小麦作为我国主要的粮食作物,其产量稳定与提升直接关系到国家粮食安全和农业可持续发展。当前,在耕地面积刚性约束与产量提升瓶颈的双重压力下,挖掘栽培技术潜力成为突破小麦生产瓶颈的关键路径。小麦断根技术作为一项经过长期实践验证的高产栽培配套技术,通过科学调控根系生长发育,实现地上部与地下部生长的动态平衡,最终达成增产提质、节本增效的综合目标。山东农业大学余松烈院士等科研人员的研究证实,合理的断根处理可使小麦产量平均提升11.41%,同时显著提高化肥利用率、增强抗逆能力,具有重要的生产应用价值。本文将系统阐述小麦断根技术的增产机理,明确适宜断根时期,并构建规范化操作体系,为该技术的规模化推广应用提供理论支撑与实践指导。
一、小麦断根技术的增产机理与核心价值
小麦断根技术并非简单的物理损伤,而是通过精准调控根系生长状态,优化植株生理代谢与资源利用效率的科学栽培手段。其增产效应的形成源于根系发育、群体结构、土壤环境等多维度的协同改善,核心机理与价值体现在以下方面。
(一)促进根系更新,强化养分吸收效能
断根技术通过切断表层老化吸收根,打破根系生长的惰性平衡,刺激植株萌发大量次生根和深层根系。据试验数据显示,断根后15天,小麦单株次生根数量和单位体积内根量较对照增加10%~20%,且新根活力显著提升,对氮、磷等有效养分的吸收能力大幅增强。深层根系的拓展不仅扩大了养分吸收范围,还提高了小麦对土壤深层水分和养分的利用效率,尤其是在旱地或水资源短缺地区,可显著增强小麦耐旱性和抗逆能力。同时,断根后土壤总孔隙度增加,通气条件改善,促进了土壤有益微生物活动和有机质分解,使土壤中有效氮、有效磷含量显著高于常规栽培地块,形成"根系发育-土壤养分活化-植株吸收增强"的良性循环。
(二)调控群体结构,优化光合产物分配
冬前或返青期的断根处理可有效控制无效分蘖生长,促进分蘖两极分化,使群体结构趋于合理。通过切断部分表层根系,减少植株对水分和养分的吸收,能够抑制旺长麦苗的地上部徒长,避免田间郁闭,改善通风透光条件。这一过程不仅提高了成穗率,还使植株茎秆粗壮,抗倒伏能力显著增强。更为重要的是,合理的群体结构可使光合产物更多地向穗部转移,减少无效消耗,最终实现穗大粒多、千粒重提高的增产效果。研究表明,断根处理对小麦产量构成因素的改善尤为显著,穗粒数和千粒重的提升是增产的直接原因。
(三)提升抗逆能力,延长灌浆期功能
断根促进的深层根系发育,使小麦在生育后期仍能保持较强的根系活力,有效延缓植株早衰。在灌浆期,健壮的根系可持续为地上部供应水分和养分,保障光合产物的合成与转运,避免因养分供应不足导致的灌浆不足、籽粒不饱满等问题。同时,断根处理后的小麦植株抗寒、抗旱、抗倒伏能力全面提升:冬前断根可使麦苗根系下扎更深,分蘖节埋土深度增加,显著降低越冬冻害风险;深层根系对土壤水分的高效利用,使小麦在干旱条件下仍能维持正常生理功能;粗壮的茎秆则有效抵御后期风雨胁迫,减少倒伏损失 。
(四)节本增效减排,实现生态友好生产
断根技术通过改善土壤结构和根系吸收效率,可使化肥利用率提高2.6个百分点,相当于减少尿素用量130万吨,节约生产成本约26亿元。化肥用量的减少不仅降低了种植成本,还减轻了农业面源污染,减少氮排放近60万吨,节省130万吨燃煤或90万立方米天然气,生态效益显著。同时,断根处理配合分层施肥技术,可进一步提升肥料利用的精准性,在减少投入的同时改善小麦品质,为绿色农产品生产提供技术支撑。
