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Effects of sowing depth on seedling traits and root characteristics of summer maize.

播种深度对夏玉米幼苗性状和根系特性的影响


选用郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为试验材料,在砂培和大田条件下设置3、5、7和9 cm 4个播种深度,并在大田条件下以不同播种深度混播作为对照(CK),研究播种深度对夏玉米幼苗性状和根系特性的影响.结果表明: 随着播种深度的增加,夏玉米的出苗率下降,出苗时间延长.ZD958和XY335播深9 cm的出苗率较3 cm的分别降低9.4%和11.8%,出苗时间较3 cm的均延长1.5 d.随着播种深度的增加,幼苗长度及幼苗整齐度显著降低,中胚轴长度显著增加,胚芽鞘长度差异不显著;初生胚根长度逐渐减小,次生胚根总长度逐渐增加,总根长度差异不显著;幼苗与中胚轴的总干质量增加,总根干质量差异不显著.随播种深度的增加,种子萌发时幼苗各部位可溶性糖含量增加,营养物质消耗量增加,幼苗根系生长速度增加,根系活力降低,总节根数及节根层数增加.播深增加后出苗率及幼苗活力的降低导致收获穗数的显著降低,最终影响产量形成.此外,播深一致有利于群体整齐度的提高和群体性状的改善,从而提高产量.

Two summer maize hybrids, Zhengdan 958 (ZD958) and Xianyu 335 (XY335), were used as experimental materials. 4 sowing depths (3, 5, 7 and 9 cm) and uneven sowing depth (CK) were designed under sand culture and field experiments to investigate the effects of sowing depth on seedling traits and root characteristics of summer maize. The results showed that the seedling emergence rate gradually decreased and seedling emergence time gradually lengthened as the sowing depth increased. Compared with the sowing depth of 3 cm, the seedling emergence rates of ZD958 and XY335 sown at the depth of 9 cm were reduced by 9.4% and 11.8%, respectively, and the seedling emergence duration was prolonged 1.5 d. With the increasing sowing depth, the seedling length and uniformity decreased significantly, the mesocotyl length increased significantly, while the coleoptile length had no significant difference; the primary radicle length gradually decreased, the total length of secondary radicle gradually increased, and the total root length had no significant difference; the total dry mass of seedling and mesocotyl increased significantly, and the total root dry mass had no significant difference. With the increasing sowing depth, the soluble sugar content in each part of seedling increased and the amount of nutritional consumption of germinating seeds increased, the seedling root growth rate increased, but the root activity decreased, and the number of total nodal root and nodal layers increased. With the increasing sowing depth, harvested ears per unit area were reduced by decreased seedling emergence rate and seedling vigor, thus influenced the yield. In addition, uniform sowing depth could improve the canopy uniformity and relative characteristics, then increase the yield.
 


全 文 :播种深度对夏玉米幼苗性状和根系特性的影响∗
曹慧英1  王丁波2  史建国1  朱昆仑1  董树亭1  刘  鹏1  赵  斌1  张吉旺1∗∗
( 1作物生物学国家重点实验室 /山东农业大学农学院, 山东泰安 271018; 2莘县农业局, 山东聊城 252400)
摘  要  选用郑单 958(ZD958)和先玉 335(XY335)为试验材料,在砂培和大田条件下设置
3、5、7和 9 cm 4个播种深度,并在大田条件下以不同播种深度混播作为对照(CK),研究播种
深度对夏玉米幼苗性状和根系特性的影响.结果表明: 随着播种深度的增加,夏玉米的出苗率
下降,出苗时间延长.ZD958和 XY335播深 9 cm的出苗率较 3 cm的分别降低 9.4%和11.8%,
出苗时间较 3 cm的均延长 1.5 d.随着播种深度的增加,幼苗长度及幼苗整齐度显著降低,中
胚轴长度显著增加,胚芽鞘长度差异不显著;初生胚根长度逐渐减小,次生胚根总长度逐渐增
加,总根长度差异不显著;幼苗与中胚轴的总干质量增加,总根干质量差异不显著.随播种深
度的增加,种子萌发时幼苗各部位可溶性糖含量增加,营养物质消耗量增加,幼苗根系生长速
度增加,根系活力降低,总节根数及节根层数增加.播深增加后出苗率及幼苗活力的降低导致
收获穗数的显著降低,最终影响产量形成.此外,播深一致有利于群体整齐度的提高和群体性
状的改善,从而提高产量.
