夏廣寶，郭 輝，葛 鵬，徐 陽(yáng)，韓長(zhǎng)杰

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引言

緩苗期和成活率是衡量作物移栽后生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)[1]。緩苗期期間，作物會(huì)重新扎根，根系中除少數(shù)主根外，大部分根會(huì)失去吸收養(yǎng)分的能力，秧苗會(huì)出現(xiàn)不同程度的打蔫現(xiàn)象。緩苗期內(nèi)作物的生長(zhǎng)狀況好壞直接影響作物能否按農(nóng)時(shí)開花及坐果。影響緩苗期作物生長(zhǎng)狀況的因素來自多方面，包括氣候條件、土壤水肥供給、育苗方式和秧苗栽植方式等。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院毛樹春團(tuán)隊(duì)[2-7]對(duì)不同水分、不同溫度和不同光照程度下棉花幼苗在緩苗期丙二醛(MAD)含量、氧化物酶(POD)活性和過氧化氫酶(CAT)活性的變化趨勢(shì)，得出較高溫度和遮陰有助于緩苗期秧苗生長(zhǎng)的結(jié)論。目前，針對(duì)秧苗栽植方式對(duì)緩苗期作物生長(zhǎng)狀況的研究較少。南寧市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站曾永躍[8]針對(duì)水稻的不同插秧方式對(duì)緩苗期生長(zhǎng)特點(diǎn)及生理機(jī)制進(jìn)行研究，得出機(jī)插秧、人工手插秧和人工手拋秧對(duì)秧苗緩苗期生長(zhǎng)狀況影響有顯著差異的結(jié)論。

本文針對(duì)旱地作物使用機(jī)械栽植方式進(jìn)行栽植時(shí)不同打穴方式對(duì)作物緩苗期生長(zhǎng)狀況的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究。以新疆烏魯木齊周邊土壤為栽植土壤，以氣候條件為條件，運(yùn)用不同的打穴方式，以作物葉片增長(zhǎng)速度和真葉增長(zhǎng)速度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出打穴方式對(duì)辣椒苗生長(zhǎng)狀況的影響規(guī)律，為后期實(shí)現(xiàn)機(jī)械化栽植提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

選用RS018大果尖椒苗為試驗(yàn)對(duì)象，苗齡為40天左右，秧苗高度為150～220mm，秧苗基質(zhì)為圓錐形基質(zhì)，由草炭、蛭石、珍珠巖按照體積比1∶1∶1配比而成。

試驗(yàn)土槽內(nèi)土壤厚度為400mm，長(zhǎng)寬尺寸為900mm×900mm，土槽內(nèi)的土壤取自43°49′5″N、87°33′38″E，土層深度為0～400mm，種植前土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。將土壤中均勻混合N15%、P2O515%、K15%的復(fù)合肥1kg，動(dòng)物有機(jī)肥1.5kg。參考烏魯木齊市周邊農(nóng)場(chǎng)的土壤力學(xué)特性參數(shù)(見表2)，經(jīng)過壓實(shí)和澆水，使土壤力學(xué)特性達(dá)到緊實(shí)度為72.34kPa，濕度為38.31%。

試驗(yàn)設(shè)備包括游標(biāo)卡尺、卷尺、溫度計(jì)、中心取土鉆頭、錐形沖頭和取土套筒。

1.2 試驗(yàn)方案

1.2.1 試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

緩苗期和成活率是衡量作物移栽后生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，秧苗成活率已達(dá)到100%，所以假設(shè)秧苗的成活率為1，僅對(duì)緩苗期作物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行試驗(yàn)。辣椒苗栽植后，會(huì)經(jīng)歷一段時(shí)間的緩苗期，緩苗期作物會(huì)重新扎根，根系中除少數(shù)主根外，大部分根會(huì)失去吸收養(yǎng)分的能力，秧苗會(huì)出現(xiàn)不同程度的打蔫現(xiàn)象。試驗(yàn)選取帶基質(zhì)的辣椒苗，基質(zhì)的養(yǎng)分供給很大程度上縮短了緩苗期的時(shí)間，使得緩苗期與正常生長(zhǎng)期的區(qū)分不太明顯。因此，試驗(yàn)選取作物移栽后新長(zhǎng)出的真葉大小達(dá)到初始真葉大小的時(shí)間作為試驗(yàn)指標(biāo)。

