开沟深度对玉米茎秆强度和产量的影响

李小霞， 靳鲲鹏， 李万星， 李丹， 曹晋军

(山西农业大学 谷子研究所，山西 长治 046001)

山西省玉米播种面积占全省作物播种面积的40%以上[1]，是山西省主要种植作物，但75%的玉米种植在旱区。在全球气候逐渐变暖的背景下，干旱越来越严重，主要是因为降雨量逐年减少，且降雨主要集中在7—9月，这3个月的降雨量达到年均总降雨量的85%以上，这种情况下，春旱尤其严重[2]。北方春季土壤表层蒸发快，含水量低，播种时土壤墒情低，导致种子不能充分吸收水分膨胀发芽[3]，严重影响出苗时间和出苗率[4-5]，幼苗长势变差，导致作物减产。研究[6]表明，玉米出苗时间每推迟1 d，减产2.9%，出苗率每下降10%，减产9.2%。即使玉米出苗后，也需要足够的水分保证其正常生长，在幼苗期进行水分胁迫试验发现，玉米对水分胁迫极其敏感[7-8]。

深播可使种子避开含水量少的土壤表层以确保种子正常吸胀萌发[9]，播种的深度影响着种子的萌发、出土、长势、产量等。播种太浅，种子所处土壤墒情低难以萌发。播种太深，种子虽然可以吸收足够的水分膨胀，但土壤深处氧气不足，发芽、出苗需要消耗的养分增多，导致形成弱苗和出苗率下降[10]，影响全苗、齐苗、壮苗。播种过深，萌发中的种子易被土壤病原菌侵染[11]和害虫咬食，导致种子腐烂，影响出苗。甄晓宇等[12]发现，花生播种深度过浅或过深都会影响植株主茎高、侧枝长、叶面积指数，植株干物质质量显著降低。因此，本文章通过模拟机器开沟，进行探墒播种，寻求玉米最佳播种深度，以期解决春旱难以播种的问题。

1 材料与方法

1.1 处理设计

试验在山西农业大学谷子研究所进行，采用单因素随机区组设计，模拟播种机开沟播种，试验设5个处理，开沟深度分别为8 cm(KG8)、11 cm(KG11)、14 cm(KG14)、17 cm(KG17)、20 cm(KG20)，播种后种子上均覆土4 cm，3次重复，小区3.85 m×7 m=27 m2，品种为晋单73，定苗密度为每667 m24 500株，等行距55 cm。大田常规管理，2018年自然降水，2019年生育期滴灌。

1.2 测定项目

出苗率的测定：玉米播种2 d后开始统计出苗数，以玉米幼苗出土2 cm左右为出苗标准，三叶期时计算出苗率。

茎秆强度的测定：于玉米吐丝后，每15 d测定一次，采用YYD-1B型茎秆强度检测仪(浙江托普仪器有限公司)测定。测量时将茎秆用橡皮条和测定仪的附件固定在一起，并放置在离地20 cm高处，在茎秆与地面垂直情况下推动玉米茎秆，直至玉米茎秆与地面成45°夹角时，记录数值，每个处理3次重复。

产量及其构成的测定：田间调查性状包括株高和穗位高。成熟后全小区收获测产，取10穗用于室内考种，测定穗部产量性状，包括穗长、穗粗、百粒重、穗行数和行粒数。小区所有果穗脱粒后测定籽粒产量。

1.3 数据分析

采用Excel 2007软件进行数据处理，使用SPSS 17.0软件进行显著性分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 开沟深度对玉米出苗率的影响

随着开沟深度的增加，玉米出苗率先增加后降低(图1)。开沟深度为8和11 cm时的出苗率分别为84.8%和87.2%，二者差异不显著。开沟深度在14 cm时玉米出苗率最高，为92.15%，与开沟深度为8、11和20 cm时的出苗率相比差异显著，但与开沟深度为17 cm时相比差异不显著。开沟深度为17 cm时的出苗率次之，为90.3%，与开沟深度为11和14 cm时差异不显著，与开沟深度为8和20 cm时相比差异显著。当开沟深度为20 cm时，玉米出苗率最低，为76.9%，与其他处理差异显著。说明在开沟深度为14 cm时最有利于玉米发芽萌发，在深度为20 cm时最不利于玉米萌发，出苗率最低。

柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。

2.2 开沟深度对玉米茎秆强度的影响

在玉米吐丝后，开沟深度分别为8、11、14、17和20 cm时，玉米茎秆强度都随着时间的推移而降低，玉米后期长高，茎秆强度变小，如果受到外界风的影响，很容易折断倒伏。开沟深度为20 cm时，玉米在整个观测期内茎秆强度表现为最大，其次依次为开沟深度17、14、11、8 cm(图2)，说明随着开沟深度的增加，玉米茎秆强度增大，茎秆强度大，则玉米的抗倒性强。

图2 开沟深度对玉米茎秆强度的影响

2.3 开沟深度对玉米株高、穗位高和穗位系数的影响

随着开沟深度的增加，株高、穗位高和穗位系数先增大后降低，但开沟深度为20 cm时，株高、穗位高和穗位系数又增大，这是因为在此开沟深度，玉米出苗率低，植株密度减小，植株接受的阳光充足，光合作用强，获得更多的干物质积累。开沟深度为14 cm时，植株最高，除与开沟深度为20 cm时差异不显著外，与其他开沟深度差异显著。穗位高最高为开沟深度14 cm，与开沟深度11和20 cm时差异不显著，与其他开沟深度差异显著。而穗位系数在开沟深度为11 cm时最大，与开沟深度14 cm时差异不显著，与其他开沟深度差异显著(表1)。

2.4 茎秆强度、株高、穗位高、穗位系数之间的关系

将5个时期的茎秆强度和株高、穗位高、穗位系数进行相关性分析，发现5个时期的茎秆强度之间呈极显著正相关关系，相关系数在0.9以上，D2、D3、D4、D5测得的茎秆强度与株高呈正相关(表2)。

表2 茎秆强度、株高、穗位高、穗位系数之间的相关性分析

2.5 开沟深度对玉米产量及其构成因素的影响

2 a趋势一致，2018年当开沟深度超过17 cm时产量显著降低，2019年开沟深度超过14 cm产量显著降低。百粒重在开沟深度8 cm时最大，在开沟深度为20 cm时最小；穗长在开沟深度为20 cm时最长，开沟深度14 cm时最小；穗粗之间差异性不显著；穗粒数以开沟深度为11 cm时最多，开沟深度为14 cm时最少，且与其他处理差异显著(表3)。

表3 开沟深度对玉米产量及其构成因素的影响

3 小结与讨论

玉米播种深度对出苗率的影响显著[13-14]，本研究发现，随着开沟深度的增加，出苗率先增加后降低，这主要是因为播种深度对种子的发芽率影响较大，而种子的发芽率直接影响着作物的出苗率。开沟深度太浅，种子缺水难以往深处扎根，幼苗难以成活。开沟深度增加，种子所在土层含水量高，种子可以吸收足够的水分萌发，出苗率提高。本研究中，在开沟深度为14 cm时玉米出苗率最高，之后随着开沟深度的增加出苗率降低，这是因为开沟太深，一方面土壤温度低，达不到玉米种子发芽所需要的温度，另一方面由于播种太深，所处土壤层营养物质和氧气含量低，种子缺乏萌发所需要的营养物质和氧气，种子胚死亡或者形成弱苗，出苗率降低[10]。而出苗率的降低直接导致玉米减产，出苗率主要通过密度影响玉米的产量。2018年开沟深度超过17 cm时产量显著降低，2019年开沟深度超过14 cm时产量显著降低。

玉米茎秆的强度能够反映植株的抗倒伏能力[15]，且与株高、穗位高等指标相关性较强[16-19]。随着开沟深度的增加，玉米茎秆强度、株高、穗位高逐渐增加，这很有可能是因为开沟深度增大，玉米可以吸收足够的水分和营养物质，干物质增多，促进营养物质在玉米茎秆中的重新分配，使得玉米茎秆强度增加，株高增高。在开沟深度为20 cm时，出苗率较低，导致玉米后期生长密度较低，而密度又能影响玉米的茎秆强度，茎秆强度的大小与种植密度又有较强的负相关，所以在开沟深度为20 cm时，茎秆强度最大。黄海[20]、蒋帆等[21]通过研究密度对玉米茎秆强度的影响发现，随着种植密度的增加，玉米茎秆强度降低，两者之间负相关性较强，这与本研究的结果一致。

综上分析，结合玉米的出苗率、茎秆强度、株高和产量等指标，开沟深度为14 cm和17 cm时可以最大程度地解决春天干旱造成的难以播种问题。