許海濤,王勤儉,王友華,許波,王成業(yè)

（1.駐馬店市農業(yè)科學院河南玉米產業(yè)技術體系駐馬店綜合試驗站,河南駐馬店463000；2.遂平縣槐樹鄉(xiāng)農業(yè)服務中心,河南遂平463100）

玉米（Zea mays L.）是我國重要的飼料與糧食作物,產量提升潛力高,應用較范圍較廣,對于保障國內糧食安全具有重要意義,全球谷物到2050 年時需求增長大約為56%,其中玉米占45%[1].大壯苗、強苗、全苗、齊苗是保障玉米獲得較高產量的重要基礎,整地不佳、墑情不好、播種深淺不一致均可影響到玉米出苗,造成缺苗斷壟、苗勢不整齊,導致群體整齊度下降,進而對產量提高產生一定影響[2].種子發(fā)芽、出苗質量高低與種子遺傳特性及環(huán)境因素有關,播種深度是種子出苗影響要素之一[3].適宜深度播種一致能夠增加群體的整齊度,宜于群體產量提升優(yōu)勢得到均衡發(fā)揮[4].播種深淺對種子發(fā)芽、出苗、長勢產生直接影響,播種過淺時土壤表層易于失水產生干旱,難以達到發(fā)芽出苗需要的環(huán)境條件,勉強發(fā)芽易由于高溫被灼傷,根系無法生長伸展,入土不深,不易形成壯苗全苗,幼苗活力較弱；播種過深雖土壤墑情相對好些,能夠滿足種子充分吸水產生萌動,但過深不易得到足夠氧氣或養(yǎng)分消耗過多,種子發(fā)芽后難以出土,種子萌發(fā)過程中也易受到土壤中害蟲及病原菌侵害,致使種子產生腐爛,最終影響出苗,即使出苗由于養(yǎng)分過度消耗,葉片發(fā)黃,長勢也弱[5-6].河南省一般5 月底至6 月初降雨較少,玉米出苗期常遇到干旱天氣,致其出苗能力降低,難以保證品種所需的群體株數(shù),產量潛力難以發(fā)揮.適當深播可以有效避開表層土壤水分含量低的現(xiàn)象,滿足玉米種子發(fā)芽水分需求,通過有效利用深層土壤中的水分抵御土壤表層干旱對種子發(fā)芽出苗的影響,使根系伸展較深,有利于提高抗倒及抗旱的能力[7-9].Alessi 等[10]研究了播種深度對玉米出苗及幼苗活力的影響,發(fā)現(xiàn)種植深度每增加2.6 cm,出苗時間就要推遲1 d,適宜種植深度因土壤和天氣條件而異.Knappenberger 等[11]認為在非均質土壤中,最有利的播種深度在空間上是不同的,播種深度與玉米出苗具有顯著相關性,深植玉米（8 cm 或9 cm）的出苗率高于淺植玉米.Palamarchu 等[12]研究了播種深度從4 cm 增加到11 cm 時玉米產量結構因素的變化,小粒種子隨播種深度的增加玉米產量降低,大粒種子反而不會導致產量急劇下降,最佳播種深度4～7 cm,可以確保玉米雜交種產量構成因素達最優(yōu)值,行粒數(shù)增加,并且播種深度越小,行粒數(shù)越多.而李英[13]研究表明播種深度2～7 cm 范圍內,播深為5 cm時出苗整齊,均勻度較高,玉米產量潛力最佳.目前有關播種深淺差異對玉米種子發(fā)芽出苗、幼苗特性及根系特征的影響研究甚少,本文旨在通過播種深淺差異對玉米種子發(fā)芽出苗、幼苗特性及根系特征的變化,進一步研究玉米播種質量對產量的貢獻機制,為河南省玉米生產中播種質量的提升提供理論依據和參考.

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試玉米品種為駐玉216,由駐馬店市農業(yè)科學院玉米研究所選育并提供.

