打穴方式对辣椒苗缓苗期生长状况影响的试验研究

2019-05-27夏广宝韩长杰

农机化研究 2019年10期

夏广宝，郭辉，葛鹏，徐阳，韩长杰

(新疆农业大学机电工程学院，乌鲁木齐 830052)

0 引言

缓苗期和成活率是衡量作物移栽后生长状况的重要指标[1]。缓苗期期间，作物会重新扎根，根系中除少数主根外，大部分根会失去吸收养分的能力，秧苗会出现不同程度的打蔫现象。缓苗期内作物的生长状况好坏直接影响作物能否按农时开花及坐果。影响缓苗期作物生长状况的因素来自多方面，包括气候条件、土壤水肥供给、育苗方式和秧苗栽植方式等。中国农业科学院毛树春团队[2-7]对不同水分、不同温度和不同光照程度下棉花幼苗在缓苗期丙二醛(MAD)含量、氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性的变化趋势，得出较高温度和遮阴有助于缓苗期秧苗生长的结论。目前，针对秧苗栽植方式对缓苗期作物生长状况的研究较少。南宁市农业机械化技术推广服务站曾永跃[8]针对水稻的不同插秧方式对缓苗期生长特点及生理机制进行研究，得出机插秧、人工手插秧和人工手抛秧对秧苗缓苗期生长状况影响有显著差异的结论。

本文针对旱地作物使用机械栽植方式进行栽植时不同打穴方式对作物缓苗期生长状况的影响进行试验研究。以新疆乌鲁木齐周边土壤为栽植土壤，以气候条件为条件，运用不同的打穴方式，以作物叶片增长速度和真叶增长速度为评价指标，得出打穴方式对辣椒苗生长状况的影响规律，为后期实现机械化栽植提供理论和试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

选用RS018大果尖椒苗为试验对象，苗龄为40天左右，秧苗高度为150～220mm，秧苗基质为圆锥形基质，由草炭、蛭石、珍珠岩按照体积比1∶1∶1配比而成。

试验土槽内土壤厚度为400mm，长宽尺寸为900mm×900mm，土槽内的土壤取自43°49′5″N、87°33′38″E，土层深度为0～400mm，种植前土壤基本理化性质如表1所示。将土壤中均匀混合N15%、P2O515%、K15%的复合肥1kg，动物有机肥1.5kg。参考乌鲁木齐市周边农场的土壤力学特性参数(见表2)，经过压实和浇水，使土壤力学特性达到紧实度为72.34kPa，湿度为38.31%。

试验设备包括游标卡尺、卷尺、温度计、中心取土钻头、锥形冲头和取土套筒。

1.2 试验方案

1.2.1 试验评价指标

缓苗期和成活率是衡量作物移栽后生长状况的重要指标。本试验中，秧苗成活率已达到100%，所以假设秧苗的成活率为1，仅对缓苗期作物生长状况进行试验。辣椒苗栽植后，会经历一段时间的缓苗期，缓苗期作物会重新扎根，根系中除少数主根外，大部分根会失去吸收养分的能力，秧苗会出现不同程度的打蔫现象。试验选取带基质的辣椒苗，基质的养分供给很大程度上缩短了缓苗期的时间，使得缓苗期与正常生长期的区分不太明显。因此，试验选取作物移栽后新长出的真叶大小达到初始真叶大小的时间作为试验指标。

表1 土壤基本理化性质测量表

表2 试验点土壤特性测量结果

1.2.2 试验因素与水平

机械栽植装置的打穴方式主要有3种，即鸭嘴式、开沟式和钻取式。其中，鸭嘴式栽植机构和开沟式栽植机构应用较为广泛，而钻取式栽植机构作为一种适用范围较广的栽植机构并未被足够重视。针对3种钻取式栽植机构(即中心取土钻头、锥形冲头和取土套筒)进行试验，验证何种打穴方式对种苗缓苗期生长状况影响最小，为后期打穴机构结构的设计提供理论研究基础。

不同打穴方式对整体土壤结构的影响不同[9-12]。本试验以打穴方式作为试验因素，选取中心取土钻头、锥形冲头和锥形套筒3种打穴方式作为试验水平，如图1所示。中心取土钻头主要由切土叶片和排土套筒组成，如图1(a)所示。打穴时，切土叶片将土壤切入排土套筒中，并排出穴孔，特点是对穴方式对穴坑孔侧壁的挤压力较小，穴孔侧壁的变形较小。锥形冲头即带锥度的实心棒料，如图1(b)所示。其打穴时，锥形冲头直接旋转钻入土壤，在挤压力作用下使穴孔成形，穴孔侧壁和底部土壤结构破坏较大。锥形套筒的形状如图1(c)所示。打穴时，锥形取土套筒压入土壤，土壤变形并粘附在套筒内壁，随着套筒拔出，土壤被带出孔穴。这种打穴方式对孔穴侧壁和底部的挤压力较小，穴孔变形量较小，故选取的试验因素及水平值如表3所示。

