粉垄耕作对玉米根系活力的影响

陶星安　陈彦云　李梦露　夏皖豫

粉垄耕作对玉米根系活力的影响

陶星安1,2陈彦云1,2李梦露1,2夏皖豫1,2

（1.宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点试验室培育基地宁夏银川750021；2.宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点试验室宁夏银川750021）

文章以粉垄耕作处理的玉米根系为研究对象，以传统耕作处理为对照，通过对玉米根系的形态特征和根系活力指标的检测与分析，从作物根系生长方面揭示了粉垄耕作对玉米根系生长发育的影响。研究结果表明：相比传统耕作，粉垄耕作技术在玉米根系活力方面影响显著，根系活力还原强度显著增长，增长幅度为3.2%～26.5%；根系活力还原量显著增长，增长幅度为7.2%～30.8%；根系阳离子交换量显著增长，增长幅度为5.6%～42.6%。

粉垄耕作；玉米；根系活力；根系形态特征

不同的耕作方式对耕地土壤的质量变化及农业的可持续利用有不同程度的影响，农业的健康与可持续发展取决于等地土壤的质量高低[1]。利用合理的耕作方式，通过改善耕地土壤的特性，不仅能提高土壤田间水分利用率，还能使农田生态系统的良性循环得到有效促进[2]。

当前，我国范围内主要使用的耕作方式为以翻耕与深松为主的传统耕作，以浅耕与旋耕为主的少耕，以留茬和留茬覆盖为主的免耕[1]。

已有研究表明[3]，粉垄耕作技术可改善作物根系生长发育土壤环境，促进作物地下部生长发育。本研究通过研究不同的耕作方式下，玉米作物的地下部的形态特征与根系活力，以期探究出粉垄耕作对作物根系生长发育的影响，进而揭示粉垄耕作技术促进作物根系生长发育、植株生物量增加及增产的机制。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验地位于石嘴山市平罗县头闸镇永惠村（北纬105°57′～106°58′，东经38°36′～39°51′)，海拔约1 250 m，年平均气温2.8～16.0℃，蒸发强烈，无霜期短，温差较大，年平均降水量173.2 mm，试验作物为玉米。

表1试验地基础属性表

耕地属性土壤类型pH有机质全氮全磷速效钾 盐碱地灌淤土9.37.61 g/kg0.05 g/kg1.12 g/kg125.67 mg/kg

1.2 试验设计

于2020年4月—2020年10月开展研究。试验采用随机区组试验，共设置３种不同耕作方式的处理，依次为传统耕作（浅耕层翻耕，播种前联合整地）、粉垄耕作40 cm（利用粉垄机械进行地下40 cm深度耕作，播种前联合整地)、粉垄耕作50 cm（利用粉垄机械进行地下50 cm深度耕作，播种前联合整地），处理重复3 次，共9 个小区，试验小区面积为68 m2（2 m×34 m）。

处理代码解释：CK（传统耕作）；FL40（粉垄耕作40 cm）；FL50（粉垄耕作50 cm）。

1.3 测定项目

表2测定项目及方法表

测定项目测定方法 根系活力TTC法 阳离子交换量淋洗法

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2016 以及SPSS 20.0进行数据的整理与统计分析工作。

2 结果与分析表

2.1 对根系活力的影响

2.1.1 根系活力

由表2可知，不同耕作方式对喇叭口、抽穗及成熟期的根系活力均有不同影响。四个生育期内根系活力呈“低—高—低—低”的变化趋势，根系TTC还原强度和还原量均表现为FL40＞FL50＞T。

2.1.2 根系阴阳离子交换量

由表3可知，不同耕作方式对喇叭口、抽穗及成熟期的根系活力均有不同影响。四个生育期内根系阳离子交换量的变化为“低—高—高—低”，四个生育期内根系阳离子交换量表现为FL40＞FL50＞T。

表3不同耕作方式对玉米根系活力的影响

时期处理还原量Root TTC/mg·h-1还原强度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不同耕作方式对玉米根系阳离子交换量的影响

时期处理阳离子还原量/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 讨论与结论

深层土壤环境稳定，使得根系活力受密度影响小，并令根系活力增强，进而使得玉米地上部分的物质传输能力增强，对于植株地上部分各种生理活动的正常进行起到了促进作用，这些对玉米能否高产意义重大[5]。已有研究[6]表明，深层根系对玉米地上部营养生长和产量构成具有重要作用，而且越到后期深层根系这种作用越大。齐华等[7]研究表明，不同的耕作方式对土壤物理结构的影响具有差异，通过合理的耕作方式可土壤结构，利于生育期内根系的生长发育。

3.1 根系活力与阳离子交换量

本研究中，粉垄耕作下的FL40与FL50的根系活力相比传统耕作的CK的在喇叭口、抽穗和成熟期均有不同程度的提高，其中FL40在四个时期内均与CK有显著差异,粉垄耕作的FL40与FL50在喇叭口到抽穗期的根系活力增幅高于传统耕作下的CK。粉垄耕作下的FL40及FL50的根系阳离子交换量在四个生育期内均高于传统耕作的CK，且在喇叭口期FL40与CK表现出极显著差异。综合说明粉垄耕作有助于提升玉米根系活力和玉米根系阳离子交换能力。

3.2 结论

本研究中，粉垄耕作下的FL40与FL50显著提高了根系活力、根系阳离子交换量、SOD活性及POD活性，显著降低了根系MDA含量，促进根系养分、水分运输能力，提高根系活力发展速率，提高根系抗逆能力的同时减缓了根系抗逆能力，降低了衰退速率。综合表明，合理深度的粉垄耕作方式有利于促进根系向下发育，提高玉米根系吸收能力及根系的抗逆能力，提升玉米根系生长发育能力。

[1]李玉洁,王慧,赵建宁,等.耕作方式对农田土壤理化因子和生物学特性的影响[J].应用生态学报,2015,26(3):939-948.

[2]裴雪霞,党建友,张定一,等.不同耕作方式对石灰性褐土磷脂脂肪酸及酶活性的影响[J].应用生态学报,2014,25(8):2275-2280.

[3]韦本辉,申章佑,周佳,等.粉垄改造利用盐碱地效果初探[J].中国农业科技导报,2017,19(10):107-112.

[5]宋日,吴春胜,王成己,等.玉米深层根系对地上部营养生长和产量的影响[J].玉米科学,2002(3):63-66.

[6]刘江汉,何文寿.粉垄耕作对土壤性质及马铃薯产量的影响[J].东北农业科学,2020,45(2):20-25.

[7]齐华,刘明,张卫建,等.深松方式对土壤物理性状及玉米根系分布的影响[J].华北农学报,2012,27(4):191-196.

陈彦云

陶星安（1994- ），男，汉族，宁夏银川人，硕士，研究方向：农业生态学。

S343.4

A

2095-1205(2021)02-17-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.08