玉米流體穴播條件參數(shù)試驗(yàn)研究

辛明金，劉蘭新，宋玉秋，孔愛(ài)菊，任文濤，房　飛

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 沈陽(yáng) 110161)

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玉米流體穴播條件參數(shù)試驗(yàn)研究

辛明金，劉蘭新，宋玉秋，孔愛(ài)菊，任文濤，房飛

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 沈陽(yáng) 110161)

摘要：以土壤含水量、種子浸泡時(shí)間、種液用量為試驗(yàn)變量，出苗率為試驗(yàn)指標(biāo)，對(duì)玉米流體穴播條件進(jìn)行了二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)。結(jié)果表明：土壤含水量、種液用量對(duì)出苗率影響顯著， 隨著二者數(shù)值的增大種子出苗率提高， 但二者的影響是非線性的， 在二者數(shù)值較大時(shí)， 對(duì)出苗率影響的變化趨勢(shì)減緩并下降， 表明土壤總含水量過(guò)高對(duì)種子萌發(fā)出苗不利； 在試驗(yàn)條件下， 土壤含水量為7.12%、種液濃度為0.15%時(shí)，單位面積種液用量應(yīng)低于5.6 m3·hm-2。種子浸泡時(shí)間對(duì)出苗率的影響不顯著， 但播前浸泡可縮短或略去種子在田間的吸水膨脹過(guò)程， 使種子萌發(fā)出苗早。建立了確保玉米出苗率的種液用量與土壤含水量數(shù)學(xué)模型， 依此模型可根據(jù)土壤含水量確定種液施用量。

關(guān)鍵詞：玉米；流體穴播；種液施用量；土壤含水量；出苗率

流體穴播結(jié)合了保水劑的抗旱保水作用[1-3]、播前浸種[4]、坐水播種[5]的優(yōu)點(diǎn)，播種前將種子進(jìn)行浸泡，使其吸足水分或催芽，然后將其放到含有一定量保水劑的液體(以下稱種液)中，配制成流體播種懸浮液，然后將種子和液體按農(nóng)藝要求的穴距同時(shí)播出。該技術(shù)施水量少，水分利用率高，對(duì)解決干旱缺水地區(qū)播種存在的出苗難、出苗率低、坐水量大等問(wèn)題，確保糧食生產(chǎn)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[6]。

英國(guó)的國(guó)家蔬菜研究站于1972年開(kāi)始了流體播種的研究工作。20世紀(jì)80年代，流體播種在美國(guó)佛羅里達(dá)用于香菜、芹菜播種，在威斯康星和俄亥俄用于芹菜播種，在北卡羅來(lái)納用于煙草播種；英國(guó)則用于胡蘿卜播種[7]。Kahn B A等研究了流體播種與傳統(tǒng)播種方法對(duì)西蘭花種子出苗率和成苗率的影響[8]；Fisher C G等將流體播種作為小粒種子菌類生物控制劑的有效載體[9]；Sanders D C等研究了植物生產(chǎn)促進(jìn)劑和流體播種對(duì)胡蘿卜成苗率的影響[10]。Bryan H H等對(duì)發(fā)芽辣椒種子進(jìn)行了流體播種研究[11]。目前，世界上已有20多個(gè)國(guó)家組織推廣流體播種技術(shù)和播種機(jī)研制[12]，但所研究流體播種機(jī)多為條播、撒播或噴播，且多用于蔬菜、花卉、牧草等小粒種子的播種，用于大粒種子的流體播種研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

我國(guó)流體播種技術(shù)的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代中期，雖起步較晚，但發(fā)展較快。在小麥、芝麻、春花生、蔬菜、牧草、林木等種植和生產(chǎn)上進(jìn)行了應(yīng)用研究[13-15]。對(duì)抗旱保水劑的吸水倍數(shù)、吸水速率、酸堿適應(yīng)性、不同肥料的適應(yīng)性及保水能力等應(yīng)用特性進(jìn)行的試驗(yàn)研究[16-17]較多，但還少有關(guān)于保水劑施用的土壤含水量條件的研究。

