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东北地区是我国重要的粮食基地,对保证国家粮食安全具有重要意义。近年来由于农业机械化程度不断提高,土壤压实风险也逐渐加大,可能成为国家粮食安全的重要威胁之一。本文在东北农业大学向阳农业试验基地研究了机械类型及行走次数产生的土壤压实程度以及大豆和玉米生长和产量的响应,研究了不同年代大豆品种地上部和根系性状对严重压实的响应,区分不同年代大豆品种根系改善压实土壤结构的作用。研究结果对农业机械田间作业规程制定、建立合理种植制度和选育改土作物品种提供理论依据。主要结果如下:(1)不同类型拖拉机及行走次数对土壤和作物的影响。3种类型拖拉机(小型拖拉机110.0kPa、1.3 t,中型拖拉机73.9 kPa、3.3 t,大型拖拉机64.4 kPa、6.9 t)及行走次数(0,4,6,8,12次)均对土壤压实产生显著影响。土壤贯穿阻力与拖拉机重量呈显著正相关关系(P<0.05),机械作用对10-20 cm深度土层贯穿阻力增加幅度最大,不同行走次数对贯穿阻力的影响在30-40cm深度土层表现出显著差异。大豆和玉米对不同类型拖拉机的适应性存在差异,不同类型拖拉机大豆产量顺序为:小型拖拉机(3.7 t ha-1)>大型拖拉机(3.2 t ha-1)>中型拖拉机(3.1 t ha-1);玉米产量顺序为:中型拖拉机(10.8 t ha-1)>大型拖拉机(9.8 t ha-1)>小型拖拉机(8.8 t ha-1)。与未压实相比,小型拖拉机在行走8次时显著增加大豆产量(P<0.05),增加幅度为21.9%;而中型拖拉机行走12次时显著增加玉米产量(P<0.05),增加幅度为20.4%。(2)不同年代大豆品种生长和产量性状对土壤压实的响应不同。1970s-2000s品种在植株干重、主茎节数、根瘤干重、有效荚数及产量等指标均高于1940s-1960s大豆品种,表现出更强的环境适应能力。从两年的产量分析,金元2号(1941)、合丰22(1974)、黑农35(1990)、合丰45(2003)、北豆5号(2006)等品种在压实条件下均具有较高产量,可作为耐受压实土壤环境的大豆品种。根瘤干重和胚轴直径对土壤压实反应最敏感,可以做育种指示指标。(3)不同年代大豆品种根系具有不同程度的改善土壤大孔隙作用。染色实验表明,染色深度和染色面积表征的大孔隙结构在垂直方向和水平方向分布均表现出2003年育成的合丰45具有改善根际大孔隙作用,可作物改善土壤压实环境的大豆品种。大豆的根系宽度中值是改善根际大孔隙的主要根系特征,且在垂直方向的改善作用大于水平方向。综上,不同类型拖拉机均导致土壤压实;大豆较玉米更耐压实;1970s后育成的大豆品种普遍具有较好的耐受压实土壤环境的能力,其中2003年育成的合丰45在产量和改善土壤大孔隙结构中均具有较好表现。