不同玉米品種田間耐深播特性研究

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 蘭州 730070)

提高播種質(zhì)量是玉米幼苗達(dá)到齊、全、勻、壯的基礎(chǔ)，而播種質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)就是適宜一致的播種深度。出苗率是衡量播種深度是否適宜的重要指標(biāo)，玉米出苗率和出苗時(shí)間在很大程度上決定玉米生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量。因此，只有適宜的播種深度，才有利于幼苗健康生長(zhǎng)[1]。玉米的播種深度在生產(chǎn)上一般為3～5 cm，播種深度對(duì)種子出苗有極其重要的影響[2]。玉米播深一致，能夠在很大程度上提高玉米群體的整齊度，好的整齊度能夠發(fā)揮作物的群體優(yōu)勢(shì)，從而提高玉米的產(chǎn)量。同時(shí)整齊一致的作物群體能夠抑制雜草的生長(zhǎng)，也能在一定程度上防止病蟲害的發(fā)生，為玉米高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。當(dāng)播種深度較深，且種子又能頂土出苗時(shí)，其深層土壤提供的水分也較多，抗旱和抗倒伏能力也較強(qiáng)；而且種子播種較深時(shí)，表明土層疏松，更有利于雨水滲入土壤。但苗期若遇到干旱，出苗能力下降，保苗率降低，嚴(yán)重影響田間出苗數(shù)[3]。玉米是稀播，獨(dú)桿，單穗作物，自身調(diào)節(jié)能力很小，不能通過(guò)分蘗來(lái)調(diào)節(jié)穗數(shù)。因此玉米幼苗的缺少極容易造成玉米穗數(shù)減少，產(chǎn)量降低[4]。目前，根據(jù)玉米高產(chǎn)科研實(shí)踐提出了“玉米想高產(chǎn)，七分種，三分管”的觀點(diǎn)，突出了播種質(zhì)量對(duì)玉米生產(chǎn)的重要性。不同類型玉米種子所適應(yīng)的品種播種深度也不盡相同，馬齒型和半硬粒型品種可適當(dāng)深播，半馬齒型和硬粒型品種應(yīng)適當(dāng)淺播，以提高出苗率。在西北地區(qū)大田表面有一定厚度的干土層，如果玉米播種深度較淺，玉米難以吸收足夠的水分而發(fā)芽，即使勉強(qiáng)發(fā)芽了，玉米幼苗也比較弱，不利于后期產(chǎn)量形成[5]。反之，播種較深能夠得到更多的水分，種子可以吸收足夠的水分萌動(dòng)發(fā)芽，但是由于種子所攜帶的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限且深層土壤氧氣含量較低，萌發(fā)中的種子很容易受土壤病原菌和害蟲的影響，使種子腐爛，最終玉米幼苗也不能正常生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致其死亡或形成弱苗[6]。因此，耐深播品種的選育對(duì)于西北干旱，半干旱地區(qū)玉米產(chǎn)量的提高具有重要意義。

本試驗(yàn)對(duì)4個(gè)不同玉米品種的耐深播特性進(jìn)行研究，揭示4個(gè)玉米品種播深閾值及其耐深播特性差異，明晰在不同播種深度下玉米發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽鞘長(zhǎng)勢(shì)及干物質(zhì)積累情況，明確玉米品種對(duì)不同播種深度的響應(yīng)以及不同玉米品種的耐深播特性差異，為甘肅旱區(qū)玉米種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 材 料

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)平?jīng)鲇衩子N站提供的4個(gè)玉米品種(甘農(nóng)116、甘農(nóng)118、富農(nóng)821、富農(nóng)340)作為試驗(yàn)材料。

1.2 方 法

1.2.1材料種植

試驗(yàn)于2017年4月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作物實(shí)訓(xùn)園中進(jìn)行，選取甘農(nóng)116、甘農(nóng)118、富農(nóng)821和富農(nóng)340等4個(gè)品種的飽滿一致的種子作為播種材料。2017年4月播種，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每小區(qū)3行，行長(zhǎng)3 m，行距50 cm，小區(qū)面積4 m2。播種深度依次為5 cm、10 cm、15 cm，并在田間做好標(biāo)記。播種前結(jié)合翻地施農(nóng)家肥作為底肥，拔節(jié)期施尿素450 kg·hm-2，按照大田生產(chǎn)管理試驗(yàn)田。

1.2.2指標(biāo)測(cè)定

幼苗發(fā)育至3葉期時(shí)將幼苗連根取回實(shí)驗(yàn)室，每處理選取整體一致的幼苗6株進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定并記錄[8]。

