张 民, 伍 雨, 董 帅, 查仁明, 李振华

(贵州大学农学院, 贵阳 550025)

高粱用途广泛,可食用、饲用,亦可酿酒,在我国多数地区均有种植。然而,其种子偏小,顶土能力差,特别是在粘性土壤中,出苗率显著降低[1]。在播种前进行种子加工(分级、引发、包衣和丸化处理等),有助于提高种子活力和改善田间出苗率[2]。包衣丸化已经被运用于高粱种子播前处理,其不仅可预防种传病害发生,而且可提高出苗率,增强抗逆性和提高产量等。樊娟等[3]研究表明,0.06～0.12 g/kg戊唑醇包衣可显著提高高粱种子发芽率和出苗率。邢艺凡[4]研究表明,7.8 mg/L水杨酸和100 mg/L脯氨酸混合包衣可促进高粱萌发和幼苗生长。史红梅等[5]研究表明,利用活性炭、滑石粉、杀菌剂代森锰锌、羧甲基纤维素和赤霉素对高粱种子进行丸化处理,可在低温胁迫下缩短出苗时间,提高出苗率,减轻黑穗病发病率。

高粱种子顶土难,部分类型土壤影响出苗率,朱钊岑等[6]研究表明,甜高粱适合种植于砂壤土和壤砂土。邹剑秋[7]研究表明,干旱和盐碱等边际性土地亦适宜种植甜高粱和草高粱 。除土壤类型外,播种深度亦影响高粱出苗,播种过深或过浅均影响出苗率和后期幼苗生长发育[8]。高海燕等[9]研究表明,高粱适宜播种深度依据土质情况而定,砂壤为4 cm左右,粘土为3 cm左右。惠凤先[10]研究表明,高粱适宜播种深度一般为3～4 cm,但亦根据土壤的含水量情况而定,水地宜浅播,旱地则要深播,但不宜超过5 cm。程永钢等[11]系统研究播种深度对高粱出苗的影响,结果发现,播种深度在1.5,3,5,7,10 cm时高粱出苗率存在显著差异,播种深度3～5 cm时出苗率最高。

综上所述,在高粱上种子包衣及丸化处理已有相关报道,适宜高粱播种的土壤类型和深度也有相关研究,但关于不同类型包衣丸化种子适宜播种的土壤类型和深度还不清楚。本研究以糯高粱“红缨子”为试验材料,对其进行包衣和丸化处理,以探究土壤类型和播种深度及其互作对高粱不同类型包衣丸化种子田间出苗的影响,为酒用高粱精量播种提供技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

高粱品种“红缨子”由贵州茅台酒厂(集团)红缨子公司科技发展有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1种子包衣处理

将250 g高粱种子倒入型号H 5610的包衣丸化机中,调整转速为18 r/min,待所有种子都无沿壁滚动后加入A药剂,降低转速至12 r/min,待所有高粱种子表面都均匀吸附上药剂,取出种子放入温度为40 ℃烘干机中烘干40 min。连续重复以上操作,A药剂处理的种子标记为CZ,B药剂处理的种子标记为CG。

1.2.2种子丸化处理

称取500 g高粱种子倒入型号H 5610包衣丸化机中,调整转速为32 r/min,待所有种子都无沿壁滚动后加入适量A粉,随着包衣丸化机旋转,均匀包裹在种子表面。循环操作,直至75%的丸化种子达到预定尺寸,取出放入温度为40 ℃烘干机中烘干40 min。然后用4 mm的筛子进行筛分,保留达到设定尺寸的种子,A配方处理的种子标记为P 1,B配方处理的种子标记为P 2。将所有处理好的种子装入自封袋中,做好标记,置于室温干燥环境中储藏。

1.2.3种子发芽试验

将3层直径为9 cm的定性滤纸平放于直径为9 cm的培养皿底部,用蒸馏水浸湿作为发芽床。将种子点播于发芽床上,在温度25 ℃,湿度75%,12 h光周期的人工气候箱中交替萌发,每种处理(ck,CZ,CG,P 1和P 2)3次重复,每次重复50粒。种子发芽标准为胚根长度与种子长度相近[12]。记录1～7 d的发芽数,在第7天从每个重复中随机选取20株幼苗测量芽长。

