開溝深度對玉米莖稈強度和產(chǎn)量的影響

李小霞， 靳鯤鵬， 李萬星， 李丹， 曹晉軍

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 谷子研究所，山西 長治 046001)

山西省玉米播種面積占全省作物播種面積的40%以上[1]，是山西省主要種植作物，但75%的玉米種植在旱區(qū)。在全球氣候逐漸變暖的背景下，干旱越來越嚴(yán)重，主要是因為降雨量逐年減少，且降雨主要集中在7—9月，這3個月的降雨量達到年均總降雨量的85%以上，這種情況下，春旱尤其嚴(yán)重[2]。北方春季土壤表層蒸發(fā)快，含水量低，播種時土壤墑情低，導(dǎo)致種子不能充分吸收水分膨脹發(fā)芽[3]，嚴(yán)重影響出苗時間和出苗率[4-5]，幼苗長勢變差，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。研究[6]表明，玉米出苗時間每推遲1 d，減產(chǎn)2.9%，出苗率每下降10%，減產(chǎn)9.2%。即使玉米出苗后，也需要足夠的水分保證其正常生長，在幼苗期進行水分脅迫試驗發(fā)現(xiàn)，玉米對水分脅迫極其敏感[7-8]。

深播可使種子避開含水量少的土壤表層以確保種子正常吸脹萌發(fā)[9]，播種的深度影響著種子的萌發(fā)、出土、長勢、產(chǎn)量等。播種太淺，種子所處土壤墑情低難以萌發(fā)。播種太深，種子雖然可以吸收足夠的水分膨脹，但土壤深處氧氣不足，發(fā)芽、出苗需要消耗的養(yǎng)分增多，導(dǎo)致形成弱苗和出苗率下降[10]，影響全苗、齊苗、壯苗。播種過深，萌發(fā)中的種子易被土壤病原菌侵染[11]和害蟲咬食，導(dǎo)致種子腐爛，影響出苗。甄曉宇等[12]發(fā)現(xiàn)，花生播種深度過淺或過深都會影響植株主莖高、側(cè)枝長、葉面積指數(shù)，植株干物質(zhì)質(zhì)量顯著降低。因此，本文章通過模擬機器開溝，進行探墑播種，尋求玉米最佳播種深度，以期解決春旱難以播種的問題。

1 材料與方法

1.1 處理設(shè)計

試驗在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)谷子研究所進行，采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，模擬播種機開溝播種，試驗設(shè)5個處理，開溝深度分別為8 cm(KG8)、11 cm(KG11)、14 cm(KG14)、17 cm(KG17)、20 cm(KG20)，播種后種子上均覆土4 cm，3次重復(fù)，小區(qū)3.85 m×7 m=27 m2，品種為晉單73，定苗密度為每667 m24 500株，等行距55 cm。大田常規(guī)管理，2018年自然降水，2019年生育期滴灌。

1.2 測定項目

出苗率的測定：玉米播種2 d后開始統(tǒng)計出苗數(shù)，以玉米幼苗出土2 cm左右為出苗標(biāo)準(zhǔn)，三葉期時計算出苗率。

莖稈強度的測定：于玉米吐絲后，每15 d測定一次，采用YYD-1B型莖稈強度檢測儀(浙江托普儀器有限公司)測定。測量時將莖稈用橡皮條和測定儀的附件固定在一起，并放置在離地20 cm高處，在莖稈與地面垂直情況下推動玉米莖稈，直至玉米莖稈與地面成45°夾角時，記錄數(shù)值，每個處理3次重復(fù)。

產(chǎn)量及其構(gòu)成的測定：田間調(diào)查性狀包括株高和穗位高。成熟后全小區(qū)收獲測產(chǎn)，取10穗用于室內(nèi)考種，測定穗部產(chǎn)量性狀，包括穗長、穗粗、百粒重、穗行數(shù)和行粒數(shù)。小區(qū)所有果穗脫粒后測定籽粒產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理，使用SPSS 17.0軟件進行顯著性分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 開溝深度對玉米出苗率的影響

隨著開溝深度的增加，玉米出苗率先增加后降低(圖1)。開溝深度為8和11 cm時的出苗率分別為84.8%和87.2%，二者差異不顯著。開溝深度在14 cm時玉米出苗率最高，為92.15%，與開溝深度為8、11和20 cm時的出苗率相比差異顯著，但與開溝深度為17 cm時相比差異不顯著。開溝深度為17 cm時的出苗率次之，為90.3%，與開溝深度為11和14 cm時差異不顯著，與開溝深度為8和20 cm時相比差異顯著。當(dāng)開溝深度為20 cm時，玉米出苗率最低，為76.9%，與其他處理差異顯著。說明在開溝深度為14 cm時最有利于玉米發(fā)芽萌發(fā)，在深度為20 cm時最不利于玉米萌發(fā)，出苗率最低。