关键词  夏玉米; 播种深度; 幼苗性状; 根系特性; 产量
文章编号  1001-9332(2015)08-2397-08  中图分类号  S311; S513  文献标识码  A
Effects of sowing depth on seedling traits and root characteristics of summer maize. CAO
Hui⁃ying1, WANG Ding⁃bo2, SHI Jian⁃guo1, ZHU Kun⁃lun1, DONG Shu⁃ting1, LIU Peng1,
ZHAO Bin1, ZHANG Ji⁃wang1 ( 1State Key Laboratory of Crop Biology / College of Agronomy, Shan⁃
dong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China; 2Shenxian Bureau of Agriculture,
Liaocheng 252400, Shandong, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(8): 2397-2404.
Abstract: Two summer maize hybrids, Zhengdan 958 (ZD958) and Xianyu 335 (XY335), were
used as experimental materials. 4 sowing depths (3, 5, 7 and 9 cm) and uneven sowing depth
(CK) were designed under sand culture and field experiments to investigate the effects of sowing
depth on seedling traits and root characteristics of summer maize. The results showed that the seed⁃
ling emergence rate gradually decreased and seedling emergence time gradually lengthened as the
sowing depth increased. Compared with the sowing depth of 3 cm, the seedling emergence rates of
ZD958 and XY335 sown at the depth of 9 cm were reduced by 9.4% and 11.8%, respectively, and
the seedling emergence duration was prolonged 1.5 d. With the increasing sowing depth, the seed⁃
ling length and uniformity decreased significantly, the mesocotyl length increased significantly,
while the coleoptile length had no significant difference; the primary radicle length gradually de⁃
creased, the total length of secondary radicle gradually increased, and the total root length had no
significant difference; the total dry mass of seedling and mesocotyl increased significantly, and the
total root dry mass had no significant difference. With the increasing sowing depth, the soluble sugar
content in each part of seedling increased and the amount of nutritional consumption of germinating
seeds increased, the seedling root growth rate increased, but the root activity decreased, and the
number of total nodal root and nodal layers increased. With the increasing sowing depth, harvested
ears per unit area were reduced by decreased seedling emergence rate and seedling vigor, thus in⁃
fluenced the yield. In addition, uniform sowing depth could improve the canopy uniformity and rela⁃
tive characteristics, then increase the yield.
Key words: summer maize; sowing depth; seedling trait; root characteristics; grain yield.
∗山东省现代农业产业技术体系建设项目(SDAIT⁃01⁃022⁃05)、公益性行业(农业)科研专项(201103003)和国家自然科学基金项目(31271662)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: jwzhang@ sdau.edu.cn
2014⁃11⁃04收稿,2015⁃04⁃22接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 8月  第 26卷  第 8期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2015, 26(8): 2397-2404
    近年来,黄淮海区域夏玉米播种一般是在前茬
作物小麦收获后秸秆还田或免耕条件下机械播种,
易出现播种过深过浅或播深不一致的现象,从而造
成出苗差、苗不齐、苗质弱等现象[1-2] .播种深度是机
械化播种技术的一个关键质量因素.播种深度适宜
一致可以提高群体整齐度,有利于均衡发挥群体增
产优势.如果播种较浅,由于大田表层土壤易失墒干
旱,种子难以达到萌发的条件而失去发芽能力,或勉
强发芽,形成弱苗.相反,如果播种较深,即使土层墒
情较好,种子可以充分吸水萌动,但由于种子难以得
到充足的氧气或种子发芽至出苗消耗较多养分,最
终形成弱苗或出苗率下降[3-4] .播种深度决定着种子
的萌发、幼苗的出土、出土后的成活、成活后的长势
以及营养物质含量等问题[5] .播种过深会使萌发中
的种子易受土壤病原菌和害虫的影响,使种子腐烂,
影响最终出苗状况[6-7],而适当播深有利于幼苗健康
生长[8] .播种深度对披针叶黄华(Thermopsis lanceo⁃
late) [9]、金盏花(Calendula officinalis) [10]等植物和
小麦[11]等作物的出苗率及出苗时间均有显著影响,
随着播种深度的增加,出苗率逐渐降低,出苗时间逐
渐延长.无论是浅播还是深播,中胚轴的伸长均为杂
草稻出苗提供了动力基础[12-13] .播种深度增加后,
牧草种子萌发时营养物质的消耗量呈现显著增加的
趋势[14],这严重影响种子的出苗率以及牧草的质
量[15] .因此,播种深度对植物的幼苗生长有显著影
响,但关于播种深度对夏玉米幼苗性状和根系特性
的影响,尤其是对夏玉米整个生育期的生长发育及
产量的影响鲜见报道.本试验采用砂培和大田试验
相结合,研究播种深度对夏玉米幼苗性状、根系特性
和产量的影响,为夏玉米播种质量和产量的提高提
供科学依据.