1.2.4盆栽试验

试验在贵州大学烟草学院试验场进行,将3种土壤分别加入45 cm×45 cm的花盆中,采用完全随机方式露天放置。试验设5个处理(ck,CZ,CG,P 1和P 2),每个处理3次重复,每个重复20粒种子,于2021年4月2日采用不同的播种深度(3,5,7 cm)分别播种在不同类型土壤(石灰土、黄壤、泥炭土)中,共135个花盆,播种后第20天记录出苗情况。

1.2.5田间试验

本试验在贵州省贵阳市、仁怀市、黔西市和安龙县4个地点进行,试验设5个处理(ck,CZ,CG,P 1和P 2),每个处理3次重复,每个重复播种面积为12 m2,株行距为30 cm×60 cm,且每个穴播种5粒高粱种子,试验小区排列采用DPS 9.01试验设计随机排列,并设置保护行。贵阳市播种时间为2021年4月1日,仁怀市播种时间为2021年4月10日,黔西市播种时间为2021年4月31日,安龙县播种时间为2021年4月11日,播种后第30天记录出苗情况。

1.3 数据分析

使用Microsoft Excel 2010、SPSS 25.0、DPS 9.0软件对试验数据进行处理和分析,计算高粱种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、平均发芽日数和出苗率。盆栽试验以出苗率为因变量,种子处理、播种深度、土壤类型为自变量。采用一般线性模型中的全因子模型及Ⅲ类平方和评价种子处理、播种深度和土壤类型及其互作对种子出苗率的影响。种子处理、土壤深度、土壤类型及所有可能的互作都被作为固定效应,采用多重比较分析5种处理的种子在室内萌发和不同土壤、播种深度下的出苗差异。

发芽势/%=(第3天发芽种子数/供试种子粒数)×100%;

发芽率/%=(第7天发芽种子数/供试种子粒数)×100%;

发芽指数=∑(Gt/Dt),式中:Dt为发芽日数,Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数;

活力指数=GI×S,式中:S为一定时期内正常幼苗长度(cm),GI为发芽指数。

平均发芽日数=∑(Gt×Dt)/∑Gt,式中:Gt为不同时间段的发芽数,Dt为发芽日数;

出苗率/%=(出苗种子数/供试种子数)×100%。

以胚芽顶出土面为出苗标准,盆栽播后20 d,田间播后30 d统计出苗率。

2 结果与分析

2.1 包衣丸化处理对高粱种子发芽的影响

由图1可知,ck发芽势最高,达93%,P 1发芽势最低,仅为19%(图1 a)。

图1 包衣丸化处理对高粱种子室内发芽的影响

ck发芽率达93%以上,显著高于其他处理的发芽率(图1 b)。CG、CZ和P 1处理的种子芽长无显著差异,分别为4.02 cm、3.57 cm、4.03 cm,显著高于ck(3.37 cm),而P 1处理的种子芽长最短,仅为2.37 cm。ck的发芽指数最高,为29.06,其次是CG处理,为26.72,P 1处理的种子发芽指数最低,仅为9.72(图1 d)。ck和包衣丸化处理的种子平均发芽日数无显著差异。ck和CG的活力指数较高,分别为97.92和96.62。

结果表明,未处理的高粱种子发芽率、发芽势均显著高于经包衣丸化处理的种子,CG处理的种子发芽指数和活力指数与ck之间差异不显著,除P 1以外经过处理的高粱种子芽长均显著高于ck,ck的平均发芽日数与处理的种子间差异均不显著。

