土壤深耕对小麦根系在土壤剖面中分布的影响

前言：中国农业大学于 2009 年在河北省曲周县白寨乡建立“万亩冬小麦-夏玉米高产高效技术示范基地”，致力于提高粮食产量，节约资源投入，保障国家粮食安全。根据前期调查，示范区自土地承包以来，因地块狭小，大型深耕机械难以下地，土壤耕作长期以旋带耕，造成耕层变浅、犁底层加厚，不利于小麦根系下扎及获得高产。已有研究表明，深耕可有效增强土壤通透性，改善根系生长，有利于根系下扎和吸收深层土壤水分（李涛等，2003），促进小麦增产（张麦生等，2009）。为了确保提高 2009-2010 年示范区冬小麦获得高产，我们也首先从提高整地质量着手，改变示范区多年以来以旋耕代耕的整地方式，在双高基地各村干部群众的支持下，建立深耕示范田 2300 余亩。2010 年 6 月，测产结果是：示范田最高产量 633kg，平均亩产 411kg，非示范田平均亩产 400kg，曲周县全县统计平均亩产 378kg；示范田比非示范田每亩增产 41kg，增幅 10.3%；示范田比曲周县平均产量每亩增产 63kg，增幅 18.5%。从而印证了“深耕可显著增加小麦产量”的设想。为进一步探明深耕增产的原因，2010 年 5 月下旬灌浆期我们对深耕示范田和和农民习惯田（旋耕）的小麦根系在土壤剖面中的分布进行了观察，比较了不同耕作方式下小麦根系在土壤剖面上分布的差异。
1、材料与方法
本调查在“万亩冬小麦-夏玉米高产高效技术示范基地”进行。选取了有代表性的深耕示范田和农民习惯管理田各一块。两者土壤类型一致，在 2009 年前都是采用旋耕的整地方式，产量水平相近。2010 年深耕示范田耕地深度 20cm，旋耕田历年旋地深度 10~12cm。于小麦灌浆初期（2010 年 5 月 21 日~25 日）开展根系调查。根系研究方法为壕沟法（廖兴其，1995），在所选地块选取有代表性且长势均匀的地段，沿小麦播种行垂直方向向下开挖出一个长 100cm，深 130cm，宽 80cm 的壕沟，以垂直麦行削平一个宽 95cm、深 100cm的调查剖面，用小型喷雾器喷水的方法除去该剖面表层 5mm 厚的土壤，用 5cm×5cm 方格的铁丝网铺在前述的剖面上，调查 5cm×5cm×5mm 体积里出现的根数量。土壤剖面根系空间分布状况采用 Sufer 8 绘图软件绘图。
2、结果与分析
深耕和农民习惯（旋耕）小麦田小麦根系数量在土壤剖面中的空间分布状况。不同土层深度二者根系数量的比较结果。可以看出，深耕田块根系分布深度明显大于农民习惯田块。农民习惯田块 30cm以下土层根系数量很少（0~5 条/（5cm×5cm×5mm）），而深耕麦田 30cm 以下土层根系数量仍然较多（0~15 条/5cm×5cm×5mm））。进一步的分析表明，深耕麦田除 10~15cm 和 70~75cm 土层根系分布数量略小于农民习惯田块外，其他各土层根系数量均明显多于农民习惯田块。整个土壤剖面，深耕田块根系数量较农民习惯田块高 76.6%，而 15cm 以下剖面深耕田根系数量是农民习惯田块的1.22 倍。从不同土壤层次根系数量占整个剖面根系数量的比例来看，农民习惯田块 5-20cm 的土层根系分布占剖面总根系数量的比例大于深耕田块，而 0-5cm 及 20cm 以下土层根系分布比例明显小于深耕田块。农民习惯田块 0-20cm 土层根系数量占土壤剖面根系总量的 55.4%，20cm 以下占 46.6%；深耕田块 0-20cm 土层根系数量占土壤剖面根系总量的37.6%，20cm 以下占 72.4%。深耕田块深层土壤根系分布数量及比例明显大于未深耕的农民习惯田块显然与深耕打破了犁底层，有利于小麦根系下扎有关。 扬花灌浆期是小麦生长的关键时期，此时期天气干旱，土壤表层水分含量较少，深耕田块根系总量大而深层次根系分布数量多，有利于根系吸收深层土壤中的水分和养分，延缓根系和地上部衰老，增强抗御干旱天气的能力，保证生长后期正常生长，尤其是增加抽穗灌浆期地上部干物质积累量。这可能是深耕田块小麦产量较未深耕的农民习惯田块小麦增产的主要原因。
3、结论
农谚说“耕深加一寸，顶上一层粪”，本研究结果也表明，深耕可有效打破犁底层，加深耕层，促进小麦根系下扎，增加小麦根系在深层土壤中的分布数量和比例，有利于提高小麦对深层土壤养分、水分的利用，生长旺盛的根系对于促进小麦的生长发育，保证小麦产量的提高起着重要的作用。因此，这是一项值得推广的农业增产措施。同时，结合深耕的后效，不需每年操作，只需旋耕 2~3 年后深耕一次就行。