蒜種種植方位對大蒜生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響*

徐洪岑，李超，馮芮，宋井玲，朱俊科，金誠謙， 2

(1. 山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東淄博，255000； 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京市， 210014)

0 引言

我國是世界上最大的大蒜生產(chǎn)國和出口國，出口量占全球大蒜貿(mào)易量的80%[1]。因大蒜種子外形不規(guī)則，且在種植過程中有芽尖向上立直栽種的農(nóng)藝要求，大蒜種植機(jī)械化較難實(shí)現(xiàn)。長期以來國內(nèi)大蒜的種植主要依靠人工進(jìn)行栽種，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高[2]。

歐美等發(fā)達(dá)國家地廣人稀，為實(shí)現(xiàn)規(guī)?；N植，多采用機(jī)械單粒播種，不追求鱗芽朝上。以中國、日本、韓國為代表的亞洲國家，人多地少，是大蒜的芽尖朝上立直種植機(jī)械研究的主要地區(qū)。大蒜立直種植機(jī)械通常由單粒取種、蒜種定向和立直栽植三部分組成。蒜種的定向問題是世界難題[3-6]，至今仍未很好解決，國內(nèi)外成熟的、實(shí)用化的大蒜種植機(jī)械很少。

為探索蒜種種植方向?qū)Υ笏馍L發(fā)育的影響，推動大蒜種植機(jī)械的研發(fā)及應(yīng)用。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所金誠謙等[7]和濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的高圓圓等[8]進(jìn)行了蒜種鱗芽朝上、朝下、隨機(jī)三種朝向種植的田間試驗(yàn)研究，結(jié)果表明大蒜的鱗芽種植朝向?qū)Υ笏庵仓?、蒜薹以及鱗莖等主要農(nóng)藝性狀均有影響。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉靜[9]進(jìn)行了蒜鱗芽向上90°、傾斜45°、平放0°、倒置45°和倒置90°種植的盆栽試驗(yàn)，結(jié)果表明，倒置種植嚴(yán)重阻礙植株、蒜薹和鱗莖的生長。山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的顏冬等[10]進(jìn)行蒜種立直90°、左傾45°、前傾45°、平放0°和倒立90°種植的田間區(qū)組試驗(yàn)，結(jié)果表明倒立90°不適用于大蒜栽培，機(jī)播中應(yīng)盡量避免。目前為止，多數(shù)研究觀察的樣本量有限，也沒能從試驗(yàn)設(shè)計(jì)上盡量消除樣本生長環(huán)境與田間管理存在的差異，研究的種植方向較少，難以給立直種植性能指標(biāo)確定提供足夠依據(jù)。本文擬深入研究種植方位對大蒜的生長發(fā)育及產(chǎn)量影響，為大蒜種植機(jī)械的研發(fā)和推廣應(yīng)用及其直立種植性能指標(biāo)的確定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及地點(diǎn)

試驗(yàn)蒜種為“雜交紅蒜”，根據(jù)農(nóng)藝要求，選用生長發(fā)育良好，種皮色澤一致、飽滿、無病、無損傷的蒜種[11]。其平均長度為32.1 mm，寬度為19.2 mm，厚度為16.4 mm，質(zhì)量為5.4 g。

試驗(yàn)地點(diǎn)位于山東省淄博禾豐種業(yè)科技股份有限公司(東經(jīng)34.99°，北緯116.64°)。試驗(yàn)田向陽、排灌方便，土壤情況良好。在播種前對試驗(yàn)田的翻耕深度約為200 mm，試驗(yàn)面積內(nèi)土壤整理?xiàng)l件、田間管理等非試驗(yàn)因素盡量一致，特別是同一區(qū)組應(yīng)盡量一致。播種行距180 mm，株距120 mm，播深50 mm。種植時(shí)間為2019年9月27—28日，于2019年9月30日進(jìn)行首次灌溉，2020年5月12日抽蒜薹，蒜頭的收獲時(shí)間為2020年6月6—7日。

1.2 試驗(yàn)方法

大蒜種植時(shí)，蒜種的方位即芽尖的朝向用種植方位角表示。蒜種根部中心與芽尖的連線為蒜種的縱軸[12]，縱軸與水平方向的夾角α定義為種植方位角，如圖1所示。蒜種芽尖向上種植，種植方位角為正，蒜種芽尖向下種植，種植方位角為負(fù)。試驗(yàn)種植方位角取90°、75°、60°、45°、30°、15°、0°、-30°、-60°、-90°十個(gè)水平，依次對應(yīng)處理號1～10。

圖1 蒜種種植方位角Fig. 1 Planting azimuth of garlic1.蒜種 2.縱軸 3.水平面

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置兩個(gè)10×10的拉丁方，在整個(gè)試驗(yàn)地塊的四周種植保護(hù)帶，用以減少環(huán)境因素對大蒜生長的影響，如圖2所示。

