宁夏玉米制种基地土壤板结对亲本种子出苗的影响及应对策略

翟冬峰　侯克峰　徐峰　程励　盛志宁　李旭华　张明　李旭升　王玉香　刘为更

摘要：为了充分了解宁夏地区玉米制种基地土壤板结对玉米亲本种子出苗的影响，我们以我国目前广泛应用于玉米遗传育种的、具有高配合力的玉米骨干自交系为试验材料，在播种到出苗阶段，大气形成一定降水量的自然降水之后，通过人为控制破除板结时间，进行了田间土壤板结层厚度与种子出苗率调查试验。试验结果表明，随着人工破除板结时间的延迟，即土壤板结层厚度的增加，玉米亲本的保苗率呈明显下降趋势，越晚下降幅度越大。

关键词：玉米制种;土壤板结;保苗率;对策;宁夏

土壤是农作物生长发育的主要因素之一，农业耕地土壤质量的好坏直接关系着农作物果实和种子生产的收获量和品质。长期以来，我国农作物种植大都是以低投入、高产出的土壤“掠夺性”利用模式进行生产，土壤耕作层有机质含量和土壤生物（包括土壤微生物）数量逐年下降;加上近些年来农业机械化程度的普及、化肥农药的过量施用和耕作方式的改变，致使土壤团粒结构和土壤酸碱度发生变化，农田土壤综合质量下降，土壤板结程度加重，土壤透气性变差。

宁夏平原是我国西北部地区重要的玉米种子生产基地之一，属中温带干旱区，平均海拔1100～1200m，云雾稀少，年日照时数约3000h，年降水量200mm左右，年蒸发量1825mm，这种日照时间长、降水量少、蒸发量大等气候特点，导致土壤中盐碱含量长年积累，土壤盐渍化现象严重。宁夏地处黄河上中游，中北部玉米制种区全部处于引扬黄灌区，土壤种类多为黄河灌淤土，其主要成分是细沙，有机质及氮素含量较低，全国第二次土壤普查数据显示宁夏引黄灌区耕地土壤有机质平均含量为14.18kg，土壤生物和土壤微生物分布少，土壤黏性大，毛细管孔隙较少，通气性、透水性差。宁夏畜牧业生产历史悠久，是当地的重要经济支柱，封山禁牧以后，规模化养殖对牧草饲料的需求量极大，作物秸秆常常被用作青贮或黄贮收割，秸秆还田利用率低。宁夏地处中温带，冬长夏短，农作物一年一熟，同一种农作物多年连作，换茬频率低。同全国其他地区一样，常年重施化肥，或者单一地偏施化肥，有机肥投入严重不足;多年来，使用农业机械的反复翻耕和镇壓，使土壤耕作层结构遭到严重破坏;个别地区在塑料地膜使用过程中，废塑料屑清理不净，残留田间，难以降解等。受以上某种或几种因素的共同影响，在经过灌溉、水淹或者降水过后，很容易形成土壤板结。

资料显示，宁夏降水主要集中在6～9月份，但每年的4月中旬～5月上中旬，正是玉米亲本播种、种子出土和幼苗生长时期，也正值春夏季节过渡时期，天气变化无常，常常出现不同程度的降水，当降水量级指标在2～3mm时，则会引起土壤轻度板结，当降水量级指标4～8mm时，则会引起土壤重度板结，而且在出苗前，降水越早、降水量级越大，越容易形成板结，严重影响幼苗出土，降低出苗率。本研究旨在通过科学的调查试验，初步分析在土壤板结的情况下，人为破除板结对制种亲本种子田间保苗率的影响，采取合理有效的应对措施，为种业同行提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间和试验地概况

该试验于2021年，在宁夏回族自治区青铜峡市瞿靖镇蒯桥村登海种业春播杂交玉米制种田间进行。试验地土壤类型为黄河灌淤土，土地平整，土层深厚。试验前供试土壤基本理化性状：pH值8.1、土壤有机质含量14.66g/kg。