1  材料与方法
1􀆰 1  供试材料与试验设计
2012—2013年,大田试验在山东农业大学试验
农场进行.土壤类型为棕壤,播种前 0~20 cm耕层土
壤含有机质 11.05 g·kg-1、碱解氮 66.88 mg·kg-1、
速效磷 57.07 mg·kg-1、速效钾 78.90 mg·kg-1 .选
用郑单 958(ZD958)和先玉 335(XY335)为试验材
料,2012和 2013 年均在 6 月 15 日用专用播种器人
工播种,播前造墒.设 3、5、7 和 9 cm 4 个播种深度,
并以不同播种深度混播为对照(CK).种植密度为
67500株·hm-2,小区面积 3 m×10 m,等行距种植,
行距 60 cm,3 次重复,随机区组排列.肥料按照
12000 kg·hm-2产量水平的需肥量,磷、钾肥于拔节
期一次施入,氮肥于拔节期和大喇叭口期各施 40%
和 60%.按高产田水平进行田间管理.
2013年 11—12 月室内砂培试验,基质石英砂
用流水清洗多次,经 140 ℃高温 5 h 杀菌烘干.挑选
大小一致且饱满的种子,分别按 3、5、7 和 9 cm 4 个
播深种在白色塑料盆(20 cm×15 cm×20 cm)中,每
盆种植 40粒,每处理 3次重复,于 25 ℃恒温培养室
内培养.
1􀆰 2  砂培试验测定项目与方法
1􀆰 2􀆰 1出苗率和出苗时间   以幼苗出土 2 cm 为出
苗标准,自播种之日起每天 2 次记录破土及出苗数.
破土率=地面以上可观察到的苗数 /播种数×100%.
出苗率=出苗数 /播种数×100%.
1􀆰 2􀆰 2幼苗性状  出苗结束后,每处理选取 20 株幼
苗,测量幼苗、胚芽鞘、中胚轴和初生胚根的长度,并
计算幼苗整齐度.幼苗整齐度 =幼苗平均苗长 /苗长
标准差×100%.
1􀆰 2􀆰 3干物质积累及可溶性糖含量  采用烘干称量
法,在出苗结束后每处理取样 20 株,将取样植株分
成种子以上、残留种子和根 3部分,置于烘箱中,105
℃高温下杀青 30 min, 然后置于 80 ℃下烘至恒量
后称量,并计算贮藏物质运转率.利用蒽酮比色法测
定各部分可溶性糖含量.贮藏物质运转率 =幼苗干
质量 / (幼苗干质量+残留物干质量)×100%.
1􀆰 3  大田试验测定项目与方法
1􀆰 3􀆰 1出苗率和出苗时间   以幼苗出土 2 cm 为出
苗标准,记录开始出苗、50%出苗、结束出苗的日期
以及出苗数,并计算出苗率.
1􀆰 3􀆰 2根系形态及活力   分别在出苗期(V1)、2 叶
期(V2)、3叶期(V3)、4 叶期(V4),每处理选取长势
一致的植株 10 株,以玉米为中心,挖取面积为
60 cm×25 cm、0~ 40 cm 土层根系,清水冲净后,用
HP8200扫描,Delta⁃T Area meter type AMB2 软件分
析测定根总长度和根尖数.利用 TTC(氯化三苯基四
氮唑)还原法测定 3叶期根系活性.
1􀆰 3􀆰 3 节根   分别在拔节期 ( V6 )、大喇叭口期
(V12)、开花期(VT)、收获期(R6),每处理选取长势
一致的植株 5 株,以茎秆为圆心,1 / 2 行距(30 cm)
为半径,挖取 0~30 cm土层根系,用清水冲净后,调
查其节根层数及每层节根数.
1􀆰 3􀆰 4产量  成熟期,每小区连续收取中间 3 行的
30个果穗,用于室内考种、测产.产量(kg·hm-2)=
收获穗数(ears·hm-2) ×穗粒数×千粒重( g) / 106 ×
(1-含水量%) / (1-14%).
