不同粒型花生种子吸胀特性及播种深度对其种际土壤温湿度与出苗的影响

李冬冬，唐康*，曾宁波，2，3，傅惠林，董露琳，张昊，2，3，罗梓楠，2，3，刘登望，2，3，李林，2，3

（1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128；2.国家花生工程技术研究中心长沙分中心／湖南省花生工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；3.湖南农业大学旱地作物研究所，湖南 长沙 410128）

花生是我国重要的油料与经济作物。作物生产以种子萌发出苗为起点，该阶段若受胁迫，会对后续生长发育产生系统性与基础性影响。花生生产用种量大、成本高，一播全苗壮苗是保障花生获得高产稳产的根本基础。我国各地花生受气候条件、土壤质地、种植制度、播期、科技水平等因素的影响，播种深度（以下简称播深）不一致［1］，也缺乏系统性标准。南方地区土壤粘重，花生的适宜播深更难以把控，成苗质量难有保障，不是过浅，就是过深，导致出苗慢而少，幼苗参差不齐，形成小个体、弱群体，最终花生产量低而不稳［2，3］。因此，确定花生适宜的播深对高产稳产意义重大。

有研究表明，播深通过调控土壤温度、水分等条件而影响作物种子萌发、幼苗出土，继而对植株的形态建成及生理生化过程产生影响［4］。玉米、稻谷浅播导致出苗率降低，主要原因是种子吸胀萌发需水多，而土壤表层水分蒸发快、含水量较低，播种过浅时土壤表层易失墒干旱，种子或因缺水而失去发芽能力，或勉强发芽形成弱苗，也易遭虫鸟破坏［5］。作物播种过深，则种子承受的重压大、幼苗顶土困难，导致出苗推迟［6］，降低成苗率，且出苗时养分消耗过多，也易形成弱苗，对作物生育期、株高、整齐度、叶面积及叶绿素含量、光合性能、抗氧化能力、根系吸收活力等产生全面影响［7－9］，最终限制产量。

典型的植物种子萌发过程可以分为3个生理阶段：吸胀阶段、萌动阶段和发芽阶段［10］。研究表明，花生种子萌发需要较多水分与较高的温度条件，一般需吸收风干种子重的40%～60%的水分才开始萌动，从萌发到出苗约需吸收种子重量4倍的水。土壤水分不足时种子发芽、发芽后的根系生长、胚轴伸长明显变慢，并时常出现芽后落干现象，出苗不齐［11］。当水分适宜时，温度是影响种子萌发、出苗速度的主要因素，尤其是粒型偏大的品种［12］。研究表明，大花生品种萌发出苗过程约需5 cm地温大于12℃的有效积温为116℃［11］，小籽品种出苗所需有效积温小于大籽品种。播深与有效积温之间呈指数关系，随着播深的增加两类品种出苗所需的有效积温逐渐接近［13］。一般认为，大花生品种的适宜播深为5 cm［1，14］。

综上，前人对花生适宜播深的研究多是围绕单一品种及其出苗情况、幼苗质量、叶片衰老及产量形成等方面展开［15］。而关于不同粒型花生种子的吸胀特性及播深对种际土壤温湿度、出苗率、幼苗素质等方面影响的综合研究尚未见报道，个别不同播深的地温研究采用的也是同一土壤深度（如5 cm处）［13］，有一定局限性。因此，本试验以湖南主栽品种安化红皮（小籽）、湘黑小果（中小籽）、湘花2008（大籽）为材料，研究不同粒型花生种子的吸胀特性及大田条件下播深对其种际温湿度、发芽出苗的影响，以期为确定花生的适宜播深和保障一播苗齐苗壮提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于洞庭湖东畔的汨罗市桃林寺镇亦仁村（N 28°55′53.17″，E 113°09′49.95″），属于亚热带湿润性气候，四季分明，历年平均气温17℃，日照时数1 650 h，降水量1 345 mm，光热水配合较好。生育期内气象因子平均值见表1。土壤属于较为贫瘠的酸性红壤土，地块平整，质地疏松，肥力均匀。其土壤理化性质见表2。

