不同浸種劑對稻草還田條件下油菜發(fā)芽出苗的影響

郭 東，洪 櫟，張夢蝶，周可金

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036）

0 引言

中國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，每年秸稈的產(chǎn)出量超10億t[1-2]，中國秸稈綜合利用率約83.7%，其中秸稈肥料化和秸稈燃料化的比重在71.69%。以秸稈還田為主的秸稈肥料化成為秸稈綜合利用的主要方式[3-6]，秸稈還田有利也有弊，一方面秸稈還田可以提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤的透氣性、保水和保肥的能力，同時(shí)還可以提高土壤中微生物的活性，從而改善土壤的結(jié)構(gòu)，提高作物對土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸收利用，顯著提高作物的產(chǎn)量。另一方面秸稈還田會在一定程度上影響下茬作物的出苗。李少昆等[7]研究認(rèn)為秸稈還田后會導(dǎo)致部分種子被架空，無法正常吸水膨脹，從而影響出苗，前茬作物的土傳病害還會造成種子霉變，導(dǎo)致后茬作物的缺苗。秸稈還田還會影響后茬作物苗期的生長發(fā)育，會導(dǎo)致弱苗的出現(xiàn)。近年來，水稻秸稈還田對油菜出苗和壯苗的不利影響在一定程度上限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展[8-13]。

前人研究表明[14-15]一定濃度的赤霉素、油菜素內(nèi)酯、細(xì)胞分裂素浸種處理后可以提高種子發(fā)芽率，幼苗的活力。馮梁杰等[16]發(fā)現(xiàn)褪黑素浸種后可以縮短油菜的發(fā)芽時(shí)間提高發(fā)芽率。劉仕翔等[17]指出施用褪黑素可以提高水稻在重金屬鎘脅迫下的發(fā)芽率，可以促進(jìn)鎘脅迫下水稻根系的生長和活力，顯著的緩解鎘對水稻的影響。將烯效唑應(yīng)用于大豆、黃瓜、玉米生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)可以延緩作物幼苗的生長，控制作物幼苗的高度，提高作物的根冠比和葉綠素含量[18-20]。前人報(bào)道[21-22,23-28]鉬酸銨浸種可以促進(jìn)整個(gè)營養(yǎng)階段的物質(zhì)積累，與N、P、K等肥料表現(xiàn)為協(xié)同作用促進(jìn)植物對肥料的吸收利用，硼元素影響著油菜各個(gè)器官的生長發(fā)育、磷酸二氫鉀一定程度上可以提高植物逆境下的發(fā)芽率，生長調(diào)節(jié)劑浸種可以提高種子的萌發(fā)率和萌發(fā)期間的抗逆能力，提高出苗率，在同等播種量下有望促進(jìn)全苗。但是，目前關(guān)于浸種劑在緩解秸稈還田對直播油菜出苗的負(fù)面影響研究還少有報(bào)道。研究水稻秸稈還田條件下直播油菜的全苗壯苗技術(shù)，為緩解秸稈還田對直播油菜出苗和生長發(fā)育的負(fù)面影響，促進(jìn)秸稈還田下直播油菜全苗壯苗，實(shí)現(xiàn)秸稈還田下直播油高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，指導(dǎo)田間生產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料

單一浸種劑篩選試驗(yàn)于2020年9月9號在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)翠園進(jìn)行。試驗(yàn)材料選用‘灃油737’，選用7個(gè)試劑和4個(gè)濃度（見表1），分別浸種12 h，清水處理作對照。對效果明顯的試劑和濃度進(jìn)行復(fù)配浸種。育苗盤(12 cm×12 cm×6 cm)裝滿育苗基質(zhì)（育湘正農(nóng)科通用性育苗基質(zhì)，pH 5.5～7.0，有機(jī)質(zhì)含量＞20%）備用，將浸種處理后的種子播在準(zhǔn)備好的育苗盤上，每盤播種100粒，每個(gè)浸種處理設(shè)置3次重復(fù)。播種7天后調(diào)查出苗率和下胚軸長度。

