基質(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)對玉米出苗及生長發(fā)育的影響

摘要：為探明基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗生長的影響，確定適宜的基質(zhì)覆蓋量和基質(zhì)占比，以彩甜糯2號玉米幼苗為研究對象，設(shè)置4個基質(zhì)覆蓋量（9.0、16.1、25.0、36.1 t/hm2）和5種基質(zhì)占比（40%、50%、60%、70%和80%），以常規(guī)種植方式為對照（CK），開展基質(zhì)覆蓋式免耕播種田間試驗，解析基質(zhì)覆蓋量、基質(zhì)占比對玉米幼苗出苗率、生長性狀、物質(zhì)積累量和根系形態(tài)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，在基質(zhì)覆蓋量為 16.1 t/hm2，基質(zhì)占比為60%時出苗率達(dá)到最大（96.34%）?；|(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%（A2處理）時玉米幼苗性狀表現(xiàn)好，早期易發(fā)揮顯著優(yōu)勢，幼苗長度、胚芽鞘長度、初生胚根長度以及莖基寬均優(yōu)于其他處理?；|(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%時總根長度、根表面積、平均直徑達(dá)到最大值，A2處理總根長度較CK增加44.93%，根表面積較CK增加65.09%?；|(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%時玉米幼苗地上生物質(zhì)積累量最大，基質(zhì)覆蓋量為 25.0 t/hm2 和基質(zhì)覆蓋量為36.1 t/hm2處理的地下生物質(zhì)積累量均高于其他處理，但其地上生物質(zhì)積累量均不具有優(yōu)勢?；|(zhì)覆蓋式玉米免耕播種技術(shù)的適宜基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2，基質(zhì)占比為60%，此時培育玉米幼苗出苗率高，幼苗性狀好，生物量提高顯著，根系活力好。研究結(jié)果可為亞熱帶地區(qū)玉米免耕播種種植技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：基質(zhì)覆蓋；玉米幼苗；免耕播種；生長性狀

中圖分類號：S513.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）16-0125-09

玉米是我國重要的飼料與糧食作物，產(chǎn)量提升潛力高，玉米的增產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)對于保障國內(nèi)糧食安全具有重要意義，良好的玉米幼苗質(zhì)量是玉米高產(chǎn)的基礎(chǔ)和保證［1］。

我國普遍通過增施化肥來達(dá)到作物增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的，雖然取得了一定的效果，但是長期過量且不合理施用化肥加劇了土壤的酸化與板結(jié)，降低了土壤中的生物多樣性，導(dǎo)致耕地產(chǎn)能降低和糧食質(zhì)量下降等問題［2］。免耕播種技術(shù)被認(rèn)為是對種植環(huán)境保護(hù)的一種手段，在耕地上形成了一層由秸稈和微生物組成的有機質(zhì)覆蓋層，該覆蓋層具有攔蓄徑流、增加土壤入滲、改良土壤結(jié)構(gòu)、優(yōu)化耕地環(huán)境等多重優(yōu)點，長期進(jìn)行免耕播種的耕地能夠達(dá)到緩解土壤退化的目的［3］，還能達(dá)到改善土壤結(jié)構(gòu)和保水性能，培肥地力，提升作物產(chǎn)量的效果［4-6］。隨著免耕播種技術(shù)的廣泛推廣，諸多農(nóng)業(yè)大國都在積極推行，如巴西、阿根廷、巴拉圭，其保護(hù)性耕作面積占總耕作面積的比例分別為74.8%、80.0%、80.1%［7］。然而，由于我國長期采取“重用輕養(yǎng)”的“掠奪式”生產(chǎn)經(jīng)營模式，導(dǎo)致農(nóng)田地力、土壤有機質(zhì)等嚴(yán)重退化，造成土壤肥力、生態(tài)系統(tǒng)功能下降。為防止土壤退化，我國于20世紀(jì)60年代引入免耕播種技術(shù)，到2002年僅有約10萬hm2的土地采用保護(hù)性耕作方式；截至2019年，我國保護(hù)性耕作面積為816.2萬hm2，僅占全國耕地總面積的6.38%［8］。總體來看，我國的保護(hù)性耕作技術(shù)還處于起步階段，與世界先進(jìn)國家相比仍有差距。因此，需加快保護(hù)性耕作技術(shù)的推廣和應(yīng)用，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所的李海亮等創(chuàng)新性地將免耕播種與有機肥逐漸替代化肥的方法相結(jié)合，提出基質(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)，該技術(shù)的核心內(nèi)容是在未經(jīng)作業(yè)的前茬作物農(nóng)田地表直接播種（無需開溝），并將秸稈和畜禽糞污混合物通過腐解與生物轉(zhuǎn)化得到的有機物料作為基質(zhì)（代替表土）用以覆蓋種子。前期的試驗結(jié)果表明，該技術(shù)可有效改提高土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分含量，改善作物生長性狀［9-11］。然而目前針對基質(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)改善玉米幼苗性狀和根系特性的研究尚未見詳細(xì)報道。

