种衣剂和起垄栽培对玉米生长和产量的影响*

李巧珍，丁军军，李玉中,2**，徐春英，郭家选，毛丽丽，孙东宝



种衣剂和起垄栽培对玉米生长和产量的影响*

李巧珍1，丁军军1，李玉中1,2**，徐春英1，郭家选3，毛丽丽1，孙东宝1

（1．中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱作节水农业重点实验室，北京 100081；2．中国农业科学院环境稳定同位素实验室，北京 100081；3．北京农学院，北京 102206）

针对北方地区春季玉米播种期干旱、出苗困难、苗情差等问题，筛选低聚糖、甲壳素、腐植酸盐等含量适宜的抗旱物质及多种助剂，制成玉米专用抗旱种衣剂，进行种子包衣，同时结合起垄栽培技术，进行大田实验，以探究其对玉米出苗率、生长状况和产量的影响。实验设4个处理：起垄+抗旱种衣剂（RD）、起垄（R）、抗旱种衣剂（D），以平地种植为对照（CK）。结果表明，施用抗旱种衣剂对玉米种子进行包衣处理，出苗期提早1～2d，生育期缩短1周左右。RD、R、D处理的玉米出苗率与CK相比，分别提高18.3%、7.2%、12.1%，产量与CK相比，分别增加17%、6%、3%，其中RD处理与CK间的差异显著（P＜0.05），说明抗旱种衣剂结合起垄栽培技术，对提高玉米出苗率、促进生长、提高产量有积极作用。

抗旱种衣剂；起垄技术；玉米；出苗率；产量

玉米是中国北方地区主要粮食作物，近年来，随着全球气候变暖，春季播种期干旱加剧，种子萌发、出土和成苗困难，再加上秸秆还田、重茬播种面积增大，导致玉米病虫害加重，减产严重[1−4]，高毒农药化学试剂虽然对预防干旱、防治地下害虫有一定效果，但残留物会污染土壤环境，并危害人畜安全[5−6]，已被相继禁用，使用高效、抗旱、低毒种衣剂代替高毒农药是今后发展的必然趋势。

20世纪60年代，西方发达国家开始研究种衣剂，并在农作物、蔬菜、花卉等种植上得到广泛应用。中国种衣剂开发研制起步晚，80年代初逐步在小麦、玉米、水稻、棉花等作物上推广应用[7−8]，种衣剂所用有效原药种类逐渐增多，低效高毒重残留农药如毒死蜱类、呋喃丹等由于不符合环保要求已被禁用。在避免使用高毒农药的基础上，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所通过筛选低聚糖、甲壳素、腐植酸盐等适宜的抗旱物质，与营养、激素等多种助剂结合，突破成膜技术，研发了一系列种子包衣剂，并先后在大豆、小麦、谷子等作物上进行应用推广，本研究使用其中的玉米专用抗旱种衣剂系列进行实验。种衣剂的使用保持了种子在土壤中的活力，使种子具有抗旱、消毒、防病治虫、补肥增效、促进生长等多种功能。李玉中等[9]一系列研究表明，抗旱种衣剂可提高大豆的出苗率、株高、光合速率；抗旱种衣剂保护了小麦、谷子种子在逆境下的活力，增强幼苗的抗旱能力，可防治虫害和病害[10−12]。然而，抗旱种衣剂使用效果受土壤质地、水肥条件、气候等多种因素的制约[13]，单一种衣剂的使用有其局限性，应用效果欠佳[14]，而以往研究报道以筛选单一种衣剂较多，种衣剂与其它抗旱技术相结合的研究报道鲜见。

起垄种植技术保墒、增温功能强，在半干旱、半湿润偏旱地区应用广泛，在小麦[15−16]、马铃薯[17]、玉米[18−19]等作物上的实验研究表明，其有一定的增产效果[20]。本研究采用自研抗旱种衣剂结合起垄种植栽培模式，研究其对玉米出苗率、生长和产量的影响，以期为种衣剂在农业生产中的可持续应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

