劉 棋, 王津軍, 封幸兵, 張留臣, 鄧小鵬, 馬二登, 童文杰**

耕作方式對山地?zé)熖锿寥牢锢硇誀罴翱緹煾悼臻g分布的影響*

劉 棋1,3, 王津軍2, 封幸兵2, 張留臣2, 鄧小鵬3, 馬二登3, 童文杰3**

(1. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院 昆明 650201; 2. 中國煙草總公司云南省公司 昆明 650011; 3. 云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 昆明 650021)

為探討不同耕作方式對山地?zé)熖锟緹煯a(chǎn)量產(chǎn)值的影響, 揭示山地?zé)熖锷罡钏稍霎a(chǎn)增效機(jī)理, 以烤煙‘K326’為研究材料, 采用大田試驗, 設(shè)置旋耕20 cm(RT20, 對照)、深耕30 cm(DT30)、深松30 cm(ST30)和深松40 cm(ST40)4個處理, 研究不同耕作方式對烤煙生長發(fā)育、煙田土壤物理性狀和烤煙根系空間分布特征的影響。結(jié)果表明: 與對照RT20相比, 深耕、深松措施顯著提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值, 其中DT30、ST30、ST40產(chǎn)量分別提高12.2%、12.3%和16.0%, 產(chǎn)值分別提高10.5%、13.8%和21.8%。深耕、深松措施明顯改善土壤亞表層(20~40 cm)物理結(jié)構(gòu), 其中DT30、ST30、ST40土壤容重分別比對照低6.1%、5.3%和8.0%, 毛管孔隙度分別比對照高11.3%、13.1%和21.6%; 團(tuán)棵期DT30、ST30和ST40土壤含水量分別比對照高4.9%、2.3%和5.7%, 現(xiàn)蕾期分別比對照高4.5%、3.8%和5.6%。深耕、深松措施增加烤煙根系鮮重絕對量, 促進(jìn)烤煙根系縱向下扎生長, 緩解上層根系的擁擠度。DT30、ST30和ST40處理根深指數(shù)分別比對照高5.32%、8.26%和16.20%。土壤亞表層(20~40 cm)不同處理間烤煙根系鮮重差異最顯著, 其中深耕、深松措施20~30 cm烤煙根系鮮重比對照高162.2%~469.0%, 30~40 cm比對照高56.5%~292.9%。研究發(fā)現(xiàn): 深耕、深松措施改善山地?zé)熖锿寥廊葜?、孔隙度、土壤水分等土壤物理性? 優(yōu)化植煙土壤環(huán)境, 促進(jìn)烤煙根系生長發(fā)育, 優(yōu)化根系空間分布構(gòu)型, 對增加烤煙干物質(zhì)、提高煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值有較好的現(xiàn)實生產(chǎn)意義。