1.2 供试材料

供试玉米制种亲本主要选用登海种业和我国广泛应用于玉米遗传育种的、具有高配合力和广适性的4个玉米骨干自交系，用其配制的F1代杂交种，在我国不同的玉米种植生态区都有很大的推广种植面积，材料信息见表1。

1.3 试验设计

试验设在4月23～24日自然降水之后进行，此时正处于玉米制种亲本出苗前阶段，距出苗时间约3～5d，70%以上的种子胚芽>2cm，青铜峡市两天累计降雨量10.8mm，经测量降水直接导致的农田土壤表层板结超过10mm，降水过后的大气温度、空气湿度和大风等不良气象因素也加重了土壤板结，气象资料见表2。

出现土壤表层板结之后，分别选取播期相对一致、3～5d后即将出苗的4个不同品种的制种田间，选取土地平整、土壤肥力均匀一致的地块，每个品种为1个试验小组，每个试验小组划设相邻的5个重复Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，每个重复为1个小区，每个小区长10.1m，宽6.6m（行距0.55m×12行），小区面积66.6m2，其中包含2行父本。

以降水过后，人畜或者轻型农业机械可以进地耕作起，以1天为一个时间单位，通过人为延缓破除板结时间，造成不同程度土壤板结。每个试验小组的5个重复，按照1天1个小区，5d时间测量完成土壤板结厚度后，人工破除板结。其他整地、播种及田间应用除草剂和施肥情况，皆与试验周边制种田完全一致，播前机耕深度20cm左右，精播机播种深度5～6cm。

1.4 调查项目与试验方法

（1）土壤板结层厚度与玉米保苗率调查 4月25日，因试验小区内土层较湿，无法耕作，设计具体试验方案。4月26～30日，连续5d，在每日上午8点依次对4个试验小组的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个小区测量土壤板结厚度，然后用当地农用三齿钩或四齿钩划破土壤板结层，疏松土壤，改善土壤透气性，10点之前完成。

测量方法：设定土壤板结层厚度为A，人工破除板结前，在每个试验小区内的播种行间，随机选取3个点a1、a2、a3，挖开边长10cm×10cm、深度>10cm的土坑，测量土壤表面与土壤疏松层上部之间的距离，计算每个小区平均数。

在每个试验小组，玉米展开叶5～6片时期，调查每个小区全区正常苗株数，对生长发育不正常的瘦小苗、病弱苗、蜷缩苗、匍匐苗和破除板结过程中机械损伤造成的弱株、感病株等不予计数，调查之前无晚霜冻、强风和虫害等其他原因造成幼苗受损。

（2）相关数据计算 依照田间试验实际调查数据，计算公式如下：

小区板结层厚度A（mm）=（a1+a2+a3）/3，因毫米单位较小，精确到整数

小区保苗率%=小区正常株数/（小区播种穴数×种子发芽率%）×100%

2 结果与分析

2.1 气象因素与土壤板结层厚度变化

根据气象资料五天的天气变化来看（表2），天气整体由阴转晴，大气温度和地表温度前3d变化不大，但到了第4、5两天温度迅速升高，空气相对湿度也逐日下降明显，风速逐日增大。根据试验测量得出的数据来看（表3），平均板结层厚度逐日增加，而且越来越明显，四个小组平均：第2d增加3mm，第3d增加6mm，第4、5两天都是增加8mm，5d时间由原来的11mm增加到35mm，厚度增加218.2%。

2.2 土壤板结厚度对玉米制种亲本保苗率的影响

同样由表3可知，随着人工破除板结时间的延迟，即土壤表层板结厚度的增加，田间玉米制种亲本的保苗率却逐渐下降，而且越往后推迟，下降幅度越大，到第5d破除板结，四个供试品种的田间保苗率平均下降到65.5%，比正常值减少约1/3，比第1天破除板结保苗率减少27.3%;同时，对于芽势相对较弱的品种来说，其对保苗率的影响更是显而易见，如DH392和DH158，在最后一天破除板结的V区，其保苗率尚在70%以上，而DH65232和Mo17，同一区次的保苗率仅在60%左右，相差大于10%。