表1 花生生育期内气象因子

表2 试验地土壤理化性质

1.2 试验材料

供试花生品种为小籽（安化红皮，百粒重46.7 g，<50 g）、中小籽（湘黑小果，百粒重52.1 g，介于50～80 g）、大籽（湘花2008，百粒重109.4 g，＞80 g），由湖南农业大学旱地作物研究所提供。所有试验种子经过风干处理后，置于阴凉干燥柜中水分平衡7个月，最终含水量均为8%左右。

1.3 试验设计

1.3.1 种子吸胀特性试验 于2020年10月在湖南农业大学旱地作物研究所实验室完成，室温25℃。采用质量法测定种子吸水过程：首先精选饱满无破损且大小一致的种子，以10粒为一组，重复3次，再用千分之一天平准确称重，记录初始种子重量，而后将种子置于培养皿中并加入蒸馏水将其完全浸没，于0～10 h之间每隔1 h取出种子并用滤纸将种子表面水分快速吸干，准确称重记录，计算种子吸水量、种子吸胀速率。

单粒种子吸水量＝吸水后种子重量－未浸泡种子初始重量。

种子吸胀速率（%）＝（吸水后种子重量－未浸泡种子初始重量）／未浸泡种子初始重量×100。

1.3.2 播深试验与田间管理 于2021年在汨罗市亦仁村试验基地大田进行。采用裂区试验设计，以播深为主区，设置4个水平，分别为2、4、6、8 cm，记为SD2、SD4、SD6、SD8；品种为副区，分别为小、中、大三种粒型。随机区组排列，重复3次，共36个小区。小区面积13.44 m2（0.8 m×16.8 m）。播种前基施等比例45%的氮磷钾复合肥450 kg／hm2、氧化钙750 kg／hm2，充分旋耕。机械化起垄栽培，垄距80 cm，垄面宽50 cm，垄高30 cm。单粒播种，每垄播2行，行距22 cm，株距10 cm。播前使用苗得意悬浮种衣剂（噻虫嗪15%、福美双10%、萎锈灵10%）45 mL／hm2拌种，播时种子平放，严格按照播种深度覆土，并轻轻抹平至垄面高度。5月8日播种，9月2日收获。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 气象数据 由汨罗市气象观测站提供5—9月的气象数据，包括日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、日照时长。花生出苗生物学最低温度为15℃（T）。按照气温计算的齐苗所需有效积温＝（∑日平均气温－T）×齐苗天数。

1.4.2 播种出苗期土壤温湿度测定 种子覆土前，不同播种深度处理各小区均于种际精准地水平放置地温计，从播种后1 d开始每天记录8∶00、14∶00、18∶00共3个时间点的温度，直到齐苗再停止。按照地温计算的齐苗有效积温＝（∑日平均地温－T）×齐苗天数。

每隔1 d，于下午14∶00按播深在每小区垄面中间取土样100 g左右，装袋后于80℃下烘干至恒重称重，测定土壤含水量。土壤含水量（%）＝（土壤湿重－土壤烘干重）／土壤湿重×100。

1.4.3 出苗率测定 播种后10 d开始调查每小区出苗数，直到齐苗为止。出苗率（%）＝（出苗数／播种粒数）×100。

1.5 数据处理方法

所有数据均用Microsoft Excel 2016进行处理及绘图，采用IBM SPSSStatistics21.0软件进行差异显著性分析（Duncan’s法）。

2 结果与分析

2.1 不同粒型花生种子的吸胀特性

吸胀是种子发芽必经的重要过程。种子只有吸足水分后，体内的储藏物质才能被动员，这是种子顺利萌发的重要生理基础之一［16］。由图1可知，不同粒型品种种子吸水量，随吸胀时间延长呈现出由少到多的二次抛物线趋势，9～10 h后不再增加，表现为大籽＞小籽≈中小耔，大籽是中小籽的1.32～1.55倍，是小籽的1.12～1.48倍。由图2可知，各品种种子吸胀速率表现出快到慢的二次抛物线总体趋势，小籽＞中小籽＞大籽。说明不同粒型花生吸水量和吸胀速率各异，小籽花生吸胀速率较快但吸水量较小，大籽花生吸胀速率较慢但吸水量远大于小籽和中小籽。