1.2 供試肥料

供試肥料為N 含量46%的驛馬尿素；N 含量27%、P2O5含量9%、K2O 含量9%的沃夫特復合肥.

1.3 試驗設計

2019 年6 月5 日進行桶栽試驗,采用高30 cm,直徑35 cm 的統(tǒng)一規(guī)格的塑料桶,試用土壤質地為黏壤,用TPY-6A 智能土壤養(yǎng)分測試儀對0～20 cm 土壤基本理化性狀進行測定[14]：土壤有機質為19.50 g/kg,全氮為1.95 g/kg,堿解氮為57.62 mg/kg,速效鉀（K2O）為58.48 mg/kg,速效磷（P2O5）為15.09 mg/kg,pH 值為6.7.試驗采用完全隨機區(qū)組排列,播深分別為3 cm（D3）、5 cm（D5）、7 cm（D7）、9 cm（D9）、11 cm（D11）5 個處理,用岳麗杰等[15]提供的方法,把收集到的試驗田0～20 cm 耕層供試土壤經風干后過5 mm 篩,每桶均裝風干土壤30.6 kg,桶內土壤容質量均勻一致為1.18 g/cm3,裝桶時采取邊裝干土邊澆水方式,同一澆水量,播種前相對含水量統(tǒng)一達到75%,托盤墊于桶底以防水分流失.把精選飽滿成熟沒有損傷、自然干燥、外形基本一致、大小均勻的玉米種子,均勻撒播到3、5、7、9、11 cm 相應播深的土壤表面,立刻分層覆蓋土壤,直到桶內土壤達到27 cm 深度時為止.每處理共5 盆,每盆播種20 粒,3 次重復,共75 盆.自然條件下進行萌發(fā)出苗,以D3 播深3 cm 為對照.播種前桶施含N46%尿素3 g,含N 27%、P2O59%、K2O 9%復合肥10 g.

1.4 測定項目與方法

胚芽鞘出土長度達2 cm 時即為發(fā)芽,自發(fā)芽之日起逐日記載發(fā)芽數(shù),直到發(fā)芽基本停止,1 心1 葉達到50%以上時即為出苗,出苗結束調查出苗時間、幼苗整齊度[16-17],計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢.發(fā)芽率為正常發(fā)芽種子數(shù)占播種種子數(shù)的百分比,發(fā)芽勢為3 d 內正常發(fā)芽種子數(shù)占播種種子數(shù)的百分比[14].幼苗整齊度即把幼苗苗長平均值與其標準差的比值作為評價標準[18].

50%玉米苗達3 葉期,隨機選取20 株,植株根部泥土沖洗干凈后用吸水紙把殘余水分完全吸收為止,用毫米刻度直尺測量幼苗苗長（中胚軸與胚芽鞘結合點至葉片最高點的長度）、胚芽鞘長度（胚芽鞘節(jié)至其頂端間的長度）、中胚軸長度（子葉節(jié)至胚芽鞘節(jié)基部的長度）；測量幼苗莖粗（分辨率0.01 mm,Guanglu 電子數(shù)顯卡尺）；調查次生胚根條數(shù)、測量次生胚根總長；幼苗全株稱取鮮質量（廣州深華BSA224S 電子天平）后分成地上、地下兩部分, 再于105 ℃殺青0.5 h, 電熱恒溫鼓風干燥箱（新苗DHG-9243BS-Ⅲ）內80 ℃烘干至恒質量,稱取干質量（廣州深華BSA224S 電子天平）,計算鮮質量增加比[19]、壯苗指數(shù)[20]、及根冠比[21].

1.5 數(shù)據分析與處理

采用Excel 2003 對數(shù)據進行統(tǒng)計與分析.