2.2 种子处理、土壤类型和播种深度及其互作对高粱出苗的影响

由表1可知,石灰土中CZ、CG和P 2处理的高粱种子在3 cm播种深度下的出苗率分别为46.67%、41.67%和36.67%,高于ck的33.33%,P 1处理的种子出苗率低于ck,仅为3.33%。在5 cm播种深度下,CZ、CG和P 2处理的高粱种子出苗率分别为38.33%、28.33%和23.33%,显著高于ck的11.67%,P 1处理的种子出苗率为0,显著低于ck。在7 cm播种深度下,CZ、CG和P 2处理的高粱种子出苗率分别为53.33%、43.33%、30.00%,显著高于ck(23.33%),P 1处理的种子出苗率最低,仅为5%。在泥炭土3 cm播种深度下,CZ和CG处理的种子出苗率分别为51.67%和48.33%,显著高于ck(25%),P 1和P 2处理的种子出苗率显著低于ck,仅为5%和18.33%;在5 cm播种深度下,CG和CZ出苗率均为28.33%,高于ck(25%),P 1和P 2处理的种子出苗率最低,仅为0和11.67%;7 cm播种深度下,CZ和CG处理的种子出苗率分别为43.33%和45.00%,显著高于ck(13.33%),P 1、P 2处理的种子出苗率低于ck,仅为5%和11.67%。在黄壤3 cm播种深度下,CZ处理的种子出苗率与ck无显著差异,分别为46.67%和43.33%,CG、P 2和P 1处理的种子出苗率显著低于ck,仅为38.33%,5%和16.67%。黄壤5 cm播种深度下,CZ和CG处理的种子出苗率分别为45%和41.67%,显著高于ck(28.33%),P 1和P 2处理的种子出苗率最低,仅为5%和13.33%。黄壤7 cm播种深度下CZ处理的种子出苗率为35%,显著低于ck的45%,CG处理的种子出苗率为60%,显著高于ck,P 1、P 2处理的种子出苗率最低,仅为8.33%、20%。结果表明,包衣处理的种子在石灰土、泥炭土和黄壤中的出苗率均显著高于ck,并且3～7 cm播种深度均有利于提高出苗率,P 2处理的高粱种子在石灰土3 cm的播种深度下出苗率显著高于ck。

表1 种子处理、土壤类型和播种深度及其互作对高粱种子出苗的影响

由表2可知,土壤类型、播种深度和种子处理对出苗率均有显著影响。但是土壤类型×播种深度、土壤类型×种子处理、种子处理×播种深度、土壤类型×播种深度×种子处理三者之间均不存在显著差异。只有土壤类型和种子处理之间存在显著差异。

由图2可知,CZ处理的种子在石灰土和泥炭土上出苗率显著高于ck,在黄壤中CZ处理的种子出苗率与ck不存在显著差异。CG处理的种子在3种土壤中出苗率均显著高于ck。P 2处理在石灰土中的出苗率高于ck,在泥炭土中出苗率与ck不存在显著差异,在黄壤中出苗率显著低于ck。P 1处理在3种土壤类型中出苗率均低于ck。由图3可知,在石灰土和泥炭土中播种深度为3 cm和7 cm时种子出苗率显著高于5 cm。在黄壤中3个播种深度不存在显著差异。说明3种土壤类型中包衣处理的种子出苗率均显著高于ck,P 2处理的种子只有在石灰土中的出苗率高于ck,而P 1处理的种子在3种土壤中的出苗率均最低。因此包衣处理的种子适应性更广,P 2处理只适宜种植在石灰土上,3种土壤类型均不适宜种植P 1处理。石灰土、黄壤和泥炭土中3 cm播种深度均表现出较高的发芽率。

图2 特定土壤下包衣丸化类型对高粱种子出苗率的影响

图3 特定土壤下播种深度对高粱种子出苗率的影响

2.3 种子包衣丸化处理对高粱田间出苗的影响

由图4可知,在贵阳市试验点,CZ、CG和P 2处理出苗率显著高于ck。在仁怀市试验点,CZ、CG和P 2处理出苗率亦显著高于ck,CZ处理亦显著高于P 2处理,P 1丸化处理显著低于其他处理。在黔西市试验点,CZ、CG和P 2处理出苗率显著高于ck和P 1处理。在安龙县试验点,CZ、CG和P 2处理出苗率显著高于ck和P 1处理,CZ和CG显著高于P 2处理。以上结果说明CZ和CG包衣处理各个试验点出苗情况均较好,其次为P 2丸化处理。

图4 不同试验地点包衣丸化种子的田间出苗率

3 讨 论

3.1 包衣处理提高高粱种子出苗率

盆栽试验中包衣处理的种子出苗率显著高于ck,结合室内发芽试验,ck在发芽后3 d种子表面就会出现霉菌和病斑,但是经包衣处理的种子发芽后7 d仍不受病菌侵染。包衣种子在土壤中吸水膨胀,种子表面的药剂缓慢释放,促进种子在土壤中生根发芽[13]。种子包衣处理后6个月应用于田间生产,能在一定程度上提高种子活力,并对种子田间出苗有促进作用[14]。室内发芽试验高浓度的CG发芽率为76.67%、中浓度的CZ发芽率为58.67%,低于ck(93.33%),但是盆栽中CZ出苗率43.12%、CG为41.67%,远高于ck(26.85%)。本研究发现,低浓度药剂处理会加速种子感染病菌,因此适宜的包衣浓度更有利于提高种子的出苗率。种子包衣技术可以通过改善种子质量、防治病虫害和提高幼苗的成活率来增加种子的商业附加值,促进种子的商品化、播种的精量化以及种子质量的标准化管理[15]。