山地; 烤煙; 深耕; 深松; 土壤物理性狀; 根系空間分布

山地?zé)熖锸俏覈鵁熑~生產(chǎn)的主體, 2018年我國山地?zé)熞圃悦娣e6.0′105hm2, 占全國烤煙(L.)移栽面積的66.5%。旋耕、淺翻耕是當(dāng)前我國山地?zé)焻^(qū)的主要土壤耕作模式, 長期單一的旋耕、淺翻耕耕作模式導(dǎo)致山地?zé)熖锔麑咏Y(jié)構(gòu)“淺、實、少”問題突出, 即耕層淺、土壤緊實、耕層有效土壤量少[1-2]。耕層結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接影響烤煙根系的空間構(gòu)型, 對烤煙生長發(fā)育和煙葉產(chǎn)量質(zhì)量影響重大[3]。合理的土壤耕作, 對降低土壤緊實度、擴(kuò)充土壤蓄水庫容、促進(jìn)烤煙早生快發(fā)、協(xié)調(diào)煙株地上部和地下部生長、提升烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值有重要影響[4-5]。因此, 探究不同耕作方式對山地?zé)熖锿寥牢锢硇誀?、煙株生長發(fā)育及烤煙根系空間分布的影響, 對改進(jìn)山地?zé)焻^(qū)煙田耕作模式具有重要現(xiàn)實意義。深耕、深松耕作措施可有效打破農(nóng)田犁底層、擴(kuò)增土體耕層厚度、增加有效土壤量。深松耕作是隨著保護(hù)性耕作發(fā)展起來的一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)翻耕的土壤耕作措施, 通過深松鏟或鑿形犁等松土部件疏松土壤而不翻轉(zhuǎn)土層。前人研究表明, 深松耕作可降低耕層土壤容重, 增加孔隙度, 改善土壤水分傳導(dǎo)性能, 促進(jìn)根系向深層土壤定向生長, 提高根系對深層土壤水分養(yǎng)分的吸收利用, 促進(jìn)作物地上部生長發(fā)育, 提高群體根表面積指數(shù)與群體葉面積指數(shù), 進(jìn)而提高作物產(chǎn)量及質(zhì)量[6-8]。深松增產(chǎn)增效機(jī)理在棉花(spp. L.)[9]、玉米(L.)[10]、小麥(L.)[11]等作物上的研究較多, 對山地?zé)熖锟緹熒a(chǎn)的影響及作用機(jī)理, 特別是對烤煙根系空間分布特征的影響尚缺乏深入研究。本文依托田間試驗, 探討不同耕作方式對山地?zé)熖锿寥牢锢硇誀?、烤煙生長發(fā)育及煙葉產(chǎn)值產(chǎn)量的影響, 通過小立方原位取樣定量研究不同耕作方式下烤煙根系空間分布特征, 明確深耕、深松對煙葉提質(zhì)增效的作用機(jī)理, 以期為山地?zé)焻^(qū)煙田耕作模式的改進(jìn)提供有益參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年3—9月在云南省玉溪市紅塔區(qū)高倉街道(24°30′N, 103°32′E)進(jìn)行。該地區(qū)為云南滇中煙區(qū)典型山地?zé)煼N植區(qū)域, 耕地資源主要以緩坡地或臺地為主。年均降雨量為779.5~989.7 mm, 年平均氣溫15.6~23.8 ℃, 年無霜期244~365 d, 年平均日照2 115~2 285 h。試驗地海拔高度為1 760 m, 土壤類型為紅壤土, 灌溉方式為穴灌, 前茬作物為小麥, 土地相對平坦, 排水良好, 土壤肥力偏低, 翻耕前0~20 cm土層土壤基礎(chǔ)性狀為: pH 6.72, 有機(jī)質(zhì)17.8 g·kg-1, 水解氮79.1 mg·kg-1, 有效磷37.4 mg·kg-1, 速效鉀204 mg·kg-1, 全氮0.75 g·kg-1, 全磷1.28 g·kg-1, 全鉀7.7 g·kg-1, 氯離子3.20 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計和田間管理

供試材料為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培烤煙品種‘K326’。采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗, 設(shè)置4種土壤耕作方式處理: 旋耕20 cm(RT20, 對照), 利用旋耕機(jī)刀片切削、打碎土塊, 疏松混拌耕層土壤, 旋耕深度20 cm; 深耕30 cm(DT30), 通過904東方紅拖拉機(jī)三點懸掛鏵式犁深翻耕地, 深耕深度30 cm; 深松30 cm(ST30)、深松40 cm(ST40), 通過904東方紅拖拉機(jī)三點懸掛鑿式深松鏟疏松土壤而不翻轉(zhuǎn)土層, 利用拖拉機(jī)液壓控制深松機(jī)高度, 控制深松深度分別為30 cm、40 cm。深耕、深松完成后, 將煙田細(xì)耙整地, 至土垡細(xì)碎。每個處理設(shè)3次重復(fù), 共12個小區(qū), 各小區(qū)面積為108 m2(7.2 m × 15 m)?？緹熤晷芯喾謩e為0.6 m和1.2 m。2018年3月24日按試驗設(shè)置開展耕整地, 4月23日起壟理墑打塘, 壟高25 cm。4月26日膜下小苗移栽, 移栽前施用腐熟農(nóng)家肥7 500 kg·hm-2和煙草復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=12∶6∶24)200 kg·hm-2, 移栽后10 d兌水澆施煙草復(fù)合肥225 kg·hm-2, 移栽30 d后開展揭膜、追肥、培土等煙田中耕管理, 追肥為塘內(nèi)環(huán)施鉀肥(農(nóng)用硫酸鉀, K2O≥50%)275 kg·hm-2。病蟲害防治及其他田間管理措施參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理辦法執(zhí)行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值