針對以上問題，本研究以玉米為研究對象，以基質(zhì)覆蓋量和基質(zhì)占比為變量，采用大田試驗的方法，研究基質(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)對幼苗性狀和根系特性的影響，確定合理的基質(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)參數(shù)，以期為優(yōu)化種植技術(shù)模式提供新的思路，為改良土壤結(jié)構(gòu)、確保玉米的增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

本試驗于2022年12月在廣東省湛江市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家土壤質(zhì)量湛江觀測試驗站（109°31′E，21°35′N）進(jìn)行。試驗地海拔9 m，是典型的亞熱帶季風(fēng)氣侯。年平均日照時間為2 160 h，無霜期為350 d，年平均氣溫為23.2 ℃，年降水量為1 700～1 800 mm。試驗前茬作物為玉米，土壤類型為試驗站磚紅壤，其耕層（0～20 cm）土壤pH值為4.4，有機質(zhì)含量22.8 g/kg，全氮含量0.7 g/kg，全磷含量1.25 g/kg，全鉀含量12.6 g/kg，交換性鈣含量10.6 cmol/kg，交換性鎂含量2.2 cmol/kg。供試玉米品種為彩甜糯2號，該品種屬于彩色加甜糯品種，華東地區(qū)出苗至采收80 d左右，適口性好，糯性強。試驗用基質(zhì)是通過羊糞與秸稈發(fā)酵制得。羊糞為黑山羊采食牧草獲得的新鮮羊糞經(jīng)過晾曬方法預(yù)處理獲得；秸稈為當(dāng)季產(chǎn)生的玉米秸稈，粉碎至3～5 cm后備用，理化性狀見表1。將晾曬后的羊糞與粉碎后的玉米秸稈通過攪拌機充分混勻后，對得到的混合物再進(jìn)行腐熟發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物晾干后即得到試驗用覆蓋基質(zhì)，如圖1所示。自然土取自試驗站耕層（0～20 cm）土壤，經(jīng)過自然風(fēng)干、磨細(xì)等處理后備用。

1.2 試驗設(shè)計

基質(zhì)覆蓋的主要作用是為玉米前期生長發(fā)育提供養(yǎng)分，若基質(zhì)的覆蓋量過少，玉米生長所需養(yǎng)分供應(yīng)就會出現(xiàn)不足，玉米生長發(fā)育較弱；而基質(zhì)覆蓋量如果過大，會導(dǎo)致土壤板結(jié)，土壤中的養(yǎng)分供應(yīng)過剩，進(jìn)而導(dǎo)致玉米出苗不齊、出苗率降低。因此，確定合理的基質(zhì)覆蓋量是玉米前期生長發(fā)育的關(guān)鍵。依據(jù)前期試驗［9］，本試驗設(shè)置9.0（x1）、16.1（x2）、25.0（x3）、36.1 t/hm2（x4）4個基質(zhì)覆蓋量。

基質(zhì)占比是覆蓋基質(zhì)與自然土所占總體積的比?；|(zhì)占比不同對玉米的生長有一定影響，基質(zhì)占比過小為玉米生長提供的養(yǎng)分不足，基質(zhì)占比過大則會出現(xiàn)玉米燒苗現(xiàn)象，影響作物產(chǎn)量。因此，確定合理的基質(zhì)占比至關(guān)重要。本試驗選取40%（y1）、50%（y2）、60%（y3）、70%（y4）和80%（y5）這5個基質(zhì)占比。

為兼顧不同數(shù)量級，分別對每個數(shù)量級端點和中間位置取點，由此確定試驗固定因素為基質(zhì)覆蓋量16.1 t/hm2、基質(zhì)占比60%，以常規(guī)種植為對照（CK），共10組處理，具體試驗方案見表2。