圖2 大蒜種植區(qū)組布置Fig. 2 Arrangement of garlic planting area groups

每個(gè)處理對應(yīng)一個(gè)面積為1.2 m×1.2 m=1.44 m2的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)中種植蒜種6×9=54粒，小區(qū)的邊行和邊株為保護(hù)行和保護(hù)株，僅采集內(nèi)部28株蒜苗數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3 各小區(qū)蒜種種植布置Fig. 3 Planting layout of garlic seeds for each block1.保護(hù)行 2.保護(hù)株

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)

大蒜的生育期一般包括萌芽期、幼苗期、花芽及鱗芽分化期、蒜薹伸長期、鱗莖膨大期5個(gè)時(shí)期[13]。綜合考慮大蒜生長發(fā)育的階段特點(diǎn)以及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值組成，選擇出苗率、大蒜植株的生長高度和質(zhì)量、蒜薹長度、蒜頭的單頭質(zhì)量、橫徑、橫徑差和產(chǎn)量為試驗(yàn)指標(biāo)。

1) 蒜種的出苗率：一般蒜種的出苗在7 d左右，考慮向下種植的區(qū)組出苗較晚，播種10 d首次記錄各小區(qū)出苗數(shù)，之后以7 d為間隔記錄出苗數(shù)，由式(1)計(jì)算出苗率。

(1)

式中:β——出苗率，%；

M1——小區(qū)出苗數(shù)；

M——小區(qū)種植蒜種總數(shù)，M=28。

2) 大蒜植株的生長高度：將大蒜葉片捋直至豎直方向，測量植株最高點(diǎn)距地面的距離，小區(qū)均值作為當(dāng)前小區(qū)的大蒜植株生長高度。

3) 蒜薹長度：將蒜薹捋直至豎直方向，測量蒜薹尖端距離地面的距離，小區(qū)均值作為該小區(qū)的蒜薹長度。

4) 蒜頭的單頭質(zhì)量和產(chǎn)量：將收獲的蒜頭去除表面附著的泥土，留蒜梗長度15 mm左右剪根去莖。計(jì)算小區(qū)蒜頭質(zhì)量均值，作為該小區(qū)蒜頭的單頭質(zhì)量。由式(2)計(jì)算得到當(dāng)前小區(qū)的蒜頭產(chǎn)量。

(2)

式中:Q——蒜頭產(chǎn)量，kg/m2；

G——小區(qū)收獲的蒜頭質(zhì)量和，kg；

S——單個(gè)蒜頭種植面積， 0.18×0.12=0.021 6 m2。

5) 大蒜植株質(zhì)量：收獲蒜頭時(shí)，剪去蒜頭后的大蒜莖、葉部分的質(zhì)量，計(jì)算小區(qū)均值，作為大蒜植株質(zhì)量。

6) 蒜頭的橫徑：蒜頭垂直于蒜梗方向面積最大的橫截面上最大直徑為蒜頭的大徑，該截面上最小直徑為蒜頭的小徑，分別計(jì)算小區(qū)均值，作為該小區(qū)蒜頭的大徑與小徑，用以衡量蒜頭的大小和形狀。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 種植方位角對出苗率的影響

表1是播后10～38 d不同種植方位角的大蒜出苗率。播后10 d，種植方位角在30°～90°時(shí)大蒜出苗率均在90%左右，出苗早，出苗齊整。種植方位角在-30°～-90°時(shí)大蒜播后24 d時(shí)出苗率才達(dá)到90%左右，出苗晚且出苗不齊整，少數(shù)蒜種因長時(shí)間無法破土而爛種，最終出苗率比0°～90°種植方位角低4%左右。種植方位角0°～30°時(shí)，種植方位角減小，播后10 d的出苗率顯著下降，田間表現(xiàn)為種植方位角越小，大蒜出苗越晚。隨著時(shí)間的增長，種植方位角0°～30°的出苗率與種植方位角30°～90°趨于一致，最終出苗率下降不顯著。

表1 不同種植方位角的大蒜出苗率Tab. 1 Garlic emergence rate in different planting azimuths

2.2 種植方位角對大蒜植株生長的影響

播后17～38 d不同種植方位角種植的大蒜植株高度見表2。播種后24 d內(nèi)，種植方位角為30°～90°的大蒜植株高度處于同期最高水平，自30°起，隨著種植方位角減小，植株高度顯著降低。播后17 d、24 d，各種植方位角的植株高度增幅相近。播后24 d、38 d，種植方位角30°～90°的大蒜植株高度增長放緩，高度增幅小于種植方位角在30°以下的植株。播后38 d， 0°和15°種植方位角與種植方位角30°～90°的大蒜植株高度不再具有顯著差異，而種植方位角-30°～-90°的大蒜植株高度仍顯著低于種植方位角在0°以上的區(qū)間。種植方位角在0°和15°的大蒜植株質(zhì)量與種植方位角在30°～90°的無顯著差異，而種植方位角在-30°～-90°的植株質(zhì)量顯著小于0°以上區(qū)間，與播后38 d的植株高度呈現(xiàn)的趨勢基本一致，如圖4所示。種植方位角在0°以下的大蒜的生長受到嚴(yán)重影響，植株高度和植株質(zhì)量始終處在同期最低水平。