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.2 開溝深度對玉米莖稈強度的影響

在玉米吐絲后，開溝深度分別為8、11、14、17和20 cm時，玉米莖稈強度都隨著時間的推移而降低，玉米后期長高，莖稈強度變小，如果受到外界風(fēng)的影響，很容易折斷倒伏。開溝深度為20 cm時，玉米在整個觀測期內(nèi)莖稈強度表現(xiàn)為最大，其次依次為開溝深度17、14、11、8 cm(圖2)，說明隨著開溝深度的增加，玉米莖稈強度增大，莖稈強度大，則玉米的抗倒性強。

圖2 開溝深度對玉米莖稈強度的影響

2.3 開溝深度對玉米株高、穗位高和穗位系數(shù)的影響

隨著開溝深度的增加，株高、穗位高和穗位系數(shù)先增大后降低，但開溝深度為20 cm時，株高、穗位高和穗位系數(shù)又增大，這是因為在此開溝深度，玉米出苗率低，植株密度減小，植株接受的陽光充足，光合作用強，獲得更多的干物質(zhì)積累。開溝深度為14 cm時，植株最高，除與開溝深度為20 cm時差異不顯著外，與其他開溝深度差異顯著。穗位高最高為開溝深度14 cm，與開溝深度11和20 cm時差異不顯著，與其他開溝深度差異顯著。而穗位系數(shù)在開溝深度為11 cm時最大，與開溝深度14 cm時差異不顯著，與其他開溝深度差異顯著(表1)。

2.4 莖稈強度、株高、穗位高、穗位系數(shù)之間的關(guān)系

將5個時期的莖稈強度和株高、穗位高、穗位系數(shù)進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)5個時期的莖稈強度之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.9以上，D2、D3、D4、D5測得的莖稈強度與株高呈正相關(guān)(表2)。

表2 莖稈強度、株高、穗位高、穗位系數(shù)之間的相關(guān)性分析

2.5 開溝深度對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2 a趨勢一致，2018年當(dāng)開溝深度超過17 cm時產(chǎn)量顯著降低，2019年開溝深度超過14 cm產(chǎn)量顯著降低。百粒重在開溝深度8 cm時最大，在開溝深度為20 cm時最??；穗長在開溝深度為20 cm時最長，開溝深度14 cm時最??；穗粗之間差異性不顯著；穗粒數(shù)以開溝深度為11 cm時最多，開溝深度為14 cm時最少，且與其他處理差異顯著(表3)。

表3 開溝深度對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3 小結(jié)與討論

玉米播種深度對出苗率的影響顯著[13-14]，本研究發(fā)現(xiàn)，隨著開溝深度的增加，出苗率先增加后降低，這主要是因為播種深度對種子的發(fā)芽率影響較大，而種子的發(fā)芽率直接影響著作物的出苗率。開溝深度太淺，種子缺水難以往深處扎根，幼苗難以成活。開溝深度增加，種子所在土層含水量高，種子可以吸收足夠的水分萌發(fā)，出苗率提高。本研究中，在開溝深度為14 cm時玉米出苗率最高，之后隨著開溝深度的增加出苗率降低，這是因為開溝太深，一方面土壤溫度低，達不到玉米種子發(fā)芽所需要的溫度，另一方面由于播種太深，所處土壤層營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣含量低，種子缺乏萌發(fā)所需要的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，種子胚死亡或者形成弱苗，出苗率降低[10]。而出苗率的降低直接導(dǎo)致玉米減產(chǎn)，出苗率主要通過密度影響玉米的產(chǎn)量。2018年開溝深度超過17 cm時產(chǎn)量顯著降低，2019年開溝深度超過14 cm時產(chǎn)量顯著降低。

玉米莖稈的強度能夠反映植株的抗倒伏能力[15]，且與株高、穗位高等指標(biāo)相關(guān)性較強[16-19]。隨著開溝深度的增加，玉米莖稈強度、株高、穗位高逐漸增加，這很有可能是因為開溝深度增大，玉米可以吸收足夠的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，干物質(zhì)增多，促進營養(yǎng)物質(zhì)在玉米莖稈中的重新分配，使得玉米莖稈強度增加，株高增高。在開溝深度為20 cm時，出苗率較低，導(dǎo)致玉米后期生長密度較低，而密度又能影響玉米的莖稈強度，莖稈強度的大小與種植密度又有較強的負相關(guān)，所以在開溝深度為20 cm時，莖稈強度最大。黃海[20]、蔣帆等[21]通過研究密度對玉米莖稈強度的影響發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加，玉米莖稈強度降低，兩者之間負相關(guān)性較強，這與本研究的結(jié)果一致。

綜上分析，結(jié)合玉米的出苗率、莖稈強度、株高和產(chǎn)量等指標(biāo)，開溝深度為14 cm和17 cm時可以最大程度地解決春天干旱造成的難以播種問題。