图1 不同打穴方式的执行器

表3 试验因素及水平

续表3

1.2.3 试验方法

1)秧苗初始数据测量。秧苗移栽前，将秧苗随机分为3组进行标记序号(见图2)，并对秧苗生长状况的初始数据进行记录，如表4所示。对比缓苗期前后1个月内辣椒的生长状况数据，所测量的参数主要包括：株高hz(mm)、基质直径d(mm)、基质高度hj(mm)和子叶片数(个)。株高hz为基质上表面到种苗真叶处的距离，基质直径d为基质的平均直径，基质高度hj为基质上、下表面的距离，子叶片数为单株辣椒苗上除真叶以外整株种苗上的子叶个数。

图2 秧苗测量与标记方法示意图

表4 秧苗生长状况参数记录

Table 4 The parameter record of seedling growth condition

编号初始数据株高hz/mm基质高度hj/mm基质直径dj/mm子叶片数/片最终数据(30天)子叶片数/片花苞个数/个y1121039329244y12210422810173y1315043346195y1416545329170y15200462910213y16180453010242y1715040369150y1818043319162y2122038349184y2216541368216y23205393410293y24190423610164y2516043318213y26215433210170y27185453711193y2816546319250y3118543388236y3217544298204

续表4

编号初始数据株高hz/mm基质高度hj/mm基质直径dj/mm子叶片数/片最终数据(30天)子叶片数/片花苞个数/个y33215463011195y3417540328183y3516544299225y3624044369182y3719042318242y3817045329214

2)秧苗种植方式。为了保证试验数据的可靠性，根据随机化区组设计原则，秧苗的栽植布局按拉丁方方式排列[13-15]。随机选取5×5标准拉丁方矩阵，设定24个试验分区，每种打穴方式重复8个小分区，设定打穴入土深度80～100mm左右，将秧苗按图3所示布局进行栽植。

图3 秧苗栽植布局图

2 结果与分析

试验于2017年5月27日～6月27日在新疆农业大学工程实训中心附近的自制试验土槽内进行，得出秧苗新长出的真叶大小达到初始真叶大小所需时间的试验数据，如表5所示。

由方差分析试验结果(见表6)可知：锥形套筒方式打穴后，秧苗在缓苗期内的生长状况良好，真叶平均达标时间为6.75天，时间最短，且在组内方差值较小，方差=0.5。所以，套筒式打穴装置对穴孔壁的影响最小，对土壤的结构破坏最小，是较优打穴方式。

利用EXCEL软件进行单因素方差分析，得出分析结果，如表6所示。当显著水平α=0.05和0.01、自由度为2和21时，F0.05(2,21)=3.466 800 112，F0.01(2，23)=5.780 416，Ft=4.9>3.466 800 112,说明零假设不成立，即处理间差异达到极显著水平，打穴方式对作物缓苗期生长状况有显著影响。

表4中，对比辣椒苗栽植到试验田内30天后子叶片数和花蕾个数，y1j、y2j、y3j的子叶片数总增长分别为81、91、95片；y1j、y2j、y3j的花苞总共长出19、23、31个。套筒式打穴方式秧苗生长状况良好，对作物的影响最小。

3 结论与讨论

1)试验所使用的的土槽侧壁为金属制品，在光照情况下，向光面的温度高于背光面的温度，所测得的土壤温度基本在14°～20℃范围内。采用随机5×5正交拉丁方排布方式布局方式栽植秧苗，能够最大限度地降低气候条件对试验数据可靠性的影响。

2)辣椒属于耐旱作物，试验的水分供给比较充裕，辣椒的叶片生长状况良好，但坐果率并不一定高。由于试验条件的限制，试验周期只包括缓苗期在内共1个月的时间，并未监控到作物坐果收获阶段。辣椒生长1个月后，根系已经完全长出基质，延伸到土壤中，打穴方式对辣椒苗的影响已趋于稳定。若后期需要进行田间大样本随机区组试验，可以以本试验为模板深入研究打穴方式对作物整个生长周期内生长状况的影响。

4)试验土槽内施肥均匀，土槽地面平整，水分供给均匀，基本可以保证试验条件一致，对试验结果产生影响较小。