轮耕促进豫北潮土区小麦根系生长和产量增加

作     者：李连燚 王世纪 姜桂英 李洋 杨锦 朱宣霖 朱长伟 王仁卓 刘芳 介晓磊 刘世亮 LI LianYi;WANG ShiJi;JIANG GuiYing;LI Yang;YANG Jin;ZHU XuanLin;ZHU ChangWei;WANG RenZhuo;LIU Fang;JIE XiaoLei;LIU ShiLiang

作者机构：农业农村部黄淮海平原耕地质量保育重点实验室/河南农业大学资源与环境学院 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2024年第57卷第18期

页      面：3626-3641页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家重点研发计划重点专项项目(2021YFD1700904-2) 河南省高等学校重点科研项目(23A210014) 河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(232102111029) 

主　　题：小麦 轮耕 根系 光合作用 产量 潮土 

摘      要：【目的】基于耕作定位试验，探索适宜豫北潮土地区的耕作模式。【方法】试验基于始于2016年的耕作定位试验，试验3年一个轮耕周期，选择5个典型处理：（1）连续旋耕（RT-RT-RT）;(2)深耕-旋耕-旋耕（DT-RT-RT）;(3)深耕-旋耕-浅旋耕（DT-RT-SRT）;(4)深耕-条旋耕-浅旋耕（DT-SRT-SRT）;(5)深耕-浅旋耕-旋耕（DT-SRT-RT），于2021年测定并分析不同轮耕模式下小麦各生育时期根系性状、光合特性、小麦养分含量、产量，以及土壤孔隙性、土壤团聚体分布。【结果】相较于RT-RT-RT，其他轮耕模式均促进了小麦根系生长，其中以DT-SRT-RT处理的效果最为显著。在拔节期各根系性状增幅最高，其中总根长（RL）提高了80.8%，根表面积（SA）提高了54.1%，根体积（RV）增大了51.5%，根直径（RD）增大了21.9%。随着生育时期推进，各根系性状增幅逐渐下降，其中RL增幅为39.0%—28.8%,SA为21.7%—10.8%,RV为12.4%—17.8%,RD为17.5%—24.5%。与RT-RT-RT处理相比，轮耕处理的小麦光合特性均有所改善，净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）以DT-SRT-RT处理较为明显，在拔节期涨幅分别为25.7%、41.5%和20.5%；在开花期分别提高了55.4%、21.7%和17.4%，但在灌浆期只有Pn和Gs分别提高了9.7%和13.6%，而Tr则降低了6.7%。与RT-RT-RT处理相比，不同轮耕处理不同程度上提高小麦各器官内全量养分含量，其中DT-SRT-RT处理叶、茎和根中氮含量分别提高了66.2%,80.1%和61.1%；叶和茎中的磷含量提高了31.2%和38.4%；根系钾含量提高达50.0%。相较于RT-RT-RT,DT-SRT-RT处理显著提高了20—30 cm土层土壤孔隙度，最高提高了27.1%；轮耕处理显著降低了0—30 cm土壤容重。轮耕处理有助于提高0.25 mm土壤大团聚体的占比，其中DT-SRT-SRT处理显著提高了0—20 cm土层0.25 mm大团聚体的占比；但轮耕处理降低了0.053mm黏粉粒的占比。此外，不同轮耕模式的小麦根冠比、穗数、穗粒数、千粒重和产量均高于RT-RT-RT处理，其中DT-SRT-RT处理根冠比增加了55.6%，穗数提高了45.3%，产量提高了20.7%。由相关性分析可得知，根长、净光合速率、气孔导度和产量均呈正相关关系。【结论】在豫北潮土小麦玉米轮作区，轮耕模式改善了土壤孔隙性及小麦根系构型，提高了小麦光合速率、植株全量养分含量和产量，其中以深耕-浅旋耕-旋耕效果最佳。