沈浦++馮昊++羅盛++王才斌++陳殿緒

摘要：土壤緊實(shí)脅迫嚴(yán)重威脅油料作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)狀況。本文綜述了土壤緊實(shí)脅迫的發(fā)生及其對土壤肥力和油料作物的危害，闡明緊實(shí)脅迫下土壤“水、肥、氣、熱”受到的影響，由此抑制了油菜、大豆、芝麻、向日葵、蓖麻等作物根系發(fā)育，進(jìn)而危及這些地上結(jié)實(shí)作物的生育特性及物質(zhì)積累，并指明花生作為地下結(jié)實(shí)作物對土壤緊實(shí)脅迫的響應(yīng)更為敏感。文章綜述了改良油料作物土壤緊實(shí)脅迫的幾個(gè)重要途徑：（1）開展耕翻松土作業(yè)，打破土壤緊實(shí)；（2）秸稈還田；（3）摻沙改粘，降低土壤粘質(zhì)性和容重；（4）合理水肥管理，減少板結(jié)發(fā)生；（5）選育高抗緊實(shí)脅迫的品種。最后，本文提出了油料作物應(yīng)對土壤緊實(shí)脅迫需要加強(qiáng)的重點(diǎn)研究方向。

關(guān)鍵詞：油料作物；抗緊實(shí)脅迫；耕作；容重；品種選育

中圖分類號：S154.4-1

文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2015）12-0111-04

油料作物在我國國民經(jīng)濟(jì)生活中占有重要的地位，常年種植面積約2千萬公頃，2012年總產(chǎn)近5千萬噸。然而，我國油料作物農(nóng)田復(fù)種指數(shù)高、土壤肥力水平總體較低，生產(chǎn)中常常出現(xiàn)各種障礙性因素，制約著產(chǎn)量的進(jìn)一步提升。近年來，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的應(yīng)用普及和農(nóng)田粗放管理等，土壤板結(jié)、容重增大現(xiàn)象突出，油菜、大豆、花生、芝麻等作物生長出現(xiàn)緊實(shí)脅迫狀況日益嚴(yán)重。弄清土壤緊實(shí)脅迫的發(fā)生及其危害，探究控制其形成的管理措施，是當(dāng)前和未來油料作物栽培實(shí)踐的重點(diǎn)難題。本文以土壤緊實(shí)脅迫的誘因?yàn)槿耸贮c(diǎn)，分析了土壤肥力要素的變化狀況，探討了土壤緊實(shí)脅迫下典型油料作物的根、莖、葉和果實(shí)的響應(yīng)特征，并分析了地下結(jié)果作物與地上結(jié)果作物的差異。另外，本文就油料作物應(yīng)對土壤緊實(shí)脅迫需要加強(qiáng)的研究進(jìn)行了展望。

1 土壤緊實(shí)脅迫發(fā)生因素

土壤緊實(shí)脅迫顧名思義為土壤緊實(shí)度增加，且對作物生長發(fā)育產(chǎn)生一定程度的限制。其發(fā)生過程為土壤孔隙度降低、團(tuán)聚體重新排列、單位體積內(nèi)土壤固相增大。栽培實(shí)踐中，引起土壤緊實(shí)脅迫的因素很多，主要有機(jī)械壓實(shí)、化肥施用、灌溉排水及土粒自然沉實(shí)等。全球土壤機(jī)械壓實(shí)引起的緊實(shí)脅迫等土地退化面積已達(dá)到6千萬公頃以上，這在油料作物生產(chǎn)中發(fā)生的概率也不斷擴(kuò)大，在影響作物生長同時(shí)，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題?；实倪B續(xù)不合理施用，可導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的破壞，膠體物質(zhì)的調(diào)控機(jī)能受損，引起土壤板結(jié)及容重增加。灌溉和排水過程中，土壤孔隙發(fā)生變化，土粒吸水膨脹或脫水收縮后，緊實(shí)度的變化明顯。土壤顆粒還受到外界氣候環(huán)境如降雨、高溫等影響，發(fā)生自然沉實(shí)的現(xiàn)象。在油料作物栽培中，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的普及，機(jī)械壓實(shí)正成為土壤緊實(shí)脅迫的主因。而不同農(nóng)田中引起緊實(shí)脅迫的主因還存在差異，深入探究這些發(fā)生的因素，弄清緩解機(jī)理及采取相應(yīng)的措施，是油料作物生產(chǎn)中解決土壤緊實(shí)脅迫的重要思路。

2 土壤緊實(shí)脅迫對土壤肥力的影響

土壤肥力狀況很大程度上決定了油料作物生長的外界營養(yǎng)及生態(tài)環(huán)境條件。土壤緊實(shí)度影響了土壤“水、肥、氣、熱”四大因素及其物理、化學(xué)及生物過程。因而，深入探究土壤肥力狀況對緊實(shí)脅迫的響應(yīng)非常必要。

