培土高度對(duì)玉米節(jié)根數(shù)量和直徑的影響

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(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130102；2.敦化市沙河沿鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，吉林 敦化 133700；3.敦化市翰章鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 敦化 133700)

0 引 言

中耕培土是玉米生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的耕作方法之一,培土在大田管理中占有重要地位。培土不僅可以提高中耕的效果，還可以防止作物倒伏，保蓄土壤水分以及增加土壤溫度等[1-4]。鮑菊等研究結(jié)果顯示適宜的培土次數(shù)能顯著提高微型薯產(chǎn)量[5]。在玉米的研究中，Ahmad等研究認(rèn)為中耕培土可以顯著增加巴基斯坦的玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[6]。培土可促進(jìn)大豆和花生生長(zhǎng)發(fā)育[7-8]。黃承生和倪金應(yīng)對(duì)培土進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，由于烤煙植株有易生不定根的特點(diǎn)，高培土可以使煙株莖節(jié)基部產(chǎn)生新根，并可以提高烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)[9]。Thomas和Kaspar報(bào)道起壟可以顯著增加玉米的節(jié)根數(shù)量[10]。關(guān)于培土高度的研究，關(guān)文藝和郭朝山在棉花中的研究認(rèn)為中耕15 cm、培土5 cm的處理方式可以使棉花主根長(zhǎng)度增加，支根增多[3]。崔國(guó)文等在紫花苜蓿中的研究認(rèn)為培土高度10 cm最為適宜[11]，谷永麗等報(bào)道綠蘆筍在內(nèi)蒙古西遼河平原培土厚度為5～10 cm較好[12]。

雖然培土對(duì)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育有益，但是培土高度如何影響玉米根系還不是很清楚。因此，開(kāi)展培土高度對(duì)玉米節(jié)根影響的研究，可以幫助我們進(jìn)一步明確培土技術(shù)原理，為中耕培土提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)試方法

試驗(yàn)地點(diǎn)位于中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所德惠試驗(yàn)基地(44°12′N(xiāo)，125°34′E)。試驗(yàn)田土壤為黑土。于春季整地，但不起壟，采用平播的方式。5月1日進(jìn)行播種，播種采用人工點(diǎn)播方式進(jìn)行。每穴2株，于三葉期進(jìn)行定苗，每穴留一株。試驗(yàn)田行距0.65 m，品種為鄭單958(簡(jiǎn)稱(chēng)“ZD”)和先玉335(簡(jiǎn)稱(chēng)“XY”)。于玉米五、六葉期進(jìn)行培土處理。培土借助PVC管進(jìn)行，PVC管的直徑為 20 cm，兩端無(wú)底。使用時(shí)，將PVC管套在玉米植株周?chē)?，調(diào)整PVC管的位置，使玉米植株處于PVC管的正中央，將事先過(guò)篩的土壤填入PVC管中，直至土壤表面與管壁平齊，用以模擬培土過(guò)程。不套管的玉米植株作為對(duì)照，記為CK。處理1的PVC管高度為8 cm，記為H1；處理2的PVC管高度為15 cm，記為H2。采用小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，每小區(qū)8壟，壟長(zhǎng)10 m，3次重復(fù)。其它田間管理措施均和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)田相同。

于玉米灌漿期取樣，每小區(qū)選取有代表性的植株3株，對(duì)其節(jié)根進(jìn)行取樣。取樣時(shí)，按照不同節(jié)根在主莖的不同位置分別計(jì)數(shù)，并用游標(biāo)卡尺測(cè)定植株與節(jié)根連接處下方5 cm處的直徑。未入土的根系并未計(jì)算在內(nèi)[13]。自莖節(jié)基部向上，節(jié)根層分別記為P1、P2、……P9[14]。

1.2 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0軟件對(duì)不同類(lèi)型根數(shù)量和直徑進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 培土高度對(duì)玉米第一層至第六層節(jié)根數(shù)量的影響

圖1為玉米第一層至第六層節(jié)根數(shù)量的總和。從圖中可見(jiàn)，不同品種間第一層至第六層節(jié)根的總和差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，而培土高度對(duì)第一層至第六層節(jié)根的總和的影響差異未達(dá)到顯著水平。

