種衣劑和起壟栽培對玉米生長和產(chǎn)量的影響*

李巧珍，丁軍軍，李玉中,2**，徐春英，郭家選，毛麗麗，孫東寶

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種衣劑和起壟栽培對玉米生長和產(chǎn)量的影響*

李巧珍1，丁軍軍1，李玉中1,2**，徐春英1，郭家選3，毛麗麗1，孫東寶1

（1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點實驗室，北京 100081；2．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境穩(wěn)定同位素實驗室，北京 100081；3．北京農(nóng)學(xué)院，北京 102206）

針對北方地區(qū)春季玉米播種期干旱、出苗困難、苗情差等問題，篩選低聚糖、甲殼素、腐植酸鹽等含量適宜的抗旱物質(zhì)及多種助劑，制成玉米專用抗旱種衣劑，進行種子包衣，同時結(jié)合起壟栽培技術(shù)，進行大田實驗，以探究其對玉米出苗率、生長狀況和產(chǎn)量的影響。實驗設(shè)4個處理：起壟+抗旱種衣劑（RD）、起壟（R）、抗旱種衣劑（D），以平地種植為對照（CK）。結(jié)果表明，施用抗旱種衣劑對玉米種子進行包衣處理，出苗期提早1～2d，生育期縮短1周左右。RD、R、D處理的玉米出苗率與CK相比，分別提高18.3%、7.2%、12.1%，產(chǎn)量與CK相比，分別增加17%、6%、3%，其中RD處理與CK間的差異顯著（P＜0.05），說明抗旱種衣劑結(jié)合起壟栽培技術(shù)，對提高玉米出苗率、促進生長、提高產(chǎn)量有積極作用。

抗旱種衣劑；起壟技術(shù)；玉米；出苗率；產(chǎn)量

玉米是中國北方地區(qū)主要糧食作物，近年來，隨著全球氣候變暖，春季播種期干旱加劇，種子萌發(fā)、出土和成苗困難，再加上秸稈還田、重茬播種面積增大，導(dǎo)致玉米病蟲害加重，減產(chǎn)嚴(yán)重[1?4]，高毒農(nóng)藥化學(xué)試劑雖然對預(yù)防干旱、防治地下害蟲有一定效果，但殘留物會污染土壤環(huán)境，并危害人畜安全[5?6]，已被相繼禁用，使用高效、抗旱、低毒種衣劑代替高毒農(nóng)藥是今后發(fā)展的必然趨勢。

20世紀(jì)60年代，西方發(fā)達國家開始研究種衣劑，并在農(nóng)作物、蔬菜、花卉等種植上得到廣泛應(yīng)用。中國種衣劑開發(fā)研制起步晚，80年代初逐步在小麥、玉米、水稻、棉花等作物上推廣應(yīng)用[7?8]，種衣劑所用有效原藥種類逐漸增多，低效高毒重殘留農(nóng)藥如毒死蜱類、呋喃丹等由于不符合環(huán)保要求已被禁用。在避免使用高毒農(nóng)藥的基礎(chǔ)上，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所通過篩選低聚糖、甲殼素、腐植酸鹽等適宜的抗旱物質(zhì)，與營養(yǎng)、激素等多種助劑結(jié)合，突破成膜技術(shù)，研發(fā)了一系列種子包衣劑，并先后在大豆、小麥、谷子等作物上進行應(yīng)用推廣，本研究使用其中的玉米專用抗旱種衣劑系列進行實驗。種衣劑的使用保持了種子在土壤中的活力，使種子具有抗旱、消毒、防病治蟲、補肥增效、促進生長等多種功能。李玉中等[9]一系列研究表明，抗旱種衣劑可提高大豆的出苗率、株高、光合速率；抗旱種衣劑保護了小麥、谷子種子在逆境下的活力，增強幼苗的抗旱能力，可防治蟲害和病害[10?12]。然而，抗旱種衣劑使用效果受土壤質(zhì)地、水肥條件、氣候等多種因素的制約[13]，單一種衣劑的使用有其局限性，應(yīng)用效果欠佳[14]，而以往研究報道以篩選單一種衣劑較多，種衣劑與其它抗旱技術(shù)相結(jié)合的研究報道鮮見。

起壟種植技術(shù)保墑、增溫功能強，在半干旱、半濕潤偏旱地區(qū)應(yīng)用廣泛，在小麥[15?16]、馬鈴薯[17]、玉米[18?19]等作物上的實驗研究表明，其有一定的增產(chǎn)效果[20]。本研究采用自研抗旱種衣劑結(jié)合起壟種植栽培模式，研究其對玉米出苗率、生長和產(chǎn)量的影響，以期為種衣劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的可持續(xù)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