采用同田對比，試驗組每個處理3次重復(fù)，共計30個試驗小區(qū)。玉米種植密度為11 120株/hm2，試驗小區(qū)長寬均為3 m，面積9 m2，60 cm等行距種植，株距30 cm，隨機區(qū)組排列。2022年11月24日播種，播種后取不同比例基質(zhì)與自然土進(jìn)行混合攪拌后均勻撒于種子上，基質(zhì)按照試驗設(shè)計所需肥量于播種后一次性施入，于生長期和抽雄期施復(fù)合肥 90 kg/hm2，2023年2月22日收獲，田間試驗效果如圖2所示。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 出苗率及出苗時間 每組田間點播種植5行，每行20粒，共計100粒種子。自播種之日起每天記錄1次出苗數(shù)，播種7 d后，以幼苗出土2 cm為出苗標(biāo)準(zhǔn)，按照公式（1）測量每組幼苗的出苗情況，每組3次重復(fù)，取平均值作為該組的測定結(jié)果。

出苗率=出苗數(shù)播種數(shù)×100%。（1）

1.3.2 生長性狀 玉米幼苗達(dá)到3葉1心期時開始測量其生長性狀，利用游標(biāo)卡尺測量幼苗長度、莖基寬以及胚芽鞘、中胚軸、初生胚根的長度，利用TYS-4N型植物葉綠素測定儀測量秧苗最上端一張完全展開葉的葉綠素含量。每個試驗小組隨機選取10株幼苗，每組3次重復(fù)，取平均值作為每組的試驗結(jié)果。

1.3.3 根系形態(tài)及活力 玉米幼苗達(dá)到3葉1心期時，每個試驗小組隨機選取10株幼苗，以玉米為中心，挖取面積為625 cm2（25 cm×25 cm），深度為30 cm的土層，清水沖掉土壤和雜物后得到玉米幼苗完整的根系。利用Perfection V700掃描儀，進(jìn)行根系掃描，利用WinRHIZO Pro 圖像處理系統(tǒng)測定根總長度、根表面積、根體積、平均直徑。

1.3.4 物質(zhì)積累量 玉米出苗結(jié)束后，取完整幼苗10株洗凈，將取樣幼苗分成地上、地下2個部分，用吸水紙吸干表面水分，分別稱其鮮重，將植株地上部分、地下部分置于恒溫干燥箱105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重后稱其干物質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計方法

將試驗數(shù)據(jù)輸入至Excel 2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；采用IBM SPSS 26進(jìn)行顯著性、相關(guān)關(guān)系分析，顯著性水平設(shè)為0.05，利用Origin 2022進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米出苗率的影響

2.1.1 基質(zhì)覆蓋量對玉米出苗率和出苗時間的影響 全苗、齊苗、壯苗是玉米獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)保障，基質(zhì)覆蓋量是影響玉米出苗率和出苗時間的關(guān)鍵因素［12］。由表3可知，基質(zhì)覆蓋量對彩甜糯2號玉米的出苗率和出苗時間均存在顯著影響（P<0.05）。田間定位試驗下，A1、A2、A3處理的出苗率分別較CK增加4.66、6.00、1.00百分點，A4處理的出苗率較CK降低8.00百分點?；|(zhì)覆蓋量的增加顯著延長了出苗時間，A2、A3、A4處理的開始出苗時間分別較CK延長0.5、1.0、1.5 d，A1、A2、A3處理的出苗結(jié)束時間分別較CK縮短1.0、1.5、0.5 d。由圖3可知，玉米幼苗出苗率隨著基質(zhì)覆蓋量增加呈先增加后降低趨勢，A1和A2處理的出苗率差異不顯著，但均顯著高于其他處理。A1處理和CK的出苗時間相同，A4處理較A1處理、A2處理、CK的開始出苗時間顯著延長，A4處理的播種至50%出苗時間高于其他處理，A3、A4處理和CK的結(jié)束出苗時間較A2處理顯著延長。5種基質(zhì)覆蓋量處理的出苗率表現(xiàn)為A2>A1>A3>CK>A4。