3 结论

本试验是基于自然降水导致制种田种子出苗前土壤板结，通过人工改善土壤表层物理性状的前提下进行的，试验研究表明：降水导致的土壤板结，其厚度和紧实度并非一成不变的，降水是主导因素，其后的日光照射、大气温度、空气湿度、地表温度和风速引起的土壤表层水分蒸发，都是加重土壤紧实度和增加土壤板结层厚度的次要因素。短期内水分蒸发越快，田间表层土壤受内聚力作用使土面变硬加重，板结程度越重。此时正是种子发芽、顶土到出苗阶段，气温、地温回升较快，幼芽在土壤中对氧气的需求量大，板结时间越长，板结程度越重，对种子出土前和幼苗的危害就越大。

许多研究也表明，表层土壤板结后，土壤紧实度增加，质地细微的黄河灌淤土更容易形成紧密的土壤团粒结构，阻断了土壤内部与外界的空气交换，特别是种子出苗前，土壤中缺少种子发芽所必需的氧气，造成部分种子烂芽[9]或发芽、出苗缓慢，种芽出土能力较弱。表层土壤板结后，增加了土壤毛细管引力，加剧土壤水分蒸发，不但利于保墒，反而加重干旱程度，在盐渍化程度相对较重的地块，尚会引起表层土壤盐分积聚，引起幼小植株生理性缺水[10]，加重盐碱危害。我国西北玉米制种基地在应用除草剂的施用方式上，大都是在播前整地时施入除草剂，苗前土壤表层形成板结后，除草剂的有效成分散发不出来，弥漫在种芽和幼苗周围，抑制种芽生长，也是造成烂种、烂芽或死苗的重要原因。

若不及时破除板结，疏松土壤，改善土壤透气性，种子或幼芽出土的时间被延长，能量消耗严重，抗病能力减弱，增加了感染各种病害的机会，造成烂种、烂芽、窝黄、蜷曲或死苗，以至于田间缺苗、出苗不齐和长势不匀，增加了后期田间管理工作难度，最终导致严重的减产和种子生产成本的大幅度提高。土壤板结危害对玉米制种产量的影响，有待进一步开展试验研究。

4 应对策略

玉米制种田种子出苗前，一旦遇雨或因水淹出现土壤板结后，为最大限度减轻土壤板结造成的危害，保证促苗早发，确保苗全、苗齐、苗壮，要密切观察田间种子发育情况和土壤表层板结情况，借助各种气象信息，尽早制订相关补救措施，提前做好破除板结的人员安排和工具准备。在表层土壤相对松散的时候，根据田间种子发育情况，集中人力或应用小型农用机械设备，短时间内抢墒完成破除板結工作，通过疏松土壤，促进土壤表面干土层形成，抑制土壤水分蒸发，减轻土壤板结程度，操作过程中要尽量避免损伤种芽。

对土壤重度板结造成田间严重缺苗的现象，可实施毁种或补种措施，但要充分考虑土壤墒情和气候等因素的变化对种子生长发育的影响，密切观察父母本种子补种后田间实际发育情况，进行合理安排错期播种，确保花期协调。对苗期出现黄苗、弱苗、生长发育不整齐或父母本发育不协调的地块，要及时与有生产制种经验的专家、技术人员和当地植保部门联系，加强田间管理和病虫害防治，选择适宜的叶面肥、植物生长调节剂或植物生长刺激素等化学制剂，根据配比酌情、酌时进行叶面喷洒，促进根强苗壮。对制种田间或周边，作为制种隔离带种植的高粱或其它高秆作物，如遇土壤板结，使用以上同等措施，确保隔离有效。

参考文献

[1] 王俭.宁夏回族自治区概况[M].北京：民族出版社，2008.

[2] 杨淑萍，赵光平，穆建华，等.宁夏极端气候事件及其影响分析[J].中国沙漠，2008，28（6）：1169-1173.

基金项目：山东省泰山学者工程项目;宁夏回族自治区乡村振兴科技成果引进示范推广项目（2021CGSF0205）

作者简介：翟冬峰（1972—），女，高级农艺师，主要从事作物遗传育种。

通信作者：刘为更（1970—），高级农艺师，主要从事作物遗传育种和种子生产。