8932 应  用  生  态  学  报                                      26卷
1􀆰 4  数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 16.0 软件对数据进行
统计分析.采用单因素(one⁃way ANOVA)和 Duncan
法进行方差分析和多重比较(α = 0.05).利用 Excel
2003软件作图.
2  结果与分析
2􀆰 1  播种深度对夏玉米出苗率和出苗时间的影响
播种深度对两品种玉米的出苗率和出苗时间均
有显著影响.大田条件下,ZD958 播深 5、7、9 cm 和
对照的出苗率分别较 3 cm 的降低 3. 2%、5. 8%、
8􀆰 6%和 2. 4%,XY335 的出苗率分别降低 0. 2%、
7􀆰 0%、6.3%和 0.4%.播深 3 cm 开始出苗的时间较
早,但其出苗结束的时间较晚.播深 5 和 7 cm 的出
苗期差异不显著,9 cm的出苗期较 5和 7 cm显著延
长(表 1).砂培试验中,播种深度的增加显著降低出
苗率,ZD958播深 7 和 9 cm 的出苗率分别较 3 cm
的降低 5.3%和 9.4%;XY335播深 7 和 9 cm的出苗
率分别较 3 cm的降低 6.5%和 11.8%.播种深度的增
加显著延长了出苗时间,ZD958播深 5、7 和 9 cm的
开始破土的时间分别较 3 cm 的延长 0.5、1 和 1 d,
破土结束的时间分别延长 1.5、2和 2 d,开始出苗的
时间分别较 3 cm 的延长 0.5、1 和 1 d,出苗结束的
时间分别延长 0.5、1 和 1.5 d,XY335 播深 5、7 和 9
cm的开始破土的时间分别延长 0.5、0.5 和 0.5 d,破
土结束的时间分别延长 0.5、1.5 和 1.5 d,开始出苗
的时间分别延长 0.5、0.5 和 1 d,出苗结束的时间分
别延长 0.5、1和 1.5 d(图 1).
表 1  播种深度对夏玉米出苗率和出苗时间的影响(2013年大田)
Table 1  Effects of sowing depth on seedling emergence rate and duration of summer maize ( field experiment in 2013)
播种深度
Sowing depth
(cm)
ZD958
出苗率
SER
(%)
播种至开始
出苗 BED
(d)
播种至 50%
出苗 50%
ED (d)
播种至结束
出苗 EED
(d)
XY335
出苗率
SER
(%)
播种至开始
出苗 BED
(d)
播种至 50%
出苗 50%
ED (d)
播种至结束
出苗 EED
(d)
CK 94.0ab 3.5b 5.0a 7.0a 97.8a 3.5b 5.0a 7.0a
3 96.3a 3.5b 4.5b 7.0a 98.2a 3.5b 4.5b 7.0a
5 93.2ab 4.0a 4.5b 5.5c 98.0a 4.0a 4.5b 5.5c
7 90.7ab 4.0a 5.0a 5.5c 91.3b 4.0a 4.5b 5.5c
9 88.0b 4.0a 5.0a 6.0b 92.0b 4.0a 5.0a 6.0b
ZD958: 郑单 958 Zhengdan 958; XY335:先玉 335 Xianyu 335. 下同 The same below. SER: Seedling emergence rate; BED: Days from sowing time to
beginning of emergence; 50%ED: Days from sowing time to 50% of emergence; EED: Days from sowing time to ending of emergence. 同列不同字母表
示不同播种深度间差异显著(P<0.05)Different letters in the same column meant significant difference among different sowing depths at 0.05 level.
图 1  播种深度对夏玉米破土率和出苗率的影响(砂培)
Fig.1  Effects of sowing depth on groundbreaking rate and seedling emergence rate of summer maize (sand culture experiment) .
ZD958: 郑单 958 Zhengdan 958; XY335: 先玉 335 Xianyu 335. 下同 The same below.
99328期                          曹慧英等: 播种深度对夏玉米幼苗性状和根系特性的影响         
2􀆰 2  播种深度对夏玉米幼苗性状及可溶性糖含量
的影响
2􀆰 2􀆰 1幼苗性状   在不同播种深度下,两品种的幼
苗性状均发生显著变化.幼苗长度随播种深度增加
显著降低,ZD958播深 5、7和 9 cm的幼苗长度分别
较 3 cm显著降低 8.0%、18.0%和 20.0%;XY335 播
深 5、7和 9 cm 的幼苗长度分别较 3 cm 显著降低
7􀆰 6%、18.2%和 33.3%.中胚轴长度随播种深度的增
加显著增加,ZD958播深 5、7和 9 cm的中胚轴长度
分别较 3 cm 显著增加 44.0%、104.0%和 156.0%;
XY335播深 5、7和 9 cm的中胚轴长度分别较 3 cm
显著增加 46.2%、100.0%和 153.8%.随播种深度增
加,胚芽鞘长度呈现逐渐增加的趋势,而初生胚根长
度呈现逐渐减小的趋势,但变化不显著;次生胚根数
差异不显著,次生胚根总长度逐渐增加.此外,幼苗
整齐度随播种深度的增加显著降低(表 2).