表1 土壤基本理化性質(zhì)測(cè)量表

表2 試驗(yàn)點(diǎn)土壤特性測(cè)量結(jié)果

1.2.2 試驗(yàn)因素與水平

機(jī)械栽植裝置的打穴方式主要有3種，即鴨嘴式、開溝式和鉆取式。其中，鴨嘴式栽植機(jī)構(gòu)和開溝式栽植機(jī)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，而鉆取式栽植機(jī)構(gòu)作為一種適用范圍較廣的栽植機(jī)構(gòu)并未被足夠重視。針對(duì)3種鉆取式栽植機(jī)構(gòu)(即中心取土鉆頭、錐形沖頭和取土套筒)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證何種打穴方式對(duì)種苗緩苗期生長(zhǎng)狀況影響最小，為后期打穴機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供理論研究基礎(chǔ)。

不同打穴方式對(duì)整體土壤結(jié)構(gòu)的影響不同[9-12]。本試驗(yàn)以打穴方式作為試驗(yàn)因素，選取中心取土鉆頭、錐形沖頭和錐形套筒3種打穴方式作為試驗(yàn)水平，如圖1所示。中心取土鉆頭主要由切土葉片和排土套筒組成，如圖1(a)所示。打穴時(shí)，切土葉片將土壤切入排土套筒中，并排出穴孔，特點(diǎn)是對(duì)穴方式對(duì)穴坑孔側(cè)壁的擠壓力較小，穴孔側(cè)壁的變形較小。錐形沖頭即帶錐度的實(shí)心棒料，如圖1(b)所示。其打穴時(shí)，錐形沖頭直接旋轉(zhuǎn)鉆入土壤，在擠壓力作用下使穴孔成形，穴孔側(cè)壁和底部土壤結(jié)構(gòu)破壞較大。錐形套筒的形狀如圖1(c)所示。打穴時(shí)，錐形取土套筒壓入土壤，土壤變形并粘附在套筒內(nèi)壁，隨著套筒拔出，土壤被帶出孔穴。這種打穴方式對(duì)孔穴側(cè)壁和底部的擠壓力較小，穴孔變形量較小，故選取的試驗(yàn)因素及水平值如表3所示。

圖1 不同打穴方式的執(zhí)行器

表3 試驗(yàn)因素及水平

續(xù)表3

1.2.3 試驗(yàn)方法

1)秧苗初始數(shù)據(jù)測(cè)量。秧苗移栽前，將秧苗隨機(jī)分為3組進(jìn)行標(biāo)記序號(hào)(見圖2)，并對(duì)秧苗生長(zhǎng)狀況的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，如表4所示。對(duì)比緩苗期前后1個(gè)月內(nèi)辣椒的生長(zhǎng)狀況數(shù)據(jù)，所測(cè)量的參數(shù)主要包括：株高h(yuǎn)z(mm)、基質(zhì)直徑d(mm)、基質(zhì)高度hj(mm)和子葉片數(shù)(個(gè))。株高h(yuǎn)z為基質(zhì)上表面到種苗真葉處的距離，基質(zhì)直徑d為基質(zhì)的平均直徑，基質(zhì)高度hj為基質(zhì)上、下表面的距離，子葉片數(shù)為單株辣椒苗上除真葉以外整株種苗上的子葉個(gè)數(shù)。

圖2 秧苗測(cè)量與標(biāo)記方法示意圖

表4 秧苗生長(zhǎng)狀況參數(shù)記錄

Table 4 The parameter record of seedling growth condition

編號(hào)初始數(shù)據(jù)株高h(yuǎn)z/mm基質(zhì)高度hj/mm基質(zhì)直徑dj/mm子葉片數(shù)/片最終數(shù)據(jù)(30天)子葉片數(shù)/片花苞個(gè)數(shù)/個(gè)y1121039329244y12210422810173y1315043346195y1416545329170y15200462910213y16180453010242y1715040369150y1818043319162y2122038349184y2216541368216y23205393410293y24190423610164y2516043318213y26215433210170y27185453711193y2816546319250y3118543388236y3217544298204

