寧夏玉米制種基地土壤板結對親本種子出苗的影響及應對策略

翟冬峰　侯克峰　徐峰　程勵　盛志寧　李旭華　張明　李旭升　王玉香　劉為更

摘要：為了充分了解寧夏地區玉米制種基地土壤板結對玉米親本種子出苗的影響，我們以我國目前廣泛應用于玉米遺傳育種的、具有高配合力的玉米骨干自交系為試驗材料，在播種到出苗階段，大氣形成一定降水量的自然降水之后，通過人為控制破除板結時間，進行了田間土壤板結層厚度與種子出苗率調查試驗。試驗結果表明，隨著人工破除板結時間的延遲，即土壤板結層厚度的增加，玉米親本的保苗率呈明顯下降趨勢，越晚下降幅度越大。

關鍵詞：玉米制種;土壤板結;保苗率;對策;寧夏

土壤是農作物生長發育的主要因素之一，農業耕地土壤質量的好壞直接關系著農作物果實和種子生產的收獲量和品質。長期以來，我國農作物種植大都是以低投入、高產出的土壤“掠奪性”利用模式進行生產，土壤耕作層有機質含量和土壤生物（包括土壤微生物）數量逐年下降;加上近些年來農業機械化程度的普及、化肥農藥的過量施用和耕作方式的改變，致使土壤團粒結構和土壤酸堿度發生變化，農田土壤綜合質量下降，土壤板結程度加重，土壤透氣性變差。

寧夏平原是我國西北部地區重要的玉米種子生產基地之一，屬中溫帶干旱區，平均海拔1100～1200m，云霧稀少，年日照時數約3000h，年降水量200mm左右，年蒸發量1825mm，這種日照時間長、降水量少、蒸發量大等氣候特點，導致土壤中鹽堿含量長年積累，土壤鹽漬化現象嚴重。寧夏地處黃河上中游，中北部玉米制種區全部處于引揚黃灌區，土壤種類多為黃河灌淤土，其主要成分是細沙，有機質及氮素含量較低，全國第二次土壤普查數據顯示寧夏引黃灌區耕地土壤有機質平均含量為14.18kg，土壤生物和土壤微生物分布少，土壤黏性大，毛細管孔隙較少，通氣性、透水性差。寧夏畜牧業生產歷史悠久，是當地的重要經濟支柱，封山禁牧以后，規模化養殖對牧草飼料的需求量極大，作物秸稈常常被用作青貯或黃貯收割，秸稈還田利用率低。寧夏地處中溫帶，冬長夏短，農作物一年一熟，同一種農作物多年連作，換茬頻率低。同全國其他地區一樣，常年重施化肥，或者單一地偏施化肥，有機肥投入嚴重不足;多年來，使用農業機械的反復翻耕和鎮壓，使土壤耕作層結構遭到嚴重破壞;個別地區在塑料地膜使用過程中，廢塑料屑清理不凈，殘留田間，難以降解等。受以上某種或幾種因素的共同影響，在經過灌溉、水淹或者降水過后，很容易形成土壤板結。

資料顯示，寧夏降水主要集中在6～9月份，但每年的4月中旬～5月上中旬，正是玉米親本播種、種子出土和幼苗生長時期，也正值春夏季節過渡時期，天氣變化無常，常常出現不同程度的降水，當降水量級指標在2～3mm時，則會引起土壤輕度板結，當降水量級指標4～8mm時，則會引起土壤重度板結，而且在出苗前，降水越早、降水量級越大，越容易形成板結，嚴重影響幼苗出土，降低出苗率。本研究旨在通過科學的調查試驗，初步分析在土壤板結的情況下，人為破除板結對制種親本種子田間保苗率的影響，采取合理有效的應對措施，為種業同行提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和試驗地概況

該試驗于2021年，在寧夏回族自治區青銅峽市瞿靖鎮蒯橋村登海種業春播雜交玉米制種田間進行。試驗地土壤類型為黃河灌淤土，土地平整，土層深厚。試驗前供試土壤基本理化性狀：pH值8.1、土壤有機質含量14.66g/kg。