2􀆰 2􀆰 2可溶性糖含量   随播种深度增加,幼苗各部
位的可溶性糖含量均呈逐渐增加的趋势. ZD958 播
深 5、7和 9 cm幼苗与中胚轴中可溶性糖含量分别
较 3 cm显著增加 1.3%、18.7%和 28.4%,根可溶性
糖含量分别增加 6.5%、12.3%和 29.2%,残留种子可
溶性糖含量分别增加 4.9%、0.7%和 23.8%;XY335
播深 5、7和 9 cm 幼苗与中胚轴中可溶性糖含量分
别较 3 cm 显著增加 7.6%、14.6%和 12.7%,根可溶
性糖含量分别增加 1.0%、2.6%和 3.6%,残留种子可
溶性糖含量分别增加 19.1%、3.9%和 22.4%(表 2).
2􀆰 3  播种深度对夏玉米幼苗根形态指标的影响
由图 2 可以看出,播种深度对玉米幼苗的根系
生长速度有显著影响.不同播种深度的总根长和根
尖数均随生育进程的推进呈现不断增加的趋势;但
在幼苗初期不同播种深度的总根长和根尖数差异不
显著,随着幼苗的生长,不同播种深度的总根长和根
尖数差异增大,并达到显著水平.在 4 叶期,ZD958
播深 5、7 和 9 cm 的总根长分别较 3 cm 显著增
加 17.5%、18.7%和 24. 5%,根尖数分别显著增加
2􀆰 0%、9.0%和 13.3%.XY335 播深 5、7 和 9 cm 的总
根长分别较 3 cm 显著增加 8.4%、18.1%和 24􀆰 7%,
根尖数分别显著增加 3.7%、14.8%和 18.0%.
2􀆰 4  播种深度对夏玉米根系活力和节根的影响
播种深度的增加显著降低了幼苗根系活力.
ZD958播深 5、7和 9 cm的根系活力分别较 3 cm的
降低 7.1%、27.8%和 26.0%,XY335播深 5、7和 9 cm
的根系活力分别较 3 cm 的降低 23. 7%、30􀆰 9%和
24􀆰 8%(图 3).
播种深度对夏玉米的节根生长有显著影响.苗
期不同播种深度的总节根数和节根层数差异不显
著,随着生育进程的推进,差异显著性增大.在成熟
期,ZD958播深 5、7、9 cm和对照的总节根数分别较
3 cm的增加 10.5%、8.9%、13.1%和 0.4%,节根层数
分别增加 12.0%、14.5%、18.1%和 8.4%.XY335播深
5、7、9 cm 和对照的总节根数分别较 3 cm 的增加
2􀆰 9%、7. 3%、11. 6%和 6. 0%,节根层数分别增加
1􀆰 3%、7.6%、11.4%和 4.4%(图 4).