緊實(shí)度的增加伴隨著土壤水分、空氣比例的下降。對于土壤水分來說，土壤壓實(shí)等易造成孔隙在表土層和心土層的連接性減弱，水分主要停留在上層無效孔隙中。土壤緊實(shí)度增加也導(dǎo)致了水與礦物質(zhì)的接觸面下降；同時(shí)，土壤吸收外界降水的能力下降、飽和導(dǎo)水率減少，地表徑流和侵蝕發(fā)生的可能性增加。土壤空氣在緊實(shí)脅迫過程中會減少，容易降低微生物的生物量和生命活性，特別是在通氣不良情況下真菌數(shù)量減少的更多。在緊實(shí)度增加過程中，土壤的溫室氣體排放受到影響。土壤中氮素易發(fā)生反硝化作用，常以N₂O等形式排出，而且降低了豆科植物結(jié)瘤和共生固氮的能力。Jensen等發(fā)現(xiàn)土壤呼吸強(qiáng)度隨壓實(shí)下降了57%～69%，而導(dǎo)致C0₂的排放增加。另外，土壤溫度與緊實(shí)度也有密切關(guān)系，緊實(shí)脅迫下土壤的熱導(dǎo)率和熱容量隨之增加，土壤升溫慢、降溫也慢。

土壤養(yǎng)分的有效性受緊實(shí)脅迫影響會發(fā)生顯著變化，一方面由于緊實(shí)度增加影響了養(yǎng)分的運(yùn)移狀況，另一方面由于養(yǎng)分在土壤中發(fā)生了各種物理、化學(xué)和生物學(xué)反應(yīng)，如銅、鋅、鐵、錳等會隨著S6+的還原而釋放出來。緊實(shí)度增加還影響到植物對養(yǎng)分的獲取，致使殘留在土壤中的有效養(yǎng)分較多。王群等研究發(fā)現(xiàn)高緊實(shí)度土壤比低緊實(shí)度土壤，氮磷鉀養(yǎng)分減少速率分別下降6.4%～20.0%、9.3%～18.5%、14.6%～29.5%。土壤空氣、水分、溫度的變化也會影響到微生物的生命活動，致使根瘤菌的活動下降，活磷、活鉀等微生物群體組成變化。與此同時(shí)，與微生物生命活動相關(guān)的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化酶，如脲酶、過氧化氫酶、磷酸酶等活性也受到緊實(shí)度變化的影響?？傊?，緊實(shí)脅迫下土壤調(diào)節(jié)“水肥氣熱”能力不足，土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)肥力顯著下降。

3 油料作物對土壤緊實(shí)脅迫的響應(yīng)

土壤緊實(shí)脅迫改變了油料作物的生長環(huán)境，影響其生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)狀況。然而，油料作物不同部位對緊實(shí)脅迫的敏感度存在差異，且不同油料作物（地上結(jié)實(shí)與地下結(jié)實(shí)）之間也存在差異。

緊實(shí)脅迫下土壤水分、空氣、溫度、養(yǎng)分發(fā)生變化，影響了根系的生長及其對水分、養(yǎng)分的吸收利用。隨著土壤緊實(shí)度的增加，大豆、油菜、花生等根系生長受到抑制，側(cè)根發(fā)育受阻，主根變粗，根系活力、呼吸速率、養(yǎng)分吸收能力下降。蓖麻、芝麻、胡麻、向日葵等在土壤緊實(shí)脅迫下也有相似狀況。植株地下部根系生長受阻，會導(dǎo)致地上部莖葉的生長發(fā)育不良，葉片光合能力下降，生物量累積較少。一方面由于土壤緊實(shí)破壞了根系養(yǎng)分吸收，根系的發(fā)育不良進(jìn)而危及地上部莖葉的發(fā)育；另一方面緊實(shí)脅迫下根系分泌的一些激素信息直接抑制了地上部莖葉生長。

更重要的是，緊實(shí)脅迫下大豆、油菜等油料作物營養(yǎng)體發(fā)育不良，影響物質(zhì)的累積及其向果實(shí)的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而產(chǎn)量品質(zhì)顯著下降、經(jīng)濟(jì)效益低。對于不同油料作物而言，地下結(jié)果的花生對緊實(shí)脅迫敏感度更大?；ㄉ墓樝略扒v果發(fā)育在高緊實(shí)土壤中難以較好完成，從而使得莢果數(shù)減少、莢果重下降。由此，土壤緊實(shí)脅迫是油料作物栽培生長中重要的障礙因素之一，探究相應(yīng)緩解措施是其高產(chǎn)高效栽培的重要方向。endprint

4 土壤緊實(shí)脅迫的應(yīng)對改良措施

4.1 開展耕翻松土作業(yè)，打破土壤緊實(shí)

耕翻松土措施能夠打破土壤緊實(shí)脅迫，增加土壤通透性，使土壤蓄水保水能力加強(qiáng)，微生物活性提高，進(jìn)而促進(jìn)油料作物根系活力的提升，促使根系生長恢復(fù)。對于耕翻深度而言，常規(guī)淺翻（15～20cm）能夠很大程度緩解緊實(shí)脅迫，而深松、深耕（30～40cm）對于構(gòu)建高肥力土壤結(jié)構(gòu)有更好的作用。由此，定期（如2～3年）開展油料作物農(nóng)田的深耕翻是目前和未來應(yīng)對土壤緊實(shí)脅迫的重要措施。