二、小麦断根的适宜时期选择
小麦断根的效果与生育期密切相关,关键在于把握植株根系再生能力强、群体调控需求迫切的窗口期。根据小麦生育进程和生产目标,适宜的断根时期主要分为冬前断根和返青期断根两个核心阶段,不同时期的断根目的和应用场景各有侧重。
(一)冬前断根:控旺促壮,奠定越冬基础
冬前断根是针对旺长麦田的关键调控措施,核心目标是控制冬前无效分蘖,促进根系下扎,培育壮苗越冬。
1. 适宜时期
冬前断根的最佳时期为小麦分蘖盛期,具体时间因地域、播期和品种而异,一般在11月上旬至中旬,对应小麦3~5叶期 。此时小麦生长旺盛,根系再生能力强,断根后伤口愈合快,新根萌发迅速,不会对植株生长造成长期影响;若过早断根(3叶期前),麦苗根系尚未形成一定规模,易导致苗弱、缺苗;若过晚断根(12月上旬后),气温逐渐降低,小麦进入越冬休眠期,根系生长缓慢,断根后难以恢复,且易加重冻害风险。
2. 适用条件
冬前断根主要适用于以下情况:一是播种过早、密度过大导致的旺长麦田,此类麦田单株分蘖超过4~5个,株高达到25~30厘米,田间有郁闭趋势;二是土壤肥力较高、底肥充足,麦苗生长旺盛,叶片宽大、叶色浓绿的地块;三是墒情较好,土壤含水量在18%~22%(手握成团、落地即散),无积水和板结现象的麦田。对于弱苗、黄苗、晚播苗以及土壤干旱、贫瘠的地块,严禁冬前断根,否则会加剧苗情恶化,影响越冬安全。
(二)返青期断根:稳穗防倒,促进穗部发育
返青期断根是调控春季群体动态、防止后期倒伏的关键措施,核心目标是控制春季无效分蘖,加快两极分化,促进穗大粒多。
1. 适宜时期
返青期断根的最佳时期为小麦返青后至起身前,即2月下旬至3月中旬,具体需在幼穗分化的单棱期以前完成。此时气温回升,小麦根系和地上部开始恢复生长,但春季分蘖尚未大量发生,断根可有效抑制无效分蘖萌发,同时促进主茎和大分蘖的生长发育。3月15日后断根效果逐渐下降,3月20日后不宜再进行断根处理,否则会影响幼穗分化,导致成穗数减少和穗部发育不良。
2. 适用条件
返青期断根主要适用于以下情况:一是冬前总茎数超过合理指标的高肥田,预计春季群体过大易导致倒伏的地块;二是越冬期生长稳健,返青后有旺长趋势的麦田;三是多穗型品种种植地块,此类品种分蘖能力强,通过断根可显著提升成穗质量。在旱地小麦生产中,返青期侧切断根还可有效缓解表层根系水分竞争,引导根系向深层拓展,提高水分利用效率,尤其适用于水资源短缺地区。对于返青期苗弱、受冻害严重或土壤墒情不足的地块,应避免断根。
三、小麦断根的规范操作技术体系
小麦断根技术的核心是"精准可控",需严格把控断根深度、范围、方式及配套管理措施,避免因操作不当导致伤苗减产。根据生产条件和机械化水平,可采用人工断根、机械断根等方式,其中机械化断根是规模化推广的主流方向。
(一)断根前准备工作
1. 苗情与墒情调查
断根前需全面排查麦田苗情,明确旺长程度、苗情类型(壮苗、旺苗、弱苗)和群体密度,确定是否适合断根及断根深度。同时检测土壤墒情,确保土壤含水量在18%~22%,避免在土壤过湿(含水量超过25%)或过干(含水量低于15%)时操作。土壤过湿时断根易导致土壤板结,影响根系呼吸;土壤过干时断根伤口难以愈合,且易造成麦苗萎蔫。