煙葉成熟后, 對各小區(qū)煙葉進(jìn)行單采單烤, 根據(jù)烤煙42級國標(biāo)(GB 2635—92)對烤后煙葉進(jìn)行專業(yè)化分級, 并統(tǒng)計烤后煙葉產(chǎn)量, 確定烤煙產(chǎn)值、均價和上等煙比例。

1.3.2 烤煙干物質(zhì)

烤煙團(tuán)棵期、旺長期和現(xiàn)蕾期, 通過挖掘法選取各處理3棵代表性煙株, 清水凈洗后放入烘箱, 105 ℃殺青30 min, 60 ℃烘干至恒重, 稱量不同處理烤煙地上部和地下部生物量干重。

1.3.3 土壤物理性狀

烤煙旺長期, 在每個小區(qū)連續(xù)兩株代表性烤煙之間的壟面上布置1個取樣點, 環(huán)刀法測定0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm和40~50 cm土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度[12], 每個處理重復(fù)測定3次。

1.3.4 土壤含水量

烤煙團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期, 利用土鉆在每個小區(qū)連續(xù)兩株代表性烤煙之間的壟面上布置1個取樣點, 取0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm和40~50 cm土樣, 105 ℃烘干測定土壤質(zhì)量含水量, 每個處理重復(fù)測定3次。

1.3.5 烤煙根系空間分布特征

烤煙現(xiàn)蕾期, 利用小立方原位根土取樣器[13], 通過“3D monolith”[14]分層空間取樣方法, 每10 cm為一土層, 取到50 cm, 每層以烤煙植株為中心取9個土塊, 以體積10 cm×10 cm×10 cm的土塊為取樣單位(圖1)。每個小區(qū)選定1棵代表性煙株進(jìn)行根系小立方取樣。

根深指數(shù)(cm)=∑[各層次平均深度(cm)×該層次根系干重占總根重的百分比] (1)

圖1 田間烤煙根系土壤取樣坐標(biāo)

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17.0 (SPSS, Inc.)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)和檢驗顯著性(顯著水平為<0.05), 采用Microsoft Excel 2007和Surfer 8.0 (Golden Software, Inc.)制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響

由表1可知, 不同土壤耕作方式下烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值有顯著性差異。與對照旋耕(RT20)相比, 深耕(DT30)、深松(ST30、ST40)顯著提高烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值, 其中DT30、ST30、ST40產(chǎn)量分別提高12.2%、12.3%和16.0%, 產(chǎn)值分別提高10.5%、13.8%和21.8%。

2.2 不同耕作方式對烤煙干物質(zhì)的影響

從烤煙地上部干物質(zhì)看, 團(tuán)棵期DT30、ST30、ST40處理與對照RT20差異顯著, 比對照分別高44.1%、38.2%和94.1%; 至現(xiàn)蕾期, DT30處理與對照無明顯差異, ST30、ST40處理分別比對照高24.0%和47.5%, 差異變小(圖2)。從烤煙地下部干物質(zhì)看, 團(tuán)棵期至旺長期, DT30、ST40處理與對照烤煙生長發(fā)育差異逐步縮小; 至現(xiàn)蕾期, DT30、ST30處理與對照差異不顯著, ST40處理與對照差異顯著。說明深耕、深松措施可促進(jìn)移栽后烤煙早生快發(fā), 且深松措施在烤煙生長中后期仍持續(xù)發(fā)揮促進(jìn)作用。

