初期保护性耕作和秸秆还田对土壤物理特性及大豆玉米产量的影响

在黑龙江垦区852农场研究了初期保护性耕作和秸秆还田对土壤温度、土壤水分、土壤容重和机械阻力等土壤物理特性及对玉米、大豆产量的影响,为中长期保护性耕作和秸秆还田的应用提供理论依据.试验于2009年进行,轮作顺序为大豆-玉米-玉米;大豆试验圃(前茬为玉米)和玉米试验圃(前茬为玉米)处理为免耕、灭茬还田、旋耕还田和传统耕作;玉米试验圃(前茬为大豆)处理包括免耕、直播还田、旋耕还田和传统耕作.结果表明:大豆试验圃(前茬为玉米)免耕和灭茬还田处理生育前期的土壤温度分别比传统耕作低3.38℃和2.6℃,玉米圃(前茬为大豆)免耕和直播处理同期的土壤温度分别比传统耕作低1.93℃和1.39℃;春季播种期大豆试验圃(前茬为玉米)免耕和灭茬还田处理的土壤体积含水量分别高于传统耕作9.3 %和4.8%,玉米试验圃(前作为大豆)免耕和直播还田处理的土壤体积含水量分别高于传统耕作16.0 %和12.6 %;此外,免耕模式的5～20 cm深度的土壤容重和0～25 cm的土壤机械阻力均显著高于传统耕作模式,但是均未达到对作物根系生长产生抑制的阀值;免耕和灭茬/直播还田模式前期的耕层低温并未对产量构成不利影响,与传统耕作相比并未显著减产.     

稻草还田对免耕水稻根系生长及产量的影响

研究了稻草还田对免耕水稻根系生长和产量的影响.结果表明,稻草还田可显著提高免耕水稻产量,显著或极显著提高单株根系干重、单株生物鼍、根半径、单株根表面积、单株根长、单条根长、根长密度、根系活力及超氧化物歧化酶活性,但是对单株总根数的影响不大.与3 t/hm<'2>稻草还田量相比,6 t/hm2稻草还田量的增产效果和对根系生长的促进作用更大.     

保护性耕作对土壤部分物理特性及大豆产量的影响

研究了免耕和少耕对松嫩平原地区农田土壤温度、土壤水分、土壤紧实性等物理特性和大豆产量的影响。结果表明:在春季大豆播种期,免耕处理(NT)土壤含水量高于少耕(RT)和传统耕作(CT)。在大豆生长前期,免耕条件下的土壤平均温度低于传统耕作和少耕,传统耕作和少耕接近,免耕模式的土壤温度日较差低于少耕和传统耕作。5~20 cm深度内,免耕条件下的土壤容重高于传统耕作,在10~20 cm深度内,免耕和少耕接近。不同模式间的土壤机械阻力表现出差异,在0~20 cm深度内,免耕高于少耕和传统耕作。不同耕作模式间的大豆产量差异不显著。短期保护性耕作试验结果表明:在当地气候和土壤条件下应用少免耕模式,能够减少春季播种期间土壤水分损失和沙尘暴侵袭造成的危害,同时对大豆产量并没有造成不利影响。     

