耕作措施與干旱水平對(duì)紅壤玉米根-土水分關(guān)系的影響.pdf

1、紅壤在我國(guó)南方分布廣泛，是重要的土地生產(chǎn)資料。由于紅壤持蓄水能力弱，可利用的有效水含量低，而且夏秋季節(jié)溫度高，蒸發(fā)強(qiáng)，降雨少，易發(fā)生季節(jié)性干旱。干旱時(shí)土壤深層含水量相對(duì)較高，但因南方作物根系下扎較淺而無(wú)法利用。合理的耕作能提高土壤水分含量，促進(jìn)作物根系下扎，降低干旱對(duì)作物的風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害。所以，根-土水分關(guān)系是研究耕作緩解干旱脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)影響的關(guān)鍵。本試驗(yàn)通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)，研究耕作和干旱對(duì)玉米生育期內(nèi)土壤水分時(shí)空動(dòng)態(tài)變化和根系生長(zhǎng)形態(tài)、空間

2、分布變化，進(jìn)一步分析根-土水分關(guān)系和產(chǎn)量狀況，探討土壤干旱與作物干旱之間的聯(lián)系，分析不同干旱水平下耕作措施對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響，以期找到合適有效的耕作措施減輕干旱的危害，從而有效地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
　　田間小區(qū)試驗(yàn)于2016年6～9月在湖北省賀勝橋鎮(zhèn)的華中農(nóng)業(yè)大學(xué)紅壤試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)置深耕D、常規(guī)耕作C、免耕N和壓實(shí)P共4個(gè)耕作處理，每個(gè)耕作處理裂分為3個(gè)干旱水平，即充分灌水CK、輕度干旱S、中度干旱M，每個(gè)處理有2次重復(fù)，共24個(gè)小

3、區(qū)。供試土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的紅壤，玉米品種是鄭單958。在玉米8葉期(V8)開始進(jìn)行干旱處理。輕度干旱小區(qū)土壤含水量用自動(dòng)水分探頭(WaterScout SMEC300)監(jiān)測(cè)，其余小區(qū)在玉米關(guān)鍵生育期用烘干稱重法測(cè)定，每個(gè)處理重復(fù)3次。在V8和VT時(shí)期測(cè)定玉米生長(zhǎng)指標(biāo)、根系指標(biāo)，收獲后考種計(jì)產(chǎn)。得到以下研究結(jié)果:
　　土壤含水量在土層中的分布受到耕作和干旱的影響。土壤含水量隨著土層深度的增加而增大，不同耕作之間有差異，土層2

4、0～30 cm處的水分變化活躍;隨著干旱加劇，深耕和常規(guī)耕作消耗的土壤貯水量的變化量高于其他處理，尤其是10～30 cm土層;深耕在土層10～30 cm處日累積土壤貯水量的變化量比免耕和壓實(shí)高11.92和12.42 mm;隨著干旱加劇不同耕作的蒸散量減小，深耕和常規(guī)耕作的蒸散量比其他處理高;土層0～20 cm蒸散量大于20～40 cm處蒸散量，深耕和常規(guī)耕作在10～20 cm處的蒸散量要顯著高于其他處理，免耕和壓實(shí)在表層0～10 cm的

5、蒸散量最大。
　　耕作和干旱處理對(duì)根系生長(zhǎng)發(fā)育及空間構(gòu)型有影響。微觀上，干旱加劇，各耕作下的皮層厚度和皮層細(xì)胞個(gè)數(shù)顯著減小，而免耕變化卻相反;皮層厚度與根半徑比值減小，維管束面積增大;深耕和常規(guī)耕作的皮層細(xì)胞隨著土層深度發(fā)生形變，免耕和壓實(shí)在任何干旱和土層中都發(fā)生形變。宏觀上，根干重在土層中縱向分布規(guī)律呈負(fù)指數(shù)y=ae-bx曲線“S”型分布，遞減率|b|值越小，深層根量就越多;輕度干旱下，根干重增加，根徑變粗，而根長(zhǎng)和根表面積減少

6、，中度干旱下，根干重、根長(zhǎng)、根表面積均減少，根徑變粗，根系生長(zhǎng)受到抑制;深耕下根系的根長(zhǎng)、根表面積和根干重大于其他處理;免耕在中度干旱下的根長(zhǎng)和根表面積嚴(yán)重減少，根系受損嚴(yán)重。
　　耕作和干旱處理下玉米根系生長(zhǎng)與土壤水分變化有關(guān)。耕作處理下根系的根質(zhì)量密度、根長(zhǎng)密度、根表面積與含水量之間有顯著關(guān)系（P＜0.01），用二次方程擬合的r值隨著干旱加劇減小，說(shuō)明影響根系生長(zhǎng)的除了水分還有其他因素;10～20 cm土層的含水量與該層根系有

7、顯著的相關(guān)性，該層根系特性與整個(gè)土層根系相關(guān);不同耕作在0～40 cm土層中根系的根長(zhǎng)密度、根質(zhì)量密度、根表面積與含水量關(guān)系用y=ae-bx曲線擬合;耕作和干旱處理下的整個(gè)土層的總根長(zhǎng)、總根表面積與耗水量之間有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，而根系平均直徑與耗水量是極顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。
　　耕作和干旱對(duì)玉米產(chǎn)量的影響都達(dá)到了極顯著水平(P＜0.01)。不同干旱條件下玉米產(chǎn)量的變化規(guī)律是D＞C＞N、P，干旱加劇

8、產(chǎn)量減少嚴(yán)重，而免耕受到干旱脅迫減產(chǎn)最嚴(yán)重，分別減少了44.19％和85.40％;10～20 cm處根系的根質(zhì)量、根長(zhǎng)、根表面積與產(chǎn)量之間有顯著地相關(guān)性;同時(shí)，細(xì)根比例的根長(zhǎng)和根表面積與產(chǎn)量也有極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)?？梢姡a(chǎn)量的形成、根系生長(zhǎng)特性和土壤水分變化之間有著密不可分的關(guān)系。
　　耕作和干旱處理顯著影響紅壤玉米根-土水分關(guān)系。根系生長(zhǎng)和水分關(guān)系復(fù)雜，耕作改變土壤水分運(yùn)移，影響根系生長(zhǎng)和產(chǎn)量。深耕改善干旱時(shí)土壤