表1 試劑及處理濃度

大田試驗(yàn)開展于2020年10月11在安徽省合肥市肥東縣農(nóng)科所進(jìn)行，試驗(yàn)材料選用‘灃油737’。采用人工撒播，播種量為3.75 kg/hm2，試驗(yàn)設(shè)2因素6處理，裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)水稻秸稈全量還田和不還田兩水平（記為A1、A2），裂區(qū)內(nèi)設(shè)2種復(fù)合浸種劑處理，C1（40 mg/L赤霉素+200 mg/L鉬酸銨+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L的硼酸）和C2（200 mol/L褪黑素+200 mg/L鉬酸銨+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L的硼酸），水作空白對照，浸種12 h。小區(qū)面積20 m2，采用常規(guī)水肥管理，底肥施硫酸鉀復(fù)合肥(N-P2O5-K2O=14-16-15)750 kg/hm2。

1.2 測定指標(biāo)與方法

于播種后15天一葉期測定出苗數(shù)和下胚軸長，于三葉期測定株高、根莖粗、根長、第一片真葉的葉長和葉寬、葉柄長、地上部分鮮重和干重、地下部分干重和鮮重、凍害指數(shù)（元旦后發(fā)生凍害）、越冬后苗數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel整理數(shù)據(jù)，用SPSS軟件分析數(shù)據(jù)，Origin 2013作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試劑浸種對秸稈還田下油菜出苗的影響

從圖1可以看出，不同濃度的烯效唑浸種均抑制了油菜的出苗，且隨著烯效唑濃度的增加抑制效果加重。不同濃度梯度鉬酸銨、磷酸二氫鉀、硼酸和PEG浸種后油菜的出苗率沒有顯著趨勢；一定濃度的赤霉素和褪黑素浸種后出苗率高于清水浸種的出苗率，隨著浸種濃度的增加有抑制種子出苗的趨勢，當(dāng)赤霉素在20 mg/L出苗率較高為90%，當(dāng)赤霉素濃度在40 mg/L時(shí)出苗率最高為92.6%，褪黑素在100 μmol/L時(shí)油菜的出苗率在85%，當(dāng)褪黑素濃度在200 μmol/L時(shí)褪黑素的濃度在86%變化不是很大。

圖1 不同試劑濃度在秸稈全量還田條件下的出苗率

對篩選過程中表現(xiàn)優(yōu)異的試劑進(jìn)行復(fù)配浸種。從表2可以看出，將2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L硼酸+200 mg/L鉬酸銨混合浸種后在秸稈還田條件下出苗率較單一同濃度試劑硼酸、磷酸二氫鉀、鉬酸銨浸種出苗率高；將5 mg/L烯效唑+2000 mg/磷酸二氫鉀+400 mg/L硼酸+200 mg/L鉬酸銨復(fù)配浸種出苗率較5 mg/L烯效唑提升20.0%，差異達(dá)到顯著顯著，且下胚軸長較2000 mg/L磷酸二氫鉀、400 mg/L硼酸、200 mg/L鉬酸銨浸種顯著縮短，很大程度彌補(bǔ)了單一試劑的短板；將40 mg/L赤霉素+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L硼酸+200 mg/L鉬酸銨進(jìn)行復(fù)配浸種出苗率在各處理中最高，較40 mg/L赤霉素浸種下胚軸長縮短4.12%；100 μmol/L褪黑素+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L硼酸+200 mg/L鉬酸銨復(fù)配浸種出苗率較100 μmol/L褪黑素提高了2.4%，較2000 mg/L磷酸二氫鉀出苗率提高了5.4%、較400 mg/L硼酸出苗率6.2%、較200 mg/L鉬酸銨出苗率提高了6.9%。綜合比較各組數(shù)據(jù)后，選用40 mg/L赤霉素+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L硼酸+200 mg/L鉬酸銨混合試劑和100 μmol/L褪黑素+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L硼酸+200 mg/L鉬酸銨混合試劑應(yīng)用于大田中，清水浸種對照，分別記為C1、C2和CK。

