深耕方式对土壤物理性状及春玉米根冠特性的影响

针对内蒙古平原灌区由于常年采用小动力旋耕作业造成的耕层浅,犁底层厚且坚硬,土壤容重大,玉米根系下扎困难,对深层土壤中的水分养分吸收困难,产量偏低的情况,本试验设条深旋35cm(TS)、深松35cm(SS)、深翻35cm(SF)三种深耕方式,以浅旋耕作15cm(CK)为对照,通过比较研究不同处理下土壤物理性状、玉米根系和冠层结构、灌浆特性以及植株地上部干物质和氮素的积累及运转,探究深耕的增产机理。试验结果如下： (1)深耕能够降低土壤容重,SF对15-45cm土层容重降低效果显著,TS对0-15cm土层、SS对15-30cm土层容重降低影响较大。深耕能有效提高玉米吐丝期以后20-80cm土层含水量。深耕后耕层土壤结构指数(GSSI)升高更加接近理想状态值100,土壤三相结构距离(STPSD)降低更加接近理想状态值0,使耕层土壤物理结构更加逼近理想状态,并且增加气相比和液相比,降低固相比。SF后20-60cm土层具有较大的土壤结构指数和较小的土壤三相距离,土壤物理结构最为合理,优于其他处理。 (2)深耕后玉米根系干重、总根长和总根表面积均高于CK,促进根系下扎,20-60cm土层根长和根表面积明显高于CK。在0-0.5mm径级根系范围内,0.2mm以下径级的细根所占比例最大,明显高于其他径级细根所占的比例。SF后玉米单株根系总干重、总根长、总根表面积均显著高于其他处理,并且20-50cm土层的根系量较大,细根长和细根表面积也显著高于其他处理。 (3)深耕能够增大玉米叶面积指数,在吐丝后30d内穗位叶和下位叶保持较高的SPAD值,能够维持玉米穗位叶和下位叶在吐丝后较长时间内保持较高的最大光化学效率和净光合速率。冠层LAI、SPAD、Fv/Fm、Pn均表现为SF>SS>TS>CK。SF能够有效延缓玉米穗位叶和下位叶的衰老,而SS和TS仅对玉米下位叶的影响较为明显。 (4)深耕能够延长玉米活跃灌浆期(1.7d-3.7d)和有效灌浆期(2.0d-4.1d),增加最大灌浆速率和平均灌浆速率,提高灌浆中期和灌浆后期对籽粒干物质积累的贡献率。 综上所述,深耕能够降低土壤容重,增加玉米吐丝后土壤20-80cm土层的含水量,提高蓄水能力；增加土壤结构指数,降低土壤三相结构距离,使土壤物理结构更加合理；促进玉米根系下扎,增加细根所占的比例,改善根系分布情况,有利于根系吸收土壤中的水分和养分。深耕后玉米叶面积指数和吐丝后SPAD值、最大光化学效率和光合速率均得到提高,并能有效延缓穗位叶和下位叶的衰老,增加籽粒干物质积累的时间和速率,最终提高产量。