表1 不同耕作處理對烤煙產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

RT20: 旋耕20 cm, 對照; DT30: 深耕30 cm; ST30: 深松30 cm; ST40: 深松40 cm。同列不同字母表示處理間差異顯著。RT20: 20 cm rotary tillage; DT30: 30 cm deep tillage; ST30: 30 cm subsoiling tillage; ST40: 40 cm subsoiling tillage. Different lowercase letters mean significant differences at 0.05 level.

圖2 不同耕作方式對不同生育期烤煙干物質(zhì)的影響

RT20: 旋耕20 cm, 對照; DT30: 深耕30 cm; ST30: 深松30 cm; ST40: 深松40 cm。同一生育期不同字母表示處理間差異顯著。RT20: 20 cm rotary tillage; DT30: 30 cm deep tillage; ST30: 30 cm subsoiling tillage; ST40: 40 cm subsoiling tillage. Different lowercase letters in the same growth stage mean significant differences at 0.05 level.

2.3 不同耕作方式下煙田土壤物理特征

由圖3可知, 深耕、深松處理對煙田表層0~20 cm和深層40~50 cm土壤物理性狀無明顯影響, 但對亞表層20~40 cm的土壤物理性狀有良好的改良效果。土壤亞表層20~40 cm, DT30、ST30和ST40處理土壤容重分別為1.28 g·cm-3、1.29 g·cm-3和1.26 g·cm-3, 比對照RT20處理分別低5.7%、5.0%和7.4%; DT30、ST30和ST40土壤總孔隙度和毛管孔隙度均顯著高于對照RT20, 其中總孔隙度分別比對照高6.2%、5.2%和12.7%, 毛管孔隙度分別比對照高11.3%、13.1%和21.6%。

2.4 不同耕作方式對煙田土壤含水量的影響

不同耕作處理對山地?zé)熖锿寥来怪逼拭娴乃址植加休^大影響(圖4)?？緹焾F(tuán)棵期, 隨著土層深度的增加, 土壤含水量先顯著增加后趨于平穩(wěn), 且處理間的差距先變大后變小; 表層0~20 cm, 各處理間土壤含水量無明顯差異; 亞表層20~40 cm, DT30、ST30和ST40處理土壤含水量顯著高于對照, 比對照分別高4.9%、2.3%和5.7%?？緹煬F(xiàn)蕾期, 隨著土層深度的增加, 土壤含水量呈下降趨勢, 且處理間的差距先變小后變大; 0~20 cm土層, 各處理與對照相比下降趨勢較小; DT30、ST30和ST40處理顯著提高20~40 cm土層的土壤含水量, 且分別比對照RT20高4.5%、3.8%和5.6%。說明深耕、深松措施促進(jìn)了水分的入滲, 可顯著提高土壤亞表層20~40 cm土壤含水量。

2.5 不同耕作方式下烤煙根系空間分布特征

2.5.1 烤煙根系在不同土層的水平分布

不同耕作方式對烤煙根系空間分布特征的差異見圖5。圖中立方體表面的每一點的高低代表了同一土層中不同位置根系鮮重的大小。圖5表明, 根系鮮重在0~20 cm土層呈現(xiàn)單峰值, 而在20~50 cm土層, 根系鮮重呈現(xiàn)多峰值。0~50 cm土層, DT30、ST30和ST40處理與對照RT20相比差異顯著, 根系鮮重分別比對照高15.4%、18.1%和23.8%, 表明深耕、深松措施能顯著增加烤煙地下部根系絕對生物量。不同耕作方式對烤煙根系鮮重的影響, 在20~50 cm表現(xiàn)出較大的差異, 其中 DT30處理20~ 30 cm、30~40 cm和40~50 cm烤煙根系鮮重分別比對照高162.2%、56.5%、13.6%, ST30處理分別比對照高176.3%、137.5%和112.2%, ST40處理分別比對照高469.0%、292.9%和314.4%。