表2 不同種植方位角的大蒜植株高度Tab. 2 Garlic plant height in different planting azimuths

圖4 收獲蒜頭時(shí)大蒜植株質(zhì)量Fig. 4 Garlic plant quality when harvesting garlic

2.3 種植方位角對蒜薹生長的影響

如圖5所示，種植方位角在45°～90°的大蒜蒜薹長度處于同期最高水平，但與0°種植方位角未形成顯著差異，僅比0°種植方位角的蒜薹長2.7%～4.3%。種植方位角為-30°～-90°的大蒜蒜薹長度顯著低于種植方位角為0°～90°，與0°種植方位角相比，蒜薹長度短6.9%～15.2%。

圖5 種植方位角對蒜薹長度的影響Fig. 5 Effect of planting azimuth on garlic stem length

2.4 種植方位角對大蒜蒜頭的影響

收獲時(shí)蒜頭的平均含水率為72.76%。由表3可知，種植方位角為45°～90°收獲的蒜頭單頭質(zhì)量大，因而產(chǎn)量比0°種植方位角高5.4%～8.3%，但差異不顯著。-30°和-60°種植方位角的蒜頭單頭質(zhì)量與0°種植方位角無顯著差異，因出苗率比0°種植方位角低，所以蒜頭產(chǎn)量比0°種植方位角低9.7%和8.4%。-90°種植方位角的大蒜出苗率和蒜頭單頭質(zhì)量均顯著低于0°種植方位角，因而蒜頭產(chǎn)量比0°種植方位角低15.1%。在外形上，種植方位角為-30°～-90°收獲的蒜頭橫徑較??；橫徑的標(biāo)準(zhǔn)差大，蒜頭間大小不一致；大小徑差異大，形狀不規(guī)則。

表3 大蒜蒜頭性狀和產(chǎn)量Tab. 3 Characteristics and yield of garlic

3 結(jié)論和討論

本文對種植時(shí)蒜種芽尖朝向?qū)Υ笏獾纳L發(fā)育及產(chǎn)量影響進(jìn)行了田間區(qū)組試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，蒜種種植方向?qū)Υ笏獾某雒?、植株生長、抽薹以及蒜頭單頭質(zhì)量、橫徑、產(chǎn)量等均存在顯著影響。

1) 芽尖向上30°以上種植的大蒜出苗早，出苗齊整。30°以后，種植時(shí)芽尖越向下傾斜，出苗越晚，出苗齊整度變差。芽尖向下種植的蒜種因出苗周期過長而出現(xiàn)爛種，出苗率比芽尖向上和水平種植低約4%。

2) 芽尖向上30°以上的種植的大蒜植株高大，植株高度始終處于同期最高水平。芽尖向下種植的植株矮小，植株質(zhì)量低，生長受到嚴(yán)重影響。

3) 芽尖向上種植和水平種植的大蒜蒜薹長度無顯著差異；芽尖向下種植的大蒜蒜薹長度顯著低于芽尖向上和水平種植，其蒜薹比水平種植短6.9%～15.2%。

4) 芽尖向上種植和水平種植的蒜頭產(chǎn)量無顯著差異。芽尖向下種植的蒜頭產(chǎn)量顯著低于芽尖向上和水平種植，比水平種植減產(chǎn)8.4%～15.1%，蒜頭單頭質(zhì)量和橫徑也較小，蒜頭大小不一致，蒜頭的大小徑差異大，形狀不規(guī)則。

綜上，芽尖向上種植可以顯著提高蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量，給農(nóng)戶帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，所以研發(fā)具有芽尖向上立直種植功能的大蒜種植機(jī)械是大蒜機(jī)械化種植推廣的關(guān)鍵。芽尖向上30°以上種植的大蒜雖然在蒜薹長度和蒜頭產(chǎn)量與水平種植差異不顯著，但出苗早，出苗齊整，植株高大。因此種植時(shí)蒜種的種植方位在芽尖向上30°以上為宜，建議芽尖向上30°以上作為衡量大蒜種植機(jī)械直立種植的指標(biāo)。芽尖向下種植嚴(yán)重影響大蒜植株生長，蒜薹長度以及蒜頭產(chǎn)量均顯著低于芽尖向上和水平種植，所以大蒜立直種植機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免芽尖向下種植的情況發(fā)生。