2. 地块整理
断根前需清除田间杂草和残茬,确保田间无障碍物,为断根作业创造条件。对于地表坷垃较多的地块,可先进行轻度镇压或耙耱,破碎坷垃,平整地表,避免断根深度不均。
3. 工具准备
人工断根可选用单齿楼、三齿耘锄改装的断根刀等工具,确保刀具锋利,长度满足断根深度要求。机械断根应选用配套拖拉机的专用断根机,优先选择具备北斗差分对行控制和电液控深仿形机构的智能装备,可将直线行走误差控制在2.5厘米,确保断根深度一致性和对行准确性。在旱地小麦侧切断根试验中,可采用定制的长25cm、高13cm的平刀,保障断根精度。
(二)核心操作技术规范
1. 断根深度控制
断根深度是决定效果的关键指标,需根据苗情和时期灵活调整,核心原则是"切断表层吸收根,保护深层主根和次生根"。
- 冬前断根:轻度旺长苗(单株分蘖4~5个)深度控制在5~6厘米,重度旺长苗(单株分蘖6个以上)可加深至7~8厘米,最高不超过10厘米,避免伤及主根。
- 返青期断根:常规地块深度以8~12厘米为宜,旱地侧切断根需在播行3厘米处垂直切入13厘米深,精准切断部分次生根。
- 禁忌:断根深度不得小于3厘米(否则无法触及吸收根,无控旺效果),也不得超过15厘米(否则会切断主根,导致植株生长受阻)。
2. 断根范围与方式
- 作业范围:断根需在小麦行间进行,采用"行间深、株旁浅"的原则,避免在植株正下方操作,防止损伤主根和核心分蘖。优先采用全行断根,隔行断根效果较差,难以实现群体均匀调控。
- 操作方式:人工断根时,沿小麦行间匀速推进工具,确保断根轨迹连续,深度一致,断根后形成1厘米左右宽的缝隙,利于土壤通气和新根萌发。机械断根时,需调整机具行进速度(建议时速3~5公里),确保断根刀入土均匀,避免漏耕或重复耕翻。智能断根装备可通过北斗差分技术实现精准对行,配合电液控深机构和角度传感器,实时调节断根深度,保障作业质量。
3. 不同场景操作调整
- 旺长麦田:可适当增加断根强度,采用"两次轻断"模式,间隔7~10天,避免一次断根过深导致伤苗。
- 高肥水田块:断根后可保留土壤缝隙5~7天,再进行覆土或浇水,增强控旺效果。
- 旱地麦田:采用侧切断根方式,在播行两侧3厘米处垂直下切,避免破坏行间土壤结构,减少水分蒸发。
(三)断根后配套管理措施
1. 土壤管理
断根后若土壤墒情适宜,可让断根形成的缝隙自然塌陷,促进土壤与根系接触;若墒情不足,断根后10天左右可进行小水灌溉,避免大水漫灌,确保新根萌发所需水分。对于冬前断根的麦田,灌溉后需及时平整土壤,堵塞土壤缝隙,防止冬季寒风侵入导致根系受冻 。
2. 养分管理
断根后可结合浇水适量追肥,补充植株生长所需养分,促进根系恢复。高肥旺长田块可追施磷钾肥,每亩施磷酸二铵5~8公斤,避免偏施氮肥;对于土壤肥力中等的麦田,可每亩追施尿素5~10公斤+磷酸二氢钾2~3公斤,实现养分均衡供应。采用智能断根分层施肥装备时,可在断根的同时将肥料分层施入旋耕层以下,通过单片机精准控制施肥量,提高肥料利用率。
3. 苗情监测与调控
断根后7~10天需定期巡查苗情,观察麦苗叶片颜色、生长状态和新根萌发情况。若出现叶片发黄、萎蔫等症状,可适当喷水或叶面喷施0.2%磷酸二氢钾溶液,缓解植株应激反应。对于断根后仍有旺长趋势的麦田,可在起身前配合轻度镇压或化学控旺剂喷施,进一步调控生长节奏 。
