【摘要】：紅壤在我國南方分布廣泛,是重要的土地生產(chǎn)資料。由于紅壤持蓄水能力弱,可利用的有效水含量低,而且夏秋季節(jié)溫度高,蒸發(fā)強,降雨少,易發(fā)生季節(jié)性干旱。干旱時土壤深層含水量相對較高,但因南方作物根系下扎較淺而無法利用。合理的耕作能提高土壤水分含量,促進作物根系下扎,降低干旱對作物的風險災害。所以,根-土水分關系是研究耕作緩解干旱脅迫對作物生長影響的關鍵。本試驗通過田間小區(qū)試驗,研究耕作和干旱對玉米生育期內(nèi)土壤水分時空動態(tài)變化和根系生長形態(tài)、空間分布變化,進一步分析根-土水分關系和產(chǎn)量狀況,探討土壤干旱與作物干旱之間的聯(lián)系,分析不同干旱水平下耕作措施對玉米生長的影響,以期找到合適有效的耕作措施減輕干旱的危害,從而有效地指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。田間小區(qū)試驗于2016年6~9月在湖北省賀勝橋鎮(zhèn)的華中農(nóng)業(yè)大學紅壤試驗站進行。試驗設置深耕D、常規(guī)耕作C、免耕N和壓實P共4個耕作處理,每個耕作處理裂分為3個干旱水平,即充分灌水CK、輕度干旱S、中度干旱M,每個處理有2次重復,共24個小區(qū)。供試土壤為第四紀紅色黏土發(fā)育的紅壤,玉米品種是鄭單958。在玉米8葉期(V8)開始進行干旱處理。輕度干旱小區(qū)土壤含水量用自動水分探頭(Water Scout SMEC300)監(jiān)測,其余小區(qū)在玉米關鍵生育期用烘干稱重法測定,每個處理重復3次。在V8和VT時期測定玉米生長指標、根系指標,收獲后考種計產(chǎn)。得到以下研究結果:土壤含水量在土層中的分布受到耕作和干旱的影響。土壤含水量隨著土層深度的增加而增大,不同耕作之間有差異,土層20~30 cm處的水分變化活躍;隨著干旱加劇,深耕和常規(guī)耕作消耗的土壤貯水量的變化量高于其他處理,尤其是10~30 cm土層;深耕在土層10~30 cm處日累積土壤貯水量的變化量比免耕和壓實高11.92和12.42 mm;隨著干旱加劇不同耕作的蒸散量減小,深耕和常規(guī)耕作的蒸散量比其他處理高;土層0~20 cm蒸散量大于20~40 cm處蒸散量,深耕和常規(guī)耕作在10~20 cm處的蒸散量要顯著高于其他處理,免耕和壓實在表層0~10 cm的蒸散量最大。耕作和干旱處理對根系生長發(fā)育及空間構型有影響。微觀上,干旱加劇,各耕作下的皮層厚度和皮層細胞個數(shù)顯著減小,而免耕變化卻相反;皮層厚度與根半徑比值減小,維管束面積增大;深耕和常規(guī)耕作的皮層細胞隨著土層深度發(fā)生形變,免耕和壓實在任何干旱和土層中都發(fā)生形變。宏觀上,根干重在土層中縱向分布規(guī)律呈負指數(shù)y=ae曲線“S”型分布,遞減率|b|值越小,深層根量就越多;輕度干旱下,根干重增加,根徑變粗,而根長和根表面積減少,中度干旱下,根干重、根長、根表面積均減少,根徑變粗,根系生長受到抑制;深耕下根系的根長、根表面積和根干重大于其他處理;免耕在中度干旱下的根長和根表面積嚴重減少,根系受損嚴重。耕作和干旱處理下玉米根系生長與土壤水分變化有關。耕作處理下根系的根質量密度、根長密度、根表面積與含水量之間有顯著關系(P0.01),用二次方程擬合的r值隨著干旱加劇減小,說明影響根系生長的除了水分還有其他因素;10~20 cm土層的含水量與該層根系有顯著的相關性,該層根系特性與整個土層根系相關;不同耕作在0~40 cm土層中根系的根長密度、根質量密度、根表面積與含水量關系用y=ae曲線擬合;耕作和干旱處理下的整個土層的總根長、總根表面積與耗水量之間有極顯著正相關關系(P0.01),而根系平均直徑與耗水量是極顯著的線性負相關關系(P0.01)。耕作和干旱對玉米產(chǎn)量的影響都達到了極顯著水平(P0.01)。不同干旱條件下玉米產(chǎn)量的變化規(guī)律是DCN、P,干旱加劇產(chǎn)量減少嚴重,而免耕受到干旱脅迫減產(chǎn)最嚴重,分別減少了44.19%和85.40%;10~20 cm處根系的根質量、根長、根表面積與產(chǎn)量之間有顯著地相關性;同時,細根比例的根長和根表面積與產(chǎn)量也有極顯著的正相關關系(P0.01)。可見,產(chǎn)量的形成、根系生長特性和土壤水分變化之間有著密不可分的關系。耕作和干旱處理顯著影響紅壤玉米根-土水分關系。根系生長和水分關系復雜,耕作改變土壤水分運移,影響根系生長和產(chǎn)量。深耕改善干旱時土壤水分狀況,特別是10~20 cm土層,調(diào)整根系構型和深層根系生長,提高產(chǎn)量,增強抗旱性;而紅壤免耕對作物根系和產(chǎn)量有妨害作用,不利于緩解作物干旱脅迫。
【圖文】：

