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水果玉米中蔗渣基生物育苗杯的应用

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摘要:为了探讨蔗渣基生物降解育苗杯在水果玉米的应用效果,通过大田试验研究蔗渣基生物降解育苗杯的降解情况、对玉米育苗及生长的影响。结果表明,蔗渣基生物降解育苗杯能够满足玉米育苗的要求;杯苗同移后,蔗渣基生物降解育苗杯埋土后37天降解失重率仅为11.73%,到玉米收获时(埋土后54天)降解失重率为15.54%,但杯体已破裂成碎片;蔗渣基生物降解育苗杯在玉米生长前期的降解过慢,限制了玉米生长,后期玉米根系穿过杯体后生长能快速恢复,但还是导致玉米鲜穗产量显著减少。蔗渣基生物降解育苗杯基本符合玉米育苗与生长发育需求,也具有显著的生态环保效果,但在土壤中降解稍慢,还需进一步调控与改进。

关键词:育苗杯;生物降解;玉米

引言

作物育苗技术具有集中化、标准化、工厂化等特点,并有效地促进作物早熟高产。随着室内育苗技术的不断发展,育苗容器在作物育苗和栽培中的作用越来越大,在甜玉米产业中使用也比较普遍。当前使用最广泛的是普通塑料育苗容器,但其透气、透水性能差,且其强度高、韧性大,影响作物根系发展,不利于幼苗的生长发育。其次,在自然条件下难以降解,容易残留于土壤,造成白色污染。此外,塑料育苗容器进行作物转苗移苗时,容易伤根伤苗,影响种苗成活生长。为解决普通塑料育苗容器不利于作物生长、污染环境等问题,生物降解育苗容器的研制越来越受到关注。生物质降解容器既起到育苗保温、保墒、保肥作用,又具有良好的生物降解性、融水性、透气性等[1-2],是解决废弃塑料问题的新方法,将大大减少塑料营养钵造成的“白色污染”[3]。广东省生物工程研究所(广州甘蔗糖业研究所)充分利用蔗渣深加工技术,研制出淀粉/蔗渣含量80%的PLA/淀粉/蔗渣复合材料,在自然土埋4个月的降解率可达到57.35%[4],降解效果显著。本试验采用注塑成型工艺制备出的蔗渣含量为40%的蔗渣基生物降解育苗杯,于2018年4月在水果玉米上进行育苗与移栽应用试验,以探讨蔗渣基生物降解育苗杯的应用可行性。

1材料与方法

1.1试验材料供试玉米品种:水果玉米(广东省良种引进服务公司生产,品种名为“白马王子”),供试肥料:鸡粪有机肥。供试样品:蔗渣基生物降解育苗杯(上口径5cm,高5cm,蔗渣材料,杯壁厚0.4~0.5mm,每个平均重量为4.60g)。

1.2试验处理:共设置处理2个,T1:蔗渣基生物降解育苗杯移栽;CK:直接着地移栽。

1.3试验方法1.3.1育苗3月28日育苗。使用的基质营养土为广州生升农业有限公司配制的育苗基质(含进口椰糠、进口泥炭、炭化稻谷壳和微生物菌种,执行标准:NY/T2118-2012),每个蔗渣基生物降解育苗杯齐口装好基质土后,单粒种子播种于蔗渣基生物降解育苗杯,淋透水后放置整齐。1.3.2移栽4月15日移栽。种子发芽长到株高3cm后,每株鲜重约5g移栽。经过整地、施肥、起畦后,在畦面挖穴直接将蔗渣基生物降解育苗杯连苗移栽到大田,对照组直接着地移栽,移栽时去掉育苗杯把苗移栽到畦面穴上。水果玉米大田种植要求:按玉米常规种植技术要求开沟、施肥、覆膜、起畦、移栽。起高畦,包沟约为170cm,畦宽120cm,沟宽50cm,移栽时每畦植2行,株距40cm,行距80cm,种植2000株/hm2。作为基肥施有机肥4050kg/hm2,先全田撒施后再整地起畦,基肥充分与土壤混匀。后期没有追施肥料。每畦铺有2条膜下喷灌设备,分别靠近每行玉米。在吐丝期,每株玉米植株保留中间1个果穗,其它果穗去除。