不同结荚习性大豆品种根系的时空分布特征

研究不同结荚习性大豆根系的时空分布规律,有助于找到大豆根系生长中关键的时间点和空间位置。以亚有限型品种合丰50和无限型品种合丰55为材料,采用自制的两种栽培装置,于六节期(V6)、盛花期(R2)、盛荚期(R4)、始粒期(R5)、鼓粒期(R6)、成熟初期(R7)分段分层取样,分析大豆根长、根表面积、根体积以及根系干物质量的时空分布特征。结果表明,随着生育时期的推进,两个大豆品种根系的总干重、根系总长度、根系总表面积和根系总体积总体上呈现出单峰增长趋势,峰值均出现在R4至R6期。根系干重密度、长度密度、表面积密度、体积密度在垂直方向总体上随着土层深度的增加而逐渐减小,在水平方向上随着与主茎距离的增加而呈先减小后增加的趋势,并于垂直0~20cm和水平0~5cm的土层中达到最大值,其中垂直0~20cm土层根系的长度密度、表面积密度、体积密度和干质量密度在各生育时期分别占整体根系各指标的49.05%~66.09%、52.07%~66.66%、56.74%~69.73%和79.14%~84.82%;水平0~5cm土层根系的长度密度、表面积密度、体积密度和干质量密度分别占整体根系各指标的28.79%~41.68%、41.12%~59.24%、58.44%~76.64%和88.85%~94.02%。与合丰55相比,合丰50根系较发达、体积庞大、干物质积累多。在大豆高产品种选育中可以把R4~R6期内的根系各项指标作为参考依据。     

东北黑土区高产大豆R5期根系分布特征

利用钻土法及根系扫描分析系统研究不同产量类型大豆R5期根系在植株周围、株间及垄间土壤中的空间分布特征。结果表明：高产类型大豆根冠比较高，而且单位根长、根表面积的地上部干物质较高。根干重不仅在根系较集中的植株周围及株间0 ~ 30 cm的土层，而且在较深的土层（> 30 cm）中都有较多的分布；根长在植株周围的0 ~ 45 cm土层范围内表现出一定的优势。直径 < 1.0 mm的细根形成了根系的主要部分，根长差异的主要原因不是细根比例的大小，而是细根数量的多少。除株间0 ~ 15 cm土层外，高产大豆各土层的根/土体积比较高。     

黑龙江省不同大豆品种根系分布特征及与产量的关系

为明确黑龙江省大豆根系的分布特征以及大豆根系与产量的关系,本研究以黑龙江省主栽大豆品种合丰55和嫩丰18为材料,采用水平分层和垂直分段两种不同的栽培装置,对两个大豆品种的根表面积、根干物质、根比表面积、根系伤流量、产量和产量构成因素进行了分析和比较。结果表明:大豆根系的80.6%存在于垂直0～20 cm土层内,55.6%存在于水平0～5 cm土层内。大豆的根系伤流重量分布范围是0.5～6.4 g,比表面积分布范围是17.6～67.9 m~2·kg~(-1)。合丰55和嫩丰8的单株荚数与其单株产量分别呈显著正相关(0.710~*)和极显著正相关(0.908~(**))。在R5期,大豆在垂直0～20 cm和20～40 cm土层内的根表面积分别与单株产量呈显著负相关(-0.794~*)和显著正相关(0.837~*),在垂直120～140 cm土层内的根干重与单株产量呈极显著正相关(0.904~(**))。大豆产量的提高主要依靠单株荚数的增加来实现;提高R5期垂直20～40 cm土层内的根表面积和垂直120～140 cm土层内的根干重、降低R5期垂直0～20 cm土层内的根表面积,对提高大豆产量具有重要意义。     

不同根构型玉米的根系形态及其对密度的响应

在两种种植密度下对8个测交种的根系形态及在0～60 cm土壤剖面的分布进行测定。结果表明,根长、根干重和根拔拉力均具有显著的基因型差异,其中,L105和L109属于大根系基因型;L172和L224属于小根系基因型。L132、L160、L224对密度的反应较为敏感,L219对密度的反应较为迟钝。在增加种植密度后,各基因型根系均有纵向延伸的特征,不同基因型根长和根干重在不同土壤层次间分布比例差异较大,且其对密度的反应仅表现在特定的土层内。     