實驗于2013年4?8月在北京市順義區(qū)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所基地進行（40°18′N，116°58′E），為典型暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫11.8℃，年日照時數(shù)2684h，無霜期195d左右，平均相對濕度50%，年均降水量約625mm，全年降水的75%集中在7?9月。實驗期間玉米苗期無降水（圖1），拔節(jié)期降水量為111.4mm，抽穗期為133.0mm，灌漿?成熟期為148.3mm。整個生育期總降水量430.7mm，有效降水392.7mm，可見玉米苗期水分欠缺。

圖1 2013年玉米生育期逐日降水量

實驗田土壤為砂質(zhì)潮土，有機質(zhì)含量為1.543%，全N、P、K分別為0.37、0.6、20.4g ? kg?1，速效P、速效K分別為12.69、98.1mg?kg?1，硝態(tài)氮8.196mg?kg?1，pH8.31，1?100cm土層平均容重1.35 g?m?3，屬于中低肥力土壤。

1.2 實驗設(shè)計

實驗設(shè)4個處理，起壟+抗旱種衣劑（RD）、起壟（R）、抗旱種衣劑（D）和平地種植（CK）。每個處理設(shè)3個重復(fù)，共12個小區(qū)隨機排列，小區(qū)面積為50m2。

起壟種植處理：播種當(dāng)天用起壟施肥一體機一次性完成深松、翻土、起壟和局部施肥，壟面寬為120cm、高25cm，施肥區(qū)域設(shè)在根系周圍，有利于根的吸收，壟與壟間隔20cm，壟上雙行種植，行距60cm，株距35cm，每穴播2粒種子。施用肥料為硝酸鉀復(fù)合肥（N?P2O5?K2O含量22?9?9），施肥量是1020kg·hm?2。

不起壟種植處理：用鋤頭平地拉溝、撒肥、覆土一次性完成，與施肥溝平行間隔10cm，扎槍式玉米播種機播種，株、行距同壟上種植處理。施肥量與起壟種植相同，播種時一次性撒施。

種衣劑處理：播種前一天用抗旱種衣劑處理種子，種衣劑與種子的重量比為1∶50，二者放在一起攪拌均勻，用塑料布包裹密封5～8h后，晾干待用。

玉米品種為鄭單958，4月27日播種，8月30日收獲。生育期全程無澆水，其它管理措施與當(dāng)?shù)卮筇镆恢隆?/p>

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 玉米出苗率

每小區(qū)標(biāo)記3行10m長玉米苗，觀測玉米出苗情況，計算出苗率。

1.3.2 土壤表層含水率

玉米生育期內(nèi)用探針式土壤水分儀TRIME-IT（德國）測量表層（0?15cm）土壤體積含水率，每隔15d測一次。每小區(qū)測15個點，S型排列。

1.3.3 葉片葉綠素SPAD值

在玉米拔節(jié)和抽穗期，用手持式葉綠素儀SPAD?502（日本產(chǎn)）測量玉米活體旗葉葉綠素SPAD值，在田間不損害植物的狀況下幾秒鐘內(nèi)完成每次測量，每片葉上取上、中、下3個部位分別測量，求其平均值，每小區(qū)測15株。

1.3.4 玉米產(chǎn)量

玉米籽粒成熟期每個小區(qū)收獲面積4m×4m，3次重復(fù)，進行測產(chǎn)，折算成單位面積產(chǎn)量；收獲時各小區(qū)均選取具有代表性的10穗樣品，風(fēng)干后進行室內(nèi)考種。籽粒產(chǎn)量均按14%含水量計算。

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

采用DPS7.05、Excel進行方差分析和數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 起壟和抗旱種衣劑處理對玉米出苗率的影響

由圖2可看出，各抗旱處理的玉米出苗率均高于平地種植，RD（起壟+抗旱種衣劑）、R（起壟）、D（抗旱種衣劑）比CK（對照）處理分別提高18.3%、7.2%和12.1%，其中RD和D處理與CK差異達到顯著水平（P＜0.05）。可見，抗旱種衣劑和起壟栽培都有提高玉米出苗率的效果，其中，抗旱種衣劑+起壟栽培處理具有二者作用疊加的增強效果。

圖2 各處理玉米出苗率的比較

注：小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性，短線表示均方差。下同。

Note：Lowercase indicates the significant difference among treatments at 0.05 level. The bar indicates SD. The same as below.