注：T為玉米品種，H為培土高度，T×H為品種和培土高度互作。下同。Note:T:Maize variety,H:Earthing-up height,T×H:Interaction of variety and earthing-up height.The same is as below.圖1 不同培土高度下P1至P6節(jié)根總和Fig.1 Total number of nodal roots from P1 to P6

2.2 培土高度對(duì)玉米第七層、第八層和第九層節(jié)根數(shù)量的影響

玉米第七層、第八層和第九層節(jié)根的數(shù)量見(jiàn)圖2。不同品種玉米第七層、第八層和第九層節(jié)根數(shù)量差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。 第七層和第八層節(jié)根的數(shù)量先玉335顯著高于鄭單958(P<0.05)，而第九層則是鄭單958顯著高于先玉335(P<0.05)。而培土高度對(duì)第七層和八層節(jié)根數(shù)量的影響趨勢(shì)是隨著培土高度增加，節(jié)根數(shù)量有增加趨勢(shì)，但其差異未達(dá)到顯著水平。而第九層節(jié)根數(shù)量，在不同培土高度之間差異達(dá)顯著水平，趨勢(shì)是隨著培土高度的增加，其節(jié)根數(shù)量顯著增加(P<0.05)。

圖2 不同培土高度下P7、P8和P9節(jié)根的數(shù)量Fig.2 Number of nodal roots of P7,P8 or P9 in different earthing-up height

2.3 培土高度對(duì)單株玉米節(jié)根數(shù)量的影響

不同培土高度下單株玉米節(jié)根數(shù)量，見(jiàn)圖3。培土高度對(duì)單株玉米節(jié)根總數(shù)產(chǎn)生顯著影響，與未進(jìn)行培土植株相比較，培土顯著提高了植株的單株節(jié)根數(shù)量(P<0.05)，其中H2處理的節(jié)根數(shù)量最高。與CK相比，ZD的H2處理節(jié)根數(shù)增加了13.8%，XY的節(jié)根總數(shù)增加了7.4%。不同品種相比，單株節(jié)根數(shù)量在品種間的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

2.4 培土高度對(duì)玉米第七層、第八層和第九層節(jié)根直徑的影響

玉米第七層、第八層和第九層節(jié)根的節(jié)根直徑，見(jiàn)圖4。第七層節(jié)根直徑在不同處理和品種間差異均未達(dá)到顯著水平，而培土高度對(duì)第八層和第九層次生根直徑產(chǎn)生顯著影響(P<0.05)。對(duì)于第八層次生根而言，培土處理使其直徑下降，與未培土植株(CK)相比，差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，但不同品種間差異未達(dá)到顯著水平。而第九層節(jié)根直徑在不同品種間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。

3 討 論

培土使作物所在土壤的理化性狀發(fā)生改變[1-4,15]，這種改變影響玉米根系的發(fā)生和生長(zhǎng)，并最終體現(xiàn)在節(jié)根數(shù)量上(圖1-圖3)。我們關(guān)于培土對(duì)節(jié)根數(shù)量的影響結(jié)果證明了前人的研究結(jié)論。我們的研究結(jié)果還表明，培土對(duì)玉米節(jié)根的影響與根系所在位置有關(guān)。最高層的節(jié)根(氣生根)所受到的影響最為顯著，培土高度為15 cm的單株玉米節(jié)根最多。

圖3 不同培土高度下單株玉米節(jié)根的總量Fig.3 Total number of nodal roots per plant in different earthing-up height

圖4 不同培土高度下單株玉米節(jié)根直徑Fig.4 Diameter of nodal roots at P7,P8 or P9 in different earthing-up height

玉米是單株生產(chǎn)力較大的作物，其高大的植株需要強(qiáng)有力的根系固定和支撐。玉米節(jié)根，尤其是較高莖節(jié)上的節(jié)根(氣生根)在這一過(guò)程中起著重要作用。我們的研究結(jié)果顯示，培土高度為15 cm的單株玉米節(jié)根最多，且這種增加主要是較高莖節(jié)上的節(jié)根數(shù)量的增加。所以，培土對(duì)于玉米植株的固定和支撐是有一定積極作用的。

培土不僅對(duì)節(jié)根的數(shù)量產(chǎn)生影響，同樣，培土也對(duì)節(jié)根直徑產(chǎn)生影響(圖4)。其中以第八層和第九層的節(jié)根直徑受到的影響最為顯著。但是，培土并未使其直徑增加，而是使其有所下降。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能與地上吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向根系的分配有關(guān)。