3.2 丸化处理使种子精量播种

小粒种子直播存在播种数量多且播种数量难控制的问题,为了提高播种质量和效率,种子丸化技术被广泛运用于小粒种子加工[16]。丸粒化是实现小粒种子机械精量播种的必要手段,通过丸粒化,种子的体积变大,形状统一,降低了播种难度,提高播种效率,同时能够节约种子用量[17]。高粱种子属于外形不规则的中小粒种子,精量播种较困难。目前,生产上采用增加播种量增加高粱幼苗数量。刘芮芮等[18]研究表明,随着播种量的增加,高粱群体的出苗率逐渐降低,密度增大的同时加剧了群体内各个植株对光、温、水、气、热和营养等的竞争,使出苗率显著降低。因此通过丸化处理能提高出苗率,且种子丸化后大小均一,有利于机械化精量播种。P 1处理和P 2处理都具有较高的抗压强度、裂解度、高吸水性和统一的粒径。播种后P 2处理在石灰土中的出苗率均高于ck,且苗齐苗壮,可能是因为P 2处理添加了高吸水性材料,在疏松的石灰土有助于出苗。然而P 1处理的发芽率和出苗率均不理想,是因为P 1处理运用了高粘性的丸化材料,加重了种子的顶土压力,导致种子出苗率低。因此,提高种子的出苗率,减少病虫害,找到适宜种子出苗、壮苗、增产的丸化配方,采用先进的丸化材料实现有机标准应用机械化精量播种是未来种子丸化的方向。

3.3 种子处理和土壤互作提高出苗率

疏松的土壤有助于P 2出苗,P 1运用了粘性的填充材料,加重了种子在各种土壤上的顶土压力。因此优化高粱栽培技术,提高高粱种植面积,根据不同土壤类型搭配不同的种子处理方式具有重要意义。贵州省土壤类型以黄壤居多,泥炭土和石灰土占比较少。包衣处理的种子在石灰土、泥炭土、黄壤中出苗率高于ck,因此,在贵州省包衣处理的种子适应性更广。本研究表明,石灰土中P 2出苗率最高,泥炭土中丸化种子与ck差异不显著,但在黄壤中出苗率最低,疏松的土质有利于丸化种子出苗。不同配方对高粱种子发芽和出苗的影响不同,因此不同的种子处理需要配置不同的土壤类型才有利于提高种子的出苗率。

研究表明,适宜的播种深度有利于提高种子的出苗率,但是随着播种深度的加深出苗率有所降低[19]。酒用高粱金糯粱1号直播对土壤整理要求较高,需精细整地,沙壤土适宜直播,黄泥田不宜直播,播种深度以2～5 cm为宜[20]。试验表明,包衣处理的高粱种子在石灰土、黄壤、泥炭土3～5 cm都有利于提高出苗率,并且7 cm深度的出苗率显著高于ck,因此包衣处理的种子可以深播。随着播种深度增加,幼苗的根系分布就越广,抗旱和抗倒伏能力也随之增强,因此包衣处理与深播处理结合更适用于农业生产。丸化处理的种子只在播深3 cm时,出苗速度、整齐度、苗壮度显著高于ck。

4 结 论

出苗率低是贵州省酒用高粱种植所面临的一个产业难题。本研究发现,与ck相比,种子CZ包衣、CG包衣和P 2丸粒化处理可显著提高酒用高粱的出苗率。此外,酒用高粱出苗率与播种深度和土壤类型均有关,在泥炭土和石灰土中播种深度以3 cm和7 cm比较适宜,而黄壤中播种深度以3 cm较适宜。综合室内和田间试验结果来看, CG种子包衣处理3 cm播种深度下酒用高粱出苗率较高,值得今后推广。