2.2 起壟和抗旱種衣劑處理對土壤表層含水率的影響

比較不同處理間玉米生育期土壤表層體積含水率，由圖3可見，播種前各處理土壤含水率均較低，處理間差異小，苗期時施用種衣劑處理土壤含水率略高，而起壟種植對表層土壤水分影響不明顯；拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期直至收獲期，RD（起壟+抗旱種衣劑）處理表層（0?15cm）土壤含水率分別為21.5%、31%、26.5%、13.6%，R（起壟）處理分別為21%、30%、26.3%、13.5%，比D（抗旱種衣劑）和CK（對照）處理均高10%以上，差異達到顯著水平（P＜0.05），說明起壟種植模式保墑效果好，有利于玉米后期生長。起壟+抗旱種衣劑處理土壤含水率略高于起壟栽培，但二者差異不顯著。

圖3 不同處理玉米生育期土壤表層（0?15cm）含水率的比較

2.3 起壟和抗旱種衣劑處理對玉米葉片葉綠素SPAD值的影響

葉綠素是植物進行光合作用的載體，對作物的生長具有至關(guān)重要的作用，同時它也是表征植物抵御干旱能力強弱的一個生理指標(biāo)，SPAD（Soil and plant analyzer develotrnent）值反應(yīng)植物單位面積葉片相對葉綠素含量[21]。拔節(jié)期和抽穗期是玉米進行光合作用的關(guān)鍵時期，由圖4可知，拔節(jié)期RD（起壟+抗旱種衣劑）、R（起壟）處理的葉綠素SPAD平均值分別為48.17、47.52，均高于D（抗旱種衣劑）和CK（對照）處理，差異顯著（P＜0.05），抽穗期各處理間葉綠素差異不顯著，說明起壟和抗旱種衣劑處理促進了玉米拔節(jié)期光合作用，有利于玉米生長。

圖4 不同處理玉米拔節(jié)期和抽穗期葉綠素SPAD值比較

2.4 起壟和抗旱種衣劑處理對籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重共同構(gòu)成了玉米產(chǎn)量，三因素之間消長、互補共同影響了作物產(chǎn)量。由表1可見，從產(chǎn)量構(gòu)成來看，各處理間單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)差異較大，RD（起壟+抗旱種衣劑）、R（起壟）、D（抗旱種衣劑）的穗數(shù)、穗粒數(shù)均高于CK（對照），其中RD和R處理與CK差異均達到了顯著水平（P＜0.05）；而各處理間千粒重差異則較小，其中RD和D處理千粒重較高，但與CK處理間差異不顯著。

各處理籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為RD（起壟+抗旱種衣劑）處理比R（起壟）增加10%，比CK（對照）增加17%，R（起壟）比CK（對照）增加6%，D（抗旱種衣劑）比CK（對照）增加3%?？傮w表現(xiàn)為起壟+抗旱種衣劑＞起壟＞抗旱種衣劑＞平地，方差分析顯示，F(xiàn)=4.003，P=0.0195。種衣劑結(jié)合起壟處理玉米籽粒產(chǎn)量顯著高于平地種植，而單獨的種衣劑處理或起壟處理與對照相比差異不顯著，說明種衣劑結(jié)合起壟栽培對增產(chǎn)有疊加效應(yīng)。

表1 各處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的比較

3 結(jié)論與討論

種衣劑具有高效、經(jīng)濟、安全、持效期長等特點，對環(huán)境及人畜安全，能提高種子的抗逆境（干旱、低溫、缺氧等）能力，其使用成本低，應(yīng)用前景廣闊[22]。目前市場上抗旱種衣劑良莠不齊，低效高毒高殘留的制劑依然存在，以環(huán)保高效內(nèi)吸性的殺蟲劑與殺菌劑為病蟲害防治材料還未大量應(yīng)用[23]。本研究中發(fā)現(xiàn)，單純經(jīng)抗旱種衣劑處理后，玉米出苗率比CK增加了12.1%，主要生育期表層（0?15cm）土壤含水率與CK差別不大，關(guān)鍵生育期葉綠素SPAD以及籽粒產(chǎn)量均略高于CK，差異不顯著，可見，抗旱種衣劑處理對提高干旱、偏干旱區(qū)玉米出苗率的作用比較明顯，其它方面作用不顯著。但本實驗中所用玉米專用抗旱種衣劑以天然的抗旱物質(zhì)為核心，環(huán)保型高效殺蟲防蟲材料為制劑，含有植物激素、營養(yǎng)元素、吸水劑等成分，容易被作物吸收利用，在土壤中無毒害物質(zhì)殘留，環(huán)保安全，與董永儀等[22,24]的研究結(jié)果一致。這種高效環(huán)保的種衣劑取代高毒低效種衣劑在作物上應(yīng)用是可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