2.1.2 基質(zhì)占比對玉米出苗率和出苗時間的影響 基質(zhì)占比對玉米出苗率和出苗時間的影響結(jié)果見表4，可以看出，基質(zhì)占比對彩甜糯2號玉米的出苗率和出苗時間均有顯著影響。田間定位試驗下，B2、B3、B4處理的出苗率分別較CK增加1.34、6.01、3.00百分點，B1、B5處理的出苗率分別降低0.66、6.33百分點?；|(zhì)占比的增加影響了玉米幼苗出苗時間，B5處理的開始出苗時間較其他處理延長0.5 d或1.0 d。B1、B3處理播種至50%出苗時間較CK降低0.5 d，B5處理的播種至50%出苗時間較CK增加0.5 d。B1、B5處理的結(jié)束出苗時間分別較CK增加1.0、1.5 d，B3處理的結(jié)束出苗時間較CK降低0.5 d。

由圖4可知，B3、B4、B5處理的開始出苗時間差異不顯著，均顯著高于其他處理。B5處理播種至50%出苗時間顯著高于B1、B3處理。B1的開始出苗時間較早但其結(jié)束出苗時間較晚，B5的結(jié)束出苗時間顯著高于CK。

以上結(jié)果表明，60%基質(zhì)占比（B3）時，基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2（A2）時更有利于玉米幼苗的生長，較好地維持土壤肥力，從而促進(jìn)地上部分生長，有利于全苗的形成。

2.2 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗期性狀的影響

2.2.1 基質(zhì)覆蓋量對玉米幼苗期性狀的影響 由表5可知，A1、A2、A3和A4處理的幼苗長度分別較CK增加12.00%、19.13%、9.30%和3.45%；A1和A2處理的胚芽鞘長度分別較CK增加0.77%和13.20%；A3和A4處理的胚芽鞘長度分別較CK降低5.75%和21.90%。A2、A3、A4處理的中胚軸長度分別較CK增加12.25%、14.62%、52.96%，A1處理的中胚軸長度較CK顯著降低25.30%；初生胚根長度、莖基寬、葉綠素含量均在A2處理最大。而5個基質(zhì)覆蓋量處理的葉綠素含量差異均不顯著。

由圖5可知，隨著基質(zhì)覆蓋量的增加幼苗長度、胚芽鞘長度、初生胚根長度表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，說明增加基質(zhì)覆蓋量明顯影響玉米幼苗性狀；A1、A2、A3、A4的中胚軸長度呈不斷增加趨勢。

2.2.2 基質(zhì)占比對玉米幼苗期性狀的影響 由表6可知，B1、B2、B3和B4處理的幼苗長度分別較CK增加6.67%、10.00%、19.06%和11.70%，B5處理的幼苗長度較CK降低2.11%。B2和B3處理的胚芽鞘長度分別較CK增加7.96%和15.27%，B1、B4和B5處理的胚芽鞘長度分別較CK降低10.29%、7.08%和4.42%。B3處理的中胚軸長度最大，而初生胚根長度和莖基寬均是B3處理最大，B2處理次之。

由圖6可以看出，隨著基質(zhì)占比的增加，玉米幼

苗長度呈先增加后降低的趨勢，胚芽鞘長度同樣呈先增加后降低的趨勢，初生胚根長度、莖基寬和葉綠素含量隨著基質(zhì)占比的增加無明顯變化。各基質(zhì)占比處理的幼苗長度表現(xiàn)為B3>B4>B2>B1>CK>B5。

綜上可見，相較于傳統(tǒng)種植模式（CK），基質(zhì)覆蓋技術(shù)對幼苗長度、中胚軸長度、初生胚根長度、胚芽鞘長度、莖基寬影響顯著，對葉綠素含量影響不顯著。

2.3 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗根形態(tài)指標(biāo)的影響

2.3.1 基質(zhì)覆蓋量對玉米幼苗根形態(tài)指標(biāo)的影響 玉米根系作為植株重要的吸收器官，其形態(tài)指標(biāo)與根總長度、根表面積、根體積和根直徑呈顯著正相關(guān)關(guān)系［13］，形態(tài)指標(biāo)影響根系對土壤中水分和養(yǎng)分的吸收利用，進(jìn)而影響植株生產(chǎn)潛力和產(chǎn)量［14］。由表7可知，基質(zhì)覆蓋量對玉米幼苗的根系生長有顯著影響，幼苗總根長度隨著基質(zhì)覆蓋量的增加呈先增加后降低的趨勢，A1、A2、A3處理的總根長度分別較CK增加5.16%、44.93%、11.02%，A4處理較CK顯著降低12.67%。隨著基質(zhì)覆蓋量的增加，玉米幼苗根表面積表現(xiàn)出先增后降的趨勢，A1、A2、A3處理均高于CK，說明增加基質(zhì)覆蓋量可以提高根表面積，A1、A2、A3處理的根表面積較CK分別增加11.25%、65.09%、24.03%，A4處理較CK降低12.66%。各處理的根體積差異均不顯著。

