全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 012056206
土壤深松对小麦根系活性的垂直
分布及旗叶衰老的影响
王法宏1 　王旭清1 　任德昌1 　于振文2 　余松烈2
(11 山东省农业科学院作物研究所 ,山东 济南　250100 ;2. 山东农业大学 ,山东 泰安　271018)
摘 　要 :土壤深松打破犁底层可改变土壤的理化性状 ,从而改善小麦根系的生长条件。
与对照 (未深松)相比 ,小麦的群体根系活性明显提高 ,垂直分布下移 ,使深层土壤的
群体根系活性相对提高 ,进而对延缓地上部衰老和提高产量产生积极效应。
关键词 :土壤深松 ;根系活性 ;分布 ;衰老 ;产量
收稿日期 :2000210227
作者简介 :王法宏 (1961～) ,博士 ,研究员 ,从事小麦栽培理论与技术研究
土壤的理化性状是影响作物根系生长和分布的一个重要因素。众多研究表明 ,土壤犁底
层结构紧密 ,通气性差 ,严重影响根系下扎 ,深耕打破犁底层可明显改善土壤的通气状况 ,促进
根系生长和下扎 ,使下层根量比例增加[1 ,4 ,6～8 ] 。对小麦和大豆的研究均表明 ,在较多根量的基
础上 ,采取适当栽培措施促进根系下扎 ,增加下层根量的比例是获得更高产量的关键[3～5 ] 。上
述研究多侧重于根系的形态特征 ,我们在田间条件下进行了根系的生理功能的研究。
1 　材料和方法
试验于 1996～1998 年在山东省农业科学院试验地进行。土壤为壤土 ,有机质含量
1122 % ,全氮 0108 % ,碱解氮 70mgΠkg ,速效磷 16mgΠkg ,速效钾 110mgΠkg ,播种前人工将试验地
深松 40cm(不打乱土层) ,对照为浅松 20cm。小区面积 14m2 ,重复 3 次。供试品种为济南 17 号
和鲁麦 14 号。10 月 18 日播种 ,基本苗 180 万株Πhm2 ,常规管理。5 月 8 日引入 NaH2 32 PO4 有载
体溶液 ,按加大载体量法土壤注射标记 ,标记土层深度为 0～30cm ,面积 20 ×50cm ,标记量为
500Ci ,载体量为 8mgP2O5Πml。标记后 4d 取样 ,按根、茎、叶、穗分样 ,于 75 ℃烘箱中烘干 ,称量
粉碎后 ,在 FJ22101 液体闪烁计数器上测定。光合强度用LI26200 光合测定系统测定 ,叶绿素含
量用日产美能达叶绿素荧光测定仪测定。超氧化物歧化酶 (SOD) 、过氧化物酶 (POD)及丙二醛
(MDA)用林植芳介绍的方法进行测定[2 ] 。
2 　结果与分析
211 　深松打破犁底层对土壤养分和小麦根系活性垂直分布的影响
深松打破犁底层改善了土壤的物理性状 ,使土壤容重降低 ,孔隙度增加 ,土壤的渗水能力
提高 ,从而引起了土壤养分垂直分布的变化 ,特别是碱解氮和速效钾的变化 (图 1、图 2) 。从图
65　 核 农 学 报　2003 ,17 (1) :56～61Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
1 可以看出 ,与对照相比 ,深松使春季深层土壤 (20cm 以下土层) 碱解氮的含量明显提高 ,20～
40cm、40～60cm、60～80cm 和 80～100cm 土层碱解氮的含量依次比对照高 22、23、15 和 8mgΠkg。
麦收后的测试结果和春季趋势一致。因受深松处理的影响 , K2O 的垂直分布状况和碱解氮有
相似的表现。
图 1 　深松对土壤碱解氮垂直分布的影响
Fig. 1 　Effect of deep tillage on vertical distrubtion
of solutable N
SCK:传统耕作 (春季测定) ;SDT:深松耕作 (春季测定) ;AHCK:传
　 统耕作 (收获后测定) ;AHOT:深松耕作 (收获后测定) 。
SCK:data of conventional tillage measured in spring ;AHCK:data of con2
ventional tillage measured after harvesting ;SDT:data of deep tillage mea2
sured in spring ; AHDT:data of deep tillage measured after harvesting
图 2 　深松对土壤速效钾垂直分布的影响
Fig. 2 　Effect of deep tillage on
vertical distribution of K2O
图 3 　籽粒灌浆期不同深度土层的根系活性
Fig. 3 　Root activity with different deepth of soil in grain filling stage
CK:传统耕作　DT:深松耕作
CK:conventional tillage 　DT:deep tillage
75　1 期 土壤深松对小麦根系活性的垂直分布及旗叶衰老的影响
　　由于深松打破犁底层改善了土壤的理化性状和根系的生长环境 ,从而促进了根系尤其是
深层土壤 (20cm 以下)根系的生长发育。籽粒灌浆期 (5 月 15 日) 对不同深度土层根系活性的
测定结果 (图 3)表明 ,土壤深松处理提高了深层土壤的根系活性。其中 20cm 以下土层的群体
根系活性平均比对照增加 12125 % ,而 60cm 以下土层则增加 15193 %。
212 　深松打破犁底层对旗叶衰老和小麦籽粒产量的影响
由于土壤深松提高了深层土壤的根系活性 ,从而延缓了叶片的衰老 (图 4、图 5、图 6、图
7) ,提高了旗叶的光合强度 (图 8) ,从而对籽粒产量产生明显影响 (表 1) 。
表 1 　土壤深松对小麦籽粒产量的影响
Table 1 　Effect of deep tillage on grain yield
处理
treatment
济南 17
Jinan 17
鲁麦 14
Lumai14
穗数 (万
穗Πhm2)
ears (ten
thousand
per/ hm2)
穗粒数
(粒Π穗)
number of
grains
perΠear 千粒重weight of 1000grains(g) 产量yield(kgΠhm2) 穗数 (万穗Πhm2)ears (tenthousandper/ hm2) 穗粒数(粒Π穗)number ofgrainsperΠear 千粒重weight of 1000grains(g) 产量yield(kgΠhm2)
深松
40cm
deep tillage
Ⅰ
Ⅱ
ⅢŠX
未深松
(CK)
traditional tillage
Ⅰ
Ⅱ
ⅢŠX
处理比对照
平均增减
comparison with CK
增减百分数
increase rate ( %)
78610 2814 3810 861310 64615 2812 4116 792910
77410 2911 3718 873415 65110 2816 4210 779110
79615 2718 3812 828610 60910 2918 4214 801415
78610 2814 3810 854415 63610 2819 4210 791110
76210 2812 3716 798910 61915 2812 4018 709810
74410 2814 3712 782515 63310 2913 4014 714415
76915 2612 3715 762910 62410 2812 4017 714415
75910 2716 3714 781510 62515 2816 4016 723415
2710 018 016 72915 1015 013 114 67615
314 218 118 913 116 1103 315 913
3 　讨 　论
土壤的物理性状 (土壤通气性和机械强度)是影响作物根系生长和分布的一个非常重要的
因素[1 ,4 ,7 ,8 ] 。而改善土壤环境是促进根系下扎、增加下层根量比例的一项重要措施。Pidgeon.
