中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (18): 3626-3641.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.009
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()
收稿日期:
2023-11-11
接受日期:
2023-12-19
出版日期:
2024-09-16
发布日期:
2024-09-29
通信作者:
联系方式:
李连燚,E-mail:910405024@qq.com。
基金资助:
LI LianYi(), WANG ShiJi, JIANG GuiYing(), LI Yang, YANG Jin, ZHU XuanLin, ZHU ChangWei, WANG RenZhuo, LIU Fang, JIE XiaoLei, LIU ShiLiang()
Received:
2023-11-11
Accepted:
2023-12-19
Published:
2024-09-16
Online:
2024-09-29
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<0.053 mm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。
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表1
2019—2021年冬小麦播前土壤耕作方式"
耕作方式 Tillage mode | 2019 | 2020 | 2021 |
---|---|---|---|
RT-RT-RT | 旋耕 Rotary tillage | 旋耕Rotary tillage | 旋耕Rotary tillage |
DT-RT-RT | 深耕 Deep tillage | 旋耕Rotary tillage | 旋耕Rotary tillage |
DT-RT-SRT | 深耕Deep tillage | 旋耕Rotary tillage | 浅旋耕Shallow rotary tillage |
DT-SRT-SRT | 深耕Deep tillage | 浅旋耕 Shallow rotary tillage | 浅旋耕Shallow rotary tillage |
DT-SRT-RT | 深耕Deep tillage | 浅旋耕Shallow rotary tillage | 旋耕Rotary tillage |
表2
小麦产量及产量构成因素"
年份 Year | 处理 Treatment | 穗数 Spike number (×105·hm-2) | 穗粒数 Kernels per spike | 千粒重 Thousand kernel weight (g) | 产量 Yield (kg·hm-2) |
---|---|---|---|---|---|
2021 | RT-RT-RT | 46.05±1.10b | 39.59±4.54c | 48.38±0.45a | 5870±105d |
DT-RT-RT | 44.43±0.52b | 36.03±3.27c | 48.70±0.45a | 6270±228c | |
DT-RT-SRT | 54.20±1.21a | 38.40±4.55c | 47.43±1.26a | 6047±353c | |
DT-SRT-SRT | 43.74±1.35b | 56.90±5.27a | 46.25±0.78a | 6833±90b | |
DT-SRT-RT | 51.50±1.53a | 48.10±8.50b | 47.16±1.38a | 6974±525a | |
2022 | RT-RT-RT | 55.25±5.23d | 32.45±0.07a | 46.91±0.64a | 7037±141d |
DT-RT-RT | 69.11±4.72c | 32.40±1.41b | 45.94±0.97a | 7920±297b | |
DT-RT-SRT | 75.00±1.37b | 35.50±0.57a | 46.20±1.04a | 7760±240c | |
DT-SRT-SRT | 76.25±2.69b | 35.37±0.81a | 46.46±0.66a | 8025±659c | |
DT-SRT-RT | 80.25±1.84a | 36.30±0.95a | 46.20±1.35a | 8630±284a |
表3
不同处理小麦成熟期根冠特性"
处理 Treatment | 地下部干重 Root weight (g/plant) | 地上部干物质重 Shoot weight (g/plant) | 根/冠 Root/Shoot |
---|---|---|---|
RT-RT-RT | 29.33±0.58d | 312±3d | 0.09±0.01c |
DT-RT-RT | 41.26±0.68b | 379±18a | 0.11±0.02b |
DT-RT-SRT | 32.87±1.01c | 321±3c | 0.10±0.04b |
DT-SRT-SRT | 40.80±0.21b | 359±15b | 0.11±0.06b |
DT-SRT-RT | 51.32±1.01a | 372±5a | 0.14±0.03a |
图6
小麦不同生育时期根系特性和产量与土壤容重、孔隙度相关性 RL:根长Total root length;SA:根表面积Root surface area;RV:根体积Root volume;RD:根平均直径Average diameter of the root;RF:分枝数The number of branches;RT:根尖数The number of root tips;0SP:0—10 cm土层孔隙度 Soil porosity in 0-10 cm soil layer;1SP:10—20 cm 土层孔隙度Soil porosity in 10-20 cm soil layer;0BD:0—10 cm土层容重Soil bulk density in 0-10 cm soil layer;1BD:10—20 cm土层容重 Soil bulk density in 10-20 cm soil layer"
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