[00139268]机械收获条件下宿根甘蔗根系生长发育及理化特性的研究

1. 课题来源： 本课题来源于2016年广西自然科学基金项目：机械收获条件下宿根甘蔗根系生长发育及理化特性的研究,项目编号：2016GXNSFBA380206。 2. 研究背景与意义： 蔗糖业为广西重要经济支柱产业之一,实现甘蔗生产全程机械化,尤其是加快推进甘蔗收获机械化对于有效解决劳动力严重不足、降低生产成本、提高生产效率具有重要意义。机械收获后导致蔗田土壤压实,进而影响甘蔗的宿根性是限制我区甘蔗收获机械化发展的瓶颈问题。本研究前期工作表明,不同基因型甘蔗品种在机械收获条件下的宿根发株率、产量及根系活力均有显著差异。本项目以广西蔗区主要土壤类型为基质,在机械收获条件下,通过采集宿根甘蔗的新鲜根样,观测根系的形态结构特征,测定根系的主要生理生化指标及土壤养分的动态变化,利用盆栽试验和大田试验相结合,探明不同基因型甘蔗品种在不同土壤类型的压实蔗田中的根系生长发育机制及生理生化特性,为我区甘蔗收获机械化的农机农艺改良提供理论依据。 3. 项目主要研究发现与创新： ①机械收获对植蔗垄的土壤压实主要由田间运输车在收获过程中的跨行碾压造成,机械压实会显著增加土壤的贯入阻力、容重和含水量,且对0～30 cm的土层影响较大,甘蔗主要的根系也集中生长在这一范围。②机械压实产生的土壤紧实胁迫会对甘蔗根系的理化特性及结构特征造成显著的影响。土壤紧实胁迫会显著减少甘蔗根系的干重,根系长度、根系表面积和根系平均直径均不同程度下降,根系干重变化幅度与其数值大小呈负相关;随着土壤紧实胁迫的增强,一级根系比例增加,二级、三级和四级根系的比例均不同程度下降。受到紧实胁迫后,甘蔗根系的表皮会变薄,细胞层数显著减少,细胞由外至内挤压,甚至破坏中柱内的部分维管组织。根系通过增强酶系统代谢,提高CAT、POD、SOD等保护性酶的活性,防止细胞内活性氧水平过高,以抵御土壤紧实胁迫对根系生长造成的危害。③压实在一定程度上提高了土壤pH值、有机质含量和土壤微生物量及活性,但降低土壤内有效养分的含量,抑制根系的生长,显著降低宿根蔗发株数和发株率,导致宿根蔗的有效茎数减少,从而造成甘蔗减产。④不同品种适应紧实胁迫的能力存在差异,在使用大型收获机械进行甘蔗生产时应选用宿根性强且根系发达的品种。减轻蔗田土壤机械压实的影响,农机农艺融合是关键问题,甘蔗种植行距要和收获机械配套,可采用固定轨迹的机收作业模式和适当进行宽行种植的方法,不仅能提高甘蔗收割机田间行走的作业效率,同时能减少机械对土壤和蔗蔸的破坏,降低机械收获对宿根蔗生长的影响。