在干旱、偏干旱地區(qū)，起壟種植技術(shù)以保墑、抗倒伏等優(yōu)勢，普遍應(yīng)用在玉米、高粱、馬鈴薯等作物上。本實驗發(fā)現(xiàn)，起壟栽培玉米出苗率比CK增加了7.2%，主要生育期表層（0?15cm）土壤含水率明顯高于CK處理，關(guān)鍵生育期（拔節(jié)期）葉綠素SPAD以及產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀比較高，僅次于起壟+抗旱種衣劑處理?？梢?，起壟培土種植，由于行距大，利于土壤通風(fēng)透水，扎根深，保水保墑，增加單位面積穗數(shù)，達到增產(chǎn)效果。這與前人的研究結(jié)論一致[25?26]。

抗旱種衣劑處理對玉米苗期生長貢獻大，能促進玉米種子吸水，比無種衣劑處理出苗早1～2d，出苗率提高，并可增加玉米穗數(shù)；生長后期起壟保墑處理的抗旱效果顯著，可增加作物穗粒數(shù)和千粒重?？购捣N衣劑與起壟技術(shù)（起壟+抗旱種衣劑）相結(jié)合，將保苗與增產(chǎn)兩方面優(yōu)勢疊加，使得玉米出苗率比CK增加了18.3%，生育期縮短7d左右，表層（0?15cm）土壤含水率提高10%以上，拔節(jié)期葉片葉綠素SPAD平均值分別為各處理中最高，產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀也最高。同時使用新型的起壟局部施肥一體機，肥料集中在壟上0?20cm土層，分布在根部周圍，有利于作物吸收，化肥在土壤中殘留量少，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)估計，每公頃削減硝態(tài)氮殘留100kg以上，該栽培模式在大幅度提高產(chǎn)量的同時，也提高了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

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Effect of Drought-resistant Agent and Ridged Cultivation on Maize Growth and Yield

LI Qiao-zhen1, DING Jun-jun1, LI Yu-zhong1,2, XU Chun-ying1, GUO Jia-xuan3, MAO Li-li1, SUN Dong-bao1

(1. Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development in Agriculture, CAAS/Key Laboratory of Dry- land Agriculture, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 2.Environmental Stable Isotope Laboratory，CAAS, Beijing 100081；3.Beijing University of Agriculture, Beijing 102206)

In order to solve the problems of drought in maize seeding season, difficulties in maize seedling emergence and poor seedling quality in northern China, authors developed a drought-resistant agent by selecting suitable drought-resistant substances such as oligosaccharides, chitin, humates and various kinds of additives to ensure seed vigor in the soil and seed emergence rate. By using drought-resistant agent and the ridge planting technique, the field experiment was conducted, consisting of 4 treatments: ridge planting and drought-resistant agent (RD), ridge planting (R), drought-resistant agent (D), and flat planting (CK). The results of the field experiment showed that the application of drought-resistant agent to maize seed could advance the emergence for 1 to 2 days and reduce the fertility period for about one week. Compared with the control, the emergence rate of RD, R, and D treatments increased by 18.3%, 7.2%, and 12.1%, respectively; and the yield increased by 17%, 6%, and 3%, respectively. The results indicated that the drought-resistant agent combined with ridging technique could promote seedling emergence rate, growth and yield of maize.

Drought-resistant agent; Ridge planting technique; Maize; Seeding emergence rate; Yield

收稿日期：2018?02?15

通訊作者。E-mail：liyuzhong@caas.cn

國家“十二五”科技支撐計劃（2011BAD32B03）；國家自然基金（41473004；41301553；41501318；41701308）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項（No.BSRF201716）；農(nóng)業(yè)水資源與水土環(huán)境創(chuàng)新團隊

李巧珍（1971?），女，碩士，副研究員，主要從事旱作節(jié)水研究。E-mail：liqiaozhen@caas.cn

10.3969/j.issn.1000?6362.2018.08.003

李巧珍,丁軍軍,李玉中,等.種衣劑和起壟栽培對玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2018,39(8):512?517