續(xù)表4

編號(hào)初始數(shù)據(jù)株高h(yuǎn)z/mm基質(zhì)高度hj/mm基質(zhì)直徑dj/mm子葉片數(shù)/片最終數(shù)據(jù)(30天)子葉片數(shù)/片花苞個(gè)數(shù)/個(gè)y33215463011195y3417540328183y3516544299225y3624044369182y3719042318242y3817045329214

2)秧苗種植方式。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，根據(jù)隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)原則，秧苗的栽植布局按拉丁方方式排列[13-15]。隨機(jī)選取5×5標(biāo)準(zhǔn)拉丁方矩陣，設(shè)定24個(gè)試驗(yàn)分區(qū)，每種打穴方式重復(fù)8個(gè)小分區(qū)，設(shè)定打穴入土深度80～100mm左右，將秧苗按圖3所示布局進(jìn)行栽植。

圖3 秧苗栽植布局圖

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)于2017年5月27日～6月27日在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心附近的自制試驗(yàn)土槽內(nèi)進(jìn)行，得出秧苗新長(zhǎng)出的真葉大小達(dá)到初始真葉大小所需時(shí)間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表5所示。

由方差分析試驗(yàn)結(jié)果(見表6)可知：錐形套筒方式打穴后，秧苗在緩苗期內(nèi)的生長(zhǎng)狀況良好，真葉平均達(dá)標(biāo)時(shí)間為6.75天，時(shí)間最短，且在組內(nèi)方差值較小，方差=0.5。所以，套筒式打穴裝置對(duì)穴孔壁的影響最小，對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)破壞最小，是較優(yōu)打穴方式。

利用EXCEL軟件進(jìn)行單因素方差分析，得出分析結(jié)果，如表6所示。當(dāng)顯著水平α=0.05和0.01、自由度為2和21時(shí)，F(xiàn)0.05(2,21)=3.466 800 112，F(xiàn)0.01(2，23)=5.780 416，F(xiàn)t=4.9>3.466 800 112,說明零假設(shè)不成立，即處理間差異達(dá)到極顯著水平，打穴方式對(duì)作物緩苗期生長(zhǎng)狀況有顯著影響。

表4中，對(duì)比辣椒苗栽植到試驗(yàn)田內(nèi)30天后子葉片數(shù)和花蕾個(gè)數(shù)，y1j、y2j、y3j的子葉片數(shù)總增長(zhǎng)分別為81、91、95片；y1j、y2j、y3j的花苞總共長(zhǎng)出19、23、31個(gè)。套筒式打穴方式秧苗生長(zhǎng)狀況良好，對(duì)作物的影響最小。

3 結(jié)論與討論

1)試驗(yàn)所使用的的土槽側(cè)壁為金屬制品，在光照情況下，向光面的溫度高于背光面的溫度，所測(cè)得的土壤溫度基本在14°～20℃范圍內(nèi)。采用隨機(jī)5×5正交拉丁方排布方式布局方式栽植秧苗，能夠最大限度地降低氣候條件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的影響。

2)辣椒屬于耐旱作物，試驗(yàn)的水分供給比較充裕，辣椒的葉片生長(zhǎng)狀況良好，但坐果率并不一定高。由于試驗(yàn)條件的限制，試驗(yàn)周期只包括緩苗期在內(nèi)共1個(gè)月的時(shí)間，并未監(jiān)控到作物坐果收獲階段。辣椒生長(zhǎng)1個(gè)月后，根系已經(jīng)完全長(zhǎng)出基質(zhì)，延伸到土壤中，打穴方式對(duì)辣椒苗的影響已趨于穩(wěn)定。若后期需要進(jìn)行田間大樣本隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，可以以本試驗(yàn)為模板深入研究打穴方式對(duì)作物整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)生長(zhǎng)狀況的影響。

4)試驗(yàn)土槽內(nèi)施肥均勻，土槽地面平整，水分供給均勻，基本可以保證試驗(yàn)條件一致，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響較小。

表5 生長(zhǎng)天數(shù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表6 方差分析試驗(yàn)結(jié)果

差異源平方和SS自由度df均方MSFP-valueF0.01F0.05組間723.54.90.0179285.7804163.466800112組內(nèi)15210.714286總計(jì)2223