打穴方式對辣椒苗緩苗期生長狀況影響的試驗(yàn)研究

夏廣寶，郭 輝，葛 鵬，徐 陽，韓長杰

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引言

緩苗期和成活率是衡量作物移栽后生長狀況的重要指標(biāo)[1]。緩苗期期間，作物會重新扎根，根系中除少數(shù)主根外，大部分根會失去吸收養(yǎng)分的能力，秧苗會出現(xiàn)不同程度的打蔫現(xiàn)象。緩苗期內(nèi)作物的生長狀況好壞直接影響作物能否按農(nóng)時開花及坐果。影響緩苗期作物生長狀況的因素來自多方面，包括氣候條件、土壤水肥供給、育苗方式和秧苗栽植方式等。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院毛樹春團(tuán)隊(duì)[2-7]對不同水分、不同溫度和不同光照程度下棉花幼苗在緩苗期丙二醛(MAD)含量、氧化物酶(POD)活性和過氧化氫酶(CAT)活性的變化趨勢，得出較高溫度和遮陰有助于緩苗期秧苗生長的結(jié)論。目前，針對秧苗栽植方式對緩苗期作物生長狀況的研究較少。南寧市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站曾永躍[8]針對水稻的不同插秧方式對緩苗期生長特點(diǎn)及生理機(jī)制進(jìn)行研究，得出機(jī)插秧、人工手插秧和人工手拋秧對秧苗緩苗期生長狀況影響有顯著差異的結(jié)論。

本文針對旱地作物使用機(jī)械栽植方式進(jìn)行栽植時不同打穴方式對作物緩苗期生長狀況的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究。以新疆烏魯木齊周邊土壤為栽植土壤，以氣候條件為條件，運(yùn)用不同的打穴方式，以作物葉片增長速度和真葉增長速度為評價指標(biāo)，得出打穴方式對辣椒苗生長狀況的影響規(guī)律，為后期實(shí)現(xiàn)機(jī)械化栽植提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

選用RS018大果尖椒苗為試驗(yàn)對象，苗齡為40天左右，秧苗高度為150～220mm，秧苗基質(zhì)為圓錐形基質(zhì)，由草炭、蛭石、珍珠巖按照體積比1∶1∶1配比而成。

試驗(yàn)土槽內(nèi)土壤厚度為400mm，長寬尺寸為900mm×900mm，土槽內(nèi)的土壤取自43°49′5″N、87°33′38″E，土層深度為0～400mm，種植前土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。將土壤中均勻混合N15%、P2O515%、K15%的復(fù)合肥1kg，動物有機(jī)肥1.5kg。參考烏魯木齊市周邊農(nóng)場的土壤力學(xué)特性參數(shù)(見表2)，經(jīng)過壓實(shí)和澆水，使土壤力學(xué)特性達(dá)到緊實(shí)度為72.34kPa，濕度為38.31%。

試驗(yàn)設(shè)備包括游標(biāo)卡尺、卷尺、溫度計(jì)、中心取土鉆頭、錐形沖頭和取土套筒。

1.2 試驗(yàn)方案

1.2.1 試驗(yàn)評價指標(biāo)

緩苗期和成活率是衡量作物移栽后生長狀況的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，秧苗成活率已達(dá)到100%，所以假設(shè)秧苗的成活率為1，僅對緩苗期作物生長狀況進(jìn)行試驗(yàn)。辣椒苗栽植后，會經(jīng)歷一段時間的緩苗期，緩苗期作物會重新扎根，根系中除少數(shù)主根外，大部分根會失去吸收養(yǎng)分的能力，秧苗會出現(xiàn)不同程度的打蔫現(xiàn)象。試驗(yàn)選取帶基質(zhì)的辣椒苗，基質(zhì)的養(yǎng)分供給很大程度上縮短了緩苗期的時間，使得緩苗期與正常生長期的區(qū)分不太明顯。因此，試驗(yàn)選取作物移栽后新長出的真葉大小達(dá)到初始真葉大小的時間作為試驗(yàn)指標(biāo)。