胚芽鞘長(zhǎng)度：從胚芽鞘節(jié)到胚芽鞘頂端的距離；

中胚軸長(zhǎng)度：種子到胚芽鞘之間的距離；

中胚軸與胚芽鞘之和：種子到胚芽鞘之間的距離；

根長(zhǎng)：最長(zhǎng)根的長(zhǎng)度；

苗長(zhǎng)：中胚軸和胚芽鞘結(jié)合點(diǎn)以上的長(zhǎng)度。

幼苗的干物質(zhì)積累狀況測(cè)量：取整齊一致的幼苗6 株，分別取根部、中胚軸和葉片先在105 ℃下殺青1 h，隨后在85 ℃烘至恒重，分別稱其干重，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄并分析[8]。

1.2.3出苗率和出苗時(shí)間

以幼苗出土2 cm為出苗標(biāo)準(zhǔn)，記錄開始出苗、50%出苗、結(jié)束出苗的時(shí)間，計(jì)算最終出苗率。

1.2.4室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率

每處理100粒種子，4次重復(fù)。在發(fā)芽盒中放置3 cm的消毒沙子，用蒸餾水濕潤(rùn)攪拌均勻，然后將種子均勻的排列在沙上，再蓋上2 cm濕沙，放入25 ℃人工氣候箱中。第4天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，第7天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析，考慮1%及5%的置信水平，應(yīng)用最小顯著差異法(LSD)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個(gè)玉米品種播種前室內(nèi)發(fā)芽率的測(cè)定

由表1可看出，4個(gè)品種的發(fā)芽率都在90%以上，可進(jìn)行田間播種試驗(yàn)。其中富農(nóng)340的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率最高，說(shuō)明具有較強(qiáng)的發(fā)芽能力。

表1 各品種在實(shí)驗(yàn)室條件下發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的測(cè)定

品種發(fā)芽勢(shì)/%發(fā)芽率/%甘農(nóng)11668aA92bA甘農(nóng)11864bA91bB富農(nóng)82172aA93aA富農(nóng)34078aA95aA

注：表中小寫字母和大寫字母分別代表0.05顯著水平和0.01極顯著水平。下同。

表2 播種深度對(duì)不同玉米品種出苗率、根干重和苗干重的影響

品種播深/cm出苗率/%根干重/g苗干重/g567aA1.47aA2.26bC甘農(nóng)1161053bB0.97aB3.74aA1513cC0.63bB1.67bB573aA1.66aA1.62cB富農(nóng)8211060bB1.62aA2.73aA1520cC1.88aA1.73bA583aA1.62aA2.73aA富農(nóng)3401070bB1.11aA2.39bA1513cC0.81bB0.43cB571aA0.51cC1.70aA甘農(nóng)1181053bB0.52bB1.06aB1517cC1.04aA0.34bC

2.2 4個(gè)玉米品種在不同播種深度下的出苗率及干物質(zhì)積累

由表2可知，4個(gè)玉米品種出苗率隨著播種深度的增加逐漸降低，各品種趨勢(shì)相同。根干重隨著播種深度的增加也表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)，而富農(nóng)821略有不同，10 cm播深的根干重較15 cm重。苗干重的變化較復(fù)雜，甘農(nóng)116在10 cm播深條件下有較大的苗干重，比5 cm，15 cm播深情況下分別高出10.8%和28.6%，具有顯著性。富農(nóng)821在10 cm播深時(shí)苗干重最大，分別比5 cm、15 cm高出36.9%和57.8%。甘農(nóng)116和富農(nóng)821在10 cm播深情況下苗長(zhǎng)較長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)較好，具有較大的苗干重。富農(nóng)340在5 cm播深時(shí)具有較大的苗干重，比10 cm和15 cm播深分別高出11.4%和45.24%，具有顯著性。甘農(nóng)118在5 cm播深時(shí)比10 cm和15 cm高出15.2%、43.3%。富農(nóng)340和甘農(nóng)118在5 cm時(shí)幼苗長(zhǎng)勢(shì)較好，具有較大的苗干重，且在15 cm時(shí)苗干重最低。

表3 不同播深對(duì)不同玉米品種各個(gè)性狀的影響

品種播深/cm胚芽鞘長(zhǎng)度/cm中胚軸長(zhǎng)度/cm苗長(zhǎng)/cm根長(zhǎng)/cm鮮重根冠比/%干重根冠比/%58.93bB1.50cC29.6bB12.6bB1.09aA0.98aA甘農(nóng)1161010.57aA3.10bB36.07aA36.07aA0.47cB0.5bA155.57cC5.43aA23.37cC13.23bB0.8bA0.67bA55.23bB2.63bB24.33bB14.2bB1.3aA1.26aA富農(nóng)821109.77aA5aA30.67aA14.03bB0.78bB0.81bA155.2bB6.2aA30.27aA19.03aA1.42aA1.33aA52.73bB4.27aA36.0aA14.23aA0.76bB0.78bB富農(nóng)340106.2aA4.57aA36.0aA15.97aA0.69bB0.66bB152.63bB5.3aA29.0bB13.5aA1.7aA2.39aA56.8aA2.6bA23.67bB14.1aA1.32bB1.04bB甘農(nóng)118105.43aA3.77aA29.33aA10.93bB0.83bB0.69bB154.47aA1.7cB14.47cC11.07bB4.32aA3.88aA