2 結果與分析

2.1 播種深淺差異對玉米種子發(fā)芽出苗的影響

發(fā)芽率、發(fā)芽勢是種子發(fā)芽出苗整齊度進行鑒別的重要指標之一,能夠判別田間出苗率的高低,發(fā)芽勢為初期發(fā)芽較為集中的發(fā)芽率,對出苗整齊度起決定作用[14],整齊度對產量可產生直接或間接的影響[22],在栽培技術研究中常用作衡量群體生長發(fā)育均衡性的主要指標[23].播種深淺差異對玉米發(fā)芽率、發(fā)芽勢及幼苗整齊度的影響見圖1.

圖1 播種深淺差異對玉米種子發(fā)芽出苗的影響Fig.1 Effect of sowing depth difference on maize seed germination and seedling emergence

由圖1 可知,播種深淺差異對玉米發(fā)芽率、發(fā)芽勢及幼苗整齊度產生較大影響.隨著播種深度增加,抑制作用明顯,發(fā)芽率、發(fā)芽勢及幼苗整齊度均有逐漸降低趨勢.播種深度D5、D7、D9、D11 處理比對照D3 發(fā)芽率降低分別為8.9、42.1、70.5、79.7 個百分點,降低分別為9.41%、44.50%、74.52%、84.25%,播種深度D3～D5 每增加1 cm,發(fā)芽率降低4.45 個百分點,播種深度D7～D11 每增加1 cm,發(fā)芽率平均降低9.40 個百分點；不同播種深淺差異對發(fā)芽勢的影響明顯大于發(fā)芽率,播種深度D5、D7、D9、D11 處理比對照D3 發(fā)芽勢降低分別為10.5、40.7、65.1、73.3 個百分點, 降低分別為12.76%、49.45%、79.10%、89.06%,播種深度D3～D5 每增加1 cm,發(fā)芽勢降低5.25 個百分點,播種深度D7～D11 每增加1 cm,發(fā)芽勢降低8.15 個百分點.播種深度深淺差異導致幼苗整齊度存在明顯差異,播種深度D5、D7、D9、D11 幼苗整齊度比對照D3 分別降低2.5、4.3、5.6、7.4 個百分點, 分別降低了21.37%、36.75%、47.86%、63.25%,播種深度D3～D5 幼苗整齊度較好,播種深度大于D5 時幼苗整齊度則大幅下降.播種深淺差異對出苗時間的影響見圖2.

圖2 播種深淺差異對玉米出苗時間的影響Fig.2 Effect of sowing depth difference on maize seedling emergence time

由圖2 可知,隨著播種深度的增加玉米出苗時間有逐漸延后的趨勢.播種深度D3～D11 玉米出苗時間為5～9 d,播種深度D3 即表播出苗歷時最短為5 d,播深D11 即深播出苗歷時最長為9 d,播種深度超過D7,每增加1 cm 出苗歷時平均延后0.75 d.

2.2 播種深淺差異對玉米幼苗形態(tài)特性的影響

玉米形態(tài)特性中的株高是其相對穩(wěn)定的指標之一,主要受自身遺傳性狀表現(xiàn)決定的,但外界環(huán)境因素對其也能產生明顯影響[24].播種深淺差異對玉米幼苗苗長、莖粗的影響見圖3.

圖3 播種深淺差異對玉米幼苗形態(tài)特性的影響Fig.3 Effect of sowing depth difference on morphological characteristics of maize seedling

由圖3 可知,播種深淺差異對玉米幼苗苗長、莖粗產生明顯變化.隨著播種深度增加,幼苗苗長、莖粗均表現(xiàn)出持續(xù)上升趨勢,在播種深度D9、D7 分別達到最大值21.6 cm、4.16 mm,之后隨播種深度的增加而有所降低.播種深度D3～D9 幼苗苗長為15.3～21.6 cm,播種深度D5、D7、D9、D11 比對照D3 分別增加了11.76%、25.49%、41.18%、20.26%,播深每增加1 cm 幼苗苗長平均增加1.05 cm,之后每增加1 cm 幼苗苗長平均降低1.60 cm；播種深度D5～D9 幼苗莖粗比對照D3 分別增加了2.34%、8.05%、5.71%,播種深度D11 幼苗莖粗比對照D3 降低3.90%.