4. 病虫害防治
断根后麦苗根系和植株处于恢复阶段,抗逆性相对较弱,需加强病虫害监测,重点防治纹枯病、根腐病等土传病害。可结合土壤处理或叶面喷施,选用高效低毒杀菌剂,确保麦苗健康生长。
(四)机械化断根技术创新与应用
传统人工断根劳动强度大、效率低、成本高,难以适应规模化生产需求。近年来,智能断根分层施肥装备的研发为技术推广提供了支撑,该类装备集成北斗差分对行控制、电液控深仿形、智能分层施肥等技术,可实现断根精准定位、深度可控和肥料精准施用,工作效率可达每天150~200亩,显著优于人工操作。
智能断根装备的核心技术包括:一是北斗差分对行控制系统,将直线行走误差控制在2.5厘米,确保断根位置准确;二是电液控制限深仿形机构,通过角度传感器和卡尔曼滤波技术,实时调节断根深度,保证全田深度一致;三是智能分层施肥装置,采用电机控制施肥量,红外感应监控流量,实现肥料分层施入,提高利用效率。该类装备的应用的不仅提升了断根效果,还实现了"断根-施肥-松土"一体化作业,进一步优化了土壤环境和养分供应,为小麦高产奠定了坚实基础。
四、注意事项与常见误区规避
(一)关键注意事项
1. 品种适配:多穗型品种断根效果显著,而大穗型品种需谨慎控制断根强度,避免过度抑制分蘖导致群体不足。
2. 因地制宜:北方冬麦区重点在冬前和返青期断根,南方冬麦区需根据温度和生育期适当调整时间,避免低温期操作。
3. 适度原则:断根以"轻度切断表层根"为度,避免多次重断,防止根系损伤过重。
4. 配套协同:断根技术需与施肥、浇水、病虫害防治等措施协同进行,形成综合管理体系,才能最大化增产效果。
(二)常见误区规避
1. 断根不分苗情:避免对弱苗、晚播苗、受冻苗进行断根,此类麦苗根系发育较弱,断根后难以恢复,易导致减产。
2. 深度把控不当:杜绝"过浅无效、过深伤根",严格按照苗情和时期控制深度,避免盲目加深或变浅。
3. 时期选择错误:不在小麦3叶期前、起身期后或越冬封冻期断根,以免影响生长发育或加重冻害。
4. 忽视墒情影响:避免在土壤过湿或过干时断根,防止土壤板结或麦苗萎蔫。
5. 机械操作不规范:使用机械断根时需提前调试设备,确保对行准确和深度一致,避免漏耕、重耕或伤苗。
五、结语
小麦断根技术作为一项低成本、高收益的高产栽培技术,通过调控根系生长、优化群体结构、提升资源利用效率,实现了增产提质与生态增效的双重目标。其核心在于把握"适宜时期、精准操作、配套协同"三大原则,冬前断根聚焦控旺促壮,返青期断根侧重稳穗防倒,不同时期的操作需严格遵循苗情适配、深度可控、墒情适宜的要求。随着智能断根装备的研发与推广,机械化、精准化作业成为技术应用的主流方向,不仅降低了劳动强度,还提升了断根效果的稳定性和规模化应用水平。
在实际生产中,种植户需结合地域气候、土壤条件、品种特性和苗情状况,灵活调整断根时期和操作参数,避免机械照搬。同时加强断根后的配套管理,形成"诊断-操作-调控"的闭环管理模式,充分发挥断根技术的增产潜力。未来,随着农业科技的不断进步,断根技术将与精准农业、智能装备深度融合,为小麦产业高质量发展和国家粮食安全提供更加强有力的技术支撑。
)