寧夏玉米制種基地土壤板結(jié)對親本種子出苗的影響及應(yīng)對策略

翟冬峰　侯克峰　徐峰　程勵　盛志寧　李旭華　張明　李旭升　王玉香　劉為更

摘要：為了充分了解寧夏地區(qū)玉米制種基地土壤板結(jié)對玉米親本種子出苗的影響，我們以我國目前廣泛應(yīng)用于玉米遺傳育種的、具有高配合力的玉米骨干自交系為試驗材料，在播種到出苗階段，大氣形成一定降水量的自然降水之后，通過人為控制破除板結(jié)時間，進行了田間土壤板結(jié)層厚度與種子出苗率調(diào)查試驗。試驗結(jié)果表明，隨著人工破除板結(jié)時間的延遲，即土壤板結(jié)層厚度的增加，玉米親本的保苗率呈明顯下降趨勢，越晚下降幅度越大。

關(guān)鍵詞：玉米制種;土壤板結(jié);保苗率;對策;寧夏

土壤是農(nóng)作物生長發(fā)育的主要因素之一，農(nóng)業(yè)耕地土壤質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著農(nóng)作物果實和種子生產(chǎn)的收獲量和品質(zhì)。長期以來，我國農(nóng)作物種植大都是以低投入、高產(chǎn)出的土壤“掠奪性”利用模式進行生產(chǎn)，土壤耕作層有機質(zhì)含量和土壤生物（包括土壤微生物）數(shù)量逐年下降;加上近些年來農(nóng)業(yè)機械化程度的普及、化肥農(nóng)藥的過量施用和耕作方式的改變，致使土壤團粒結(jié)構(gòu)和土壤酸堿度發(fā)生變化，農(nóng)田土壤綜合質(zhì)量下降，土壤板結(jié)程度加重，土壤透氣性變差。

寧夏平原是我國西北部地區(qū)重要的玉米種子生產(chǎn)基地之一，屬中溫帶干旱區(qū)，平均海拔1100～1200m，云霧稀少，年日照時數(shù)約3000h，年降水量200mm左右，年蒸發(fā)量1825mm，這種日照時間長、降水量少、蒸發(fā)量大等氣候特點，導(dǎo)致土壤中鹽堿含量長年積累，土壤鹽漬化現(xiàn)象嚴重。寧夏地處黃河上中游，中北部玉米制種區(qū)全部處于引揚黃灌區(qū)，土壤種類多為黃河灌淤土，其主要成分是細沙，有機質(zhì)及氮素含量較低，全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)顯示寧夏引黃灌區(qū)耕地土壤有機質(zhì)平均含量為14.18kg，土壤生物和土壤微生物分布少，土壤黏性大，毛細管孔隙較少，通氣性、透水性差。寧夏畜牧業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，是當?shù)氐闹匾?jīng)濟支柱，封山禁牧以后，規(guī)模化養(yǎng)殖對牧草飼料的需求量極大，作物秸稈常常被用作青貯或黃貯收割，秸稈還田利用率低。寧夏地處中溫帶，冬長夏短，農(nóng)作物一年一熟，同一種農(nóng)作物多年連作，換茬頻率低。同全國其他地區(qū)一樣，常年重施化肥，或者單一地偏施化肥，有機肥投入嚴重不足;多年來，使用農(nóng)業(yè)機械的反復(fù)翻耕和鎮(zhèn)壓，使土壤耕作層結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞;個別地區(qū)在塑料地膜使用過程中，廢塑料屑清理不凈，殘留田間，難以降解等。受以上某種或幾種因素的共同影響，在經(jīng)過灌溉、水淹或者降水過后，很容易形成土壤板結(jié)。

資料顯示，寧夏降水主要集中在6～9月份，但每年的4月中旬～5月上中旬，正是玉米親本播種、種子出土和幼苗生長時期，也正值春夏季節(jié)過渡時期，天氣變化無常，常常出現(xiàn)不同程度的降水，當降水量級指標在2～3mm時，則會引起土壤輕度板結(jié)，當降水量級指標4～8mm時，則會引起土壤重度板結(jié)，而且在出苗前，降水越早、降水量級越大，越容易形成板結(jié)，嚴重影響幼苗出土，降低出苗率。本研究旨在通過科學(xué)的調(diào)查試驗，初步分析在土壤板結(jié)的情況下，人為破除板結(jié)對制種親本種子田間保苗率的影響，采取合理有效的應(yīng)對措施，為種業(yè)同行提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和試驗地概況

該試驗于2021年，在寧夏回族自治區(qū)青銅峽市瞿靖鎮(zhèn)蒯橋村登海種業(yè)春播雜交玉米制種田間進行。試驗地土壤類型為黃河灌淤土，土地平整，土層深厚。試驗前供試土壤基本理化性狀：pH值8.1、土壤有機質(zhì)含量14.66g/kg。