2.3 播種深淺差異對玉米幼苗鮮質量增加比及壯苗指數(shù)的影響

鮮質量增加比和壯苗指數(shù)一定程度上能夠作為衡量玉米幼苗素質與生長發(fā)育、幼苗健壯程度的指標[21].播種深淺差異對玉米幼苗鮮質量增加比及壯苗指數(shù)的影響見圖4.

圖4 播種深淺差異對玉米幼苗鮮質量增加比及壯苗指數(shù)的影響Fig.4 Effects of sowing depth difference on fresh mass gain ratio of maize seedling and seedling healthy index

由圖4 可知,播種深淺差異對幼苗鮮質量增加比、壯苗指數(shù)均產生一定影響.隨著播種深度增加,玉米幼苗鮮質量增加比呈現(xiàn)先增加后逐漸降低最終又升高的趨勢, 而壯苗指數(shù)呈現(xiàn)先增加后逐漸降低趨勢.幼苗鮮質量增加比播種深度D5 時最大,為0.075 2 g/cm,播種深度D9 時最低,為0.057 8 g/cm,播種深度D5、D7、D9、D11 幼苗鮮質量增加比比對照D3 分別增加了18.80%、2.53%、-8.69%、-2.53%；壯苗指數(shù)以播種深度D5 時最大,為1.308 4,比對照D3 增加了31.74%,播種深度為D7、D9、D11 時壯苗指數(shù)比對照D3 分別增加了27.63%、27.68%、16.26%,播種深度D3 時壯苗指數(shù)最低,淺播可能因土壤水分蒸發(fā)較快不利于幼苗生長,根系生長受到一定影響,進一步影響到幼苗健壯程度,播種深度D11 時壯苗指數(shù)相對也較低,深播導致出苗時間延后,營養(yǎng)過度消耗,幼苗生長健壯程度不高.

2.4 播種深淺差異對玉米幼苗表型特性的影響

播種深淺差異對玉米幼苗表型特性的影響見圖5.

圖5 播種深淺差異對玉米幼苗表型特性的影響Fig.5 Effect of sowing depth difference on phenotypic characteristics of maize seedling

由圖5 可知,播種深淺差異對玉米幼苗中胚軸及胚芽鞘長度均產生一定影響.隨著播種深度增加,中胚軸長和胚芽鞘長均呈現(xiàn)穩(wěn)步升高的趨勢. 播種深度D5、D7、D9、D11 玉米幼苗中胚軸長比對照D3 分別增加了72.22%、100.00%、138.89%、172.22%, 胚芽鞘長比對照D3 分別增加了7.69%、19.23%、30.77%、50.00%,中胚軸長度的變化遠遠大于胚芽鞘長度的變化,播種深度D5～D11 范圍內播深每增加1 cm,中胚軸長平均增加0.30 cm,平均增加了16.67 個百分點,胚芽鞘長平均增加了7.05 個百分點.

2.5 播種深淺差異對玉米幼苗根系特征的影響

土壤中礦質元素及水分主要經過玉米根系來吸收,是玉米主要的吸收合成、固定及支持生物器官,根系發(fā)育健壯與否對養(yǎng)分和水分利用將產生直接影響[25],根系大小與玉米對營養(yǎng)與水分的吸收性能相關,根長與根系根干質量是衡量根系吸收能力大小的主要指標[26].根冠比是玉米根系與植株地上部生物量積累數(shù)量關系的具體體現(xiàn),作為衡量玉米地下部分和地上部分生物量的分配是否協(xié)調的重要參數(shù),反映了玉米未來獲取資源的策略,也是表型植物生育與競爭性能的重要指標[27-28].播種深淺差異對玉米幼苗次生胚根條數(shù)及次生胚根總長的影響見圖6.