1.4测定项目和方法1.4.1蔗渣基生物降解育苗杯的降解性能测定水果玉米植株成活后,每隔10~20天随机挖开3个蔗渣基生物降解育苗杯,洗净杯子观察并拍照杯体破败降解情况,并根据降解情况分级。目测评价法:通过肉眼观察,记录育苗杯形态及表面完整性的变化情况,对其破败降解情况分级。降解过程分为5个阶段,具体评价标准如表1所示。洗干净育苗杯后,晾干称重,计算降解失重率。降解失重率=(原始质量-使用后质量)/原始质量×100%。1.4.2甜玉米根系穿透育苗杯能力观察甜玉米成活后,每隔20天随机挖开3个蔗渣基生物降解育苗杯,观察并拍照玉米根系生长情况。1.4.3玉米的生长情况调查出苗率和移栽成活率:出苗后准备移栽前调查出苗率,移栽成活后调查成活率;长势调查:玉米移栽成活后,每个处理在3行随机抽样10株,每隔10~20天测量株高。株高以测量地面至植株杆叶片喇叭口或抽穗后植株雄穗尖部高度。1.4.4玉米收获农艺性状调查株高及茎径:收获时每个处理重复随机取样10个玉米植株,调查株高及茎径。茎径以用游标卡尺测量离地面最近一节的茎杆中部的直径为准。收获时对果穗农艺性状调查,每个处理每个重复各取代表性果穗10个,单个称重后测定果穗重,去苞叶后分别测定穗长、穗粗、净果穗重。1.4.5玉米产量调查收获时,调查苞叶鲜穗产量、穗柄鲜穗产量、有效穗数等。鲜穗产量:每个处理每个重复随机沿着6m畦面(包沟),摘下全部有效穗(穗长大于13cm的穗),包括苞叶、穗柄在内的有效穗产量。公顷有效穗数:计算每个处理每个重复6m畦面,清数有效株数,并把有效穗摘下,清点个数,折算公顷有效穗数。

2结果与分析

2.1蔗渣基生物降解育苗杯的田间降解情况评价2.1.1生物降解杯的田间目测降解表现蔗渣基生物降解育苗杯经过18天的育苗阶段,杯体保持基本完整,没有明显变软,处于Ⅰ级降解,此时玉米也正常出苗,植株粗壮,说明该配方的蔗渣基生物降解育苗杯能够满足育苗的要求;在杯苗同移7天后,杯体虽明显变软,但仍保持基本完整形状,已进入Ⅱ级降解;到22天,杯体底部已有裂缝,产生破败,但还是保持完整杯体形状,玉米根系也从杯体裂缝穿透长出来,育苗杯已进入Ⅲ级降解。到30天,育苗杯体开始被降解,随着玉米根系越来越多从杯体穿透出,导致部分杯体受根系挤出脱落,但还是能够用手提起杯体,育苗杯进入Ⅳ级降解;到收获时(移栽后58天),部分育苗杯不能较为完整取出;部分育苗杯连土带杯从土里完整起出,但杯体比较软薄,机械性能较差,一经水洗就掉了大块。蔗渣基生物降解育苗杯在田间应用的大概降解阶段见表2。由于玉米育苗期间,要求育苗杯有比较好的保水作用,且在高温高湿条件下,杯体机械性能良好,保持完整,不能破裂。杯苗同移埋土后,育苗杯机械性能快速下降,有利于玉米根系穿透,加速育苗杯的生物降解。从育苗杯的降解表现,蔗渣基生物降解育苗杯能够满足玉米育苗的要求,但在埋土后,蔗渣基生物降解育苗杯降解稍慢,到20天后才产生裂缝,根系才能穿透杯体长出,吸收土壤营养,以供玉米生长与结穗。2.1.2蔗渣基生物降解育苗杯的降解强度表3结果显示,不同蔗渣基生物降解育苗杯随着埋土天数的增加,降解加速,失重也增加。在埋土后22天,育苗杯质量略有减少,失重率仅为6.20%,埋土后37天失重率11.73%,到玉米收获时(埋土后54天),失重率也仅为15.51%。仅从失重率来看,蔗渣基生物降解育苗杯降解较慢,但目测观察,到收获时,蔗渣基生物降解育苗杯的部分杯体已基本破裂成碎片了,破裂的碎片还残留在土壤中,还会继续降解,不会影响到土壤结构。

