播后镇压对谷子出苗率和土壤物理性质的影响
Effects of Post-Sowing Compaction on Emergence Rate and Soil Physical Properties of Foxtail Millet
通讯作者:
收稿日期: 2024-12-9 修回日期: 2025-02-9 网络出版日期: 2025-03-20
| 基金资助: |
|
Received: 2024-12-9 Revised: 2025-02-9 Online: 2025-03-20
作者简介 About authors
司卓越,主要从事作物高效栽培理论研究,E-mail:
为筛选谷子播后镇压的最佳时间及强度提供科学依据,通过室内盆栽试验,研究了4个镇压时间[播后0 d(A1)、1 d(A2)、2 d(A3)及3 d(A4)]与5个镇压强度[0(T0)、0.25(T1)、0.50(T2)、0.75(T3)和1.00 kg/cm2(T4)]对旱作谷子出苗率和土壤物理性质的影响。结果显示,A1T3处理谷子的出苗率最高,为80.77%,较A1T0处理增加了28.57%;A1T3处理出苗时间最短,为5 d左右。随着镇压强度增加,所有处理土壤总孔隙度均逐渐减小,土壤容重逐渐增大,土壤三相比偏离值逐渐减小,A1T3组合较A1T0组合土壤总孔隙度减小了17.67%,容重增加了62.96%,三相比偏离值减小了17.48%。综上,播后立即镇压,强度0.75 kg/cm²(A1T3)时谷子出苗质量最佳。
关键词:
To provide a scientific basis for screening the optimal time and intensity of post-sowing compaction for foxtail millet, an indoor pot experiment was conducted to investigate the effects of four compaction times [0 d (A1), 1 d (A2), 2 d (A3), and 3 d (A4) after sowing] and five compaction intensities [0 (T0), 0.25 (T1), 0.50 (T2), 0.75 (T3), and 1.00 kg/cm2 (T4)] on the emergence rate of dryland foxtail millet and soil physical properties. The results showed that the emergence rate of foxtail millet was the highest in the A1T3 treatment, reaching 80.77%, an increase of 28.57% compared to the A1T0 treatment. The emergence time was the shortest in the A1T3 treatment, lasting around five days. As the compaction intensity increased, the total soil porosity of all treatments gradually decreased, the soil bulk density gradually increased, and the deviation value of the soil three-phase ratio gradually decreased. Compared to the A1T0 combination, the total soil porosity in the A1T3 combination decreased by 17.67%, the bulk density increased by 62.96%, and the deviation value of the three-phase ratio decreased by 17.48%. In conclusion, immediate post-sowing compaction with an intensity of 0.75 kg/cm2 (A1T3) resulted in the best emergence quality of foxtail millet.
Keywords:
本文引用格式
司卓越, 王媛, 王泽山, 李晓瑞, 原向阳.
Si Zhuoyue, Wang Yuan, Wang Zeshan, Li Xiaorui, Yuan Xiangyang.
山西素有“小杂粮王国”的美誉,谷子位居杂粮之首,全省谷子种植面积超过20万hm2[1]。谷子是我国的传统农作物,属禾本科狗尾草属(Setaria italica L.)植物,脱壳处理后称小米[2-3],小米味甘、微寒,有养生功效[4],健脾胃、泄湿、安神,兼有食用和药用价值[5],是日常膳食中最常用的杂粮之一,其市场需求量大,经济效益高,种植前景好[6]。山西省谷子春季播种期土壤干旱、墒情不足导致的播种难和出苗难等问题屡见不鲜,播种后顺利出苗成为谷子实现稳产高产的关键步骤。研究[7-
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验所用土壤采自山西省太谷区的常规谷田,经筛选去除石块等杂质后,通过人工调整固定面积上的重物质量来改变镇压强度。试验在24~25 ℃,8000 lx、8 h(光照)/0 lx、16 h(黑暗)的培养条件下进行。采用二因素随机区组设计,3次重复,设镇压时间和镇压强度2个因素,镇压时间设播种后立即镇压(A1)、播种1 d后镇压(A2)、播种2 d后镇压(A3)和播种3 d后镇压(A4)4个水平;镇压强度设0(T0)、0.25(T1)、0.50(T2)、0.75(T3)和1.00 kg/cm2(T4)5个水平。T1镇压强度为体重48 kg的成年女性,38码的脚(脚印面积约192 cm2)单脚踩踏产生的压强,以此压强为参照换算成沙袋和砖块对应的压强进行镇压,进行阶梯式扩展试验。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 出苗率
从播种后1 d开始观察统计谷子出苗数,直到出苗数恒定为止;计算公式为:Sp= En/Sn×100%,其中,Sp表示出苗率,En表示出苗数,Sn表示播种数。
1.2.2 出苗时间
每日记录每盆的出苗数量,直至不再出苗,同时记录出苗所需的时间。
1.2.3 土壤物理性质
