玉米流体穴播条件参数试验研究

辛明金，刘兰新，宋玉秋，孔爱菊，任文涛，房　飞

(沈阳农业大学工程学院， 辽宁 沈阳 110161)



玉米流体穴播条件参数试验研究

辛明金，刘兰新，宋玉秋，孔爱菊，任文涛，房飞

(沈阳农业大学工程学院， 辽宁 沈阳 110161)

摘要：以土壤含水量、种子浸泡时间、种液用量为试验变量，出苗率为试验指标，对玉米流体穴播条件进行了二次回归正交旋转组合试验。结果表明：土壤含水量、种液用量对出苗率影响显著， 随着二者数值的增大种子出苗率提高， 但二者的影响是非线性的， 在二者数值较大时， 对出苗率影响的变化趋势减缓并下降， 表明土壤总含水量过高对种子萌发出苗不利； 在试验条件下， 土壤含水量为7.12%、种液浓度为0.15%时，单位面积种液用量应低于5.6 m3·hm-2。种子浸泡时间对出苗率的影响不显著， 但播前浸泡可缩短或略去种子在田间的吸水膨胀过程， 使种子萌发出苗早。建立了确保玉米出苗率的种液用量与土壤含水量数学模型， 依此模型可根据土壤含水量确定种液施用量。

关键词：玉米；流体穴播；种液施用量；土壤含水量；出苗率

流体穴播结合了保水剂的抗旱保水作用[1-3]、播前浸种[4]、坐水播种[5]的优点，播种前将种子进行浸泡，使其吸足水分或催芽，然后将其放到含有一定量保水剂的液体(以下称种液)中，配制成流体播种悬浮液，然后将种子和液体按农艺要求的穴距同时播出。该技术施水量少，水分利用率高，对解决干旱缺水地区播种存在的出苗难、出苗率低、坐水量大等问题，确保粮食生产安全具有重要的现实意义[6]。

英国的国家蔬菜研究站于1972年开始了流体播种的研究工作。20世纪80年代，流体播种在美国佛罗里达用于香菜、芹菜播种，在威斯康星和俄亥俄用于芹菜播种，在北卡罗来纳用于烟草播种；英国则用于胡萝卜播种[7]。Kahn B A等研究了流体播种与传统播种方法对西兰花种子出苗率和成苗率的影响[8]；Fisher C G等将流体播种作为小粒种子菌类生物控制剂的有效载体[9]；Sanders D C等研究了植物生产促进剂和流体播种对胡萝卜成苗率的影响[10]。Bryan H H等对发芽辣椒种子进行了流体播种研究[11]。目前，世界上已有20多个国家组织推广流体播种技术和播种机研制[12]，但所研究流体播种机多为条播、撒播或喷播，且多用于蔬菜、花卉、牧草等小粒种子的播种，用于大粒种子的流体播种研究尚未见报道。

我国流体播种技术的研究和应用始于20世纪80年代中期，虽起步较晚，但发展较快。在小麦、芝麻、春花生、蔬菜、牧草、林木等种植和生产上进行了应用研究[13-15]。对抗旱保水剂的吸水倍数、吸水速率、酸碱适应性、不同肥料的适应性及保水能力等应用特性进行的试验研究[16-17]较多，但还少有关于保水剂施用的土壤含水量条件的研究。

在玉米流体穴播中，土壤含水量、种子浸泡时间、每穴种液用量等条件对种子出苗率及生长性状有很大影响，同时种液施用量又与土壤含水量状况有关，若种液浓度一定，应根据土壤含水量条件的不同确定不同用量；若用量一定，应根据土壤含水量条件调整种液浓度。本文在种液浓度相同的条件下，研究土壤含水量、种子浸泡时间、种液用量等条件对种子出苗率的影响，探讨种液施用量的土壤含水量条件，为流体播种技术的应用及其播种机具的研究提供依据。

1材料与方法

采取二次回归正交旋转组合设计法进行盆栽试验。选用博亚高能抗旱保水剂(产地：河北唐山；形状：颗粒状)，种液浓度为0.15%。玉米种子为东单60，该品种适宜辽宁等东北大部分地区。试验土壤取自沈阳棋盘山地区，土壤类型为棕壤，土壤质地为轻壤；试验前1个月取土，放置室内摊晾，自然干燥，以利于配制试验所需不同含水量的土壤；播种前两天配土，以保证土中水分均匀。试验用盆高15 cm,直径15 cm；试验指标为玉米出苗率。播种后每天8∶00测试并记录。