2􀆰 5  播种深度对夏玉米干物质积累与分配和产量
的影响
播种深度增加后,幼苗与中胚轴总干质量显著
增加,但根干质量差异不显著.ZD958 播深 5、7 和 9
cm的幼苗与中胚轴总干质量分别较 3 cm显著增加
4.2%、20. 8%和 45. 8%,XY335 播深 5、7 和 9 cm
的幼苗与中胚轴总干质量分别较3 cm显著增加
表 2  播种深度对夏玉米幼苗性状和可溶性糖含量的影响(砂培)
Table 2  Effects of sowing depth on seedling traits and soluble sugar content of summer maize (sand culture experiment)
项目
Item
指标
Index
ZD958
3 cm 5 cm 7 cm 9 cm
XY335
3 cm 5 cm 7 cm 9 cm
幼苗性状 幼苗长度 Seedling length (cm) 5.0a 4.6b 4.1c 4.0c 6.6a 6.1a 5.4b 4.4c
Seedling trait 胚芽鞘长度 Coleoptile length (cm) 2.8a 2.9a 2.8a 3.2a 2.4a 2.5a 2.7a 2.7a
中胚轴长度 Mesocotyl length (cm) 2.5d 3.6c 5.1b 6.4a 2.6d 3.8c 5.2b 6.6a
初生胚根长度 Primary radicle length (cm) 11.8a 10.6a 11.0a 10.1a 11.1a 11.0a 9.6a 9.5a
幼苗整齐度 Seedling length uniformity 10.15a 7.87b 6.96c 6.66c 9.93a 7.25b 5.65c 4.53d
次生胚根数 Number of secondary radicles 4.0a 4.4a 3.9a 4.1a 3.9a 3.5a 3.5a 3.4a
次生胚根总长度 Total length of secondary
radicles (cm)
28.8b 29.5b 29.7b 31.7a 28.0b 28.9b 28.4b 30.3a
可溶性糖含量 苗+中胚轴 Seedling+mesocotyl 15.5c 15.7c 18.4b 19.9a 15.8b 17.0ab 18.1a 17.8a
Soluble sugar 根 Root 15.4b 16.4b 17.3ab 19.9a 19.3b 19.5b 19.8ab 20.0a
content (%) 残留种子 Residual seed 14.3b 15.0b 14.4b 17.7a 15.2b 18.1ab 15.8b 18.6a
同行不同字母表示不同播种深度间差异显著(P<0.05)Different letters in the same row meant significant difference among different sowing depths at
0.05 level.
0042 应  用  生  态  学  报                                      26卷
图 2  播种深度对夏玉米幼苗根长和根尖数的影响(2013年大田)
Fig.2  Effects of sowing depth on seedling root length and root tip number of summer maize (field experiment in 2013).
V1: 出苗期 Seedling emergence stage; V2: 2叶期 Two⁃leaf stage; V3: 3叶期 Three⁃leaf stage; V4: 4叶期 Four⁃leaf stage.
图 3  播种深度对夏玉米幼苗根系活力的影响(2013年大田)
Fig.3  Effects of sowing depth on seedling root activity of sum⁃
mer maize (field experiment in 2013).
16􀆰 7%、16.7%和 29.2%.幼苗与中胚轴总干质量比
和根干质量比均随播种深度的增加呈逐渐增加的趋
势,贮藏物质运转率也逐渐增加,而残留种子干质量
比呈逐渐下降的趋势,表明播深增加后,种子要消耗
较多的营养物质来促进胚芽和中胚轴的生长,以保
证幼苗顺利出土(表 3).
播种过深及播深不一致时夏玉米产量均显著降
低,就两年均值来看,ZD958播深 7、9 cm和对照较 3
cm分别减产 8.0%、11.1%和 3.8%,较 5 cm 分别减
产 6.3%、9.4%和 1.9%;XY335 播深 7、9 cm 和对照
较 5 cm分别减产 8.5%、3.0%和 4.8%,且产量的减
少主要是由于收获穗数的显著降低(表 4).
表 3  播种深度对夏玉米幼苗干物质积累的影响(砂培)
Table 3  Effects of sowing depth on seedling dry mass of summer maize (sand culture experiment)
品种
Hybrid
播种深度
Sowing depth
(cm)
(苗+中胚轴)
干质量
(Seedling+
mesocotyl)
dry mass (g)
根干质量
Root dry
mass
(g)
残留种子
干质量
Residual
seed dry
mass (g)
(苗+中胚轴)
干质量比
(Seedling+
mesocotyl) dry
mass ratio (%)
根干质量比
Root dry
mass ratio
(%)
残留种子
干质量比
Residual seed
dry mass
ratio (%)
贮藏物质
运转率
Substance
transferring
rate (%)
ZD958 3 0.024±0.003c 0.029±0.005ab 0.271±0.033a 7.4±1.1c 9.0±1.6b 83.6±2.5a 16.4±1.5c
5 0.025±0.003c 0.028±0.004b 0.243±0.032b 8.5±1.2b 9.6±1.4ab 81.9±2.4b 18.1±1.4b
7 0.029±0.005b 0.028±0.007b 0.262±0.028ab 9.1±1.6b 8.9±1.9b 82.0±3.1b 18.0±2.1b
9 0.035±0.003a 0.032±0.005a 0.251±0.034b 10.9±1.3a 10.1±1.8a 79.0±2.8c 21.0±1.8a
XY335 3 0.024±0.002c 0.027±0.004a 0.168±0.023a 11.0±1.4c 12.5±2.6a 76.5±3.6a 23.5±2.6c
5 0.028±0.005b 0.029±0.006a 0.168±0.026a 12.5±2.4b 12.7±2.5a 74.8±4.6b 25.2±2.6b
7 0.028±0.004b 0.027±0.006a 0.161±0.017a 13.1±2.1ab 12.3±2.8a 74.5±4.2b 25.5±2.2b
9 0.031±0.003a 0.026±0.006a 0.162±0.020a 14.2±1.7a 11.9±2.4a 73.9±3.6b 26.1±2.6a
同列不同字母表示不同播种深度间差异显著(P<0.05)Different letters in the same column meant significant difference among different sowing depths
at 0.05 level. 下同 The same below.