实验于2013年4−8月在北京市顺义区中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所基地进行（40°18′N，116°58′E），为典型暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温11.8℃，年日照时数2684h，无霜期195d左右，平均相对湿度50%，年均降水量约625mm，全年降水的75%集中在7−9月。实验期间玉米苗期无降水（图1），拔节期降水量为111.4mm，抽穗期为133.0mm，灌浆−成熟期为148.3mm。整个生育期总降水量430.7mm，有效降水392.7mm，可见玉米苗期水分欠缺。

图1 2013年玉米生育期逐日降水量

实验田土壤为砂质潮土，有机质含量为1.543%，全N、P、K分别为0.37、0.6、20.4g ∙ kg−1，速效P、速效K分别为12.69、98.1mg∙kg−1，硝态氮8.196mg∙kg−1，pH8.31，1−100cm土层平均容重1.35 g∙m−3，属于中低肥力土壤。

1.2 实验设计

实验设4个处理，起垄+抗旱种衣剂（RD）、起垄（R）、抗旱种衣剂（D）和平地种植（CK）。每个处理设3个重复，共12个小区随机排列，小区面积为50m2。

起垄种植处理：播种当天用起垄施肥一体机一次性完成深松、翻土、起垄和局部施肥，垄面宽为120cm、高25cm，施肥区域设在根系周围，有利于根的吸收，垄与垄间隔20cm，垄上双行种植，行距60cm，株距35cm，每穴播2粒种子。施用肥料为硝酸钾复合肥（N−P2O5−K2O含量22−9−9），施肥量是1020kg·hm−2。

不起垄种植处理：用锄头平地拉沟、撒肥、覆土一次性完成，与施肥沟平行间隔10cm，扎枪式玉米播种机播种，株、行距同垄上种植处理。施肥量与起垄种植相同，播种时一次性撒施。

种衣剂处理：播种前一天用抗旱种衣剂处理种子，种衣剂与种子的重量比为1∶50，二者放在一起搅拌均匀，用塑料布包裹密封5～8h后，晾干待用。

玉米品种为郑单958，4月27日播种，8月30日收获。生育期全程无浇水，其它管理措施与当地大田一致。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 玉米出苗率

每小区标记3行10m长玉米苗，观测玉米出苗情况，计算出苗率。

1.3.2 土壤表层含水率

玉米生育期内用探针式土壤水分仪TRIME-IT（德国）测量表层（0−15cm）土壤体积含水率，每隔15d测一次。每小区测15个点，S型排列。

1.3.3 叶片叶绿素SPAD值

在玉米拔节和抽穗期，用手持式叶绿素仪SPAD−502（日本产）测量玉米活体旗叶叶绿素SPAD值，在田间不损害植物的状况下几秒钟内完成每次测量，每片叶上取上、中、下3个部位分别测量，求其平均值，每小区测15株。

1.3.4 玉米产量

玉米籽粒成熟期每个小区收获面积4m×4m，3次重复，进行测产，折算成单位面积产量；收获时各小区均选取具有代表性的10穗样品，风干后进行室内考种。籽粒产量均按14%含水量计算。

1.4 数据分析与统计

采用DPS7.05、Excel进行方差分析和数据处理。

2 结果与分析

2.1 起垄和抗旱种衣剂处理对玉米出苗率的影响

由图2可看出，各抗旱处理的玉米出苗率均高于平地种植，RD（起垄+抗旱种衣剂）、R（起垄）、D（抗旱种衣剂）比CK（对照）处理分别提高18.3%、7.2%和12.1%，其中RD和D处理与CK差异达到显著水平（P＜0.05）。可见，抗旱种衣剂和起垄栽培都有提高玉米出苗率的效果，其中，抗旱种衣剂+起垄栽培处理具有二者作用叠加的增强效果。

图2 各处理玉米出苗率的比较

注：小写字母表示处理间在0.05水平上的差异显著性，短线表示均方差。下同。

Note：Lowercase indicates the significant difference among treatments at 0.05 level. The bar indicates SD. The same as below.