在玉米流體穴播中，土壤含水量、種子浸泡時(shí)間、每穴種液用量等條件對(duì)種子出苗率及生長(zhǎng)性狀有很大影響，同時(shí)種液施用量又與土壤含水量狀況有關(guān)，若種液濃度一定，應(yīng)根據(jù)土壤含水量條件的不同確定不同用量；若用量一定，應(yīng)根據(jù)土壤含水量條件調(diào)整種液濃度。本文在種液濃度相同的條件下，研究土壤含水量、種子浸泡時(shí)間、種液用量等條件對(duì)種子出苗率的影響，探討種液施用量的土壤含水量條件，為流體播種技術(shù)的應(yīng)用及其播種機(jī)具的研究提供依據(jù)。

1材料與方法

采取二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)法進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。選用博亞高能抗旱保水劑(產(chǎn)地：河北唐山；形狀：顆粒狀)，種液濃度為0.15%。玉米種子為東單60，該品種適宜遼寧等東北大部分地區(qū)。試驗(yàn)土壤取自沈陽(yáng)棋盤山地區(qū)，土壤類型為棕壤，土壤質(zhì)地為輕壤；試驗(yàn)前1個(gè)月取土，放置室內(nèi)攤晾，自然干燥，以利于配制試驗(yàn)所需不同含水量的土壤；播種前兩天配土，以保證土中水分均勻。試驗(yàn)用盆高15 cm,直徑15 cm；試驗(yàn)指標(biāo)為玉米出苗率。播種后每天8∶00測(cè)試并記錄。

2試驗(yàn)方案

(1)

3出苗率與試驗(yàn)變量的回歸模型

(2)

y=-162.9+28.45Z1+2.89Z3-0.177Z1Z3

(3)

取種液用量為零水平即Z3=70ml時(shí)，出苗率與土壤含水量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為：

(4)

取土壤含水量為零水平即Z1=7.12%時(shí)，出苗率與種液用量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為：

(5)

表2　試驗(yàn)因素對(duì)出苗率影響的試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

4試驗(yàn)因素對(duì)出苗率的影響

繪制土壤含水量與種液用量對(duì)出苗率的影響曲面，如圖1所示。從圖中可以看出土壤含水量和種液用量對(duì)出苗率的影響顯著。在變化趨勢(shì)上都是隨著二者數(shù)值的增大出苗率提高；但二者共同作用是在其數(shù)值較小時(shí)對(duì)出苗率影響變化顯著，在其數(shù)值較大時(shí)，對(duì)出苗率影響變化趨勢(shì)減緩并下降，說(shuō)明土壤總含水量過(guò)大，對(duì)種子萌發(fā)出苗不利。

在種液用量和土壤含水率一定的條件下，可分別得到出苗率與土壤含水量和種液用量的關(guān)系曲線如圖2和圖3所示。

表3　試驗(yàn)結(jié)果方差分析

圖1　土壤含水量、種液用量對(duì)出苗率的影響

圖2　出苗率與土壤含水量的關(guān)系

圖3出苗率與種液用量的關(guān)系

Fig.3Effect of gel application rate on emergence rate

由圖2可知，出苗率隨土壤含水量的提高而增大，曲線和式(4)均可以說(shuō)明土壤含水量對(duì)出苗率的影響是非線性的。圖3是土壤含水量為零水平時(shí)，種液用量對(duì)出苗率的影響，在種液用量較少時(shí)，對(duì)出苗率影響顯著，隨種液用量的增加出苗率顯著提高；隨著種液用量的繼續(xù)增加出苗率提高趨勢(shì)變緩，大約在種液用量為100 ml以上呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明施加較多種液造成土壤總含水量過(guò)高對(duì)種子萌發(fā)出苗不利。因此在土壤含水量為7.12%、種液濃度為0.15%時(shí)，若按玉米行距0.6 m、株距0.3 m,則單位面積種液用量應(yīng)低于5.6 m3·hm-2。

5種液用量應(yīng)用條件研究

由式(3)，為保證y出苗率，可得種液用量Z3和土壤含水量Z1關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為：

Z3=185.89-11.35Z1-64.1×

(6)

