不同斷根處理對冬小麥生理特性、土壤環(huán)境及產(chǎn)量的影響

李娟 胡一

摘要：研究在灌漿期人工斷根處理對冬小麥（Triticum aestivum L.）生理特性、土壤環(huán)境及產(chǎn)量的影響，設(shè)置斷根深度分別為10（C1）、30（C2）、40（C3）、50 cm（C4）及不斷根處理（CK）。結(jié)果表明，CK的小麥平均株高為89.86 cm，較其他處理高1.05%～2.28%，小麥根系鮮重較C1、C2、C3和C4處理分別高30.93%、14.35%、9.78%和5.77%，根系鮮干比分布范圍為3.53～3.58;不同深度下，土壤養(yǎng)分如全氮、速效磷和速效鉀含量與土壤深度存在明顯的負(fù)相關(guān)，即隨著深度的增加其含量減小;不同斷根處理下平均葉面積指數(shù)（LAI）、光合速率（Pn）和光合有效輻射（FPAR）均隨著斷根深度的增加而增大，且CK表現(xiàn)最優(yōu)，平均LAI、Pn和FPAR較其他處理增加幅度分別為25.91%～142.97%，7.77%～60.66%和4.88%～56.36%;CK平均產(chǎn)量較其他處理增產(chǎn)幅度為4.73%～22.81%，各指標(biāo)與斷根深度間均存在良好的對數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)范圍為0.786 0～0.971 2。斷根深度增加對作物生長具有促進(jìn)作用，對土壤環(huán)境作用效應(yīng)不顯著。

關(guān)鍵詞：斷根;冬小麥（Triticum aestivum L.）;生理特性;產(chǎn)量

中圖分類號：S512.1+1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）20-0025-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.005? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of different root cutting treatments on physiological characteristics，soil environment and yield of winter wheat （Triticum aestivum L.）

LI Juan1，2，3，4，HU Yi2

（1.Institute of Land Engineering and Technology，Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.，Ltd.，Xian 710075，China;

2.Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.，Ltd.，Xian 710075，China;

3.Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering，The Ministry of Land and Resources，Xian 710075，China;

4.Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center，Xian 710075，China）

Abstract： The effects of artificial root-cutting treatment on the physiological characteristics， soil environment and yield of winter wheat（Triticum aestivum L.） during the wheat during filling stage were studied. The root-cutting depths were 10 cm （C1），30 cm （C2），40 cm （C3），50 cm （C4） and continuous root treatment （CK）. The results showed that the average plant height of wheat under CK treatment was 89.86 cm， which was 1.05%～2.28% higher than other treatments. The fresh weight of root were 30.93%， 14.35%， 9.78% and 5.77% higher than C1， C2， C3 and C4 treatments， respectively. The range of fresh-dry roots ratio was 3.53～3.58. The contents of total nitrogen， available phosphorus and available potassium in different depths decreased with the increase of soil depth， showing a significant negative correlation under different root treatments. The average LAI， Pn and FPAR increased with the root-opening depth， and the control treatment CK performed best. The average LAI， average Pn and average FPAR increased by 25.91%～142.97%， 7.77%～60.66% and 4.88%～56.36%. The average yield of CK treatment was 4.73%～22.81% compared with other treatments. There was a good logarithmic relationship between each index and root depth， and the correlation coefficient ranged from 0.786 0 to 0.971 2. The increase of root depth has a promoting effect on crop growth， and the effect on soil environment is not significant.

Key words： root-cutting; winter wheat （Triticum aestivum L.）; physiological characteristics; yield

干旱對作物的生長影響嚴(yán)重，水資源的缺乏是限制農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素[1]。水分是影響地球表面植物分類、分布以及數(shù)量類別的重要生態(tài)因子，對植物形態(tài)、生理特征、子粒產(chǎn)量、品質(zhì)均會產(chǎn)生較大影響[2]。根系是作物吸收、運輸、合成和固持水分的重要器官，在作物整個生理周期內(nèi)發(fā)揮著不可忽視的作用[3]。諸多研究表明，對作物進(jìn)行適宜的傷根處理，可明顯提高作物產(chǎn)量，增加次生根的形成，擴大根系表面積，提高水分吸收率及單株作物的營養(yǎng)品質(zhì)。根系可以合成植物激素、有機酸、糖和離子等，它們作為根系對逆境的化學(xué)信號，對植物根系乃至整個植株的生長發(fā)育、生理活動都具有重要意義[4-6]。王振宇等[7]研究表明，在干旱情況下，斷根可有效降低作物的根冠比，提高小麥子粒產(chǎn)量;雍小華等[8]通過對苜蓿的研究表明，淺層次斷根處理株高的生長受到水分肋迫較深層斷根處理嚴(yán)重。寇建村[9]通過對苜蓿進(jìn)行0～500 cm間斷根處理，不同深度斷根造成了不同程度的水分脅迫，深層次斷根加重了土壤水分脅迫;斷根使紫花苜蓿葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性降低、丙二醛含量升高[10]。渭北旱塬地區(qū)存在較多的空心村，對該區(qū)域?qū)嵤┩恋卣?，進(jìn)行覆土處理，覆土厚度下一般為建筑垃圾或者廢舊木材磚塊等，整治土地種植作物后易發(fā)生根系生長懸空或斷裂等，本研究通過以干旱區(qū)冬小麥（Triticum aestivum L.）為研究對象，探討灌漿期斷根處理對冬小麥生理特征、土壤環(huán)境及子粒產(chǎn)量的影響，為陜西渭北干旱區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地概況