A2、A3處理的根系平均直徑差異不顯著，但均顯著高于其他處理。根形態(tài)指標(biāo)總體上表現(xiàn)為A2、A3、A1>CK>A4。

2.3.2 基質(zhì)占比對玉米幼苗根形態(tài)指標(biāo)的影響

由表8可知，基質(zhì)占比對玉米幼苗的根系形態(tài)指標(biāo)影響顯著，B1、B2、B3、B4、B5處理的總根長度分別較CK增加6.30%、15.81%、44.93%、24.19%、2.46%。B3處理的根表面積顯著高于B1、B2、B4、B5處理，增幅分別為105.52%、68.86%、50.05%、74.11%。B2和B5處理的根表面積差異不顯著。根體積、平均直徑隨著基質(zhì)覆蓋量的增加呈先升高后降低的趨勢，B3處理的根體積和平均直徑最大，分別較CK增加14.07%和56.04%。各基質(zhì)占比處理的根系形態(tài)指標(biāo)均為B3處理最高。

2.4 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗生物量的影響

2.4.1 基質(zhì)覆蓋量對玉米幼苗生物量（鮮重、干物重）的影響

由表9可以看出，A1、A2處理的地上部鮮重分別較CK增加5.45%、28.61%，A3和A4處理的地上部鮮重分別較CK降低7.15%和14.04%。A1處理的地下部鮮重較CK降低10.26%，A2、A3、A4處理的地下部鮮重分別較CK增加7.64%、8.52%、40.39%。由圖7可知，隨著基質(zhì)覆蓋量的增加，玉米幼苗的地上部鮮重呈先增加后降低的趨勢，地下部鮮重呈逐漸增加的趨勢，在A4處理最大；A2處理的地上部干重顯著高于其他處理，各處理地下部干重差異均不顯著。

2.4.2 基質(zhì)占比對玉米幼苗生物量（鮮重、干重）的影響

由表10可知，B2、B3、B4處理的地上部鮮重分別較CK增加5.11%、20.69%、7.76%，B1和B5處理的地上部鮮重分別較CK降低9.48%和4.56%；B1、B2、B3、B4、B5處理的地下部鮮重分別較CK增加2.92%、39.42%、19.95%、55.72%和20.92%；B2、B3、B4和B5處理的地上部干重分別較CK增加5.98%、62.39%、39.32%和10.26%。

由圖8可知，隨著基質(zhì)占比的增加，玉米幼苗的地上部鮮重呈先增加后降低的趨勢，地下部鮮重呈先增加后下降再增加最后降低的趨勢，B1處理、CK的地上部干重差異不顯著，但均顯著低于其他處理，各處理地下部干重差異不顯著。

通過分析玉米幼苗地上部、地下部物質(zhì)積累量等因素的影響規(guī)律可知，基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2，基質(zhì)占比為60%的情況下， 基質(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)對玉米幼苗生物量的促進(jìn)作用最為明顯。

3 討論

3.1 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米出苗率的影響

玉米播種后，充分的土壤水分、肥力是種子萌發(fā)過程中的決定因素［15］?；|(zhì)覆蓋式免耕播種技術(shù)具有改善土壤結(jié)構(gòu)和保水性能，培肥地力，提高玉米出苗率，以達(dá)到增產(chǎn)的效果。Ferdous等研究發(fā)現(xiàn)，有機肥配施石灰可有效阻控紅壤酸化，顯著提高作物生產(chǎn)力［16］。林婷婷等研究指出，不同有機肥處理顯著增加了土壤pH值和有機質(zhì)、全氮、全磷等養(yǎng)分的含量，提高了土壤向作物供應(yīng)養(yǎng)分的能力，以實現(xiàn)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的［17］。本研究表明，適量施用基質(zhì)對玉米幼苗生長有顯著的促進(jìn)作用，隨著基質(zhì)覆蓋量的增加，當(dāng)基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2時玉米出苗率達(dá)到最大，為96.34%；繼續(xù)增加基質(zhì)的施用量，玉米幼苗的出苗率顯著降低，播種至開始出苗時間、播種至50%出苗和播種至結(jié)束出苗時間顯著增加，對幼苗的生長產(chǎn)生抑制作用，36.1 t/hm2處理主要存在施肥量過大導(dǎo)致燒苗現(xiàn)象。基質(zhì)用量與玉米幼苗出苗率和出苗時間的關(guān)系為：隨著基質(zhì)覆蓋量增加，玉米幼苗出苗率表現(xiàn)為先增加后降低，出苗時間不斷增加。這說明適量施加基質(zhì)可以較好地維持土壤肥力，有利于玉米種子生長，從而促進(jìn)幼苗地上部分生長，通過比較各處理的幼苗出苗率和出苗時間指標(biāo)可知，玉米幼苗適宜的基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2且基質(zhì)占比為60%。