10428期                          曹慧英等: 播种深度对夏玉米幼苗性状和根系特性的影响         
图 4  播种深度对夏玉米节根的影响(2013年大田)
Fig.4  Effects of sowing depth on nodal root of summer maize (field experiment in 2013).
V6: 拔节期 Six⁃leaf stage; V12: 大喇叭口期 Twelve⁃leaf stage; VT: 开花期 Tasseling stage; R6: 收获期 Physiological maturity stage.
表 4  播种深度对夏玉米产量及产量构成因素的影响(大田)
Table 4  Effects of sowing depth on grain yield and yield components of summer maize ( field experiment)
年份
Year
品种
Hybrid
播种深度
Sowing depth
(cm)
产量
Yield
(kg·hm-2)
穗数
Ear number
(ears·hm-2)
穗粒数
Grains per ear
千粒重
1000⁃grain mass
(g)
2013 ZD958 CK 10376.29±183.11b 59505±1670b 540.26±57.15bc 322.76±2.59b
3 10536.11±103.69a 60160±913ab 527.07±50.53c 332.28±3.27a
5 10528.76±169.69a 60818±1567a 537.17±41.16c 322.28±5.19b
7 10347.94±184.28b 56637±1081c 561.30±57.51a 325.50±2.65b
9 9597.68±128.92c 53832±1458c 549.27±47.20b 324.60±0.98b
XY335 CK 11263.99±138.21b 59180±1140ab 488.07±91.50b 390.01±4.79b
3 11458.11±133.94a 61752±1901a 485.87±66.78b 381.90±1.13c
5 11147.95±103.92b 59449±1458a 492.53±69.57b 380.73±3.55c
7 10553.71±106.32d 49392±1172c 533.73±71.58a 400.33±4.03a
9 10856.28±197.03c 58252±1827b 483.60±76.93b 385.37±3.44bc
2012 ZD958 CK 12331.78±236.83b 59036±1839b 571.33±94.20a 365.65±6.32c
3 13127.58±159.49a 59360±1251b 574.93±73.70a 384.64±1.57a
5 12634.33±139.97b 62370±1839a 538.20±57.56b 376.42±3.75b
7 11268.51±140.93c 58023±1981c 535.47±76.91b 362.65±4.08c
9 11380.63±145.66c 58698±1740bc 534.07±66.11b 363.05±4.18c
XY335 CK 11907.31±180.26d 58361±1910c 484.60±72.41ab 421.01±5.74b
3 12018.05±222.52c 61695±1668b 468.31±53.12c 415.94±6.93bc
5 13325.15±114.52a 65705±1491a 469.33±59.52c 432.14±3.34a
7 11768.57±167.00d 60696±1029b 472.40±56.01bc 410.44±5.24c
9 12884.30±210.88b 61695±1251b 509.27±53.99a 410.06±6.04c
3  讨    论
种子萌发并破土出苗是幼苗建成的第一步,影
响种子萌发的因素有品种的遗传特性和水分[16]、温
度[17]、氧气等环境因子[18],而影响玉米出苗的因素
主要有种子遗传差异、不良气候条件、整地质量、播
种技术、地下病虫危害以及其他限制因素[19] .种子
的萌发率高低直接影响到出苗率,但是较高的种子
萌发率不能保证较高的出苗率,因为种子幼苗能否
出土,还需要考虑播种深度等因素,故出苗率是衡量
2042 应  用  生  态  学  报                                      26卷
播种深度是否适宜的重要指标[20] .本研究表明,播
种深度增加后,玉米出苗率降低,出苗时间延长,幼
苗整齐度降低.但在大田条件下,播深 3 cm 开始出
苗的时间较早,但结束出苗的时间较晚,这可能与 3
cm土层较浅,其土壤湿度差异较大有关.在种子萌
发过程中,胚乳和盾片贮藏器官与幼苗(胚本体)等
生长器官间形成了源库关系.玉米种子中的贮藏物
质淀粉和粗脂肪降解成糖,为玉米幼胚的生长提供
能量和碳源.玉米种子萌发时,首先利用的是种胚中
的淀粉,然后是胚乳中的淀粉,故胚乳、盾片中可溶
性糖含量表现为先升高后下降,幼苗(胚本体)的可
溶性糖含量则是先下降再升高再下降[21] .本试验取
样为萌发初期,幼苗及根中的可溶性糖含量应处在
下降阶段,残留种子中的可溶性糖含量应处在上升
阶段.此时种子萌发主要是利用胚本体中的营养物
质,因此播深增加后因为出苗消耗较多养分而大量
分解营养物质,从而使体内的可溶性糖含量增加.同
样,此时还未利用胚乳中的营养物质,因此分解的可
溶性糖未被利用,从而使残留种子中的可溶性糖含
量增加.
