五种作物种子出苗对土壤水分胁迫的反应及其抗旱成苗对策

摘要

土壤干旱为世界性农业障碍,因而作物对水分胁迫响应特征成为有目的地创新农作技术,促进农业稳产、高产的基础。为保障我国北方干旱-半干旱地区作物春播安全成苗,本文以完全控制环境为基础,通过人工确定水分梯度,设计了砂质栗钙土与草甸栗钙土2种土壤类型下水分对亚麻、莜麦、玉米、谷子、芸豆等5种作物出苗的影响、水分和温度双因素对亚麻出苗的影响以及水分和播种密度对玉米出苗的影响等3个试验,研究了土壤水分胁迫与5种作物出苗的关系机制以及抗旱出苗的水分临界阈值。并进一步通过设定生产背景,提出了相应抗旱成苗对策。结果表明:
　　 1.土壤水分显著影响作物的出苗进程。5种作物出苗进程对土壤水分的反应表现出3种类型:土壤含水量较高时呈现快速出苗特征的跃升类型;土壤含水量较低时为慢速出苗特征的渐升类型;土壤含水量介于两者之间时为S曲线类型。由此可作为种子出苗是否受到土壤干旱胁迫的判别依据。
　　 2.明确了5种作物出苗的土壤水分敏感域。亚麻出苗在砂质栗钙土上的水分敏感域为3.50％～6.0%,草甸栗钙土为9.0%～15.0%;莜麦出苗在砂质栗钙土上的水分敏感域为3.5～5.0%,草甸栗钙土为9.0～16.0%;玉米出苗在砂质栗钙土上的水分敏感域为3.5～5.5%,草甸栗钙土为9.0～12.0%;谷子出苗在砂质栗钙土上的水分敏感域为3.5～6.0%,草甸栗钙土为9.0～12.0%;芸豆出苗在砂质栗钙土上的水分敏感域为3.5～5.5%,草甸栗钙土为9.0～13.0%。
　　 3.提出了不同指标要求下的安全出苗土壤水分临界值。在砂质栗钙土上,以出苗质量为衡量指标的安全出苗临界水分:莜麦为5.0%,亚麻、玉米、谷子、芸豆为5.5%。以出苗数量为衡量指标的抗旱安全出苗临界水分:玉米4.5%,相应播量需增至常年播量的1.61倍;莜麦为4.5%,相应播量需增至常年的1.33倍;亚麻为5.O%,播量需增至常年的1.52倍;芸豆为5.0%,播量需增至常年的1.42倍;谷子为5.O%,播量需增至常年的1.81倍。
　　 在草甸栗钙土上,以出苗数量为衡量指标的抗旱安全出苗临界水分:谷子为12.0%,玉米14.0%,亚麻、莜麦、芸豆为13.0%。以出苗数量为衡量指标的抗旱安全出苗临界水分:芸豆为13.0%,相应播量需增至常年播量的1.0倍;亚麻为12.0%,播量需增至常年的1.72倍;莜麦为11.0%,播量需增至常年的1.33倍;玉米为11.0%,播量需增至常年的1.56倍;谷子为11.0%,播量需增至常年的1.80倍。
　　 4.在作物出苗的水分敏感阈内,土壤水分显著影响幼苗的株高与根冠比。随着土壤干旱程度的加剧,作物幼苗的株高下降,株高的变异系数增大,幼苗群体均匀度下降;冠部生物量减小,幼苗瘦弱,根冠比增大,终致幼苗质量降低。在水分适宜区间内,幼苗株高、根冠比变化不显著。
　　 5.环境温度和播种密度影响作物的出苗率。在试验设计范围内,增温有提高亚麻出苗率趋势。随着播种密度增加,玉米出苗率显著降低,表现拥挤效应。
　　 6.依据出苗对水分的反应,面对不同土壤水分下的农业生产,可有相应安全成苗对策。当土壤水分低于抗旱临界土壤水分值时,可采用带水成苗、补水移栽的方式。当土壤水分处在抗旱临界土壤水分值和安全出苗土壤临界值之间时,采用带水播种。当土壤水分处在安全出苗土壤临界值和水分最适区之间时,正常播种即可。