圖3 不同耕作方式對植煙土壤容重(A)、總孔隙度(B)、毛管孔隙度(C)和非毛管孔隙度(D)的影響

RT20: 旋耕20 cm, 對照; DT30: 深耕30 cm; ST30: 深松30 cm; ST40: 深松40 cm。同一土層不同字母表示各處理在0.05水平上差異顯著。RT20: 20 cm rotary tillage; DT30: 30 cm deep tillage; ST30: 30 cm subsoiling tillage; ST40: 40 cm subsoiling tillage. Different lowercase letters in the same soil layer mean significant differences at 0.05 level among different treatments.

圖4 不同耕作方式對烤煙團(tuán)棵期(A)和現(xiàn)蕾期(B)土壤水分的影響

RT20: 旋耕20 cm, 對照; DT30: 深耕30 cm; ST30: 深松30 cm; ST40: 深松40 cm。RT20: 20 cm rotary tillage; DT30: 30 cm deep tillage; ST30: 30 cm subsoiling tillage; ST40: 40 cm subsoiling tillage.

圖5 不同耕作方式下不同深度烤煙根系鮮重的空間分布(A: 0~10 cm; B: 10~20 cm; C: 20~30 cm; D: 30~40 cm; E: 40~50 cm)

RT20: 旋耕20 cm, 對照; DT30: 深耕30 cm; ST30: 深松30 cm; ST40: 深松40 cm。RT20: 20 cm rotary tillage; DT30: 30 cm deep tillage; ST30: 30 cm subsoiling tillage; ST40: 40 cm subsoiling tillage.

2.5.2 烤煙根系在土壤垂直剖面的分布

不同耕作方式下烤煙根系在土壤垂直剖面的分布特征及其差異見圖6。在0~50 cm土層, 烤煙根系鮮重隨土層的加深先增加后減少, 超過89.9%的根系分布于0~20 cm土層。RT20、DT30、ST30和ST40處理土壤亞表層20~40 cm根系鮮重占0~50 cm垂直剖面總鮮重的比值分別為2.2%、4.5%、4.9%和9.4%。RT20、DT30、ST30和ST40處理烤煙根深指數(shù)分別為9.6 cm、10.1 cm、10.4 cm和10.9 cm。與對照RT20相比, DT30、ST30和ST40處理的根深指數(shù)分別提高5.32%、8.26%和16.20%。與旋耕相比, 深耕、深松耕作處理烤煙根系等質(zhì)量分布線既寬又深, 且包含面積更大。說明深耕、深松措施促進(jìn)了烤煙根系向深層土壤伸展, 增加烤煙根系在下層土壤的比例, 可緩解上層土壤根系的擁擠度。