1.2 供試材料

供試玉米制種親本主要選用登海種業(yè)和我國廣泛應(yīng)用于玉米遺傳育種的、具有高配合力和廣適性的4個玉米骨干自交系，用其配制的F1代雜交種，在我國不同的玉米種植生態(tài)區(qū)都有很大的推廣種植面積，材料信息見表1。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)在4月23～24日自然降水之后進行，此時正處于玉米制種親本出苗前階段，距出苗時間約3～5d，70%以上的種子胚芽>2cm，青銅峽市兩天累計降雨量10.8mm，經(jīng)測量降水直接導(dǎo)致的農(nóng)田土壤表層板結(jié)超過10mm，降水過后的大氣溫度、空氣濕度和大風等不良氣象因素也加重了土壤板結(jié)，氣象資料見表2。

出現(xiàn)土壤表層板結(jié)之后，分別選取播期相對一致、3～5d后即將出苗的4個不同品種的制種田間，選取土地平整、土壤肥力均勻一致的地塊，每個品種為1個試驗小組，每個試驗小組劃設(shè)相鄰的5個重復(fù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，每個重復(fù)為1個小區(qū)，每個小區(qū)長10.1m，寬6.6m（行距0.55m×12行），小區(qū)面積66.6m2，其中包含2行父本。

以降水過后，人畜或者輕型農(nóng)業(yè)機械可以進地耕作起，以1天為一個時間單位，通過人為延緩破除板結(jié)時間，造成不同程度土壤板結(jié)。每個試驗小組的5個重復(fù)，按照1天1個小區(qū)，5d時間測量完成土壤板結(jié)厚度后，人工破除板結(jié)。其他整地、播種及田間應(yīng)用除草劑和施肥情況，皆與試驗周邊制種田完全一致，播前機耕深度20cm左右，精播機播種深度5～6cm。

1.4 調(diào)查項目與試驗方法

（1）土壤板結(jié)層厚度與玉米保苗率調(diào)查 4月25日，因試驗小區(qū)內(nèi)土層較濕，無法耕作，設(shè)計具體試驗方案。4月26～30日，連續(xù)5d，在每日上午8點依次對4個試驗小組的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個小區(qū)測量土壤板結(jié)厚度，然后用當?shù)剞r(nóng)用三齒鉤或四齒鉤劃破土壤板結(jié)層，疏松土壤，改善土壤透氣性，10點之前完成。

測量方法：設(shè)定土壤板結(jié)層厚度為A，人工破除板結(jié)前，在每個試驗小區(qū)內(nèi)的播種行間，隨機選取3個點a1、a2、a3，挖開邊長10cm×10cm、深度>10cm的土坑，測量土壤表面與土壤疏松層上部之間的距離，計算每個小區(qū)平均數(shù)。

在每個試驗小組，玉米展開葉5～6片時期，調(diào)查每個小區(qū)全區(qū)正常苗株數(shù)，對生長發(fā)育不正常的瘦小苗、病弱苗、蜷縮苗、匍匐苗和破除板結(jié)過程中機械損傷造成的弱株、感病株等不予計數(shù)，調(diào)查之前無晚霜凍、強風和蟲害等其他原因造成幼苗受損。

（2）相關(guān)數(shù)據(jù)計算 依照田間試驗實際調(diào)查數(shù)據(jù)，計算公式如下：

小區(qū)板結(jié)層厚度A（mm）=（a1+a2+a3）/3，因毫米單位較小，精確到整數(shù)

小區(qū)保苗率%=小區(qū)正常株數(shù)/（小區(qū)播種穴數(shù)×種子發(fā)芽率%）×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象因素與土壤板結(jié)層厚度變化

根據(jù)氣象資料五天的天氣變化來看（表2），天氣整體由陰轉(zhuǎn)晴，大氣溫度和地表溫度前3d變化不大，但到了第4、5兩天溫度迅速升高，空氣相對濕度也逐日下降明顯，風速逐日增大。根據(jù)試驗測量得出的數(shù)據(jù)來看（表3），平均板結(jié)層厚度逐日增加，而且越來越明顯，四個小組平均：第2d增加3mm，第3d增加6mm，第4、5兩天都是增加8mm，5d時間由原來的11mm增加到35mm，厚度增加218.2%。

2.2 土壤板結(jié)厚度對玉米制種親本保苗率的影響

同樣由表3可知，隨著人工破除板結(jié)時間的延遲，即土壤表層板結(jié)厚度的增加，田間玉米制種親本的保苗率卻逐漸下降，而且越往后推遲，下降幅度越大，到第5d破除板結(jié)，四個供試品種的田間保苗率平均下降到65.5%，比正常值減少約1/3，比第1天破除板結(jié)保苗率減少27.3%;同時，對于芽勢相對較弱的品種來說，其對保苗率的影響更是顯而易見，如DH392和DH158，在最后一天破除板結(jié)的V區(qū)，其保苗率尚在70%以上，而DH65232和Mo17，同一區(qū)次的保苗率僅在60%左右，相差大于10%。