表2 不同試劑組合對秸稈還田下油菜出苗的影響

2.2 不同復(fù)合浸種劑對油菜生長發(fā)育的影響

由圖2可以看出，水稻秸稈全量還田不利于油菜的出苗。秸稈還田處理的油菜密度顯著小于秸稈不還田處理，且下胚軸長度顯著伸長，幼苗素質(zhì)較差。壯苗劑浸種顯著提高了出苗數(shù)，且C2試劑縮短了下胚軸長度。秸稈還田條件下C1和C2試劑浸種分別使田間出苗數(shù)提高了23.28%和3.97%，秸稈不還田條件下C1和C2密度較CK分別高出12.76%和12.84%，且秸稈還田條件下C1試劑浸種后油菜的每平方出苗數(shù)高于秸稈不還田條件下CK處理。C2試劑浸種后秸稈還田處理油菜下胚軸較對照顯著縮短，雖相較于秸稈不還田處理油菜下胚軸長略有伸長，但差異不顯著。

圖2 2種復(fù)合浸種劑對秸稈還田下密度和下胚軸長度的影響

由表3可以看出，水稻秸稈全量還田不利于油菜生物量的積累和壯苗的形成。秸稈不還田處理的油菜地上、下部分的鮮重和干重高于秸稈還田處理，秸稈不還田處理的油菜根莖粗較秸稈還田處理擴(kuò)大了9.73%，株高增長了17.91%，且水稻秸稈全量還田顯著抑制了油菜根系伸長。壯苗劑浸種后顯著緩解了水稻秸稈全量還田對油菜生長發(fā)育的不利影響，一方面促進(jìn)油菜生物量的積累，秸稈還田條件下C1和C2試劑浸種顯著提高了油菜地上、下部分鮮重和干重，較CK組差異達(dá)到顯著(P＜0.05)。另一方面壯苗劑浸種促進(jìn)秸稈還田條件下油菜壯苗，C1和C2浸種處理后油菜的總根長和根莖粗顯著高于CK浸種處理，C1試劑浸種后油菜株高較CK浸種處理提升顯著，而C2試劑浸種后油菜的株高較CK浸種提升不顯著。

表3 2種復(fù)合浸種劑對油菜生長的影響（三葉期）

2.3 不同復(fù)合浸種劑對油菜安全越冬的影響

2021年元旦肥東縣發(fā)生凍害，在凍害發(fā)生后4天調(diào)查田間的凍害情況。從表4可看出，秸稈還田處理降低了油菜成苗率，但對凍害指數(shù)無顯著影響。C2試劑浸種較CK浸種降低了凍害指數(shù)，C2浸種后顯著提高了油菜的成苗率，在秸稈還田條件下較CK提升了14.91%，在秸稈不還田條件下較CK提升24.14%。C1試劑浸種成苗率較CK浸種在秸稈還田和不還田條件下分別提升了1.12%和1.81%。

