深耕对土壤物理特性和玉米根系生长和产量的影响外文翻译资料

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深耕对土壤物理特性和玉米根系生长和产量的影响

美国 卡本代尔 南伊利诺斯大学 植物与土壤科学系 IL 62901-4415，发表于1997年3月3日

摘要：几年来的少量降雨，使得美国伊利诺斯南部部分地区的谷物粮食产量大大下降。该地区土壤中自然发生的黏土和碎屑，以及农业耕作方式的碾压，都对作物生产产生了有害的影响。1989-1993年期间，在美国卡本代尔对粉砂壤土（细粉粒、混合的、含水土层）进行了一项试验，研究了深耕（0、40、60、90厘米）和一年耕作方式对土壤物理特性、玉米根系发育和谷物产量的影响。在不同耕作深度的情况下，采用90厘米深的耕作方式，最大程度地减少了渗透阻力和土壤体积密度。在深耕土壤剖面为21-100厘米的部分中，发现约35%的玉米根长低于60厘米。也就是说，在控制之中低于5%的玉米根系低于60厘米。深层耕作增加了根系的增殖和根系渗透的深度。即使是在降雨分散和低气温的生长季内，在地下土壤层次，根发展也相当统一。土壤深层耕作导致玉米籽粒产量增加，90厘米深度能获得最大产量，优势在于，它依赖于耕作深度和生长季内降雨的数量和分布。免耕年管理的结果是产量大于减少管理直到0-40耕深的产量，主要是由于表面残留的水分保存特性。年度管理（免耕与减少直到）对产量的影响小了一些，因为耕作深度的增加。1997年艾斯维尔科学B.V。

关键词：容重、深耕、免耕、透度记阻力、下层土壤压实、地下松散

1、介绍

美国伊利诺斯州南部的土壤有着少量的内部排水和高密度的底土范围，这些属性减少了根部繁殖，限制了水和养分的有效性，降低了作物产量。因为土壤实压（Logsdon et al,1987）根部发展往往受制于上层土壤层次。

由于使用较大和较重的农事设备和土壤侵蚀造成压实的意识逐渐增长，土壤压实是一个重要的问题，这些问题经常与耕作方式或许多土壤中限制层的自然形成有关，传统的耕作制通常涉及犁耕和额外的二次耕作，以准备苗床。土壤压实可以导致完成当天气迫使耕作操作在不利的土壤土壤水分条件下和不必要的二次耕作。保护性耕作通常是由于减少了耕作活动，比如垄耕、条带耕作、覆盖耕作或者是完整的免耕。保护性耕作会导致少耕，从而减少土壤实压。然而与保护性耕作相关联的交通可能导致实压变大或比以前归因于传统耕作制的实压大（安可尼等1990）。在许多土壤里，自然形成的限制层，如碎屑和黏土也能限制根系生长。

深耕能减少土壤压实。在有根限制层的土壤里，产量随着土壤中水分利用的增加而增加（Kamprath等、1979），将硬质粘土层破碎能够使植物根在较小的土壤范围内获得可用的水分和养分。由于相对产量由于深耕而增加，而深耕经常受到降雨量分布的影响，尤其是在降雨量少的年份效益最大，这是因为通过深耕增加了根系量（Sene等，1985年）。

根部的生长和发展依赖于土壤的物理和化学条件。正常情况下，根部向下生长，但是当它们遇到紧密层，紧密层会改变根部生长的方向。土壤限制水的运动和根渗透取决于压实度，除了根从土壤中土壤提供的阻力增加而增加，土壤压实可以通过对圆锥透度计的阻力来测量，艾勒斯等人在1983年报道，透度计电阻大于2.0Mpa将严重阻碍根系生长。

最有效的减小压实的方法是耕作（博文，1981年）。深耕打破了高密度层土壤，提高土壤水渗透和运动，提高根系生长和发育，并且提高了作物生产潜力（班和博塔，1986年）。

本研究的目的是评估深耕和年度耕作管理系统对土壤物理特性和玉米根长密度和粮食产量的影响作作用。

2、材料和方法

本研究是在1989—1993年在南伊利诺斯大学农学研究中心进行的，该研究中心位于美国伊利诺斯州的卡本代尔。所用土壤是粉砂壤土（细粉粒、混合的、含水土层）。这种土壤的特点是土壤水分不足，在约20厘米深的地方有一个耕作诱导粘土层，在约50厘米处自然发生了限制层，这阻碍了深层根系的发展。

