(洮南市向陽街道辦事處,吉林 洮南 137129)

0 引言

播種作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,對作物的養(yǎng)分吸收和利用方式具有至關(guān)重要的影響[1-2]。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)械播種逐漸成為取代傳統(tǒng)人工播種的主要方式。然而,不同播種方式可能對作物的養(yǎng)分吸收和利用方式產(chǎn)生差異性影響,因此,對這一問題進(jìn)行深入研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

機(jī)械播種在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有許多顯著的應(yīng)用優(yōu)勢[3-5]。

1)高效生產(chǎn)。機(jī)械播種能夠?qū)崿F(xiàn)迅速而均勻的種子分布,從而提高了播種的效率。這有助于在短時(shí)間內(nèi)完成大面積播種工作,減少了人力成本和時(shí)間成本。

2)均勻種植。機(jī)械播種設(shè)備能夠確保種子在土壤中均勻分布,保證了植株的間距一致性,有助于減少植株之間的競爭,使每棵植株都能夠獲得足夠的空間和養(yǎng)分,從而提高了作物的產(chǎn)量。

3)準(zhǔn)確的種子深度和間距控制。機(jī)械播種設(shè)備可以精確地控制種子的播種深度和間距,滿足不同作物需求,保證種子在最適宜的深度和間距下生長,提高了根系的形成和養(yǎng)分吸收。

雖然機(jī)械播種具有較多應(yīng)用優(yōu)勢,但是目前關(guān)于機(jī)械播種對作物生長及產(chǎn)量提升機(jī)理等方面的研究較少。

本文以玉米作為指示作物,通過文獻(xiàn)綜述和實(shí)驗(yàn)研究的總結(jié),分析機(jī)械播種對播種效率、根系生長及作物產(chǎn)量的影響,進(jìn)一步探明不同播種方式對作物養(yǎng)分吸收和利用的影響機(jī)理。旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和理論支持,同時(shí)也為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本文選擇玉米“吉玉335”作為試驗(yàn)材料?！凹?35”是一種適應(yīng)寒冷地區(qū)的早熟玉米品種,可以在較短時(shí)間內(nèi)完成生長周期,從而減少了受霜凍等不利天氣因素的風(fēng)險(xiǎn),并且該品種在吉林各地已經(jīng)廣泛種植,并且在當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件下表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性[6]。

1.2 試驗(yàn)方法

本文采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)機(jī)械播種(T1)和人工播種(T2)兩種播種方式,每個玉米播種面積為600 m2,重復(fù)三次。通過采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),可以更好地控制實(shí)驗(yàn)的變異性,識別出播種方式對玉米生長的潛在差異,有助于更深入地理解不同播種方式對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[7]。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 播種效率

本文選取播種速度和種子分布均勻性為主要指標(biāo),計(jì)算方法如下。

1)播種速度。使用計(jì)時(shí)器記錄播種設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)播種的面積。

2)種子分布均勻性。隨機(jī)采集多個樣本,測量相鄰種子之間的距離,采用標(biāo)準(zhǔn)差(σ)和變異系數(shù)(Coefficient of Variation,CV)評估種子分布均勻性,計(jì)算公式如式(1)、式(2)所示[8-9]

(1)

式中σ—標(biāo)準(zhǔn)差;

xi—每個種子間距的數(shù)值;

μ—種子間距平均值;

N—樣本數(shù)量。

(2)

式中CV—變異系數(shù)(以百分比表示),%;

σ—標(biāo)準(zhǔn)差;

μ—種子間距平均值。

1.3.2 玉米根系生長

玉米根系生長測定指標(biāo)主要包括以下幾個步驟:

1)樣品采集。使用非破壞性根系采集技術(shù),采集不同播種方式下的根系樣本,需要注意的是樣本采集應(yīng)在適當(dāng)?shù)纳L期間進(jìn)行,通常在作物生長季節(jié)結(jié)束前采集。