表4 2種復(fù)合浸種劑對秸稈還田條件下油菜安全越冬的影響

3 討論

秸稈還田后影響直播油菜的出苗整齊度和出苗率。一方面阻礙機(jī)械下爪造成直播油菜的播種深度不一，出苗參差不齊；另一方面油菜播到秸稈上無法正常吸水撐破種皮發(fā)芽，且不利于出苗后油菜的根系下扎和幼苗的生長發(fā)育。秸稈還田對下茬作物的出苗和生長發(fā)育有抑制作用，前人為了緩解秸稈還田對下茬作物的不良影響做了很多的探索，如李輝信等[29]提出在秸稈還田條件下每平方接種20條蚯蚓接種蚯蚓可以緩解秸稈還田對作物的影響，對提高作物生長發(fā)育和促進(jìn)作物增產(chǎn)效果明顯，該方法應(yīng)用于指導(dǎo)秸稈還田下直播油菜的生產(chǎn)困難很大；翼保毅等[30]深耕配合秸稈還田可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤中有益菌的數(shù)量和土壤酶的活性顯著提高作物的產(chǎn)量，深耕可以將秸稈翻埋在土中且減少了土傳病害的發(fā)生，但增加了機(jī)械成本；還有學(xué)者指出在秸稈還田下通過肥料運(yùn)籌的方式達(dá)到培育壯苗提高產(chǎn)量的目的，肥料運(yùn)籌對提高苗情有一定的幫助，但對出苗的影響較小。馬超等[31]研究發(fā)現(xiàn)通過噴施秸稈腐熟劑的方式可以顯著加快秸稈腐熟的效率，增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，一定程度上緩解秸稈還田對油菜苗情的影響，提高作物產(chǎn)量。安俊朋[32]認(rèn)為將秸稈進(jìn)行條帶還田，將秸稈與玉米種子分離開，避免了秸稈對玉米生長的影響，顯著提高了玉米的產(chǎn)量，人工成本高大面積應(yīng)用于大田難度較大。由于秸稈還田對作物出苗抑制顯著，有學(xué)者提出提高播種量的方法，適宜增加播種量可以顯著提高秸稈還田下直播油菜的密度和產(chǎn)量，提高播種量無疑加劇了作物對溫光水土的競爭，對油菜個(gè)體的生長發(fā)育有一定的影響[33]。前人對緩解秸稈還田做出不同探索，取得了巨大進(jìn)展，但也有缺陷，本研究通過浸種的方式，提高了油菜出苗率及幼苗素質(zhì)，在苗期時(shí)，C1（40 mg/L赤霉素+200 mg/L鉬酸銨+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L的硼酸，下同）、C2（100 μmol/L褪黑素+200 mg/L鉬酸銨+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L的硼酸，下同）浸種后一定程度緩解了秸稈還田對油菜出苗的影響。試劑C1、C2浸種提高秸稈還田條件下每平方的出苗數(shù)，C1浸種試劑較CK提升顯著，結(jié)果和陸子梅等[34]研究類似，發(fā)現(xiàn)用40 mg/L的赤霉素混合液浸種后油菜萌發(fā)速度快，出苗齊；C1處理下油菜的下胚軸較長可能原因是赤霉素影響，C2試劑浸種后油菜的下胚長較CK浸種略微縮短，褪黑素有促進(jìn)植物根系發(fā)育和提高植物的抗逆性的作用[35]。

在三葉期時(shí)，秸稈還田不利于油菜生物量的積累和油菜壯苗的形成，試劑浸種顯著促進(jìn)了秸稈還田下油菜的生長發(fā)育。C1、C2試劑浸種提高了油菜生物量的積累，可能原因是試劑中加入了鉬酸銨和磷酸二氫鉀以及硼的原因，常連生等[24]認(rèn)為鉬肥有促進(jìn)植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，鉬酸銨浸種后可以提高油菜在營養(yǎng)生長的鮮重和干重；秸稈還田下C1、C2浸種處理的總根長和根莖粗顯著高于CK浸種處理后油菜的總根長和根莖粗，原因是赤霉素有促進(jìn)細(xì)胞伸長的作用，褪黑素能促進(jìn)植物的根系發(fā)育。

4 結(jié)論

秸稈還田抑制了油菜出苗且導(dǎo)致油菜下胚軸的伸長，自制的兩種油菜復(fù)合壯苗試劑C1（40 mg/L赤霉素+200 mg/L鉬酸銨+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L的硼酸，下同）、C2（100 μmol/L褪黑素+200 mg/L鉬酸銨+2000 mg/L磷酸二氫鉀+400 mg/L的硼酸，下同）浸種可以顯著提高秸稈還田下油菜成苗，較對照組分別使田間出苗數(shù)提高了23.28%和3.97%。C2試劑在一定程度上可以抑制秸稈還田條件下的下胚軸伸長，提高幼苗素質(zhì)。秸稈還田抑制了油菜生物量的積累，不利于油菜壯苗的形成。C1和C2試劑浸種顯著提高了油菜地上、下部分鮮重和干重，促進(jìn)油菜根系的發(fā)育。秸稈還田對油菜凍害指數(shù)和成苗率影響不顯著，C2試劑浸種可以顯著提高秸稈還田條件下的成苗率，較CK提高26.5%。