本实验是一个两因素的四个重复的分区研究法，主区（18amp;21米）包括4个深耕处理（0、40、60、90厘米），副区（9amp;21米）是两个每年常规耕作管理下的处理（减耕和免耕）。减少耕作（RT）地块每年被开垦和栽培。免耕地块接受不耕土地。建立试验网，维持玉米和大豆的循环播种。深耕处理仅在1989年8月在理想的地下水分土壤条件下进行，用一种蓝色喷流分片II，Kaelble Gmeinder TLG-460和 Kaelble Gmeinder TLG-12B到深度至40、60和90厘米进行了深耕。两个用处分别是，在农业土壤中，通常使用的是一种静态的柄裂土器，而TLG工具则是常用的振动柄，通常用于对露头的土壤松动。

1990和1991年，强降雨使玉米种植推迟到了6月。3394型号玉米在每一个副区排列着种植了76厘米，硝酸铵按200公斤每公顷施于地表，根据土壤测试的建议，在种植之前应该施磷和钾肥。在水中土壤PH值为7.1。

用一个恒定速度（2.0cm/s的圆锥透度计）测量了穿透计电阻（PR），其中30个右圆锥点为6.45平方厘米的横截面积（胡克斯和杰森，1986年），每个副区得到5个PR测量值。1992年，由于上一个春天潮湿的土地条件，PR读数来源于10月份两个重复实验。

用测定体积密度的吉丁斯采样器来获得每块土地至100厘米深度的两颗土壤芯块（7.5厘米直径），芯块被分成20厘米的增量，在105℃的温度下干燥48小时，以达到体积密度的测定。

在播种后约80天，使用吉丁斯液压取样器得到的每一主区的根长密度，从而获得两个土壤芯块。该芯块是直接通过切断了玉米植株100厘米深度的根，塑料包装储存在5℃的温度下，每个20厘米的土壤芯块都浸泡在10%的聚磷酸钠中分发管理。采用水汽洗脱系统对根系进行分离。根样品保存在10%乙醇和甲基紫染料中，使用Agvision图像分析测定根长。根长密度确定除以总根长度，从每个20厘米段土壤剖面中提取。根长密度0—20厘米土壤并不确定，原因是受到大量的无关的玉米根以外的有机物质的影响。

对于粮食产量，4种中等玉米行（3amp;12米）是人工收获的，谷物重量调整到15.5%的含水量，将数据进行方差分析和邓肯多重分析。

3、结果与讨论

3.1透度记阻力

表一给出了每年研究中，平均PR以20厘米的增量增加到100厘米深度，优先应用处理，

表1

平均透度计阻力在土壤剖面每增加20厘米表，美国卡本代尔农学研究中心，1989—1993年

剖面深度

分区处理

对照

40厘米

60厘米

90厘米

1989.6（深耕之前）

0-20

0.91aa

0.96a

0.93a

0.90a

20-40

1.91b

2.02ab

2.29a

2.10qb

40-60

2.40b

2.68a

2.69a

2.42ab

60-80

2.55a

2.50a

2.49a

2.44a

80-100

2.59a

2.41b

2.53ab

2.27c

1990.7

0-20

0.90a

0.54b

0.52b

0.54b

20-40

1.11a

0.80b

0.64c

0.49d

40-60

1.34a

1.45a

1.29a

0.47b

60-80

1.37a

1.40a

1.35a

0.77b

80-100

1.37a

1.36a

1.40a

1.26b

1991.6

0-20

1.94a

1.33b

1.27b

1.22b

20-40

2.34a

1.95b

1.34c

1.07d

40-60

2.67b

3.12a

2.53b

0.92c

60-80

2.53a

2.59a

2.49a

1.25b

80-100

2.40a

2.30ab

2.45a

2.15b

1992.10

0-20

1.41a

1.22ab

1.22ab

1.18b

20-40

1.60a

1.46a

1.14b

1.13b

40-60

2.38b

2.97a

1.91c

1.14d

60-80

2.67a

2.89a

2.69a

1.58b

80-100

3.18a

3.28a

3.48a

2.87a

1993.6

0-20

1.73a

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