1.2 供試材料

供試玉米制種親本主要選用登海種業和我國廣泛應用于玉米遺傳育種的、具有高配合力和廣適性的4個玉米骨干自交系，用其配制的F1代雜交種，在我國不同的玉米種植生態區都有很大的推廣種植面積，材料信息見表1。

1.3 試驗設計

試驗設在4月23～24日自然降水之后進行，此時正處于玉米制種親本出苗前階段，距出苗時間約3～5d，70%以上的種子胚芽>2cm，青銅峽市兩天累計降雨量10.8mm，經測量降水直接導致的農田土壤表層板結超過10mm，降水過后的大氣溫度、空氣濕度和大風等不良氣象因素也加重了土壤板結，氣象資料見表2。

出現土壤表層板結之后，分別選取播期相對一致、3～5d后即將出苗的4個不同品種的制種田間，選取土地平整、土壤肥力均勻一致的地塊，每個品種為1個試驗小組，每個試驗小組劃設相鄰的5個重復Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，每個重復為1個小區，每個小區長10.1m，寬6.6m（行距0.55m×12行），小區面積66.6m2，其中包含2行父本。

以降水過后，人畜或者輕型農業機械可以進地耕作起，以1天為一個時間單位，通過人為延緩破除板結時間，造成不同程度土壤板結。每個試驗小組的5個重復，按照1天1個小區，5d時間測量完成土壤板結厚度后，人工破除板結。其他整地、播種及田間應用除草劑和施肥情況，皆與試驗周邊制種田完全一致，播前機耕深度20cm左右，精播機播種深度5～6cm。

1.4 調查項目與試驗方法

（1）土壤板結層厚度與玉米保苗率調查 4月25日，因試驗小區內土層較濕，無法耕作，設計具體試驗方案。4月26～30日，連續5d，在每日上午8點依次對4個試驗小組的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個小區測量土壤板結厚度，然后用當地農用三齒鉤或四齒鉤劃破土壤板結層，疏松土壤，改善土壤透氣性，10點之前完成。

測量方法：設定土壤板結層厚度為A，人工破除板結前，在每個試驗小區內的播種行間，隨機選取3個點a1、a2、a3，挖開邊長10cm×10cm、深度>10cm的土坑，測量土壤表面與土壤疏松層上部之間的距離，計算每個小區平均數。

在每個試驗小組，玉米展開葉5～6片時期，調查每個小區全區正常苗株數，對生長發育不正常的瘦小苗、病弱苗、蜷縮苗、匍匐苗和破除板結過程中機械損傷造成的弱株、感病株等不予計數，調查之前無晚霜凍、強風和蟲害等其他原因造成幼苗受損。

（2）相關數據計算 依照田間試驗實際調查數據，計算公式如下：

小區板結層厚度A（mm）=（a1+a2+a3）/3，因毫米單位較小，精確到整數

小區保苗率%=小區正常株數/（小區播種穴數×種子發芽率%）×100%

2 結果與分析

2.1 氣象因素與土壤板結層厚度變化

根據氣象資料五天的天氣變化來看（表2），天氣整體由陰轉晴，大氣溫度和地表溫度前3d變化不大，但到了第4、5兩天溫度迅速升高，空氣相對濕度也逐日下降明顯，風速逐日增大。根據試驗測量得出的數據來看（表3），平均板結層厚度逐日增加，而且越來越明顯，四個小組平均：第2d增加3mm，第3d增加6mm，第4、5兩天都是增加8mm，5d時間由原來的11mm增加到35mm，厚度增加218.2%。

2.2 土壤板結厚度對玉米制種親本保苗率的影響

同樣由表3可知，隨著人工破除板結時間的延遲，即土壤表層板結厚度的增加，田間玉米制種親本的保苗率卻逐漸下降，而且越往后推遲，下降幅度越大，到第5d破除板結，四個供試品種的田間保苗率平均下降到65.5%，比正常值減少約1/3，比第1天破除板結保苗率減少27.3%;同時，對于芽勢相對較弱的品種來說，其對保苗率的影響更是顯而易見，如DH392和DH158，在最后一天破除板結的V區，其保苗率尚在70%以上，而DH65232和Mo17，同一區次的保苗率僅在60%左右，相差大于10%。