圖6 播種深淺差異對玉米幼苗次生胚根條數(shù)及次生胚根總長的影響Fig.6 Effects of sowing depth difference on secondary radicle number and total length of secondary radicle of maize seedling

由圖6 可知,播種深淺差異對玉米幼苗根系的生長發(fā)育速度產生一定影響.次生胚根總長隨著播種深度增加呈現(xiàn)逐漸增加趨勢,次生胚根條數(shù)則呈現(xiàn)先增加后逐漸降低的趨勢.深層土壤對玉米幼苗根系生長變化反應更加敏感,播種深度D11 次生胚根總長最長平均為31.6 cm,次生胚根條數(shù)最少平均為3.5條.播種深度D5、D7、D9、D11 次生胚根總長比對照D3 分別增加了2.93%、4.03%、13.19%、15.75%,播種深度每增加1 cm,次生胚根總長平均增加2.14 個百分點；.播種深度D5、D7、D9、D11 次生胚根條數(shù)比對照D3 分別增加了9.76%、-7.32%、-12.20%、-14.63%,除播種深度D5 比對照D3 增加外,播種深度再增加時均比對照有所降低.播種深淺差異對幼苗根冠比的影響見圖7.

圖7 播種深淺差異對玉米幼苗根冠比的影響Fig.7 Effect of sowing depth difference on root-shoot ratio of maize seedling

由圖7 可知,玉米幼苗根冠比的變化與播種深度有很大的關系.隨著播種深度增加有降低趨勢,播種深度D3 根冠比最大,播種深度較淺時用于幼苗根系生長生物量相對增多,D11 根冠比最小,播種過深時可能造成亞表層根系死亡或使其吸收性能降低,導致根條數(shù)減少,對玉米幼苗地上部及根部的分配可能產生一定影響,根冠比降低,播種深度D5、D7、D9、D11 玉米幼苗根冠比比對照D3 分別降低了12.73%、20.00%、10.91%、36.36%.