图1 单粒种子吸水量

图2 种子吸胀速率

2.2 播深及温湿度对出苗率的影响

2.2.1 播种出苗期气象特点 从表3中的日平均气温和表4中的降水量、空气相对湿度来看，夏初播种出苗期的天气正常。播种后1～3 d经历晴间小雨，空气相对湿度在82.0% ～93.0%之间小幅波动，气温徘徊在21.7～26.3℃；第7～15 d经历连续大到暴雨，相对湿度保持在84.0% ～100.0%之间，有利于种子充分吸水，相应气温较低，在17.0～21.2℃之间。

2.2.2 播种出苗期气温与种际土温的关系 由表3可知，在播种出苗期天气条件下，播种后15 d内三类品种各播种深度的种际土温较平均气温高1.93～2.20℃（9.02% ～10.28%），有效积温高28.5～32.5℃（29.55% ～33.69%），浅播的差异小而深播的差异大，两类积温之间的相关系数高达0.968～0.982，达极显著水平。说明外界气温及其有效积温与种际土温及其有效积温相差较大，但两个温度间高度正相关。

2.2.3 播深对种际土温的影响 由表3看出，小籽品种的种际土温均值表现为SD8＞SD6＞SD2＞SD4，中小籽为SD8＞SD6＞SD4＞SD2，大籽为SD6＞SD4、SD8＞SD2。这可能与不同粒型种子在呼吸过程中产生热量多少存在差异有关。

表3 播种出苗期的气温与种际土温 （℃）

2.2.4 播深对种际土壤有效积温的影响 由图3可知，小籽、中小籽品种随播深增加，种际土壤有效积温基本呈现出由低到高的二次抛物线趋势，大籽品种则为先升高后降低趋势。其中，小籽品种种际土壤有效积温与播深的决定系数R2＝0.8796，SD4有效积温最低，SD8最高；中小籽品种两者的决定系数高达0.9814，积温随着播深增加而增高；大籽品种两者的决定系数R2＝0.7891，SD2有效积温最低，SD6最高。

图3 种际土壤有效积温

2.2.5 播深对种际土壤含水量的影响 由表4看出，三类品种的种际土壤含水量整体表现为SD8、SD2＞SD4＞SD6，即播种最深、最浅处的种际土壤湿度大，而播深中等的湿度小。这可能与播种前土壤底墒好，播种后间歇式降雨且雨水难以下渗有关。

表4 播种出苗期的空气相对湿度、降水量与种际土壤湿度

2.2.6 播深对出苗率的影响 由表5可知，齐苗前第10 d（播种后19 d），中小籽品种出苗速度慢于另外2个品种。小籽和中小籽品种均在SD4时出苗率最高，小籽SD4处理较SD2、SD8、SD6分别提高2.37%、6.72%、7.95%（P<0.05）；中小籽SD4处理较SD6、SD8、SD2出苗率分别提高10.05%、30.99%和50.02%，均达显著水平；大籽出苗率以SD6最高，比SD2、SD4、SD8分别提高15.97%（P<0.05）、4.45%和6.27%。说明齐苗前期中小籽、大籽品种出苗率对播深的响应比小籽品种更敏感。

表5 三类品种不同播深的出苗率

齐苗期（播种后29 d），各品种出苗率在89.33%～95.14%之间，受播深的影响趋小。但播深对小籽品种影响明显，SD4出苗率最高，与SD6差异小，比SD2提高4.8%，比SD8提高5.6%，均达显著水平；中小籽、大籽品种均以SD6出苗率最高，不同播深间差异小。

从齐苗前后10 d出苗差值（反映达到峰值的迟早）来看，出苗较早的是小籽SD2、SD4处理，但与其它处理差异不大；中小籽SD4显著早于其它处理；大籽SD4、SD6显著早于其它处理，尤其是SD2。

2.2.7 播深对幼苗素质的影响 由表6看出，小籽品种各播深处理中，SD4幼苗素质优于其它处理，植株长势最好，茎秆粗壮，下胚轴较短；SD2长势较差；SD6、SD8下胚轴过长，根冠比较低，形成了“长脚苗”。中小籽品种也是SD4的幼苗素质优于其它处理，植株长势较好，茎秆较粗壮，下胚轴长适宜，根冠比较高。大籽品种以SD6的根冠比最高，下胚轴最粗，上胚轴最短，表现出矮壮的良好幼苗素质。