2.2 起垄和抗旱种衣剂处理对土壤表层含水率的影响

比较不同处理间玉米生育期土壤表层体积含水率，由图3可见，播种前各处理土壤含水率均较低，处理间差异小，苗期时施用种衣剂处理土壤含水率略高，而起垄种植对表层土壤水分影响不明显；拔节期、抽穗期、灌浆期直至收获期，RD（起垄+抗旱种衣剂）处理表层（0−15cm）土壤含水率分别为21.5%、31%、26.5%、13.6%，R（起垄）处理分别为21%、30%、26.3%、13.5%，比D（抗旱种衣剂）和CK（对照）处理均高10%以上，差异达到显著水平（P＜0.05），说明起垄种植模式保墒效果好，有利于玉米后期生长。起垄+抗旱种衣剂处理土壤含水率略高于起垄栽培，但二者差异不显著。

图3 不同处理玉米生育期土壤表层（0−15cm）含水率的比较

2.3 起垄和抗旱种衣剂处理对玉米叶片叶绿素SPAD值的影响

叶绿素是植物进行光合作用的载体，对作物的生长具有至关重要的作用，同时它也是表征植物抵御干旱能力强弱的一个生理指标，SPAD（Soil and plant analyzer develotrnent）值反应植物单位面积叶片相对叶绿素含量[21]。拔节期和抽穗期是玉米进行光合作用的关键时期，由图4可知，拔节期RD（起垄+抗旱种衣剂）、R（起垄）处理的叶绿素SPAD平均值分别为48.17、47.52，均高于D（抗旱种衣剂）和CK（对照）处理，差异显著（P＜0.05），抽穗期各处理间叶绿素差异不显著，说明起垄和抗旱种衣剂处理促进了玉米拔节期光合作用，有利于玉米生长。

图4 不同处理玉米拔节期和抽穗期叶绿素SPAD值比较

2.4 起垄和抗旱种衣剂处理对籽粒产量及产量构成因素的影响

单位面积穗数、穗粒数和千粒重共同构成了玉米产量，三因素之间消长、互补共同影响了作物产量。由表1可见，从产量构成来看，各处理间单位面积穗数和穗粒数差异较大，RD（起垄+抗旱种衣剂）、R（起垄）、D（抗旱种衣剂）的穗数、穗粒数均高于CK（对照），其中RD和R处理与CK差异均达到了显著水平（P＜0.05）；而各处理间千粒重差异则较小，其中RD和D处理千粒重较高，但与CK处理间差异不显著。

各处理籽粒产量表现为RD（起垄+抗旱种衣剂）处理比R（起垄）增加10%，比CK（对照）增加17%，R（起垄）比CK（对照）增加6%，D（抗旱种衣剂）比CK（对照）增加3%。总体表现为起垄+抗旱种衣剂＞起垄＞抗旱种衣剂＞平地，方差分析显示，F=4.003，P=0.0195。种衣剂结合起垄处理玉米籽粒产量显著高于平地种植，而单独的种衣剂处理或起垄处理与对照相比差异不显著，说明种衣剂结合起垄栽培对增产有叠加效应。

表1 各处理产量及产量构成因素的比较

3 结论与讨论

种衣剂具有高效、经济、安全、持效期长等特点，对环境及人畜安全，能提高种子的抗逆境（干旱、低温、缺氧等）能力，其使用成本低，应用前景广阔[22]。目前市场上抗旱种衣剂良莠不齐，低效高毒高残留的制剂依然存在，以环保高效内吸性的杀虫剂与杀菌剂为病虫害防治材料还未大量应用[23]。本研究中发现，单纯经抗旱种衣剂处理后，玉米出苗率比CK增加了12.1%，主要生育期表层（0−15cm）土壤含水率与CK差别不大，关键生育期叶绿素SPAD以及籽粒产量均略高于CK，差异不显著，可见，抗旱种衣剂处理对提高干旱、偏干旱区玉米出苗率的作用比较明显，其它方面作用不显著。但本实验中所用玉米专用抗旱种衣剂以天然的抗旱物质为核心，环保型高效杀虫防虫材料为制剂，含有植物激素、营养元素、吸水剂等成分，容易被作物吸收利用，在土壤中无毒害物质残留，环保安全，与董永仪等[22,24]的研究结果一致。这种高效环保的种衣剂取代高毒低效种衣剂在作物上应用是可持续发展的必然趋势。