2)根系掃描。使用根系分析軟件和圖像分析工具對采集的根系樣本進(jìn)行測量和分析,獲取根系長度、根系表面積和根系體積等關(guān)鍵參數(shù)。

1.3.3 養(yǎng)分吸收利用效率

養(yǎng)分吸收利用效率主要測定步驟如下:

1)樣品采集。從不同播種方式下的作物中收集樣品,包括葉片、莖和根部樣本,從每個播種方式下的多個植株中采集樣品,然后合并以獲得每個播種方式的均值。

2)計(jì)算養(yǎng)分吸收總量。針對每個播種方式,計(jì)算從各個作物部分(葉片、莖、根)中吸收的氮、磷和鉀的總量。計(jì)算公式如式(3)～(5)所示

(3)

(4)

(5)

1.3.4 玉米產(chǎn)量

在玉米種植面積中,隨機(jī)選擇一塊有代表性的樣地(通常為一個相對小的矩形或正方形區(qū)域),將單位面積的產(chǎn)量擴(kuò)大到整個玉米田地的面積來估算整個田地的產(chǎn)量,計(jì)算公式如式(6)所示

整個田地的產(chǎn)量=單位面積產(chǎn)量×整個田地的面積

(6)

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016建立數(shù)據(jù)庫,包括所有相關(guān)的變量和觀測值,使用DPS 7.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,檢驗(yàn)不同因素之間的差異性。確保正確設(shè)置分析的參數(shù),并獲得方差分析結(jié)果,在方差分析表明差異顯著性后,采用最小顯著差異法(LSD)進(jìn)行多重比較,進(jìn)一步分析不同播種方式之間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種方式對播種效率的影響

機(jī)械播種(T1)效率為0.4 hm2/h,人工播種效率(T2)為0.08 hm2/h,在機(jī)械播種(T1)和人工播種(T2)之間存在顯著的播種速度差異(P<0.05),機(jī)械播種的播種速度遠(yuǎn)高于人工播種,對于大面積玉米田地而言,機(jī)械播種在播種效率方面具有明顯的優(yōu)勢。

不同播種方式對種子分布均勻性的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示,機(jī)械播種(T1)的種子分布更加均勻,其種子間距的標(biāo)準(zhǔn)差較低(1.8 cm),變異系數(shù)也相對較低(7.2%),表明機(jī)械播種能夠更好地保持種子在土壤中均勻分布。

表1 不同播種方式下種子均勻性結(jié)果

2.2 不同播種方式對根系生長的影響

不同播種方式對根系生長的試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示,機(jī)械播種(T1)下玉米具有較長的根系、更大的根系表面積和更大的根系體積,更大的根系表面積和更大的根系體積可以促進(jìn)根系水肥吸收利用效率,根系可以存儲更多的水分和養(yǎng)分,有助于植物在土壤中均勻吸收水分和養(yǎng)分,從而促進(jìn)了養(yǎng)分吸收的效率[10]。

圖1 不同播種方式對根系生長的影響

2.3 不同播種方式對根系水肥吸收利用效率的影響

不同播種方式對根系水肥吸收利用效率的試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。綜合來看,機(jī)械播種在根系水分和養(yǎng)分(氮、磷、鉀)吸收效率方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢,機(jī)械播種(T1)下水分吸收效率為0.42 cm3/g,氮、磷、鉀的吸收效率分別為2.18,0.95,1.27 mg/g,與對照組T2相比分別提升16.67%、6.34%、7.95%和10.43%,有助于玉米植株更有效地利用土壤中的水分和養(yǎng)分,提高了養(yǎng)分利用效率。方差分析表明,在水分吸收效率、氮吸收效率、磷吸收效率和鉀吸收效率方面,不同播種方式之間存在顯著差異(P<0.05),表明播種方式對這些參數(shù)產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)上的顯著影響。