3 結論與討論

播種質量的高低是確保玉米全苗壯苗的基礎,玉米播種的深度是衡量播種質量好壞的關鍵指標[29].播深過淺易散失土壤水分,不能夠滿足種子發(fā)芽、出苗對水分的需求,影響其發(fā)芽能力；播深過深則會使種子發(fā)芽、出苗消耗過多養(yǎng)分,延長出苗時間[30].本研究表明播種深淺差異對玉米發(fā)芽率、發(fā)芽勢及幼苗整齊度產生較大影響,隨著播種深度的增加其抑制作用明顯,發(fā)芽率、發(fā)芽勢及幼苗整齊度均有逐漸降低、出苗時間逐漸延后的趨勢, 播種深度D5、D7、D9、D11 處理比對照D3 發(fā)芽率分別降低9.41%、44.50%、74.52%、84.25%,發(fā)芽勢分別降低12.76%、49.45%、79.10%、89.06%,幼苗整齊度分別降低21.37%、36.75%、47.86%、63.25%.石達金等[22]認為玉米在實際播種當中需要提升玉米整齊度及產量時,必須結合當時土壤實際墑情及品種種子特性,選擇合適播種深度,并且確保播種深淺基本一致,以求增產之目的.播種深度D3～D11 玉米出苗時間為5～9 d,播種深度D3 即表播出苗歷時最短為5 d,播深D11 即深播出苗歷時最長為9 d,播種深度超過D7,每增加1 cm 出苗歷時平均延后0.75 d.播種深淺差異對玉米幼苗苗長、莖粗產生明顯變化,隨著播種深度增加幼苗苗長、莖粗均表現(xiàn)出持續(xù)上升趨勢,在播種深度D9、D7 分別達到最大值21.6 cm、4.16 mm,之后隨播種深度的增加而有所降低,播種深度D5～D9 幼苗莖粗比對照D3 分別增加了2.34%、8.05%、5.71%,播種深度D11 幼苗莖粗比對照D3 降低3.90%.隨著播種深度增加,玉米幼苗鮮質量增加比呈現(xiàn)先增加后逐漸降低最終略有升高的趨勢,而壯苗指數(shù)呈現(xiàn)先增中后逐漸降低趨勢.播種深度D5、D7、D9、D11 幼苗鮮質量增加比比對照D3 分別增加了18.80%、2.53%、-8.69%、-2.53%；播種深度為D7～D11 壯苗指數(shù)比對照D3 分別增加了27.63%、27.68%、16.26%,播種深度D3 時壯苗指數(shù)最低,可能因淺播土壤水分蒸發(fā)較快不利于幼苗生長,根系生長受到一定影響,進一步影響到幼苗健壯程度,播種深度D11 時壯苗指數(shù)相對也較低,可能因深播導致出苗時間延后、營養(yǎng)過度消耗、幼苗生長健壯程度不高.玉米萌發(fā)出苗時由于子葉不出土,其頂土能力與中胚軸及胚芽鞘的伸長密切相關,出苗率的高低是中胚軸及胚芽鞘協(xié)同作用的結果[8,31].本研究表明播種深淺差異對玉米幼苗中胚軸及胚芽鞘長度均發(fā)生一定變化,隨著播種深度增加,中胚軸長和胚芽鞘長均呈現(xiàn)穩(wěn)步升高的趨勢.播種深度D5、D7、D9、D11 玉米幼苗中胚軸長比對照D3 分別增加了72.22%、100.00%、138.89%、172.22%,胚芽鞘長比對照D3 分別增加了7.69%、19.23%、30.77%、50.00%,中胚軸長度的變化遠遠大于胚芽鞘長度的變化.管建慧等[32]研究認為次生胚根產生于出苗前,其他節(jié)根形成于出苗后,大部分節(jié)根形成及生長主要受環(huán)境及耕作狀況影響.本研究表明播種深淺差異對玉米幼苗根系的生長發(fā)育速度產生一定影響,次生胚根總長隨著播種深度增加呈現(xiàn)逐漸增加趨勢,次生胚根條數(shù)則呈現(xiàn)先增加后逐漸降低的趨勢,而對玉米幼苗根冠比的影響沒有一定規(guī)律性,但其變化與播種深度有很大的關系.播種深度D5、D7、D9、D11 次生胚根總長比對照D3 分別增加了2.93%、4.03%、13.19%、15.75%, 次生胚根條數(shù)比對照D3 分別增加了9.76%、-7.32%、-12.20%、-14.63%.播種深度D3 根冠比最大,可能因播種深度較淺時用于幼苗根系生長生物量相對增多,D11 根冠比最小,可能因播種過深時可能造成亞表層根系死亡或使其吸收性能降低,導致根條數(shù)減少,對玉米幼苗地上部及根部的分配可能產生一定影響,根冠比降低,播種深度D5、D7、D9、D11 玉米幼苗根冠比比對照D3 分別降低了12.73%、20.00%、10.91%、36.36%.

在桶裝土壤結構松散試驗條件下,播種深度5～7 cm 可有效提高玉米種子發(fā)芽率、整齊度,避免斷壟缺苗情況的產生,又可充分利用此深度土壤適宜的含水量,抵御干旱對玉米種子的侵襲.應避免播種過深、過淺、深淺不一,過淺不符合玉米生產實際需求,若不及時補足墑情,干旱將使種子不發(fā)芽或不易扎根而難以成活,過深則會使出苗時間延遲,出苗率下降[3].玉米實際生產中要結合本地自然環(huán)境和實際種植情況,合理選擇適宜的玉米播種深度,根據播種時天氣條件、土壤墑情合理調整播種深度.雨澇環(huán)境應適當淺播減緩積水對根系的抑制作用,干旱環(huán)境應適當深播,以降低水分損失,保證足夠水分供根系吸收,確保玉米正常生育需求,實現(xiàn)高產目標[22,28].