2.3 4個(gè)玉米品種在不同播種深度下的生長(zhǎng)性狀

由表3可看出，在5，10 cm和15 cm的播種深度下，甘農(nóng)116和富農(nóng)821的胚芽鞘長(zhǎng)度隨著播種深度的增加而增加，而富農(nóng)340和甘農(nóng)118胚芽鞘長(zhǎng)度的最大值出現(xiàn)在10 cm播種深度下，播深5 cm和15 cm時(shí)均較10 cm時(shí)小。中胚軸長(zhǎng)度隨著播種深度的增加總體呈上升趨勢(shì)。甘農(nóng)116、富農(nóng)821和甘農(nóng)118的苗長(zhǎng)均隨播種深度增加而降低。富農(nóng)340在 5 cm和10 cm播深時(shí)根長(zhǎng)大致相同，15 cm播深苗長(zhǎng)最小。由此可見，各品種對(duì)不同播深的反應(yīng)不同，10 cm播深條件下4個(gè)品種的整體表現(xiàn)較好，超過(guò)10 cm時(shí)各品種的幼苗整體性狀表現(xiàn)較差。

2.4 5 cm播種深度下4個(gè)玉米品種出苗率及干物質(zhì)積累情況

播種深度對(duì)4個(gè)玉米品種的出苗率、根干重、苗干重均有顯著影響。在大田5 cm播深條件下，富農(nóng)340的出苗率較甘農(nóng)116、富農(nóng)821、甘農(nóng)118高10%。播深5 cm在干物質(zhì)積累方面富農(nóng)821和富農(nóng)340根干重較顯著，甘農(nóng)116和甘農(nóng)118的根干重較低。富農(nóng)340和甘農(nóng)116苗干重較其余2個(gè)品種顯著(表4)。

2.5 10 cm播種深度下4個(gè)玉米品種出苗率及干物質(zhì)積累情況

在大田10 cm播深條件下，富農(nóng)340的出苗率較富農(nóng)821、甘農(nóng)116、甘農(nóng)118分別高出10%，17%，17%，差異顯著。根干重富農(nóng)340、甘農(nóng)116、甘農(nóng)118分別較富農(nóng)821降低了34.48%、40.12%和67.90%。苗干重甘農(nóng)116和富農(nóng)821較高，富農(nóng)340和甘農(nóng)118較低，差異顯著(表5)。

表4 5 cm播深下出苗率及干物質(zhì)積累情況

品種出苗率/%根干重/g苗干重/g甘農(nóng)11673bC0.76bA2.26aB富農(nóng)82173bB1.66aA1.62bC富農(nóng)34083aA1.62aA2.73aA甘農(nóng)11873bC0.51bA0.57cC

表5 10 cm深播下出苗率及干物質(zhì)積累情況

品種出苗率/%根干重/g苗干重/g甘農(nóng)11653bB0.97aA3.74aA富農(nóng)82160aA1.62aA2.73aA富農(nóng)34070aA1.11aA2.39aB甘農(nóng)11853bC0.52bB1.06bC

2.6 15 cm播種深度下4個(gè)玉米品種出苗率及干物質(zhì)積累情況

在15 cm播深條件下，4個(gè)玉米品種出苗率均較低，其中富農(nóng)821較高，比甘農(nóng)118高出3%，比甘農(nóng)116和富農(nóng)340高出7%，差異不顯著性。富農(nóng)821的根干重較大，分別比甘農(nóng)118、富農(nóng)340、甘農(nóng)116高出44.68%、56.91%和66.49%，差異顯著。富農(nóng)821和甘農(nóng)116的苗干重比富農(nóng)340和甘農(nóng)118高，具有顯著性(表6)。15 cm播深下種子在萌發(fā)時(shí)由于干物質(zhì)不足而出土困難，故而發(fā)芽率較低。

表6 15 cm播深下出苗率及干物質(zhì)積累情況

品種出苗率/g根干重/g苗干重/g甘農(nóng)11613aA0.63dB1.67aA富農(nóng)82120aA1.88aA1.73aA富農(nóng)34013aA0.81cA0.43bB甘農(nóng)11817aA1.04bA0.34cB