在干旱、偏干旱地区，起垄种植技术以保墒、抗倒伏等优势，普遍应用在玉米、高粱、马铃薯等作物上。本实验发现，起垄栽培玉米出苗率比CK增加了7.2%，主要生育期表层（0−15cm）土壤含水率明显高于CK处理，关键生育期（拔节期）叶绿素SPAD以及产量、产量性状比较高，仅次于起垄+抗旱种衣剂处理。可见，起垄培土种植，由于行距大，利于土壤通风透水，扎根深，保水保墒，增加单位面积穗数，达到增产效果。这与前人的研究结论一致[25−26]。

抗旱种衣剂处理对玉米苗期生长贡献大，能促进玉米种子吸水，比无种衣剂处理出苗早1～2d，出苗率提高，并可增加玉米穗数；生长后期起垄保墒处理的抗旱效果显著，可增加作物穗粒数和千粒重。抗旱种衣剂与起垄技术（起垄+抗旱种衣剂）相结合，将保苗与增产两方面优势叠加，使得玉米出苗率比CK增加了18.3%，生育期缩短7d左右，表层（0−15cm）土壤含水率提高10%以上，拔节期叶片叶绿素SPAD平均值分别为各处理中最高，产量及产量性状也最高。同时使用新型的起垄局部施肥一体机，肥料集中在垄上0−20cm土层，分布在根部周围，有利于作物吸收，化肥在土壤中残留量少，根据现有数据估计，每公顷削减硝态氮残留100kg以上，该栽培模式在大幅度提高产量的同时，也提高了经济效益和环境效益。

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Effect of Drought-resistant Agent and Ridged Cultivation on Maize Growth and Yield

LI Qiao-zhen1, DING Jun-jun1, LI Yu-zhong1,2, XU Chun-ying1, GUO Jia-xuan3, MAO Li-li1, SUN Dong-bao1

(1. Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development in Agriculture, CAAS/Key Laboratory of Dry- land Agriculture, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 2.Environmental Stable Isotope Laboratory，CAAS, Beijing 100081；3.Beijing University of Agriculture, Beijing 102206)

In order to solve the problems of drought in maize seeding season, difficulties in maize seedling emergence and poor seedling quality in northern China, authors developed a drought-resistant agent by selecting suitable drought-resistant substances such as oligosaccharides, chitin, humates and various kinds of additives to ensure seed vigor in the soil and seed emergence rate. By using drought-resistant agent and the ridge planting technique, the field experiment was conducted, consisting of 4 treatments: ridge planting and drought-resistant agent (RD), ridge planting (R), drought-resistant agent (D), and flat planting (CK). The results of the field experiment showed that the application of drought-resistant agent to maize seed could advance the emergence for 1 to 2 days and reduce the fertility period for about one week. Compared with the control, the emergence rate of RD, R, and D treatments increased by 18.3%, 7.2%, and 12.1%, respectively; and the yield increased by 17%, 6%, and 3%, respectively. The results indicated that the drought-resistant agent combined with ridging technique could promote seedling emergence rate, growth and yield of maize.

Drought-resistant agent; Ridge planting technique; Maize; Seeding emergence rate; Yield

收稿日期：2018−02−15

通讯作者。E-mail：liyuzhong@caas.cn

国家“十二五”科技支撑计划（2011BAD32B03）；国家自然基金（41473004；41301553；41501318；41701308）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（No.BSRF201716）；农业水资源与水土环境创新团队

李巧珍（1971−），女，硕士，副研究员，主要从事旱作节水研究。E-mail：liqiaozhen@caas.cn

10.3969/j.issn.1000−6362.2018.08.003

李巧珍,丁军军,李玉中,等.种衣剂和起垄栽培对玉米生长和产量的影响[J].中国农业气象,2018,39(8):512−517