2试验方案

(1)

3出苗率与试验变量的回归模型

(2)

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

(3)

取种液用量为零水平即Z3=70ml时，出苗率与土壤含水量关系的数学模型为：

(4)

取土壤含水量为零水平即Z1=7.12%时，出苗率与种液用量关系的数学模型为：

(5)

表2　试验因素对出苗率影响的试验方案及试验结果

4试验因素对出苗率的影响

绘制土壤含水量与种液用量对出苗率的影响曲面，如图1所示。从图中可以看出土壤含水量和种液用量对出苗率的影响显著。在变化趋势上都是随着二者数值的增大出苗率提高；但二者共同作用是在其数值较小时对出苗率影响变化显著，在其数值较大时，对出苗率影响变化趋势减缓并下降，说明土壤总含水量过大，对种子萌发出苗不利。

在种液用量和土壤含水率一定的条件下，可分别得到出苗率与土壤含水量和种液用量的关系曲线如图2和图3所示。

表3　试验结果方差分析

图1　土壤含水量、种液用量对出苗率的影响

图2　出苗率与土壤含水量的关系

图3出苗率与种液用量的关系

Fig.3Effect of gel application rate on emergence rate

由图2可知，出苗率随土壤含水量的提高而增大，曲线和式(4)均可以说明土壤含水量对出苗率的影响是非线性的。图3是土壤含水量为零水平时，种液用量对出苗率的影响，在种液用量较少时，对出苗率影响显著，随种液用量的增加出苗率显著提高；随着种液用量的继续增加出苗率提高趋势变缓，大约在种液用量为100 ml以上呈下降趋势，说明施加较多种液造成土壤总含水量过高对种子萌发出苗不利。因此在土壤含水量为7.12%、种液浓度为0.15%时，若按玉米行距0.6 m、株距0.3 m,则单位面积种液用量应低于5.6 m3·hm-2。

5种液用量应用条件研究

由式(3)，为保证y出苗率，可得种液用量Z3和土壤含水量Z1关系的数学模型为：

Z3=185.89-11.35Z1-64.1×

(6)

由此式绘制出保证出苗率在80%～85%时，土壤含水量Z1和种液用量Z3的关系曲线如图4所示。由图可知，为保证正常的出苗率，随土壤含水量的降低必须增加种液用量。如土壤含水量为8%时，为保证80%的出苗率，需种液量45 ml；在同一土壤含水量下，要保证种子有较高的出苗率，则需要增加种液用量,如为保证85%的出苗率，需种液量为53 ml。在土壤含水量超过10%时，种液需求量较少，这与种子正常出苗条件是一致的。

图4保证出苗率的种液用量和土壤含水量的关系

Fig.4Gel application rate and soil moisture content

for essential emergence rate

6结论

分别建立了出苗率与每穴种液用量、土壤含水率的关系模型,二者对出苗率的影响为非线性，其数值较小时，对出苗率影响显著，其数值较大时，对出苗率影响变化趋势减缓并下降，表明施加较多种液或土壤总含水量过高对种子萌发出苗不利。在土壤含水量为7.12%、种液浓度为0.15%时，每穴种液用量不应超过100 ml，单位面积种液用量应低于5.56 m3·hm-2。这一用量远低于坐水播种7.5～75 m3·hm-2[5]的用水量，保水剂的应用起到了节水作用。建立了保证出苗率的土壤含水率与每穴种液用量之间的数学模型，由该模型可根据土壤含水量情况来确定流体播种时的种液施用量。

试验中种子浸泡时间对出苗率影响不显著，但播前浸泡可缩短或略去种子在田间的吸水膨胀过程，为萌发提供充足的水分保证，种子萌发、出苗早，并且保水剂的缓释作用可以保证出苗后一段时期内作物生长需要[1-2,14,16-17]。因此，流体播种适于干旱、半干旱地区的播种作业，对保证正常农业生产具有重要现实意义。

参 考 文 献：

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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

中图分类号：S223.2+5；S352.5

文献标志码：A

作者简介：辛明金(1968—)，男，山东枣庄人，博士，副教授，主要从事农业生产机械化技术与装备研究。 E-mail: xinmj2005@163.com。

基金项目：国家自然科学基金项目(51275319)

收稿日期：2015-01-08

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.24

文章编号：1000-7601(2016)01-0154-05