試驗設(shè)置于富平中試基地，位于陜西省渭南市富平縣杜村鎮(zhèn)褚塬村。該區(qū)年均降雨量472.97 mm，且主要集中在7—9月，夏季最高氣溫和冬季最低氣溫分別為41.8 ℃和-22～-10 ℃，年光能輻射總量518.40～534.72 kJ/cm2，氣候環(huán)境條件全部滿足植物生長需求。

1.2? 試驗設(shè)計

根據(jù)渭北旱作高產(chǎn)麥田常規(guī)施肥調(diào)查結(jié)果和陜西省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳對旱作麥田平衡施肥推薦方案，設(shè)置肥力氮肥、磷肥和鉀肥分別為150、120、90 kg/hm2，且依次對應(yīng)為尿素、磷酸二銨和氯化鉀。在作物播種時按照按施肥處理劃區(qū)撒施肥料。供試小麥品種為小偃22。各小區(qū)播種量為150 kg/hm2。斷根試驗于2017年小麥孕穗后期（5月7日）實施，在試驗地選擇小麥長勢均勻、一致處進(jìn)行斷根。斷根方法：開挖斜坡坑道，由淺入深，道寬1.0 m，坑最深處為0.7 m，在坑道的兩側(cè)，共選取三點進(jìn)行水平斷根（視為3次重復(fù)），斷根深度分別為10（C1）、30（C2）、40（C3）、50 cm（C4），各斷根處理面積100 cm×100 cm。斷根結(jié)束后，用多層塑料布覆蓋坑內(nèi)及兩側(cè)以防止土壤水分蒸發(fā)，在坑的頂部用防水材料進(jìn)行弓形覆蓋以防止降雨進(jìn)入坑內(nèi)。小麥整個生育期間不施肥、不灌溉，對照為鄰近未斷根的小麥田（CK）。

1.3? 測定項目與方法

1）株高測定。每小區(qū)實行定株測定，選定10株，進(jìn)行定位掛牌標(biāo)記，測定間隔時間為7 d，測定定位掛牌植株的株高。

2）根系重量測定。在小麥灌漿期結(jié)束后，對小麥根系進(jìn)行取樣，每個取樣點取樣土，體積為25 cm×25 cm×25 cm。每個斷根深度取樣3次，浸泡水中后利用400目尼龍網(wǎng)過濾進(jìn)行沖洗，防止根部斷裂、損壞等，確保完好無損，同時去除雜質(zhì)并利用吸水紙將水吸干，稱取鮮重（Mf），然后采用烘干法（105 ℃烘干1 h，70 ℃烘干72 h）測定干重（Md）。利用斷根小麥的鮮重和干重計算其鮮干比。

3）土壤環(huán)境指標(biāo)的測定。在小麥灌漿期結(jié)束后，利用土鉆取樣法對不同斷根深度處進(jìn)行取樣，取樣深度為50 cm，取樣間隔為10 cm，取樣點為3個。自然風(fēng)干后，分別過2.00、1.00、0.25 mm篩待測土壤養(yǎng)分，全氮利用凱氏定氮法（KJELTEC2300全自動定氮儀）測定，速效鉀利用NH4OAC浸提-火焰光度法測定，速效磷利用NaHCO3-鉬銻抗比色法進(jìn)行測定。

4）作物生理指標(biāo)測定。利用植物冠層分析儀測量，定株10株小麥，取平均值為該測量點的葉面積指數(shù)（LAI）。以AccuPAR PAR/LAI ceptometer型植物冠層分析儀（model LP-80）測量，取平均值為該觀測點的光合有效輻射（FPAR）。用Li-6400便攜式光合測定儀測定光合速率（Pn），取平均值為該觀測點的光合速率（Pn）。

5）產(chǎn)量測定。在小麥成熟時每小區(qū)沿對角線選取長勢均勻的三點，每點取1 m2計算其穗粒數(shù)、千粒重并進(jìn)行產(chǎn)量測定。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

試驗采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)、圖表進(jìn)行處理，用DPS 5.01軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，采用LSD及新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 小麥株高特征分析

對于灌漿期冬小麥，不同深度的斷根處理對于小麥株高的影響不同（圖1）。在灌漿初期（5月7日），各處理株高大小次序為CK>C3>C4>C1>C2;CK處理下小麥株高較其他處理分別增加幅度為1.54%、2.61%、0.25%和0.89%。在灌漿中期（5月14日），各處理株高變化較大，其中，C2處理下小麥株高增加幅度最大，為3.00 cm，其次為CK，其他處理增加幅度均不明顯。在灌漿后期（5月21日），各處理株高表現(xiàn)趨勢一致，株高隨著斷根深度的增加而增加，且大小次序為CK>C4>C3>C2>C1，且CK與C4處理間差異不明顯，與其他處理差異均顯著（P<0.05）。在整個灌漿期，CK的小麥平均株高為89.86 cm，較其他處理高1.05%～2.28%?？傮w表現(xiàn)為斷根處理后，冬小麥生長受到抑制。

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