玉米属于子叶不出土类型,故其在出土过程中
的顶土能力主要与其胚芽鞘和中胚轴的伸长有关.
玉米出苗率受胚芽鞘和中胚轴的协同作用,但中胚
轴伸长长度是决定幼苗能否出土的决定因素[22-23] .
吴海燕等[24]研究表明,在 0 ~ 10 cm 播深内,玉米胚
芽鞘干质量随着播种深度的增加而增加,这表明运
转到胚芽鞘的种子贮藏物质不断增加,为胚芽鞘顶
土出苗提供了物质保障.另外,播种深度对小麦冬前
幼苗干质量的影响十分显著[25],深播的种子因胚乳
没有足够的养分供其生长,幼苗活力降低[26] .本研
究表明,播种深度增加后,幼苗长度和幼苗干质量显
著降低,中胚轴长度和干质量显著增加,但幼苗与中
胚轴的总长度和总干质量显著增加;胚芽鞘长度逐
渐增加但差异不显著.岳丽杰等[27]研究表明,幼苗
干质量呈现出随播种深度的增加而增加的趋势,这
主要是由于取样时间不同造成的.本试验是在播种
后同一天取样,播种深度增加后延长了出苗时间,幼
苗地上部生长时间相对减少,故其干质量降低.玉米
种子在一定深度范围内能通过某种生理响应机制调
节能量分配,以减少根的生长为代价而确保胚芽尽
早出土[28-29] .如果播种深度过浅,种子在缺水环境
中很难将根深扎,导致幼苗难以成活.玉米的初生胚
根和次生胚根发生在玉米出苗前,其他节根则在苗
后形成,这样大多数节根的形成和生长易受到环境
和耕作状况的影响[30] .本研究表明,播种深度增加
后,幼苗初生胚根长度逐渐减小,次生胚根总长度逐
渐增加,故总根长度和干质量差异不显著;幼苗根系
生长速度显著增加,但根系活力降低.生育后期,总
节根数及节根层数随播种深度的增加而增加.玉米
节根粗壮坚韧,根多量大,不仅能增强根系对地上部
的支持固定能力,还能促进灌浆结实期的干物质积
累.播种深度增加后,总节根数和节根层数增加,表
明适宜播深范围内的深播有利于节根生长和产量形
成.作物群体的整齐度对于产量提高至关重要,玉米
成熟期的整齐度一定程度上是由幼苗的整齐度决定
的,而播深一致是保证幼苗整齐的重要因素之一.本
研究表明,播种过深或播深不一致均显著降低群体
整齐度和收获穗数,从而影响产量形成.总之,对于
单个植株,播种较深,植株能够从土壤中吸取更多的
水分和营养物质,根系下扎更深,在干旱等不良环境
下具有更强的抵抗力;但对于整体则会导致植株数
量的减少,进而影响产量.因此,播种深度适宜一致
有利于种子出苗和群体生产.
播种过深、过浅或不一致均会影响夏玉米产量
形成.本试验是先耕地再造墒后播种,播深 3 cm 在
一定程度上消除了土壤表层落干这种不利影响才能
保持较高产量,大田生产中播深 3 cm 会增加其风
险.另外,本试验大田条件下,播深 3 cm的出苗时间
较 5 cm延长,单位面积收获穗数较低.因此,建议生
产中适宜的播深为 3~5 cm.
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作者简介  曹慧英,女,1990年生,硕士研究生. 主要从事玉
米栽培生理生态研究. E⁃mail: caohy2012@ 163.com
责任编辑  孙  菊
4042 应  用  生  态  学  报                                      26卷