J . D 认为 ,连年耕作导致土壤形成坚硬的犁底层 ,犁底层结构紧密 ,通气性差 ,严重阻碍根系下
扎 ,如改连年耕作为免耕 ,则可逐渐消除犁底层的影响 ,使深层土壤根系比重增加[10 ] 。刘殿英
等的研究则证明 ,深耕打破犁底层 ,改善土壤通气状况 ,有利于促进根系生长 ,使深层土壤根量
比例增加。据试验 ,耕层 1615cm ,20～40cm 土层根量占总根量的 30 % ,40cm 以下土层根量仅
占总根量的 16 %(20cm 以下土层共占总根量的 46 %) ;而深耕 33cm ,则 20～40cm 土层根量占
总根量的 36 % ,40cm 以下土层根量仅占总根量的 22 % ,20cm 以下土层共占总根量的 58 %[5 ] 。
深耕不仅改变了小麦根系的垂直分布状况 ,使深层根的比例增加 ,并扩大了根系的营养范围 ,
85 核　农　学　报 17 卷
提高了根系的吸收能力。本项研究进一步证明 , ①深耕打破犁底层明显改善了土壤有效养分
的垂直分布 ,使深层土壤速效养分含量提高 ,从而为根系的生长创造了良好的营养条件 ; ②深
耕打破犁底层促进了根系的下扎 ,使深层土壤根系比例增加 ,进而显著提高了深层土壤的小麦
群体根系活性 ; ③由于深层土壤根系活性的提高 ,延缓了地上部的衰老进程 ,改善了旗叶的光
合特性 ,从而使籽粒产量提高 (本试验条件下增产度为 10 %左右) 。可见 ,采取适当耕作栽培
措施改善土壤理化性状 ,为根系的生长创造一个良好的生活环境是小麦高产栽培的一个重要
原则。
图 4 　土壤深松对生育后期旗叶叶绿素含量的影响
Fig. 4 　Effect of deep tillage on chlorophy 11 in flag leaf at late stage
　
图 5 　土壤深松对小麦生育后期旗
叶 MDA 动态的影响
Fig. 5 　Effect of tillage on dynamics of MDA
in flag leaf at late stage
图 6 　土壤深松对高产小麦生育
后期旗叶 POD 动态的影响
Fig. 6 　Effect of deep tillage on dynamics of
POD in flag leaf at late stage
95　1 期 土壤深松对小麦根系活性的垂直分布及旗叶衰老的影响
图 7 　土壤深松对小麦生育后期旗叶 SOD 动态的影响
Fig. 7 　Effect of deep tillage on dynamics of SOD in flag leaf at late stage
　
图 8 　土壤深松对小麦生育后期旗叶光合强度的影响
Fig. 8 　Effect of deep tillage on Pn in flag leaf at late stage
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06 核　农　学　报 17 卷
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EFFECT OF SOIL DEEP TILLAGE ON ROOT ACTIVITY AND
VERTICAL DISTRIBUTION
WANG Fa2hong1 　WANG Xu2qing1 　REN De2chang1 　YU Zhenwen2 　YU Song2lie2
(1. Crop Research Institute , Shangdong Academy of Agricultural Sciences ,Jinan , Shandong prov. 250100 ;
(2. Shandong Agricultural University , Tai′an , Shandong prov. 271018)
ABSTRACT:Deep tillage( broke plough pan) and cultivation before winter coming( cut off some
roots in shallow soil layer) could obviously affect the mass root activity of wheat and it’s spatial
distribution . Deep tillage improved the physical and chemical properties of the soil , so was the root
living condition. Comparison with the CK( conventional tillage) ,the spatial distribution of root ac2
tivity intend to deepen and the root activity in deep soil layer was stronger with the soil of deep ti2
lage , which was beneficial to delay the senescence of plant and increase grain yield. It was also
found that cultivation before winter coming could improve the mass root activity in subsoil layer
( below 20 cm) ,and its effect was the same as that of deep tillage.
Key words :wheat ;soil deep tillage ; root activity;distribution ;senescence ;yield
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