表1 土壤基本理化性質(zhì)測量表

表2 試驗(yàn)點(diǎn)土壤特性測量結(jié)果

1.2.2 試驗(yàn)因素與水平

機(jī)械栽植裝置的打穴方式主要有3種，即鴨嘴式、開溝式和鉆取式。其中，鴨嘴式栽植機(jī)構(gòu)和開溝式栽植機(jī)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，而鉆取式栽植機(jī)構(gòu)作為一種適用范圍較廣的栽植機(jī)構(gòu)并未被足夠重視。針對3種鉆取式栽植機(jī)構(gòu)(即中心取土鉆頭、錐形沖頭和取土套筒)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證何種打穴方式對種苗緩苗期生長狀況影響最小，為后期打穴機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供理論研究基礎(chǔ)。

不同打穴方式對整體土壤結(jié)構(gòu)的影響不同[9-12]。本試驗(yàn)以打穴方式作為試驗(yàn)因素，選取中心取土鉆頭、錐形沖頭和錐形套筒3種打穴方式作為試驗(yàn)水平，如圖1所示。中心取土鉆頭主要由切土葉片和排土套筒組成，如圖1(a)所示。打穴時，切土葉片將土壤切入排土套筒中，并排出穴孔，特點(diǎn)是對穴方式對穴坑孔側(cè)壁的擠壓力較小，穴孔側(cè)壁的變形較小。錐形沖頭即帶錐度的實(shí)心棒料，如圖1(b)所示。其打穴時，錐形沖頭直接旋轉(zhuǎn)鉆入土壤，在擠壓力作用下使穴孔成形，穴孔側(cè)壁和底部土壤結(jié)構(gòu)破壞較大。錐形套筒的形狀如圖1(c)所示。打穴時，錐形取土套筒壓入土壤，土壤變形并粘附在套筒內(nèi)壁，隨著套筒拔出，土壤被帶出孔穴。這種打穴方式對孔穴側(cè)壁和底部的擠壓力較小，穴孔變形量較小，故選取的試驗(yàn)因素及水平值如表3所示。

圖1 不同打穴方式的執(zhí)行器

表3 試驗(yàn)因素及水平

續(xù)表3

1.2.3 試驗(yàn)方法

1)秧苗初始數(shù)據(jù)測量。秧苗移栽前，將秧苗隨機(jī)分為3組進(jìn)行標(biāo)記序號(見圖2)，并對秧苗生長狀況的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，如表4所示。對比緩苗期前后1個月內(nèi)辣椒的生長狀況數(shù)據(jù)，所測量的參數(shù)主要包括：株高h(yuǎn)z(mm)、基質(zhì)直徑d(mm)、基質(zhì)高度hj(mm)和子葉片數(shù)(個)。株高h(yuǎn)z為基質(zhì)上表面到種苗真葉處的距離，基質(zhì)直徑d為基質(zhì)的平均直徑，基質(zhì)高度hj為基質(zhì)上、下表面的距離，子葉片數(shù)為單株辣椒苗上除真葉以外整株種苗上的子葉個數(shù)。

圖2 秧苗測量與標(biāo)記方法示意圖

表4 秧苗生長狀況參數(shù)記錄

Table 4 The parameter record of seedling growth condition

編號初始數(shù)據(jù)株高h(yuǎn)z/mm基質(zhì)高度hj/mm基質(zhì)直徑dj/mm子葉片數(shù)/片最終數(shù)據(jù)(30天)子葉片數(shù)/片花苞個數(shù)/個y1121039329244y12210422810173y1315043346195y1416545329170y15200462910213y16180453010242y1715040369150y1818043319162y2122038349184y2216541368216y23205393410293y24190423610164y2516043318213y26215433210170y27185453711193y2816546319250y3118543388236y3217544298204

