鄂南紅壤穿透阻力對(duì)玉米生長(zhǎng)及水分關(guān)系的影響.pdf

1、季節(jié)性干旱是制約我國(guó)南方紅壤地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，紅壤的物理性質(zhì)對(duì)干旱的形成和發(fā)展起重要作用。紅壤粘粒含量較高，穩(wěn)定性團(tuán)聚體較多，具有較高的土壤穿透阻力，且隨含水量降低而急劇增加。高土壤阻力抑制根系下扎并降低其吸水能力，這既可能加劇作物干旱，也可能通過(guò)減少根系消耗和阻力脅迫信號(hào)反饋調(diào)節(jié)地上部生長(zhǎng)而避免更嚴(yán)重干旱。因此，紅壤阻力對(duì)季節(jié)性干旱的形成和發(fā)展的影響不容忽視。但鮮有文獻(xiàn)研究干旱過(guò)程中的土壤穿透阻力對(duì)作物的影響，不清楚土壤穿透阻力

2、在“土壤-作物”干旱過(guò)程中的作用，通過(guò)耕作調(diào)控紅壤阻力而減輕作物季節(jié)性干旱的意義也存疑慮。本文通過(guò)筒栽及田間小區(qū)試驗(yàn)，研究紅壤穿透阻力隨水分的變化情況，以及在此過(guò)程中穿透阻力對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，從而分析紅壤穿透阻力對(duì)“土壤-作物”水分關(guān)系的影響，為探討紅壤季節(jié)性干旱形成機(jī)制，并為紅壤季節(jié)性干旱防御措施提供依據(jù)。
　　 室內(nèi)筒栽試驗(yàn)在2011年11月～2012年5月進(jìn)行多次，采用土壤含水量與容重雙因素試驗(yàn)方法，設(shè)置了3個(gè)容重處理(1

3、.1、1.3、1.5 g/cm3)和2個(gè)水分處理（連續(xù)干旱D、保證充分灌水W）。大田小區(qū)試驗(yàn)在2012年6～9月進(jìn)行，分A、B兩個(gè)地塊。A地塊以耕作措施調(diào)控土壤阻力，設(shè)置了4個(gè)耕作處理（深耕D、常規(guī)耕作C、免耕N和壓實(shí)P），每個(gè)耕作處理再裂分為2個(gè)水分處理（整個(gè)生育期內(nèi)只有降雨無(wú)灌水I1、連續(xù)7天無(wú)降雨則灌水I2）。B地塊以長(zhǎng)期施肥制度調(diào)控土壤阻力，從1998年至今，設(shè)置了4個(gè)施肥處理（對(duì)照不施肥CK、施用化肥NPK、施用糞肥PCM和施

4、用化肥加秸稈還田NPKM），且均為免耕。室內(nèi)筒栽和田間小區(qū)土壤均為紅粘土發(fā)育的紅壤，都種植玉米。土壤含水量測(cè)定采用烘干稱重法，土壤穿透阻力用微型貫入儀（室內(nèi)）和土壤緊實(shí)度儀（田間）實(shí)測(cè);筒栽試驗(yàn)測(cè)定玉米根系形態(tài)，田間試驗(yàn)測(cè)定玉米生長(zhǎng)指標(biāo)、根系分布、根水勢(shì)、葉片含水量，玉米收獲后考種。主要研究結(jié)果如下:
　　 紅壤穿透阻力與含水量呈顯著非線性負(fù)相關(guān)，在輕度到中度干旱期間，紅壤穿透阻力大多超過(guò)了作物根系適宜的最大阻力(2.0MPa)

5、。紅壤穿透阻力在0～40 cm土層呈單峰形分布，中度干旱時(shí)期，深耕處理D的25 cm土層阻力峰值為1.8 MPa，壓實(shí)處理P在12.5 cm達(dá)3.3 MPa施肥制度地塊峰值均出現(xiàn)在20 cm，不施肥CK達(dá)4.3 MPa，施化肥加秸稈還田NPKM為3.7 MPa。耕作措施及施肥制度間土壤穿透阻力差異顯著，并且隨含水量降低差異變大。結(jié)果表明，紅壤必須考慮因含水量降低而導(dǎo)致的高土壤阻力對(duì)作物的影響。
　　 輕旱至中旱條件下，玉米生長(zhǎng)對(duì)

6、紅壤穿透阻力脅迫響應(yīng)強(qiáng)烈。根徑除外的根系形態(tài)指標(biāo)、地上部生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量均與土壤阻力呈顯著負(fù)相關(guān)。不同阻力調(diào)控處理間玉米各生長(zhǎng)指標(biāo)差異顯著，根系形態(tài)指標(biāo)順序?yàn)镈1.1＞D1.3＞D1.5，地上部指標(biāo)和生物學(xué)產(chǎn)量總體順序?yàn)镈＞C＞N＞P和NPKM＞PCM＞NPK＞CK，干旱時(shí)處理間差異變大。結(jié)果表明紅壤穿透阻力改變了玉米根系生長(zhǎng)狀況，限制了植株生長(zhǎng)與產(chǎn)量形成，并且阻力脅迫先于干旱脅迫作用于玉米作物。
　　 紅壤穿透阻力降低了玉米作物

7、的抗旱能力。土壤穿透阻力使玉米根系主要分布于距植株0～10 cm水平范圍及0～20 cm垂直范圍內(nèi)，縮小了根系吸水范圍。作物永久萎蔫點(diǎn)與土壤阻力具有極顯著正相關(guān)關(guān)系，最大阻力處理比最小阻力處理的萎蔫點(diǎn)高19.5％，相同干旱過(guò)程中高阻力土壤作物提前發(fā)生萎蔫。水分利用率、根水勢(shì)和葉片含水量與土壤阻力呈顯著負(fù)相關(guān)。無(wú)灌水處理，深耕D的水分利用率比免耕N和壓實(shí)P分別高28.3％和30.9％，灌水處理則分別高38.0％和29.5％?；貧w分析表明，

8、非干旱期土壤阻力對(duì)根水勢(shì)的影響大于含水量的影響，土壤阻力對(duì)葉片含水量的影響也大于土壤含水量的影響。
　　 紅壤干旱過(guò)程中，土壤水分脅迫與阻力脅迫關(guān)系密切而復(fù)雜。在輕度和中度干旱條件下，土壤阻力脅迫先于水分脅迫，阻力脅迫扮演了比水分脅迫更重要的角色。隨著干旱加劇，阻力脅迫的作用增加，進(jìn)一步惡化“土壤-作物”水分關(guān)系，與水分脅迫構(gòu)成明顯的正向反饋效應(yīng)，加劇季節(jié)性干旱對(duì)作物的危害。對(duì)于本研究的紅粘土紅壤，深耕能夠明顯降低土壤穿透阻力，