4.2 秸稈還田

秸稈翻人土中或覆蓋均能對土壤緊實(shí)度及作物生長產(chǎn)生顯著影響。秸稈覆蓋條件下有利于反射太陽能，減少土壤表面的熱量傳導(dǎo)，能夠減少水分蒸發(fā)等，從而有利于維持微生物生命活動的穩(wěn)定性以及油料作物對水分的利用和生長發(fā)育。王幸研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田下土壤容重下降，促進(jìn)了大豆的增產(chǎn)增收，且隨著年限增加秸稈還田對土壤容重的影響有可能大于耕作方式的作用。秸稈還田同樣能夠緩解油菜等的土壤緊實(shí)脅迫，促進(jìn)其株高、根干重和地上部干重增加，而秸稈還田量需維持在適宜水平。

4.3 摻沙改粘，減少土壤粘質(zhì)性和容重

對于粘質(zhì)性強(qiáng)的土壤，通透性差，土壤容重大。耕翻等農(nóng)業(yè)管理措施在處理之初效果明顯，而處理后期由于自然沉實(shí)、水土團(tuán)聚等仍會出現(xiàn)土壤緊實(shí)脅迫的現(xiàn)象。對此情況，可通過摻沙方式，能夠迅速提高土壤砂粘質(zhì)比例，進(jìn)而改善土壤物理性狀，使得土壤水肥供給良好，微生物活性增強(qiáng)，土壤肥力快速提升。

4.4 合理水肥管理，減少板結(jié)發(fā)生

長期不合理的使用化學(xué)肥料容易造成土壤孔隙度下降、板結(jié)等，難以發(fā)揮肥料的作用效果，甚至使土壤肥力低于不施肥處理。根據(jù)土壤性質(zhì)和油料作物生育狀況，選擇適宜酸堿度肥料，如酸性土壤選擇鈣鎂磷肥、堿性土壤選擇過磷酸鈣肥等；同時(shí)注意氮肥與磷鉀肥的配施，以及化學(xué)肥料、有機(jī)肥與緩控釋肥的配施，從而減少土壤板結(jié)和緊實(shí)脅迫的發(fā)生。合理的灌溉管理，在供給油料作物水分需求的同時(shí)，還能夠促進(jìn)土壤微生物的活動以及養(yǎng)分的釋放。由此，油料作物農(nóng)田開展適宜的水肥一體化管理（如噴灌、滴灌），對于滿足作物水肥需求，緩解土壤緊實(shí)脅迫，提高資源利用效率，降低環(huán)境污染，具有顯著的優(yōu)勢。

4.5 選育高抗土壤緊實(shí)脅迫的品種

不同品種大豆、油菜、花生等對土壤緊實(shí)脅迫的響應(yīng)不盡一致。高抗緊實(shí)脅迫的品種，能夠通過根系形態(tài)變化、降低呼吸消耗等提高養(yǎng)分吸收、促進(jìn)生長發(fā)育；而對緊實(shí)脅迫敏感的品種，則生長發(fā)育易受阻，造成顯著減產(chǎn)?？梢?，在油料作物生產(chǎn)中，選育高抗土壤緊實(shí)脅迫品種也是未來重要的應(yīng)對手段之一。

5 展望

土壤緊實(shí)脅迫是油料作物生產(chǎn)中重要的非生物脅迫因子之一。今后在應(yīng)對土壤緊實(shí)脅迫危害過程中，有必要針對土壤緊實(shí)消除和作物適應(yīng)選擇等方面開展深入研究：（1）確定土壤緊實(shí)脅迫發(fā)生的緊實(shí)度臨界點(diǎn)，弄清土壤耕翻與緊實(shí)度的關(guān)系方程，建立適宜油料作物生長的土壤耕作體系；（2）明確秸稈還田種類、還田量對土壤緊實(shí)度的影響，開展秸稈腐熟分解試驗(yàn)及后效試驗(yàn)，探究秸稈對土壤緊實(shí)脅迫的緩解潛力；（3）針對粘滯性強(qiáng)土壤，深入探究摻沙比例的效果，構(gòu)建土壤砂粘比與緊實(shí)度的關(guān)系模型，量化緩解土壤緊實(shí)脅迫所需摻入的沙量；（4）探究土壤緊實(shí)度與水肥供給的關(guān)系，明確不同緊實(shí)度下油料作物的水肥需求規(guī)律，在滿足作物需求同時(shí)，進(jìn)一步通過水肥管理措施緩解土壤緊實(shí)脅迫；（5）從營養(yǎng)代謝、形態(tài)解剖、信號物質(zhì)傳遞等方面研究油料作物抗緊實(shí)脅迫的機(jī)制，選育抗緊實(shí)脅迫的品種。endprint