續(xù)表4

編號初始數(shù)據(jù)株高h(yuǎn)z/mm基質(zhì)高度hj/mm基質(zhì)直徑dj/mm子葉片數(shù)/片最終數(shù)據(jù)(30天)子葉片數(shù)/片花苞個數(shù)/個y33215463011195y3417540328183y3516544299225y3624044369182y3719042318242y3817045329214

2)秧苗種植方式。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，根據(jù)隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)原則，秧苗的栽植布局按拉丁方方式排列[13-15]。隨機(jī)選取5×5標(biāo)準(zhǔn)拉丁方矩陣，設(shè)定24個試驗(yàn)分區(qū)，每種打穴方式重復(fù)8個小分區(qū)，設(shè)定打穴入土深度80～100mm左右，將秧苗按圖3所示布局進(jìn)行栽植。

圖3 秧苗栽植布局圖

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)于2017年5月27日～6月27日在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心附近的自制試驗(yàn)土槽內(nèi)進(jìn)行，得出秧苗新長出的真葉大小達(dá)到初始真葉大小所需時間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表5所示。

由方差分析試驗(yàn)結(jié)果(見表6)可知：錐形套筒方式打穴后，秧苗在緩苗期內(nèi)的生長狀況良好，真葉平均達(dá)標(biāo)時間為6.75天，時間最短，且在組內(nèi)方差值較小，方差=0.5。所以，套筒式打穴裝置對穴孔壁的影響最小，對土壤的結(jié)構(gòu)破壞最小，是較優(yōu)打穴方式。

利用EXCEL軟件進(jìn)行單因素方差分析，得出分析結(jié)果，如表6所示。當(dāng)顯著水平α=0.05和0.01、自由度為2和21時，F(xiàn)0.05(2,21)=3.466 800 112，F(xiàn)0.01(2，23)=5.780 416，F(xiàn)t=4.9>3.466 800 112,說明零假設(shè)不成立，即處理間差異達(dá)到極顯著水平，打穴方式對作物緩苗期生長狀況有顯著影響。

表4中，對比辣椒苗栽植到試驗(yàn)田內(nèi)30天后子葉片數(shù)和花蕾個數(shù)，y1j、y2j、y3j的子葉片數(shù)總增長分別為81、91、95片；y1j、y2j、y3j的花苞總共長出19、23、31個。套筒式打穴方式秧苗生長狀況良好，對作物的影響最小。

3 結(jié)論與討論

1)試驗(yàn)所使用的的土槽側(cè)壁為金屬制品，在光照情況下，向光面的溫度高于背光面的溫度，所測得的土壤溫度基本在14°～20℃范圍內(nèi)。采用隨機(jī)5×5正交拉丁方排布方式布局方式栽植秧苗，能夠最大限度地降低氣候條件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的影響。

2)辣椒屬于耐旱作物，試驗(yàn)的水分供給比較充裕，辣椒的葉片生長狀況良好，但坐果率并不一定高。由于試驗(yàn)條件的限制，試驗(yàn)周期只包括緩苗期在內(nèi)共1個月的時間，并未監(jiān)控到作物坐果收獲階段。辣椒生長1個月后，根系已經(jīng)完全長出基質(zhì)，延伸到土壤中，打穴方式對辣椒苗的影響已趨于穩(wěn)定。若后期需要進(jìn)行田間大樣本隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，可以以本試驗(yàn)為模板深入研究打穴方式對作物整個生長周期內(nèi)生長狀況的影響。

4)試驗(yàn)土槽內(nèi)施肥均勻，土槽地面平整，水分供給均勻，基本可以保證試驗(yàn)條件一致，對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響較小。

表5 生長天數(shù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表6 方差分析試驗(yàn)結(jié)果

差異源平方和SS自由度df均方MSFP-valueF0.01F0.05組間723.54.90.0179285.7804163.466800112組內(nèi)15210.714286總計(jì)2223