不同施磷量对大豆苗期根系形态性状的影响

通过盆栽试验，对不同磷施用量条件下的大豆根系形态进行研究。结果表明，磷显著增加根系干重、根长、根表面积和根体积，在低磷P50（50mg／kg）处理下，根干重、根长、根表面积和根体积分别比P0（0mg／kg）处理增加88．0％、97．1％、101．7％和104．9％。适量的磷可促进根系的生长，增大根系在土壤中的养分吸收空间。磷对大豆根系形态性状的影响主要表现在根量及根长的增加上，而与不同粗细的根系分布比例关系不大。在不同施磷处理间，高磷P100（100mg／kg）处理的根系性状弱于低磷PSO处理。磷对根系的促生长作用是有一定范围的，过高的磷不但不会进一步改善根系性状，反而对其生长产生抑制作用。     

秸秆深层还田对玉米根系及产量的影响

针对辽西地区土壤耕层变浅和秸秆浅旋还田造成的土壤漏风跑墒等问题,实施秸秆机械化深层还田与常规耕作(CK)对比试验,测定玉米根系生长状况。结果表明,秸秆深层还田能够增强玉米扎根性能,扩展根系分布空间,扎根深度增加5～10 cm,根系分布空间扩大6000(初生节根)～154500(次生根)cm3;秸秆深层还田的次生根数目明显高于CK,且CK根系主要分布在10～20 cm土层深度,秸秆深松还田处理根系则集中分布在21～30 cm土层深度;秸秆深层还田处理与CK相比玉米产量提高18.16%,差异显著。     

前茬小麦免耕和耕作对夏大豆田土壤含水量和产量的影响

研究了前茬小麦免耕和耕作2种方式对夏大豆田土壤含水量变化、夏大豆农艺性状及产量的影响.结果表明:前茬小麦免耕的全生育期0～20 cm的土壤平均含水量比耕作低1.06%,差异不显著;而前茬小麦免耕的20～40 cm、40～60 cm和60～80 cm土壤平均含水量比耕作的分别高0.36%、0.96%、0.97%,差异均不显著.前茬小麦免耕的和耕作的夏大豆平均产量分别为4253.6和4313.2 kg·hm-2,前茬小麦免耕比耕作的减产59.6 kg·hm-2,但差异不显著;前茬小麦免耕的和耕作对夏大豆生育期、百粒重等农艺性状均无显著影响.因此,夏大豆前茬小麦免耕不但取得与前茬小麦耕作同样的产量效果,而且还能节省劳动量,防止水土流失,保护土壤结构,消除犁地层对作物根系生长与吸收的影响,是值得推广的耕作模式.     

基于玉米-大豆轮作的不同施肥体系对大豆开花后根系形态及产量的影响

探讨玉米-大豆轮作条件下，降低生产成本、减少环境污染的大豆施肥模式，是目前东北大豆生产需要解决的技术问题。本研究基于建立的玉米-大豆轮作体系设置了5种施肥处理，分别为：T1：玉米施用化肥，大豆不施肥；T2：玉米施用化肥，大豆施用有机肥；T3：玉米施用化肥，大豆施用1/2量的化肥；T4：玉米施用化肥，大豆施用化肥；T5：玉米与大豆所需化肥总量一次性全部施入到玉米种植年份，大豆不施肥。分析了不同施肥模式对大豆不同生育期0~10、10~20、20~30cm土层深度内大豆根系干物质积累、根系形态特征时空变化以及与产量的关系。结果表明，经两个轮作周期，T2处理大豆产量最高为 2959kg·hm-2，比T4处理显著高出7.3%，产量提高主要体现在大豆的株高、主茎节数、单株荚数和单株粒数等性状的改善，而T1、T3、T5处理的大豆产量比T4处理显著低出15.4%，8.5%和5.0%。T2处理显著增加了大豆R6期0~10cm土层的根重密度，比T4处理显著高出42.3%，且与产量呈显著正相关，相关系数为0.655(p < 0.01)；T2处理也明显增加了大豆R1期0~10、10~20cm土层以及R6期20~30cm土层的根长密度，分别比T4处理显著高出25.3%、71.3%和27.6%，且与产量呈显著正相关，相关系数为0.692 (p < 0.01)。与T4处理相比，尽管T3处理显著增加了大豆R1期10~20、20~30cm土层的根重密度和R6期10~20cm土层的根长密度及根表面积密度，但均与产量呈显著负相关。T4处理只显著增加R1期单位体积的根表面积，而对大豆根平均直径和其它时期单位体积的根表面积的影响不大。因此，不同施肥措施影响大豆根系特征及其产量的关系问题比较复杂。施用有机肥可通过增加表土层根的重量以及深土层根的长度从而提高大豆的产量。因此在有机肥源供应充足的地区，玉米、大豆两区轮作基础上，玉米收获后秋施15t·hm-2有机肥，是提高大豆产量，降低生产成本，减轻化肥应用负面环境影响的替代措施。     