3 結論

本試驗是基于自然降水導致制種田種子出苗前土壤板結，通過人工改善土壤表層物理性狀的前提下進行的，試驗研究表明：降水導致的土壤板結，其厚度和緊實度并非一成不變的，降水是主導因素，其后的日光照射、大氣溫度、空氣濕度、地表溫度和風速引起的土壤表層水分蒸發，都是加重土壤緊實度和增加土壤板結層厚度的次要因素。短期內水分蒸發越快，田間表層土壤受內聚力作用使土面變硬加重，板結程度越重。此時正是種子發芽、頂土到出苗階段，氣溫、地溫回升較快，幼芽在土壤中對氧氣的需求量大，板結時間越長，板結程度越重，對種子出土前和幼苗的危害就越大。

許多研究也表明，表層土壤板結后，土壤緊實度增加，質地細微的黃河灌淤土更容易形成緊密的土壤團粒結構，阻斷了土壤內部與外界的空氣交換，特別是種子出苗前，土壤中缺少種子發芽所必需的氧氣，造成部分種子爛芽[9]或發芽、出苗緩慢，種芽出土能力較弱。表層土壤板結后，增加了土壤毛細管引力，加劇土壤水分蒸發，不但利于保墑，反而加重干旱程度，在鹽漬化程度相對較重的地塊，尚會引起表層土壤鹽分積聚，引起幼小植株生理性缺水[10]，加重鹽堿危害。我國西北玉米制種基地在應用除草劑的施用方式上，大都是在播前整地時施入除草劑，苗前土壤表層形成板結后，除草劑的有效成分散發不出來，彌漫在種芽和幼苗周圍，抑制種芽生長，也是造成爛種、爛芽或死苗的重要原因。

若不及時破除板結，疏松土壤，改善土壤透氣性，種子或幼芽出土的時間被延長，能量消耗嚴重，抗病能力減弱，增加了感染各種病害的機會，造成爛種、爛芽、窩黃、蜷曲或死苗，以至于田間缺苗、出苗不齊和長勢不勻，增加了后期田間管理工作難度，最終導致嚴重的減產和種子生產成本的大幅度提高。土壤板結危害對玉米制種產量的影響，有待進一步開展試驗研究。

4 應對策略

玉米制種田種子出苗前，一旦遇雨或因水淹出現土壤板結后，為最大限度減輕土壤板結造成的危害，保證促苗早發，確保苗全、苗齊、苗壯，要密切觀察田間種子發育情況和土壤表層板結情況，借助各種氣象信息，盡早制訂相關補救措施，提前做好破除板結的人員安排和工具準備。在表層土壤相對松散的時候，根據田間種子發育情況，集中人力或應用小型農用機械設備，短時間內搶墑完成破除板結工作，通過疏松土壤，促進土壤表面干土層形成，抑制土壤水分蒸發，減輕土壤板結程度，操作過程中要盡量避免損傷種芽。

對土壤重度板結造成田間嚴重缺苗的現象，可實施毀種或補種措施，但要充分考慮土壤墑情和氣候等因素的變化對種子生長發育的影響，密切觀察父母本種子補種后田間實際發育情況，進行合理安排錯期播種，確保花期協調。對苗期出現黃苗、弱苗、生長發育不整齊或父母本發育不協調的地塊，要及時與有生產制種經驗的專家、技術人員和當地植保部門聯系，加強田間管理和病蟲害防治，選擇適宜的葉面肥、植物生長調節劑或植物生長刺激素等化學制劑，根據配比酌情、酌時進行葉面噴灑，促進根強苗壯。對制種田間或周邊，作為制種隔離帶種植的高粱或其它高稈作物，如遇土壤板結，使用以上同等措施，確保隔離有效。

參考文獻

[1] 王儉.寧夏回族自治區概況[M].北京：民族出版社，2008.

[2] 楊淑萍，趙光平，穆建華，等.寧夏極端氣候事件及其影響分析[J].中國沙漠，2008，28（6）：1169-1173.

基金項目：山東省泰山學者工程項目;寧夏回族自治區鄉村振興科技成果引進示范推廣項目（2021CGSF0205）

作者簡介：翟冬峰（1972—），女，高級農藝師，主要從事作物遺傳育種。

通信作者：劉為更（1970—），高級農藝師，主要從事作物遺傳育種和種子生產。