于镇压后7 d进行土壤物理性质的测定。土壤含水率(%)=(W1-W4)/(W4-W0)×100;土壤容重=(W4-W0)/V;土壤总孔隙度(%)=(W2-W4)/V×100,式中,W0为环刀重(g),W1为环刀加自然土重(g),W2为达到饱和土壤含水量时环刀加土重(g),W3为重力水排出后环刀加土重(g),W4为烘干后环刀加土重(g),V为环刀体积(cm3)。
1.2.4 土壤三相比
适宜作物生长的土壤三相比为固相:液相:气相=50:25:25[20],将该数据看作空间中一点作为参照物,将实际测定的土壤三相比数据看作空间另一点,用两点之间距离的远近评价实际测定土壤三相比(R)的优劣。
R=
1.3 数据处理
采用Excel 2019软件进行数据统计,使用SPSS 25和Excel 2019进行统计分析和制图,采用方差分析(AVONA)和Duncan新复极差法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同镇压处理对谷子出苗率的影响
由图1~2可知,播种后镇压能提高谷子出苗率,随镇压强度的增加出苗率呈先上升后下降的趋势,A1T3组合的镇压效果最好。与A2、A3、A4处理相比,T1、T3和T4镇压强度水平下,A1T1、A1T3和A1T4出苗率最高,A1T2处理也处于较高水平,5个镇压条件下的出苗率分别为62.82%、78.21%、75.64%、80.77%和62.82%。与T0相比,T3处理下出苗率提高了28.57%。A2处理出苗率趋势与A1相似,镇压后5个处理种子出苗率分别为55.13%、73.08%、79.49%、79.49%和60.26%,其中T2和T3处理的出苗率最高,与T0处理相比均提高了44.19%。A3和A4处理后,出苗率也有提高但处理间差异不显著。
图1
图1
不同镇压时间及镇压强度对出苗率的影响
Fig.1
Effects of different suppression time and intensity on seedling emergence rate
图2
图2
不同镇压处理对谷子出苗率的影响
不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。下同。
Fig.2
Effects of different suppression treatments on seedling emergence rate of foxtail millet
Different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 level. The same below.
2.2 不同镇压处理对谷子出苗时间的影响
从表1可以看出,A1处理出苗时间随镇压强度的增加逐渐缩短,但在T4处理时出苗时间有所延长,T3处理出苗所需时间最短,出苗速度最快;A2处理随着镇压强度的增大,出苗时间逐渐缩短;A3与A4处理间存在显著差异,然而在不同的镇压强度下,出苗时间均较长,镇压效果欠佳。
表1 不同镇压处理对出苗时间的影响
Table 1
| 处理 Treatment | A1 | A2 | A3 | A4 |
|---|---|---|---|---|
| T0 | 10.33±0.50a | 11.67±0.58a | 11.33±0.58b | 12.33±0.58b |
| T1 | 8.67±0.58b | 12.67±0.52a | 13.33±1.15a | 9.67±0.54d |
| T2 | 7.67±0.53b | 8.33±1.15b | 12.67±0.55a | 13.33±0.58a |
| T3 | 5.33±0.58c | 7.00±0.00b | 10.67±0.59bc | 11.00±0.00c |
| T4 | 8.33±0.56b | 7.00±1.00b | 9.67±0.58c | 12.67±0.58ab |
2.3 不同镇压处理对土壤总孔隙度和土壤容重的影响
图3
图3
不同镇压处理对土壤总孔隙度的影响
Fig.3
Effects of different suppression treatments on total soil porosity
图4
图4
不同镇压处理对土壤容重的影响
Fig.4
Effects of different suppression treatments on soil bulk density
2.4 不同镇压处理对土壤含水率的影响
镇压后的土壤含水率结果(图5)表明,A1处理下,随镇压强度的增加,土壤含水率逐渐增加,T3处理土壤含水率为18.1%,与T0处理相比提高了21.5%,T4处理土壤含水率为18.7%,T3、T4处理间无显著差异;A2和A3处理下,T3处理含水率均达到最大,分别是16.8%和14.3%,但在T4处理下,土壤含水率均有所下降;A4处理下,土壤含水率影响无明显规律,各处理间差异不显著。
图5
图5
不同镇压处理对土壤含水率的影响
Fig.5
Effects of different suppression treatments on soil moisture content
2.5 不同镇压处理对土壤三相比的影响
由图6可以看出,在A1、A2、A3和A4处理下,T1、T2、T3和T4处理的土壤三相比均优于T0处理。随着镇压强度的增加,土壤三相比R值逐渐降低,说明镇压后土壤的三相比更优。特别是在A1T3处理下,不仅出苗率最高,出苗时间最短,其土壤物理结构也得到显著改善,土壤三相比为31.45,较T0处理下降17.48%,差异达显著水平。
图6
图6
不同镇压处理对土壤三相比的影响
Fig.6
Effects of different suppression treatments on three-phase ratio of soil
3 讨论
