轮耕促进豫北潮土区小麦根系生长和产量增加

【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。