表6 三类品种不同播深的幼苗素质

以上说明播深不仅影响出苗快慢、出苗数量，而且影响幼苗素质，不能单纯以出苗率衡量适宜的播深。综合来看，小籽和中小籽品种播深4 cm（SD4）、大籽播深6 cm（SD6）不仅出苗率高，而且幼苗素质好。

3 讨论

3.1 种子吸胀特性

种子萌发是植物生命周期的起始环节，种子自身特性与环境因子是影响种子萌发的主要因素。决定种子萌发的关键环节是种子吸胀吸水，种子的吸水速率受到诸多因素的影响，除遗传基因外，还受温度、墒情、酸碱度等一系列外界条件的影响［14－16］。以往研究表明，不同品种间不同形状、大小和质量的花生种子吸水过程存在差异，在相同质量下种子越细长，吸水速率越大，大粒类型种子吸水率高于小粒类型等［17，18］。本研究结果表明，不同粒型花生种子吸胀特性有所差异，小籽品种安化红皮吸胀速度最快，中小籽品种湘黑小果次之，大籽品种湘花2008最慢。这与温赛群等［19］的研究结果相同。

3.2 播深对出苗温湿度的影响

播深是影响种子萌发、幼苗形态建成及后期生长发育的关键因素［20］，决定着种子的萌发、出土率、幼苗素质及产量形成［21］，因此适宜的播深对作物尤为重要，也是机械化播种的控制元件。播深通过土壤环境的温度、湿度等起作用。研究表明，油菜在适宜的播深和土壤压实条件下，单株角果数、每果粒数、千粒重提高，进而产量增加［22］。随着温度（15～30℃）升高，中籽花生出苗率、生物量、叶绿素含量及根系活力也逐渐增加；土壤相对湿度60%时的出苗率和幼苗长势均优于相对湿度40%和80%，土壤相对湿度80%时烂种率显著增加，且在高温和播种过深时尤其严重［2］。花生种子萌发要求的最低温度，珍珠豆型和多粒型为12℃，普通型和龙生型为15℃；发芽最适温度为25～37℃［23］，这都是种际温度。本研究表明，种际土壤温度及其有效积温不能用气温及其有效积温所替代，播种后15 d内三类品种种际土壤温度比平均气温高1.93～2.20℃（9.02%～10.28%），有效积温高28.5～32.5℃（29.55% ～33.69%）。花生播种越深，其出苗所需有效积温越多，进而导致出苗时间的延长［13］，这与本研究结果相似。

3.3 播深对出苗的影响

适宜播深下，花生出苗率高，植株中后期群体整齐，叶面积指数、叶绿素含量和净光合速率较高，群体能形成高光效的冠层结构，利于干物质的积累，最终达到高产［24－26］。在春播、土壤水分适宜以及覆膜与不覆膜种植条件下，大花生品种播种深度均以5 cm为宜［1，14］。播种过浅（3 cm）土壤易失墒干旱，影响种子萌发，破土期延迟；播种过深（7 cm）下胚轴伸长的长度及时间增加，推迟出苗期，缩短产量形成期。播种过浅或过深显著降低株高、叶面积指数、光合性能及干物质积累量，播种过深还显著降低产量形成期叶片的可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性。研究表明，中籽花生播种深度4～6 cm最为适宜，播种过浅或过深会降低出苗率，延长出苗时间［2］。本研究表明，中小籽、大籽品种出苗率对播深的响应比小籽更敏感。其中，小籽和中小籽品种播深均以4 cm为宜，播种后19 d出苗率比其它播深提高2.37%～50.02%，而播种过浅（2 cm），种子裸露现象严重，易遭虫鸟鼠类为害，同时土壤水分蒸发快易失墑干旱，不利于种子的吸胀萌发；大籽播深以6 cm为宜，出苗率比播深2、4、8 cm 分别提高15.97%（P<0.05）、4.45%和6.27%，播种过深（8 cm）出苗率下降，出苗时间延长。

4 结论

小籽和中小籽品种播深均以4 cm为宜，大籽品种播深以6 cm为宜，这样就能出苗快、出苗率高、幼苗素质好。其主要原因是：大籽品种吸水多而慢，中小籽、小籽吸水少而快，这是大籽花生应适当深播而小籽花生可适当浅播的水分生理基础。本试验条件下，种际土壤湿度对出苗的影响大于种际温度，播种最深、最浅处的土壤湿度大而播深中等的湿度小。