不同种植密度下东北春玉米根系特征及其干物质积累的差异比较

以郑单958和先玉335为供试品种,对45 000、67 500和90000株/hm2种植密度下春玉米关键生育期0～60 cm土体根系的主要形态指标及其干物质积累进行分析.结果表明,随密度提高,0～ 60 cm土体中玉米单株根系生物量积累下降,但群体根系总生物量呈上升趋势.3个密度下,从拔节期至乳熟阶段郑单958玉米根系的根长、根表面积、根体积与根长密度均随生育进程呈单峰曲线变化,在抽雄吐丝期达最大值;先玉335根系的相应形态指标从拔节期至乳熟阶段呈下降趋势,在拔节期最大.抽雄吐丝期和乳熟期,两个品种的单株根长、根表面积和根体积随密度增加而下降,但群体的总根长、根表面积、根体积和根长密度随密度的增加而增大.     

春玉米根系形态及土壤理化性质对深松深度的响应研究

以郑单958和先玉335为供试品种,设深松30 cm(CH30)、40 cm(CH40)、50 cm(CH50)3个不同水平,以常规浅旋15 cm(SR)为对照。通过2014、2015两年试验,结果表明,深松可以打破犁底层,降低土壤容重,与对照相比,CH30、CH40、CH50处理的土壤含水量分别提高5.5%、6.0%和7.4%;0~80 cm土层的根长分别增加26.64%、35.96%和47.45%,根表面积分别增加26.82%、42.92%和62.49%,根干重分别增加4.02%、8.48%和13.23%,3个处理间表现为CH50CH40CH30。深松处理干物质较对照平均增加4.8%,各深松处理间差异不显著;产量平均增加4.3%,表现为CH50CH40CH30处理。     

株行距配置对玉米根系性状及产量的影响

以郑单958为材料, 采用田间试验方法, 在50 025株/hm²、67 500株/hm²、100 050株/hm²密度下分别设两种株行距配置, 探讨增密条件下调控株行距配置对玉米根系性状及产量影响。结果表明, 3个种植密度下总体表现为小行距种植方式在0～60 cm土层内的根重密度、根长密度及根表面积密度均高于大行距处理。50 025株/hm²下吐丝期时0～60 cm土层内的根重密度和根长密度在两个株行距配置间差异显著(P<0.05), 两个株行距配置的根表面积密度在10叶展、吐丝期和吐丝后25 d差异显著(P<0.05);67 500株/hm²下不同时期两个株行距配置根重密度差异显著(P<0.05), 根长密度和根表面积密度在10叶展和吐丝后25 d差异显著(P<0.05);100 050株/hm²下, 两个株行距配置间根重密度和根长密度在10叶展和吐丝后25 d差异显著(P<0.05), 不同时期根表面积密度差异显著(P< 0.05)。同一密度下缩行增株后单株木质部伤流液体积增大, 根系供应能力增强, 产量增加, 50 025株/hm²、67 500株/hm²下产量分别提高了6.76%和4.89%。不同时期0～60 cm土层内根重密度、根长密度和根表面积密度与产量呈正相关, 其中10叶展时各根系性状均与产量呈显著正相关。     

