不同断根处理对冬小麦生理特性、土壤环境及产量的影响

李娟 胡一

摘要：研究在灌漿期人工断根处理对冬小麦（Triticum aestivum L.）生理特性、土壤环境及产量的影响，设置断根深度分别为10（C1）、30（C2）、40（C3）、50 cm（C4）及不断根处理（CK）。结果表明，CK的小麦平均株高为89.86 cm，较其他处理高1.05%～2.28%，小麦根系鲜重较C1、C2、C3和C4处理分别高30.93%、14.35%、9.78%和5.77%，根系鲜干比分布范围为3.53～3.58;不同深度下，土壤养分如全氮、速效磷和速效钾含量与土壤深度存在明显的负相关，即随着深度的增加其含量减小;不同断根处理下平均叶面积指数（LAI）、光合速率（Pn）和光合有效辐射（FPAR）均随着断根深度的增加而增大，且CK表现最优，平均LAI、Pn和FPAR较其他处理增加幅度分别为25.91%～142.97%，7.77%～60.66%和4.88%～56.36%;CK平均产量较其他处理增产幅度为4.73%～22.81%，各指标与断根深度间均存在良好的对数关系，相关系数范围为0.786 0～0.971 2。断根深度增加对作物生长具有促进作用，对土壤环境作用效应不显著。

关键词：断根;冬小麦（Triticum aestivum L.）;生理特性;产量

中图分类号：S512.1+1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）20-0025-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.005           开放科学（资源服务）标识码（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

干旱对作物的生长影响严重，水资源的缺乏是限制农业持续发展的重要因素[1]。水分是影响地球表面植物分类、分布以及数量类别的重要生态因子，对植物形态、生理特征、子粒产量、品质均会产生较大影响[2]。根系是作物吸收、运输、合成和固持水分的重要器官，在作物整個生理周期内发挥着不可忽视的作用[3]。诸多研究表明，对作物进行适宜的伤根处理，可明显提高作物产量，增加次生根的形成，扩大根系表面积，提高水分吸收率及单株作物的营养品质。根系可以合成植物激素、有机酸、糖和离子等，它们作为根系对逆境的化学信号，对植物根系乃至整个植株的生长发育、生理活动都具有重要意义[4-6]。王振宇等[7]研究表明，在干旱情况下，断根可有效降低作物的根冠比，提高小麦子粒产量;雍小华等[8]通过对苜蓿的研究表明，浅层次断根处理株高的生长受到水分肋迫较深层断根处理严重。寇建村[9]通过对苜蓿进行0～500 cm间断根处理，不同深度断根造成了不同程度的水分胁迫，深层次断根加重了土壤水分胁迫;断根使紫花苜蓿叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性降低、丙二醛含量升高[10]。渭北旱塬地区存在较多的空心村，对该区域实施土地整治，进行覆土处理，覆土厚度下一般为建筑垃圾或者废旧木材砖块等，整治土地种植作物后易发生根系生长悬空或断裂等，本研究通过以干旱区冬小麦（Triticum aestivum L.）为研究对象，探讨灌浆期断根处理对冬小麦生理特征、土壤环境及子粒产量的影响，为陕西渭北干旱区域农业发展提供数据和技术支持。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验设置于富平中试基地，位于陕西省渭南市富平县杜村镇褚塬村。该区年均降雨量472.97 mm，且主要集中在7—9月，夏季最高气温和冬季最低气温分别为41.8 ℃和-22～-10 ℃，年光能辐射总量518.40～534.72 kJ/cm2，气候环境条件全部满足植物生长需求。

1.2  试验设计

根据渭北旱作高产麦田常规施肥调查结果和陕西省农业农村厅对旱作麦田平衡施肥推荐方案，设置肥力氮肥、磷肥和钾肥分别为150、120、90 kg/hm2，且依次对应为尿素、磷酸二铵和氯化钾。在作物播种时按照按施肥处理划区撒施肥料。供试小麦品种为小偃22。各小区播种量为150 kg/hm2。断根试验于2017年小麦孕穗后期（5月7日）实施，在试验地选择小麦长势均匀、一致处进行断根。断根方法：开挖斜坡坑道，由浅入深，道宽1.0 m，坑最深处为0.7 m，在坑道的两侧，共选取三点进行水平断根（视为3次重复），断根深度分别为10（C1）、30（C2）、40（C3）、50 cm（C4），各断根处理面积100 cm×100 cm。断根结束后，用多层塑料布覆盖坑内及两侧以防止土壤水分蒸发，在坑的顶部用防水材料进行弓形覆盖以防止降雨进入坑内。小麦整个生育期间不施肥、不灌溉，对照为邻近未断根的小麦田（CK）。

1.3  测定项目与方法

1）株高测定。每小区实行定株测定，选定10株，进行定位挂牌标记，测定间隔时间为7 d，测定定位挂牌植株的株高。

2）根系重量测定。在小麦灌浆期结束后，对小麦根系进行取样，每个取样点取样土，体积为25 cm×25 cm×25 cm。每个断根深度取样3次，浸泡水中后利用400目尼龙网过滤进行冲洗，防止根部断裂、损坏等，确保完好无损，同时去除杂质并利用吸水纸将水吸干，称取鲜重（Mf），然后采用烘干法（105 ℃烘干1 h，70 ℃烘干72 h）测定干重（Md）。利用断根小麦的鲜重和干重计算其鲜干比。

3）土壤环境指标的测定。在小麦灌浆期结束后，利用土钻取样法对不同断根深度处进行取样，取样深度为50 cm，取样间隔为10 cm，取样点为3个。自然风干后，分别过2.00、1.00、0.25 mm筛待测土壤养分，全氮利用凯氏定氮法（KJELTEC2300全自动定氮仪）测定，速效钾利用NH4OAC浸提-火焰光度法测定，速效磷利用NaHCO3-钼锑抗比色法进行测定。

4）作物生理指标测定。利用植物冠层分析仪测量，定株10株小麦，取平均值为该测量点的叶面积指数（LAI）。以AccuPAR PAR/LAI ceptometer型植物冠层分析仪（model LP-80）测量，取平均值为该观测点的光合有效辐射（FPAR）。用Li-6400便携式光合测定仪测定光合速率（Pn），取平均值为该观测点的光合速率（Pn）。

5）产量测定。在小麦成熟时每小区沿对角线选取长势均匀的三点，每点取1 m2计算其穗粒数、千粒重并进行产量测定。

1.4  数据处理

试验采用Excel 2010软件对数据、图表进行处理，用DPS 5.01软件对数据进行方差分析，采用LSD及新复极差法进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  小麦株高特征分析

对于灌浆期冬小麦，不同深度的断根处理对于小麦株高的影响不同（图1）。在灌浆初期（5月7日），各处理株高大小次序为CK>C3>C4>C1>C2;CK处理下小麦株高较其他处理分别增加幅度为1.54%、2.61%、0.25%和0.89%。在灌浆中期（5月14日），各处理株高变化较大，其中，C2处理下小麦株高增加幅度最大，为3.00 cm，其次为CK，其他处理增加幅度均不明显。在灌浆后期（5月21日），各处理株高表现趋势一致，株高随着断根深度的增加而增加，且大小次序为CK>C4>C3>C2>C1，且CK与C4处理间差异不明显，与其他处理差异均显著（P<0.05）。在整个灌浆期，CK的小麦平均株高为89.86 cm，较其他处理高1.05%～2.28%。总体表现为断根处理后，冬小麦生长受到抑制。

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