3 結(jié)論

本試驗是基于自然降水導(dǎo)致制種田種子出苗前土壤板結(jié)，通過人工改善土壤表層物理性狀的前提下進行的，試驗研究表明：降水導(dǎo)致的土壤板結(jié)，其厚度和緊實度并非一成不變的，降水是主導(dǎo)因素，其后的日光照射、大氣溫度、空氣濕度、地表溫度和風速引起的土壤表層水分蒸發(fā)，都是加重土壤緊實度和增加土壤板結(jié)層厚度的次要因素。短期內(nèi)水分蒸發(fā)越快，田間表層土壤受內(nèi)聚力作用使土面變硬加重，板結(jié)程度越重。此時正是種子發(fā)芽、頂土到出苗階段，氣溫、地溫回升較快，幼芽在土壤中對氧氣的需求量大，板結(jié)時間越長，板結(jié)程度越重，對種子出土前和幼苗的危害就越大。

許多研究也表明，表層土壤板結(jié)后，土壤緊實度增加，質(zhì)地細微的黃河灌淤土更容易形成緊密的土壤團粒結(jié)構(gòu)，阻斷了土壤內(nèi)部與外界的空氣交換，特別是種子出苗前，土壤中缺少種子發(fā)芽所必需的氧氣，造成部分種子爛芽[9]或發(fā)芽、出苗緩慢，種芽出土能力較弱。表層土壤板結(jié)后，增加了土壤毛細管引力，加劇土壤水分蒸發(fā)，不但利于保墑，反而加重干旱程度，在鹽漬化程度相對較重的地塊，尚會引起表層土壤鹽分積聚，引起幼小植株生理性缺水[10]，加重鹽堿危害。我國西北玉米制種基地在應(yīng)用除草劑的施用方式上，大都是在播前整地時施入除草劑，苗前土壤表層形成板結(jié)后，除草劑的有效成分散發(fā)不出來，彌漫在種芽和幼苗周圍，抑制種芽生長，也是造成爛種、爛芽或死苗的重要原因。

若不及時破除板結(jié)，疏松土壤，改善土壤透氣性，種子或幼芽出土的時間被延長，能量消耗嚴重，抗病能力減弱，增加了感染各種病害的機會，造成爛種、爛芽、窩黃、蜷曲或死苗，以至于田間缺苗、出苗不齊和長勢不勻，增加了后期田間管理工作難度，最終導(dǎo)致嚴重的減產(chǎn)和種子生產(chǎn)成本的大幅度提高。土壤板結(jié)危害對玉米制種產(chǎn)量的影響，有待進一步開展試驗研究。

4 應(yīng)對策略

玉米制種田種子出苗前，一旦遇雨或因水淹出現(xiàn)土壤板結(jié)后，為最大限度減輕土壤板結(jié)造成的危害，保證促苗早發(fā)，確保苗全、苗齊、苗壯，要密切觀察田間種子發(fā)育情況和土壤表層板結(jié)情況，借助各種氣象信息，盡早制訂相關(guān)補救措施，提前做好破除板結(jié)的人員安排和工具準備。在表層土壤相對松散的時候，根據(jù)田間種子發(fā)育情況，集中人力或應(yīng)用小型農(nóng)用機械設(shè)備，短時間內(nèi)搶墑完成破除板結(jié)工作，通過疏松土壤，促進土壤表面干土層形成，抑制土壤水分蒸發(fā)，減輕土壤板結(jié)程度，操作過程中要盡量避免損傷種芽。

對土壤重度板結(jié)造成田間嚴重缺苗的現(xiàn)象，可實施毀種或補種措施，但要充分考慮土壤墑情和氣候等因素的變化對種子生長發(fā)育的影響，密切觀察父母本種子補種后田間實際發(fā)育情況，進行合理安排錯期播種，確?；ㄆ趨f(xié)調(diào)。對苗期出現(xiàn)黃苗、弱苗、生長發(fā)育不整齊或父母本發(fā)育不協(xié)調(diào)的地塊，要及時與有生產(chǎn)制種經(jīng)驗的專家、技術(shù)人員和當?shù)刂脖２块T聯(lián)系，加強田間管理和病蟲害防治，選擇適宜的葉面肥、植物生長調(diào)節(jié)劑或植物生長刺激素等化學(xué)制劑，根據(jù)配比酌情、酌時進行葉面噴灑，促進根強苗壯。對制種田間或周邊，作為制種隔離帶種植的高粱或其它高稈作物，如遇土壤板結(jié)，使用以上同等措施，確保隔離有效。

參考文獻

[1] 王儉.寧夏回族自治區(qū)概況[M].北京：民族出版社，2008.

[2] 楊淑萍，趙光平，穆建華，等.寧夏極端氣候事件及其影響分析[J].中國沙漠，2008，28（6）：1169-1173.

基金項目：山東省泰山學(xué)者工程項目;寧夏回族自治區(qū)鄉(xiāng)村振興科技成果引進示范推廣項目（2021CGSF0205）

作者簡介：翟冬峰（1972—），女，高級農(nóng)藝師，主要從事作物遺傳育種。

通信作者：劉為更（1970—），高級農(nóng)藝師，主要從事作物遺傳育種和種子生產(chǎn)。