3 討論

3.1 不同耕作方式對山地?zé)熖锿寥牢锢硖匦缘挠绊?/h3>

云南、貴州、四川是我國煙葉主產(chǎn)區(qū), 2018年西南三省烤煙移栽面積達(dá)5.83′105hm2, 占全國總移栽面積的64.9%。丘陵山區(qū)、半山區(qū)是西南地區(qū)煙葉生產(chǎn)主戰(zhàn)場, 山地?zé)焻^(qū)農(nóng)田地塊小、地塊不平整、地塊分布分散等問題較為突出。同時, 在我國城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)和農(nóng)村勞動力加快轉(zhuǎn)移的背景下, 山地?zé)焻^(qū)農(nóng)民對小型微耕機(jī)耕整地的依賴度越來越高, 山地?zé)熖锔麑訙\薄化、土壤緊實化、犁底層上移等一系列土壤健康問題逐漸凸顯。土壤耕作是以不同的外部機(jī)械力形式作用于土壤, 并從本質(zhì)上改變土壤的物理性狀, 調(diào)節(jié)土壤中水、肥、氣、熱等因子, 達(dá)到作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的[12,15-16]。本研究表明, 深耕、深松可有效改善土壤物理特征, 顯著降低0~50 cm土壤容重, 提高總孔隙度及毛管孔隙度。黃健等[17]研究表明, 深松耕作處理較傳統(tǒng)耕作方式能夠顯著降低土壤容重, 增加土壤通透性, 提高土壤的總孔隙度, 與本研究基本一致?？緹熒L前后期, 深耕、深松顯著增加了土壤亞表層20~40 cm含水量。說明深耕、深松措施有效打破了山地?zé)熖锍Ｄ晷\翻耕形成的犁底層, 顯著改善土壤總孔隙度及毛管孔隙度, 增加土壤透水能力和入滲深度, 降低地表徑流與蒸發(fā), 可為山地烤煙不同需水期提供充足水分[6,18-20]。

圖6 不同耕作方式下烤煙根系鮮重在土壤垂直剖面的分布

RT20: 旋耕20 cm, 對照; DT30: 深耕30 cm; ST30: 深松30 cm; ST40: 深松40 cm。RT20: 20 cm rotary tillage; DT30: 30 cm deep tillage; ST30: 30 cm subsoiling tillage; ST40: 40 cm subsoiling tillage.

3.2 不同耕作方式對烤煙根系空間分布的影響

根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的主要營養(yǎng)器官, 根系良好發(fā)育是保證作物高產(chǎn)高效的必要條件[21]。在作物高產(chǎn)栽培方面, 提高根系向深層土壤的縱向分布, 利于深層土壤中水分和養(yǎng)分的吸收; 深層土壤具有相對穩(wěn)定的根系環(huán)境, 更利于根系活力的延長與延緩后期根系的衰老, 保持根系對地上部營養(yǎng)和水分供給, 有利于提高作物產(chǎn)量[22]。本研究表明, 山地?zé)熖?~10 cm、10~20 cm土層烤煙根系鮮重呈單峰分布特征, 且隨著與煙株中心位置距離的增加, 根系鮮重呈指數(shù)型降低趨勢; 在20~50 cm土層, 根系鮮重呈多峰值分布。

在山地?zé)熖锿寥浪狡拭?0~40 cm土層, 深耕、深松措施能大幅度增加烤煙根系鮮重。這可能與深耕、深松措施打破山地?zé)熖锿寥览绲讓? 改善土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度及土壤含水量有關(guān)。王娜等[2]、童文杰等[23]研究同樣證明了深耕措施可有效地促進(jìn)煙株根系的生長發(fā)育, 增加一級側(cè)根和不定根的根數(shù), 擴(kuò)展根系的分布范圍, 顯著增加烤煙根系絕對量, 促進(jìn)根系向深層土壤生長。

山地?zé)熖锿寥?~50 cm垂直剖面上, 烤煙根系鮮重逐步減少, 超過89.9%的根系分布于0~20 cm土層。與對照RT20相比, DT30、ST30和ST40處理的等質(zhì)量分布線既寬又深, 且包含面積大, 說明深耕、深松措施促進(jìn)了烤煙根系向深層土壤伸展, 增加烤煙根系在下層土壤的比例, 形成“縱向延伸”的根系構(gòu)型, 進(jìn)而緩解上層土壤根系的擁擠度, 促進(jìn)烤煙根系對山地?zé)熖锿寥浪?、養(yǎng)分的利用[24-25]。

