培土高度对玉米节根数量和直径的影响
2018-12-11，，，，，，，，
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(1.中国科学院 东北地理与农业生态研究所 黑土区农业生态重点实验室，吉林 长春 130102；2.敦化市沙河沿镇农业技术推广中心，吉林 敦化 133700；3.敦化市翰章乡农业技术推广站，吉林 敦化 133700)
0 引 言
中耕培土是玉米生产中广泛应用的耕作方法之一,培土在大田管理中占有重要地位。培土不仅可以提高中耕的效果，还可以防止作物倒伏，保蓄土壤水分以及增加土壤温度等[1-4]。鲍菊等研究结果显示适宜的培土次数能显著提高微型薯产量[5]。在玉米的研究中，Ahmad等研究认为中耕培土可以显著增加巴基斯坦的玉米产量和经济效益[6]。培土可促进大豆和花生生长发育[7-8]。黄承生和倪金应对培土进行深入研究发现，由于烤烟植株有易生不定根的特点，高培土可以使烟株茎节基部产生新根，并可以提高烤烟的产量和品质[9]。Thomas和Kaspar报道起垄可以显著增加玉米的节根数量[10]。关于培土高度的研究，关文艺和郭朝山在棉花中的研究认为中耕15 cm、培土5 cm的处理方式可以使棉花主根长度增加，支根增多[3]。崔国文等在紫花苜蓿中的研究认为培土高度10 cm最为适宜[11]，谷永丽等报道绿芦笋在内蒙古西辽河平原培土厚度为5～10 cm较好[12]。
虽然培土对玉米的生长发育有益，但是培土高度如何影响玉米根系还不是很清楚。因此，开展培土高度对玉米节根影响的研究，可以帮助我们进一步明确培土技术原理，为中耕培土提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计和测试方法
试验地点位于中国科学院东北地理与农业生态研究所德惠试验基地(44°12′N，125°34′E)。试验田土壤为黑土。于春季整地，但不起垄，采用平播的方式。5月1日进行播种，播种采用人工点播方式进行。每穴2株，于三叶期进行定苗，每穴留一株。试验田行距0.65 m，品种为郑单958(简称“ZD”)和先玉335(简称“XY”)。于玉米五、六叶期进行培土处理。培土借助PVC管进行，PVC管的直径为 20 cm，两端无底。使用时，将PVC管套在玉米植株周围，调整PVC管的位置，使玉米植株处于PVC管的正中央，将事先过筛的土壤填入PVC管中，直至土壤表面与管壁平齐，用以模拟培土过程。不套管的玉米植株作为对照，记为CK。处理1的PVC管高度为8 cm，记为H1；处理2的PVC管高度为15 cm，记为H2。采用小区进行试验，每小区8垄，垄长10 m，3次重复。其它田间管理措施均和当地生产田相同。
于玉米灌浆期取样，每小区选取有代表性的植株3株，对其节根进行取样。取样时，按照不同节根在主茎的不同位置分别计数，并用游标卡尺测定植株与节根连接处下方5 cm处的直径。未入土的根系并未计算在内[13]。自茎节基部向上，节根层分别记为P1、P2、……P9[14]。
1.2 数据分析
采用SPSS 16.0软件对不同类型根数量和直径进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 培土高度对玉米第一层至第六层节根数量的影响
图1为玉米第一层至第六层节根数量的总和。从图中可见，不同品种间第一层至第六层节根的总和差异达显著水平(P<0.05)，而培土高度对第一层至第六层节根的总和的影响差异未达到显著水平。
注：T为玉米品种，H为培土高度，T×H为品种和培土高度互作。下同。Note:T:Maize variety,H:Earthing-up height,T×H:Interaction of variety and earthing-up height.The same is as below.图1 不同培土高度下P1至P6节根总和Fig.1 Total number of nodal roots from P1 to P6
2.2 培土高度对玉米第七层、第八层和第九层节根数量的影响
玉米第七层、第八层和第九层节根的数量见图2。不同品种玉米第七层、第八层和第九层节根数量差异达到显著水平(P<0.05)。 第七层和第八层节根的数量先玉335显著高于郑单958(P<0.05)，而第九层则是郑单958显著高于先玉335(P<0.05)。而培土高度对第七层和八层节根数量的影响趋势是随着培土高度增加，节根数量有增加趋势，但其差异未达到显著水平。而第九层节根数量，在不同培土高度之间差异达显著水平，趋势是随着培土高度的增加，其节根数量显著增加(P<0.05)。
图2 不同培土高度下P7、P8和P9节根的数量Fig.2 Number of nodal roots of P7,P8 or P9 in different earthing-up height
2.3 培土高度对单株玉米节根数量的影响
不同培土高度下单株玉米节根数量，见图3。培土高度对单株玉米节根总数产生显著影响，与未进行培土植株相比较，培土显著提高了植株的单株节根数量(P<0.05)，其中H2处理的节根数量最高。与CK相比，ZD的H2处理节根数增加了13.8%，XY的节根总数增加了7.4%。不同品种相比，单株节根数量在品种间的差异达到显著水平(P<0.05)。
2.4 培土高度对玉米第七层、第八层和第九层节根直径的影响
玉米第七层、第八层和第九层节根的节根直径，见图4。第七层节根直径在不同处理和品种间差异均未达到显著水平，而培土高度对第八层和第九层次生根直径产生显著影响(P<0.05)。对于第八层次生根而言，培土处理使其直径下降，与未培土植株(CK)相比，差异达显著水平(P<0.05)，但不同品种间差异未达到显著水平。而第九层节根直径在不同品种间差异达显著水平(P<0.05)。
3 讨 论
培土使作物所在土壤的理化性状发生改变[1-4,15]，这种改变影响玉米根系的发生和生长，并最终体现在节根数量上(图1-图3)。我们关于培土对节根数量的影响结果证明了前人的研究结论。我们的研究结果还表明，培土对玉米节根的影响与根系所在位置有关。最高层的节根(气生根)所受到的影响最为显著，培土高度为15 cm的单株玉米节根最多。
图3 不同培土高度下单株玉米节根的总量Fig.3 Total number of nodal roots per plant in different earthing-up height
图4 不同培土高度下单株玉米节根直径Fig.4 Diameter of nodal roots at P7,P8 or P9 in different earthing-up height
玉米是单株生产力较大的作物，其高大的植株需要强有力的根系固定和支撑。玉米节根，尤其是较高茎节上的节根(气生根)在这一过程中起着重要作用。我们的研究结果显示，培土高度为15 cm的单株玉米节根最多，且这种增加主要是较高茎节上的节根数量的增加。所以，培土对于玉米植株的固定和支撑是有一定积极作用的。
培土不仅对节根的数量产生影响，同样，培土也对节根直径产生影响(图4)。其中以第八层和第九层的节根直径受到的影响最为显著。但是，培土并未使其直径增加，而是使其有所下降。产生这一结果的原因可能与地上吸收的营养物质向根系的分配有关。