圖2賀勝橋試驗站平面示意圖Fig.2 Plan sketch of the Heshengqiao experimental station 供試土壤性質本試驗供試土壤是由第四紀紅色黏土母質發(fā)育而成的紅壤，土壤質地為粘土國制)，未實施處理時的土壤基本理化性質如表 1、表 2。表1供試土壤基本理化性質Table1 Physical and chemical properties of the experimental soil土壤剖面pH有機質(g·kg-1)堿解氮(mg·kg-1)速效磷(mg·kg-1)速效鉀(mg·kg-1)土壤粒徑組成 (%)2 ~0.05mm0.05 ~0.002mm<0.002mm ~ 10 4.89 14.46 54.95 26.96 115.94 7.77 37.42 54.810 ~ 20 4.84 10.92 36.28 9.74 99.26 7.91 36.28 55.810 ~ 30 4.53 8.05 38.90 3.43 66.22 8.88 28.51 62.61
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S513;S152.7

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張鳳杰;孫繼穎;氋聚林;于曉芳;王志剛;胡樹平;;春玉米根系形態(tài)及土壤理化性質對深松深度的響應研究[J];玉米科學;2016年06期

2 閆偉平;邊少鋒;譚國波;趙洪祥;李海;張麗華;方向前;孟祥盟;孫寧;;深松對土壤結構及玉米根系的影響（英文）[J];Agricultural Science & Technology;2016年11期

3 羅敏;鄧才富;陳家宙;高冰可;高躍;章文偉;;鄂南紅壤穿透阻力的時空變化研究[J];土壤;2016年05期

4 張素瑜;王和洲;楊明達;王靜麗;賀德先;;水分與玉米秸稈還田對小麥根系生長和水分利用效率的影響[J];中國農(nóng)業(yè)科學;2016年13期

5 李淑鈺;李傳友;;植物根系可塑性發(fā)育的研究進展與展望[J];中國基礎科學;2016年02期

6 金世杰;費良軍;傅渝亮;;土壤水分再分布特性研究進展[J];排灌機械工程學報;2016年03期

7 王志剛;王俊;高聚林;尹斌;白建芳;余少波;梁紅偉;李雅劍;;模擬根層障礙條件下不同深度玉米根系與產(chǎn)量的關系研究[J];玉米科學;2015年05期

8 張旭東;王智威;韓清芳;王子煜;閔安成;賈志寬;聶俊峰;;玉米早期根系構型及其生理特性對土壤水分的響應[J];生態(tài)學報;2016年10期

9 鄭洪兵;鄭金玉;羅洋;李瑞平;李偉堂;王浩;任紅;齊華;劉武仁;;長期不同耕作方式下的土壤硬度變化特征[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2015年09期

10 李葉蓓;陶洪斌;王若男;張萍;吳春江;雷鳴;張巽;王璞;;干旱對玉米穗發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報;2015年04期

相關會議論文 前1條

1 劉小芳;張歲岐;吳安慧;山侖;;玉米根系吸水能力的雜種優(yōu)勢[A];中國植物生理學會第十次會員代表大會暨全國學術年會論文摘要匯編[C];2009年

相關博士學位論文 前2條

1 管大海;不同水分條件與耕作方式對冬小麥、夏玉米根系和水分利用的影響及其化學調(diào)控[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2014年

2 王群;土壤緊實脅迫對玉米根土系統(tǒng)及其生長發(fā)育的影響[D];河南農(nóng)業(yè)大學;2010年

相關碩士學位論文 前3條

1 高躍;基于HYDRUS模型的紅壤坡耕地水分動態(tài)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2013年

2 胡林;根系對土壤機械壓力影響的試驗研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2011年

3 馬旭鳳;水分虧缺對玉米生理指標、形態(tài)特性及解剖結構的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2010年

，

本文編號：2684657