3.3 不同耕作方式對山地?zé)熖锟緹煯a(chǎn)值產(chǎn)量的影響

適宜的耕作方式能夠改善土壤的理化性質(zhì)、改善作物生長微環(huán)境, 增強土壤通透性, 改善根系的生長、分布和功能, 增強作物的光合作用, 提高其對水分的充分利用, 最終達(dá)到增產(chǎn)增收的目的[26-27]。本研究表明, 深耕、深松處理可促進(jìn)移栽后烤煙早生快發(fā), 且深松措施在烤煙生長中后期仍持續(xù)發(fā)揮促進(jìn)作用。經(jīng)濟(jì)性狀結(jié)果顯示, 深耕、深松措施提高了烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例和均價。這與前人研究結(jié)果較為一致, 采用深耕有助于提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值及上等煙率, 使煙地有最大的產(chǎn)出[2]。深耕和深松處理有效地改善了土壤環(huán)境, 促進(jìn)烤煙根系的下扎, 提高烤煙根系對土壤養(yǎng)分的吸收, 進(jìn)而作用于地上部形態(tài)的建成, 最終增加烤煙干物質(zhì)積累[28]。這說明, 可能是土壤深耕、深松措施改善了山地?zé)熖锿寥拉h(huán)境, 優(yōu)化烤煙根系空間分布, 有利于提高煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量, 使烤煙獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益[29-30]。本研究結(jié)果表明, 深耕30 cm和深松30 cm已滿足山地?zé)熖锿寥赖母饕? 深松40 cm雖然取得最大的產(chǎn)量、產(chǎn)值, 但深松40 cm需使用更大油耗的拖拉機(jī), 綜合考慮, 本試驗條件下深耕、深松30 cm最適宜。

云南省的煙草種植區(qū)大多位于海拔1 500 m以上的地區(qū), 地塊小、田埂高, 地貌以丘陵山區(qū)為主。雖然現(xiàn)在由大、中型拖拉機(jī)懸掛牽引的深耕機(jī)或深松機(jī)能夠達(dá)到打破犁底層的要求, 但是因其體積和重量大, 無法適應(yīng)山地?zé)熖锷罡墓ぷ饕?。根?jù)煙區(qū)煙田地形地貌、土壤特點和煙草種植等實際需要, 研發(fā)耕深可達(dá)30 cm以上的煙田小型深耕、深松機(jī)是亟待解決的問題。

4 結(jié)論

與山地?zé)熖飩鹘y(tǒng)耕作方式旋耕相比, 深松、深耕處理改善山地?zé)熖锿寥廊葜亍⒖紫抖?、土壤水分等土壤物理性? 優(yōu)化植煙土壤環(huán)境, 促進(jìn)烤煙根系生長發(fā)育, 優(yōu)化根系空間分布構(gòu)型, 對增加烤煙干物質(zhì)、提高煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值有較好的現(xiàn)實生產(chǎn)意義。因此, 深耕、深松措施是適宜山地?zé)焻^(qū)煙葉生產(chǎn)的耕作方法, 深松、深耕在生產(chǎn)上各有優(yōu)劣, 在實現(xiàn)土壤-作物綜合生產(chǎn)力的提升目標(biāo)時, 應(yīng)因地制宜選用適宜的耕作良法、氮肥運籌及有機(jī)物還田等技術(shù)的綜合運用。

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Effects of tillage methods on soil physical properties and spatial distribution of flue-cured tobacco () roots in mountainous tobacco fields*

LIU Qi1,3, WANG Jinjun2, FENG Xingbing2, ZHANG Liuchen2, DENG Xiaopeng3, MA Erdeng3,TONG Wenjie3**

(1. College of Tobacco Science, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; 2. China Tobacco Company Yunnan Branch, Kunming 650011, China; 3. Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Kunming 650021, China)