2.4 不同播種方式對玉米產(chǎn)量的影響

收獲后,機(jī)械播種(T1)玉米產(chǎn)量為7 650 kg/hm2,人工播種(T2)玉米產(chǎn)量為6 300 kg/hm2。機(jī)械播種(T1)在玉米產(chǎn)量方面相對于人工播種(T2)表現(xiàn)出了較高的產(chǎn)量,主要是由于機(jī)械播種能夠確保種子的均勻分布和一致的播種深度,有助于每個植株的生長條件更為一致,此外,機(jī)械播種通常能夠?qū)崿F(xiàn)更高的植株密度,綜合作用下機(jī)械播種可以實(shí)現(xiàn)較高的玉米產(chǎn)量[11]。

3 討論

3.1 根系生長的積極影響

根系的生長和健康對于植物的生存和養(yǎng)分吸收至關(guān)重要。更大的根系表面積和體積為植物提供了更多的機(jī)會來吸收土壤中的水分和養(yǎng)分，從而有助于作物的整體生長和生存。本文試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械播種(T1)下的玉米根系相對于人工播種(T2)來說更長、具有更大的根系表面積和更大的根系體積，表明機(jī)械播種對于促進(jìn)作物的根系生長具有顯著的積極影響。更大的根系表面積和體積為根系吸收水分和養(yǎng)分提供了更多的機(jī)會和資源。

3.2 養(yǎng)分吸收利用效率提高

養(yǎng)分(包括氮、磷、鉀等)是植物正常生長所必需的基本元素。作物通過根系吸收土壤中的養(yǎng)分來滿足其生長和發(fā)育的需求。然而,在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中,養(yǎng)分吸收效率通常較低,導(dǎo)致大量養(yǎng)分的浪費(fèi)和過度使用,對農(nóng)業(yè)和環(huán)境都構(gòu)成了挑戰(zhàn),此外,養(yǎng)分過剩還會導(dǎo)致水體污染、生態(tài)系統(tǒng)破壞及高成本的養(yǎng)分管理[12]。本文試驗(yàn)結(jié)果表明,機(jī)械播種(T1)顯著提高了水分、氮、磷和鉀吸收效率,機(jī)械播種(T1)通過改善根系生長和分布,以及優(yōu)化根系與土壤的接觸,使作物能夠更有效地吸收土壤中的水分和養(yǎng)分,從而提高了資源的利用效率。

3.3 玉米產(chǎn)量提高

本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確表明,采用機(jī)械播種(T1)相對于人工播種(T2)可以顯著提高玉米產(chǎn)量,通過提高產(chǎn)量,機(jī)械播種有助于滿足不斷增長的全球糧食需求,對糧食安全具有積極的影響。

4 結(jié)論

本研究通過對機(jī)械播種和人工播種對玉米生長的影響進(jìn)行了綜合分析,得出了以下結(jié)論:

1)機(jī)械播種(T1)相對于人工播種(T2)可以顯著提高播種效率,機(jī)械播種(T1)可以在相同時(shí)間內(nèi)播種更大的面積,減少了勞動力需求,降低了播種成本,此外還能夠大大減少播種時(shí)間,還能夠確保種子的均勻分布和適當(dāng)?shù)牟シN深度,有助于作物在生長初期建立強(qiáng)健的根系結(jié)構(gòu)。

2)機(jī)械播種(T1)改善了根系的生長和分布,導(dǎo)致玉米具有更長的根系、更大的根系表面積和更大的根系體積,對于作物的養(yǎng)分吸收和整體生長至關(guān)重要。

3)機(jī)械播種(T1)提高了養(yǎng)分吸收效率，包括水分、氮、磷和鉀的吸收效率，有助于提高作物對土壤中水分和養(yǎng)分的吸收效率，減少養(yǎng)分浪費(fèi)，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，從而增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。

本研究的結(jié)果表明機(jī)械播種在提高農(nóng)業(yè)資源利用效率、降低養(yǎng)分浪費(fèi)、改善農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和促進(jìn)糧食安全方面的重要性,對于解決全球糧食安全、提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)性以及減輕環(huán)境壓力具有重要意義。