Root characteristics of temperate pasture in New South Wales after grazing at three stocking rates for 30 years

The distribution of length, diameter, surface area and volume of roots was measured in northern New South Wales, Australia, under temperate pasture that had been previously grazed at low and high stocking rates for 30 years; these root characteristics were compared with those of roots under ungrazed pasture. The ungrazed pasture was dominated by Phalaris (Phalaris Aquatica), whereas annual grasses and dicotyledons were a large component of the pasture at low and high stocking rates. A fine-meshed (0.250 mm) sieve was used for separating the roots from the soil, and the root characteristics were measured using image analysis techniques. With this sieve size, root length densities were many times higher than published data for astures where a larger mesh sieve had been used for sample preparation. The lengths of root per unit of soil volume (root length densities) were high for all stocking rates and averaged 91 cm cm^?3 near the soil surface (0 – 5 cm) declining to 4.0 cm cm^?3 at the deepest depth measured (65–75 cm). There was a greater proportion of roots near the soil surface at the higher stocking rates. A greater proportion of fine roots occurred at the higher stocking rates, which was probably due to the differences in botanical composition. Reciprocal, power and logarithmic functions best described the distribution of root length density, root surface area density and root volume density, root surface area density and root volume desnity with depth.     

有序摆抛栽超高产栽培对水稻根系形态生理特征的影响

为研究不同抛栽方式对水稻根系形态生理的影响,探索抛秧稻超高产轻简栽培新途径,以粳型超级稻武运粳24和南粳44为试验材料,设置摆栽、点抛和撒抛三种抛栽方式,并以机插为对照,系统研究了有序摆抛稻根系的形态和生理特征。结果显示,水稻有序摆栽和点抛后秧苗根系长度、根数、单株根质量高于撒抛和机插,栽后7 d 3连孔稻苗优势明显,栽后15d2连孔秧苗表现出较强的优势。各生育时期群体根干质量、根冠比、根系活力表现为摆栽点抛撒抛机插,不同连孔稻株间表现为2连孔3连孔单孔,根系吸收总面积、活跃吸收表面积和吸收面积比与穗后根系伤流量亦呈现相同趋势。各生育时期的根系干质量、根冠比、根系活力及抽穗期单茎根系伤流量、根系吸收表面积、活跃吸收表面积、活跃吸收比与产量极显著相关。齐穗后15d,70%以上根系分布在0~5cm,90%以上根系分布在0~10cm,各层根干质量、根体积、根干质量密度抛栽方式间表现为摆栽点抛撒抛,不同连孔处理间为2连孔3连孔单孔,5~10cm、10~15cm、15~20cm的根系比例亦呈现此趋势。0~20cm内,各层根系干质量、根系体积、根干质量密度与产量极显著相关,上层根系对产量贡献较大,0~10cm贡献率达90%以上。总之,水稻有序摆抛栽根系发生快,各生育期活力强,后期分布合理,其良好的根系特性是超高产形成的生理基础。     

豆田残留除草剂氯嘧磺隆在土壤空间分布的研究

分别在有除草剂污染的豆田土壤和无除草剂污染的正茬土壤分层采集土壤样本,在盆栽条件下种植甜菜,鉴定农药残留。结果表明:大豆田土壤中残留的氯嘧磺隆主要分布在0~20 cm土层中,残留量随着土层深度的增加逐渐减少。其中0~10 cm土层植株生长到4叶期全部死亡,表明该层残留农药最多;10~20 cm土层对甜菜生长产生严重抑制,表现为株高降低37%,鲜重降低31.7%;20 cm以下土层的甜菜正常生长,该层氯嘧磺隆的残留量对下茬作物无明显影响。通过对特定指示作物甜菜苗期生长发育的研究揭示了豆田除草剂氯嘧磺隆在不同深度的分布特点,为进一步研究消除残留除草剂药害提供科学依据。