Toexplore the effects of different tillage methods on the yield and output value of flue-cured tobacco () in mountainous tobacco fields and to reveal how deep tillage and subsoiling in mountainous tobacco fields increases yield and efficiency, a field experiment was conducted, and soil physical characteristics, soil water content, spatial distribution of the tobacco root system, and the growth of tobacco plants were investigated. A flue-cured tobacco variety, ‘K326’, was planted and subjected to tillage methods of 20 cm of rotary tillage (control, RT20), 30 cm of deep tillage (DT30), and 30 cm (ST30) and 40 cm (ST40) of subsoiling tillage. The results showed that DT30, ST30, and ST40 significantly increased the yield and output of the flue-cured tobacco when compared with RT20. The yield was increased by 12.2%, 12.3% and 16.0%, meanwhile the output was increased by 10.5%, 13.8%, and 21.8% under DT30, ST30, and ST40 treatments, respectively. Moreover, deep tillage and subsoiling tillage significantly improved the physical structure of soil subsurface layer in the range of 20–40 cm. The soil bulk density was decreased by DT30, ST30, and ST40 treatments; the soil bulk density values under DT30, ST30, and ST40 treatments were 6.1%, 5.3%, and 8.0% lower than that of RT20 treatment, respectively. However, the treatments increased the capillary porosity of the soil; capillary porosity values under those three treatments were 11.3%, 13.1%, and 21.6% higher than that under RT20 treatment, respectively. Additionally, the soil water content of the 20-40-cm soil layer was also increased by 4.9%, 2.3%, and 5.7% under DT30, ST30, and ST40 treatments compared with RT20 treatment, respectively, when measured at the rosette stage. At the budding stage, it was still increased by 4.5%, 3.8%, and 5.6% under DT30, ST30, and ST40 treatments over RT20 treatment, respectively.Deep tillage and subsoiling tillage treatments increased the absolute fresh weight and promoted vertical growth of tobacco roots as well as alleviated the crowding of the upper roots. The DT30, ST30, and ST40 treatments increased the root depth index by 5.32%, 8.26%, and 16.20% compared with RT20 treatment, respectively. The difference in the fresh weight of the tobacco roots was the most significant among different treatments of soil subsurface (depth of 20–40 cm). Among them, the fresh weight of tobacco roots in the 20–30-cm soil layer with deep ploughing and deep loosening measures was 162.2%–469.0% higher than that with the control, and in the 30–40-cm soil layer it was 56.5%–292.9% higher. It also turned out that subsoiling and deep tillage improved soil physical properties such as soil bulk density, porosity, and moisture in mountainous tobacco fields, which enhanced the soil environment for tobacco planting and benefited tobacco root growth. These treatments also allowed for optimization of the horizontal and vertical distribution of the tobacco root system. Furthermore, these tillage treatments significantly increased the dry matter of flue-cured tobacco, which resulted in increased yield and output value of tobacco.

Mountain; Flue-cured tobacco; Deep tillage; Subsoiling; Soil physical characteristic; Spatial distribution of root system

劉棋, 王津軍, 封幸兵, 張留臣, 鄧小鵬, 馬二登, 童文杰. 耕作方式對山地?zé)熖锿寥牢锢硇誀罴翱緹煾悼臻g分布的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(中英文), 2019, 27(11): 1673-1681

LIU Q, WANG J J, FENG X B, ZHANG L C, DENG X P, MA E D, TONG W J. Effects of tillage methods on soil physical properties and spatial distribution of flue-cured tobacco () roots in mountainous tobacco fields[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(11): 1673-1681

* 中國煙草總公司云南省公司科技計劃重點項目(2018530000241016, 2019530000241011)資助

童文杰, 主要研究方向為煙草栽培與耕作。E-mail: tongwenjie0716@163.com

劉棋, 主要研究方向為作物栽培與耕作。E-mail: 512547782@qq.com

2019-04-24

2019-08-04

* This study was supported by the Key Project of Science and Technology Plan of Yunnan Company of China National Tobacco Corporation (2018530000241016, 2019530000241011).

, E-mail: tongwenjie0716@163.com

Aug. 4, 2019

Apr. 24, 2019;

S341.1

2096-6237(2019)11-1673-09

10.13930/j.cnki.cjea.190316