力。

3.2 結(jié)論

本研究中，粉壟耕作下的FL40與FL50顯著提高了根系活力、根系陽離子交換量、SOD活性及POD活性，顯著降低了根系MDA含量，促進(jìn)根系養(yǎng)分、水分運(yùn)輸能力，提高根系活力發(fā)展速率，提高根系抗逆能力的同時(shí)減緩了根系抗逆能力，降低了衰退速率。綜合表明，合理深度的粉壟耕作方式有利于促進(jìn)根系向下發(fā)育，提高玉米根系吸收能力及根系的抗逆能力，提升玉米根系生長(zhǎng)發(fā)育能力。

[1]李玉潔,王慧,趙建寧,等.耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤理化因子和生物學(xué)特性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2015,26(3):939-948.

[2]裴雪霞,黨建友,張定一,等.不同耕作方式對(duì)石灰性褐土磷脂脂肪酸及酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2014,25(8):2275-2280.

[3]韋本輝,申章佑,周佳,等.粉壟改造利用鹽堿地效果初探[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2017,19(10):107-112.

[5]宋日,吳春勝,王成己,等.玉米深層根系對(duì)地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué),2002(3):63-66.

[6]劉江漢,何文壽.粉壟耕作對(duì)土壤性質(zhì)及馬鈴薯產(chǎn)量的影響[J].東北農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,45(2):20-25.

[7]齊華,劉明,張衛(wèi)建,等.深松方式對(duì)土壤物理性狀及玉米根系分布的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2012,27(4):191-196.

陳彥云

陶星安（1994- ），男，漢族，寧夏銀川人，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)。

S343.4

A

2095-1205(2021)02-17-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.08