3.2 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗期性狀的影響

玉米屬于子葉不出土類型，因此，玉米種子出土能力主要受其胚芽鞘和中胚軸的長度影響［18］。幼苗的出土能力受到胚芽鞘和中胚軸的協(xié)同作用，只有在兩者都處于一定長度時，幼苗才能順利出土。因此，胚芽鞘和中胚軸長度是決定幼苗能否出土的決定因素［19-20］。本研究結(jié)果表明，隨著基質(zhì)覆蓋量的增加幼苗長度顯著降低，胚芽鞘長度和莖基寬顯著降低，中胚軸長度顯著增加，初生胚根長度表現(xiàn)為先增加后降低，但差異不顯著，基質(zhì)覆蓋量為36.1 t/hm2處理的中胚軸長度顯著高于其他處理，但其他性狀指標(biāo)均不具有優(yōu)勢。基質(zhì)占比60%情況下，基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2處理相比于其他3種處理，所育玉米幼苗長度、胚芽鞘長度、初生胚根長度、莖基寬更高。歸因于堆漚腐熟后的基質(zhì)與紅壤土適宜的體積比可以改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力，進(jìn)而提高玉米幼苗性狀?；|(zhì)覆蓋量為 16.1 t/hm2 處理更有利于玉米幼苗根系延伸，莖稈粗壯。

3.3 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗根系形態(tài)指標(biāo)的影響

科學(xué)合理的施肥方式能夠提高土壤肥力，提升玉米根系活力，促進(jìn)玉米對養(yǎng)分的吸收利用，增加干物質(zhì)積累量，提高產(chǎn)量［21-23］。玉米根系生長狀況是衡量作物生長發(fā)育的重要指標(biāo)，于曉芳等研究得出，玉米單株根重、根系體積逐漸下降，在同一生育期表現(xiàn)出隨土層深度加深呈遞減的趨勢；隨著土層深度的增加，各處理的根系活力在整體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而在散粉后生育過程的進(jìn)行，根系活力的峰值也發(fā)生下移［21］。本試驗結(jié)果與之相似，本研究結(jié)果表明，玉米幼苗總根長度、根表面積隨基質(zhì)覆蓋量的增加呈先增加后降低的趨勢，總根長度對基質(zhì)覆蓋量增加的響應(yīng)較為敏感，漲幅、降幅較大，且基質(zhì)覆蓋量越大，降低幅度越大，其次是根表面積，基質(zhì)覆蓋量增加導(dǎo)致玉米總根長度和根表面積增加嚴(yán)重受限，這是基質(zhì)覆蓋量影響玉米幼苗生長發(fā)育的主要原因。