表7 不同播種深度下各品種生長(zhǎng)指標(biāo)方差分析

變異來(lái)源自由度F值出苗率/%根干重/g苗干重/g胚芽鞘長(zhǎng)度/cm中胚軸長(zhǎng)度/cm苗長(zhǎng)/cm根長(zhǎng)/cm品種間384.122**0.297**2.414**2.4991.910**0.212**0.146**播深間2156.137**0.377**1.636**0.843**3.6020.150**0.006**品種×播深612.106**0.216**3.392**4.156**0.218**0.275**0.285**

注：表中數(shù)據(jù)后“*”和“**”分別表示相關(guān)性達(dá)5%和1%顯著水平。

2.7 4個(gè)玉米品種在不同播種深度下干物質(zhì)積累情況分析

由表7可知，各品種在不同播深下除了品種和胚芽鞘長(zhǎng)度、播深和中胚軸長(zhǎng)度沒有顯著相關(guān)性以外，出苗率、根干重、苗干重、胚芽鞘長(zhǎng)度、中胚軸長(zhǎng)度、苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)在品種間、播深間和品種×播深間均有極顯著相關(guān)性，由此可見這6個(gè)性狀在遺傳上存在差異，對(duì)于不同播深的反應(yīng)不同，因此對(duì)于播種深度的研究很有必要。對(duì)于耐深播的品種應(yīng)適當(dāng)深播，對(duì)于不耐深播的品種應(yīng)盡可能避免深播。

3 討 論

玉米是我國(guó)主要的糧食作物之一，也是重要的飼用、工業(yè)原料，但玉米生產(chǎn)仍然存在較大問(wèn)題，播種質(zhì)量差，如播種粗放造成種子播深不一致，種子出苗率低，出苗質(zhì)量差等現(xiàn)象，影響玉米的產(chǎn)量形成。同時(shí)播種深度影響玉米幼苗活力及根系生長(zhǎng)，播種過(guò)深根冠比較低，從而影響玉米的生長(zhǎng)；在干旱地區(qū)，播種較淺種子不易萌發(fā)，玉米的出苗率降低，影響玉米生產(chǎn)[7]。玉米出苗的因素主要有種子的遺傳差異，不良?xì)夂?，整地質(zhì)量粗放以及播種技術(shù)等[8]。種子的萌發(fā)率高低直接影響出苗率，但是種子的萌發(fā)率高并不能保證較高的出苗率，還需要考慮播種深度等因素，故而出苗率是衡量播種深度是否適宜的重要指標(biāo)[9]。本試驗(yàn)在不同播深條件下，對(duì)4個(gè)玉米品種的相關(guān)特性進(jìn)行分析，隨著播種深度的增加，所有參試品種的田間出苗率降低，當(dāng)播深增加時(shí)建議適當(dāng)增加播種密度，以保證正常的田間出苗率。當(dāng)播深達(dá)到15 cm時(shí)，出苗嚴(yán)重受阻，4個(gè)品種的田間出苗率都較低。當(dāng)播深達(dá)到10 cm時(shí)，富農(nóng)340和富農(nóng)821的各性狀綜合表現(xiàn)最好。通過(guò)室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的結(jié)果與深播后田間出苗率的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)高的玉米品種在深播后未必有較好的田間出苗質(zhì)量。而富農(nóng)340在室內(nèi)發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)上較其他品種都高，與田間出苗率結(jié)果相同，說(shuō)明單獨(dú)的室內(nèi)發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)結(jié)果不能作為鑒定耐深播的指標(biāo)。同時(shí)播深不一致或播種較深(大于10 cm)顯著降低出苗率，幼苗性狀表現(xiàn)較差，不利于幼苗的干物質(zhì)積累，玉米的生長(zhǎng)較差，最終影響玉米的生產(chǎn)。

干旱是影響玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要限制因子，選擇耐深播品種是抵御干旱、提高玉米產(chǎn)量的有效途徑之一。研究表明，在播深為20 cm時(shí)華北地區(qū)長(zhǎng)根莖耐深播品種能正常出苗，解決了干旱地區(qū)產(chǎn)量不高不穩(wěn)的問(wèn)題[10-12]。目前，對(duì)玉米自交系的耐深播研究較多，對(duì)雜交品種來(lái)說(shuō)很少。本研究表明，5 cm和10 cm的播種深度下，4個(gè)玉米品種幼苗的胚芽鞘生長(zhǎng)較好，大于10 cm，由于種子中沒有足夠的養(yǎng)分供應(yīng)生長(zhǎng)等因素，幼苗活力降低。說(shuō)明玉米的耐深播特性受到生態(tài)條件、品種遺傳特性等因素影響。因此，在不同生態(tài)條件下玉米品種的耐深播特性還有待進(jìn)一步研究。