2.2蔗渣基生物降解育苗杯对玉米生长的影响2.2.1不同处理的玉米株高生长速度比较从图1的玉米株高生长趋势来看,蔗渣基生物降解育苗杯与对照均表现在生长前期快速生长,后期株高生长变缓的趋势,说明蔗渣基生物降解育苗杯在整个玉米生长期对玉米株高的作用基本一致。但从整个曲线趋势来看,在玉米生长前期(埋土后22~37天),由于蔗渣基生物降解育苗杯的降解较慢,玉米根系无法穿透杯体长出,限制了玉米吸收营养生长,表现在株高明显比对照矮。杯体的限制作用随着玉米根系穿透杯体后逐渐消除,育苗杯处理的株高生长速度比对照快,到埋土37天,育苗杯处理的株高基本等同于对照,到收获时株高还略高于对照。总体来看,使用蔗渣基生物降解育苗杯杯苗同移后,在玉米生长前期稍有限制作用,但最终不会影响到玉米的生长。2.2.2不同处理的玉米不同部位鲜重比较从图2可见,蔗渣基生物降解育苗杯处理和对照处理的玉米根系、地上部及总生物量均随着埋土时间的增加而增加。在整个玉米生育期,蔗渣基生物降解育苗杯处理的玉米根系重量、地上部重量始终低于对照处理,但重量差异随着埋土时间的增加而逐渐缩少。埋土22天时,育苗杯的根系重量、地上部重及总生物量分别为1.50、20.85和502.23g,比对照分别低53.86%、45.50%和45.98%;到收获时,蔗渣基生物降解育苗杯的根系重量、地上部重及总生物量分别为38.17、464.06和502.23g,比对照分别少27.97%、6.63%和8.68%。玉米植株各部位的重量减少幅度随着埋土时间逐渐降低,表明玉米根系在穿透蔗渣基生物降解育苗杯体后能够快速生长,对植株生长有加强作用。从蔗渣基生物降解育苗杯对植株不同部位的影响来看,其对根系的影响较大。2.2.3不同处理的玉米农艺性状比较表4结果显示,蔗渣基生物降解育苗杯处理的玉米株高、茎径、穗长高于或等于对照处理,但差异不显著,穗粗极显著粗于对照处理;但亩有效穗数极显著低于对照处理,说明蔗渣基生物降解育苗杯杯苗同移情况下,蔗渣基生物降解育苗杯对果穗及植株生长影响不大,但对结穗数降低作用还是比较明显,从而影响到玉米产量的提高。2.2.4蔗渣基生物降解育苗杯对玉米产量的影响表5结果表明,蔗渣基生物降解育苗杯处理的净果穗重比对照处理增加33g/个,增加22%,且与对照处理的差异达到极显著水平;但果穗重却明显降低,减少21.43%,极显著低于对照处理,考虑到果穗重包括了苞叶和穗柄重量,说明了蔗渣基生物降解育苗杯虽然促进果穗的结粒与饱满,但又明显限制果穗的苞叶及穗柄的发育,从而导致整个果穗重量的降低,再加上有效穗数的明显减少,最终表现在鲜穗的产量(10088.7kg/hm2),极为显著低于对照处理,减产高达20.57%。说明蔗渣基生物降解育苗杯由于在玉米生长前期的降解过慢,限制了玉米生长,虽后期玉米生长能快速恢复,但还是导致玉米鲜穗产量减少,这与蔗渣基生物降解育苗杯应用于棉花种植增产的结果相反[5],可能是由于蔗渣基生物降解育苗杯的降解缓慢的原因。

3结论与讨论

从2018年蔗渣基生物降解育苗杯应用于玉米育苗与生长试验结果来看,该配方的蔗渣基生物降解育苗杯能够满足育苗的要求;使用蔗渣基生物降解育苗杯杯苗同移后,由于蔗渣基生物降解育苗杯前期降解速度过慢,在生长前期稍有限制作用,但最终不会影响到玉米株高、茎径的生长;玉米植株各部位的重量减少幅度随着埋土时间逐渐降低,表明玉米根系在穿透蔗渣基生物降解育苗杯体后能够快速生长,对植株生长有增强作用。从蔗渣基生物降解育苗杯对植株不同部位的影响来看,其对根系的影响较大。在玉米收获时,蔗渣基生物降解育苗杯对玉米植株及果穗的农艺性状影响不大,但明显降低了有效穗数及果穗重,从而导致玉米鲜穗产量明显降低。从田间蔗渣基生物降解育苗杯的降解过程来看,育苗杯在玉米生长前期降解较慢,到收获时失重率仅为15.51%,但目测观察,在埋土后20多天,玉米根系已经穿透杯体,吸收土壤营养,从而加快育苗杯的裂解成碎片,到收获时蔗渣基生物降解育苗杯的部分杯体已基本破裂成碎片了,破裂的碎片残留在土壤,还会继续降解,不会影响到土壤结构。通过一季的玉米田间试验,该配方的蔗渣基生物降解育苗杯实现育苗要求,在田间具有一定的生物降解效果,不会影响到根系的穿透,但还存在降解缓慢的使用问题,限制了玉米前期生长,从而导致玉米最终鲜穗产量明显减少,但这种对产量的影响作用还需要更多的试验数据来说明。蔗渣基生物降解育苗杯如能解决目前存在的使用问题,必能取代塑料育苗盘,大面积应用于玉米育苗及移栽种植,解决废弃育苗盘导致的农业面源污染问题,同时减少移苗时伤根伤苗问题,节省人工。今后在蔗渣基生物降解育苗杯的实际应用过程中,我们要因地制宜,及时了解当地的气候条件以及土壤质地、种植方式等因素,综合考虑,才能充分发挥蔗渣基生物降解育苗杯的作用,既能实现在田间降解,又不会影响作物生长和产量提高。

参考文献

[1]王慧杰,冯瑞云,杨淑巧,等.秸杆育苗钵产品特性分析[J].山西农业科学,2015,43(12):1668-1671,1678.

[2]张志军,王慧杰,李会珍,等.秸杆育苗钵质量和性能影响因素及成本分析[J].农业工程学报,2011,27(10):83-87.

[3]李军,赵嘉蓓,王炳涛,等.秸杆育苗钵包装容器的降解性能研究[J].包装工程,2015,36(23):67-71.

[4]张会平,沈华艳,谢东,等.PLA/淀粉/蔗渣复合材料自然土埋降解行为研究[J].甘蔗糖业,2017(6):6-13.

[5]王慧杰,南建福,卫晓东.秸杆育苗钵在棉花高产栽培技术上的应用[C].中国棉花学会2012年年会暨第八次代表大会论文,205-207.

作者:黄瑶珠 沈华艳 杨友军 单位:广东省生物工程研究所

甘蔗糖业杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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