3.4 基質(zhì)覆蓋式免耕播種對玉米幼苗生物質(zhì)積累量的影響

生物有機肥是一種含有大量有益微生物的肥料，能為作物提供所需的氮、磷、鉀大量元素以及微量元素和可溶性蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)。氮是作物生長必需的大量元素之一，在植物體內(nèi)主要以亞氮的形式存在，它是植物賴以生存的重要元素，對作物的株高、根長等生物量都有一定的促進(jìn)作用［24］。有研究指出，有機和無機肥料混合使用的處理，對土壤的養(yǎng)分的增加幅度比單獨使用化肥的處理要大，同時，各土壤養(yǎng)分指數(shù)都得到了改善［25-26］。雷仁清等研究發(fā)現(xiàn)，對水稻幼苗施加以豬糞沼渣為原料、木屑為輔料的堆肥產(chǎn)品后，幼苗總鮮重、總干重均高于對照［27］。Reeve等的研究通過對葡萄果渣、牛糞和稻草混合堆肥，并對提取物進(jìn)行分析，以測試其對小麥幼苗芽和根生物量的影響，結(jié)果表明，葡萄果渣、牛糞和稻草混合物具有顯著的促進(jìn)小麥幼苗芽和根生物量的作用［28］。本研究結(jié)果與之不同。本試驗表明，隨著基質(zhì)覆蓋量的增加，幼苗干物質(zhì)量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢。這是因為幼苗在播種過程中吸收了土壤中的養(yǎng)分，而這些養(yǎng)分也會在播種后被釋放出來，從而使得幼苗能夠獲得更多的營養(yǎng)，從而提高了其生物量。岳麗杰等的研究表明，隨著播種深度的增加，幼苗干物質(zhì)量也會隨之增加，這與采樣時間的差異有關(guān)［29］。本試驗是在播種后同一天取樣，出苗時間隨基質(zhì)覆蓋量的增加而增加，幼苗地上部生長時間相對減少，故其地上部鮮重降低。因此，適宜的基質(zhì)覆蓋量有利于玉米幼苗出苗和群體生產(chǎn)。

4 結(jié)論

利用發(fā)酵后的基質(zhì)與土壤混合將種子覆蓋，該栽培方法既不會造成玉米苗期生物量的顯著降低，又能在一定程度上減輕化肥對環(huán)境、土壤、大氣的污染，還能有效解決秸稈的積聚與焚燒問題。

復(fù)合基質(zhì)與自然土以一定比例混合可以調(diào)控基質(zhì)的理化性質(zhì)，基質(zhì)覆蓋量增加后，玉米出苗率、出苗時間表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，玉米幼苗的出苗率和出苗時間在基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2、基質(zhì)占比60%時達(dá)到最佳值，出苗率為96.34%，播種至結(jié)束出苗時間為8.5 d。

基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%時玉米幼苗性狀表現(xiàn)好，早期易發(fā)揮顯著優(yōu)勢，幼苗長度、胚芽鞘長度、初生胚根長度以及莖基寬均優(yōu)于其他處理，說明質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%處理更有利于玉米幼苗的生長。

基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%時總根長度、根表面積達(dá)到最大值，A2處理總根長度較CK增加44.93%，A2處理根表面積較CK增加65.09%。繼續(xù)增加基質(zhì)覆蓋量時，玉米幼苗總根長度、根表面積、平均直徑均顯著降低，這與施用適量的基質(zhì)可以促進(jìn)玉米幼苗根系的生長，但施用過量基質(zhì)會增加玉米種子深度、降低種子出苗時間，對玉米幼苗的根系生長產(chǎn)生抑制作用，從而導(dǎo)致幼苗生長緩慢、根系變短等的結(jié)論一致。

基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2和基質(zhì)占比60%時玉米幼苗地上部鮮重最大，隨著基質(zhì)覆蓋量的增加地上部鮮重出現(xiàn)下降，歸因于種子深度隨基質(zhì)覆蓋量的增加而增加，因此延長了出苗時間，地上部分生長時間較少，最終導(dǎo)致地上部鮮重降低?；|(zhì)覆蓋量為25.0 t/hm2和基質(zhì)覆蓋量為 36.1 t/hm2 處理的地下生物質(zhì)積累量均高于其他處理，但其地上生物質(zhì)積累量均不具有優(yōu)勢。

綜上所述，基質(zhì)覆蓋式玉米免耕播種技術(shù)的適宜基質(zhì)覆蓋量為16.1 t/hm2，基質(zhì)占比為60%，此條件下培育玉米幼苗出苗率高，幼苗性狀好，生物量提升顯著，根系活力好。研究結(jié)果可為玉米免耕播種種植技術(shù)提供參考，由于地區(qū)間存在差異，其他地區(qū)還有待進(jìn)一步研究。

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基金項目：海南省自然科學(xué)基金（編號：322QN375、322QN416）；中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（編號：19CXTD-31）。

作者簡介：史健偉（2000—），男，黑龍江綏化人，碩士研究生，主要從事土壤改良與玉米栽培技術(shù)研究。E-mail：shijw2000@126.com。

通信作者：李海亮，博士，副教授，主要從事熱帶生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備研究，E-mail：lihailiang@126.com；汪 春，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事熱帶生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備研究，E-mail：wangchun1963@126.com。