出苗率的高低直接影响谷子的产量和质量。本试验中,A1T3处理的出苗率最佳,出苗率可达80.77%,较T0处理出苗率提高了28.57%,这与梁鸡保[22]研究结果一致,说明播种后镇压在一定范围内能有效提高谷子出苗率。除A1T4和A4T4处理外,各处理较T0处理出苗率均有所增加,T0处理谷子出苗率低的原因可能是不镇压导致表土失墒过快,种子因不能吸收足够的水分而难以达到萌发条件。上述结果表明,由镇压所导致的土壤墒情状况改变是限制种子萌发的关键因素[23]。但有研究[24]表明,当土壤湿度过大时镇压会导致土壤结构破坏从而限制出苗。过度的镇压同样会对种子的出苗质量表现出负面作用,因此实际生产中要考虑不同的土壤状态,因地制宜确定镇压措施。本试验条件下,A1T3组合下谷子出苗所需时间最短,为5 d左右,A1T4组合下出苗时间延长为8 d左右,推测可能是由于镇压强度过大,导致土壤紧实度增加而总孔隙度减小,受氧气不足的限制而难以出苗,这与朱卫红等[25]关于高深度播种出苗差、种子萌发受到氧气不足的限制这一原因类似。土壤容重作为衡量土壤结构特征及整体质量的关键指标,对作物的生长发育、产量形成以及品质的塑造具有重要作用。良好的土壤孔隙度对土壤中水分和养分的运输具有决定性作用[26]。本试验结果表明,播种后镇压,土壤容重呈升高趋势,土壤总孔隙度呈下降趋势,镇压处理与未镇压处理之土壤容重达到了显著差异水平,与党红凯等[27]对小麦研究中镇压可以压实土壤和压碎土块,保证幼苗出苗整齐健壮的结果一致,表明镇压具有增加土壤紧实度和保持土壤湿度的作用。土壤作为一个复杂且多层次的生态系统,通过镇压处理能够改变其物理结构,显著改善土壤的三相比,进而优化土壤气相、液相和固相的空间分布格局,为谷子的萌发和生长创造更加有利的土壤环境条件。李嵩等[28]的研究认为,镇压措施可以调节土壤中水分、养分、空气和热量的比例关系,为作物生长营造更为适宜的环境。展文洁等[29]研究表明,播后镇压改善了土壤结构,使土壤三相比更接近于理想状态,这与本研究结果类似。
由于本研究采用盆栽播种方式,谷子的生长受到盆体大小以及室内单一环境的限制,这可能会致使谷子叶片光合效能不足和营养供应匮乏等问题,进而对谷子的生长和发育产生影响。此外,本研究未开展大规模的田间试验,在后续试验中仍需进一步深入探讨。
4 结论
播后镇压在一定镇压强度内可以调节土壤孔隙和土壤容重,使土壤三相比更优,提高土壤含水率,利于谷子出苗并有效提高出苗率与出苗速度。本试验表明,在播后立即镇压,且镇压强度为0.75 kg/cm2时,对盆栽谷子出苗最有利。
参考文献
禾谷类杂粮作物耐逆和栽培技术研究新进展
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.22.001
[本文引用: 1]
禾谷类杂粮作物谷子、高粱、黍稷等是旱作生态农业的主栽作物,也是中国传统农耕文化的载体作物,在膳食结构多样化和人民健康保障方面有着不可或缺的作用。禾谷类杂粮多栽培在旱薄地、盐碱地和粮食主产区的边际田块,品种的耐逆性尤其重要。本文作为本期《中国农业科学》20篇禾谷类杂粮的抗旱耐盐和栽培耕作技术研究文章的导读,在对谷子高粱和黍稷进行概况介绍的基础上,展示了这些文章的核心内容和创新点,比较了这些结果和国内外高度相关的同类文章在关键发现上的异同,以拓展读者的阅读视野,同时对谷子高粱黍稷的抗旱耐逆研究进行了展望。
A haplotype map of genomic variations and genome-wide association studies of agronomic traits in foxtail millet (Setaria italica)
DOI:10.1038/ng.2673
PMID:23793027
[本文引用: 1]
Foxtail millet (Setaria italica) is an important grain crop that is grown in arid regions. Here we sequenced 916 diverse foxtail millet varieties, identified 2.58 million SNPs and used 0.8 million common SNPs to construct a haplotype map of the foxtail millet genome. We classified the foxtail millet varieties into two divergent groups that are strongly correlated with early and late flowering times. We phenotyped the 916 varieties under five different environments and identified 512 loci associated with 47 agronomic traits by genome-wide association studies. We performed a de novo assembly of deeply sequenced genomes of a Setaria viridis accession (the wild progenitor of S. italica) and an S. italica variety and identified complex interspecies and intraspecies variants. We also identified 36 selective sweeps that seem to have occurred during modern breeding. This study provides fundamental resources for genetics research and genetic improvement in foxtail millet.
Effects of soil compaction on the relationships between nematodes, grass production and soil physical properties
DOI:10.1016/S0929-1393(00)00055-X URL [本文引用: 1]
Nutrient uptake and growth of barley as affected by soil compaction
Using arbuscular mycorrhiza to reduce the stressful effects of soil compaction on corn (Zea mays L.) growth
DOI:10.1016/j.soilbio.2007.02.017 URL [本文引用: 1]
Evaluating effects of post-sowing compaction and sowing speed on soil properties, distribution of seed placement and second crop maize performance
Soil structure and organic matter I
DOI:10.2136/sssaj2000.642681x URL [本文引用: 1]
/
| 〈 |
|
〉 |