由此式繪制出保證出苗率在80%～85%時(shí)，土壤含水量Z1和種液用量Z3的關(guān)系曲線如圖4所示。由圖可知，為保證正常的出苗率，隨土壤含水量的降低必須增加種液用量。如土壤含水量為8%時(shí)，為保證80%的出苗率，需種液量45 ml；在同一土壤含水量下，要保證種子有較高的出苗率，則需要增加種液用量,如為保證85%的出苗率，需種液量為53 ml。在土壤含水量超過(guò)10%時(shí)，種液需求量較少，這與種子正常出苗條件是一致的。

圖4保證出苗率的種液用量和土壤含水量的關(guān)系

Fig.4Gel application rate and soil moisture content

for essential emergence rate

6結(jié)論

分別建立了出苗率與每穴種液用量、土壤含水率的關(guān)系模型,二者對(duì)出苗率的影響為非線性，其數(shù)值較小時(shí)，對(duì)出苗率影響顯著，其數(shù)值較大時(shí)，對(duì)出苗率影響變化趨勢(shì)減緩并下降，表明施加較多種液或土壤總含水量過(guò)高對(duì)種子萌發(fā)出苗不利。在土壤含水量為7.12%、種液濃度為0.15%時(shí)，每穴種液用量不應(yīng)超過(guò)100 ml，單位面積種液用量應(yīng)低于5.56 m3·hm-2。這一用量遠(yuǎn)低于坐水播種7.5～75 m3·hm-2[5]的用水量，保水劑的應(yīng)用起到了節(jié)水作用。建立了保證出苗率的土壤含水率與每穴種液用量之間的數(shù)學(xué)模型，由該模型可根據(jù)土壤含水量情況來(lái)確定流體播種時(shí)的種液施用量。

試驗(yàn)中種子浸泡時(shí)間對(duì)出苗率影響不顯著，但播前浸泡可縮短或略去種子在田間的吸水膨脹過(guò)程，為萌發(fā)提供充足的水分保證，種子萌發(fā)、出苗早，并且保水劑的緩釋作用可以保證出苗后一段時(shí)期內(nèi)作物生長(zhǎng)需要[1-2,14,16-17]。因此，流體播種適于干旱、半干旱地區(qū)的播種作業(yè)，對(duì)保證正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

參 考 文 獻(xiàn)：

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Experimental study on parameters of maize fluid hill-drop seeding

XIN Ming-jin, LIU Lan-xin, SONG Yu-qiu, KONG Ai-ju, REN Wen-tao, FANG Fei

(CollegeofEngineering,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,Liaoning110866,China)

Abstract：Fluid drilling is an effective way to save water against drought, ensure emergence, growth and yield of crops in arid and semi-arid areas. Quadrate orthogonal rotary regression experiment was carried out to explore suitable sowing condition parameters for maize fluid hill-drop sowing based on the effects of soil moisture content, soaking time of seeds and application rate of gel on emergence rate of maize. The gel tested was a mixture of water and super absorbent polymer of 0.15% in concentration and “Dongdan 60” maize seed, and the soil used was light brown soil taken from Qipanshan area of Shenyang City. The results showed that the soil moisture content and application rate of gel had significant effects on emergence, and the more they were, the higher the emergence rate became, though there was no linear relationship. The influence on emergence became decreased at high moisture content and application rate, indicating that excessive soil moisture content was unfavourable for emergence. The optimal soil moisture content, concentration of gel and gel application rate were 7.12%, 0.15% and 5.6 m3·hm-2, respectively. The seed soaking time did not have significant effect on emergence rate, but the seeds would germernate early when the seeds absorbed enough moisture during soaking. The mathematic model of gel application rate to soil moisture content was established. To ensure emergence rate through the use of this moedel, the rate could be adjusted accordlingly to a certain soil moisture content.

Keywords:maize; fluid hill-drop seeding; gel application rate; soil moisture content; emergence rate

中圖分類號(hào)：S223.2+5；S352.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡(jiǎn)介：辛明金(1968—)，男，山東棗莊人，博士，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究。 E-mail: xinmj2005@163.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51275319)

收稿日期：2015-01-08

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.24

文章編號(hào)：1000-7601(2016)01-0154-05