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指导教师职称：

教授

2012年7月26日

学生姓名

刘大伟

专业班级

农学0904

学号

2011012010103

指导教师

张立峰

职称

教授

所在学院

农学院

论文名称

冀西北坝上地区不同水分条件对五种作物出苗的影响

一、研究意义及国内外研究现状综述

1、研究目的及意义

冀西北坝上地区地处我国长城沿线，是华北平原与内蒙古高原的重要过渡地带，该地区农田主要以坡耕地为主。

光照充足、气候冷凉、生长期短、干旱少雨土壤贫瘠等地理条件决定了区域内的作物生产只能以甜菜、马铃薯、燕麦、旱地蔬菜等一年一熟作物为主。

影响作物生产的众多因子中，干旱成为了限制作物生产的主导因子。

“十年九旱、年年春旱”成为该区域的典型气候特征，春旱缺墒造成播种难、出苗难、保苗难；

夏旱缺水导致作物生殖生长严重受阻，造成作物大幅减产甚至绝收。

据统计，2008年的大旱作物较常年减产40%，2009年的严重干旱致使大多数作物绝收，干旱已成为限制区域作物生产、阻滞农村经济发展的重要瓶颈，而且随着气候变暖、干旱加剧，对本已生态脆弱的区域农业生产更加不利。

本试验以“抗旱补水播种保苗”为切入点，通过对冀西北坝上地区主要农作物安全成苗的土壤水分指标的研究，探索不同作物出苗对土壤临界水分的要求，明确土壤水分与作物出苗率之间的相互关系，为冀西北坝上地区主要农作物播期、播量等播种关键环节和补墒技术提供量化指标，为该地区燕麦、玉米、谷子、胡麻、食用豆等5种主要农作物的合理播种提供科学指导，为区域大规模作物抗旱生产、经济稳步发展提供技术支撑。

2、国内外研究现状

2.1水分胁迫对植物影响的研究

土壤水分作为陆地生态系统水循环中的重要组成部分，是作物生长发育的基本条件，也是研究作物水分胁迫、进行旱情监测的最基本因子。

高亚军，李生秀等人对不同供肥条件下水分分配对旱地玉米产量的影响中提出作物生长各个生育期内发生水分胁迫均会导致减产[1]。

中国气象局沈阳大气环境研究所张淑杰，张玉书等人在水分胁迫对玉米生长发育及产量形成的影响研究一文中充分的证明了玉米生长发育过程中，因遭遇水分胁迫而造成植株生长受限和产量形成受阻，最终导致减产。

减产的程度因水分胁迫时玉米所处的发育期、水分胁迫程度和胁迫持续时间而不同[2]。

刘绍飞,冉景丞，杨春玉研究了水分胁迫对朴树种子发芽的影响，其研究结果表明轻度水分胁迫促进朴树种子发芽,在轻度水分胁迫下朴树种子的发芽率、胚根长、幼苗干重各项指标都有不同程度的提高,发芽速度受水分胁

迫程度影响不显著；

低浓度聚乙二醇（PEG）处理能提高朴树苗含水率,重度水分胁迫抑制朴树种子发芽,其发芽率,胚根长、胚轴长、含水率、幼苗干重各项指标在重度水分胁迫下均明显受到抑制[3]。

徐明慧等人通过对水分胁迫对玉米萌芽期保护酶系活力影响及其与抗旱性的关系的研究，结果表明，在玉米种子的萌发过程中，水分胁迫诱导了过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活力水平的升高，证明这两个酶在使种子免受由于水分胁迫带来的伤害上担负一定的功能[4]。

西北农林科技大学的郜俊红和河南省郑州市农林科学研究所的李晓青等人研究了水分胁迫对不同小麦品种种子萌发的影响，其结果表明在水分胁迫条件下小麦能进行有关抗旱基因的表达，以一系列形态、生理生化及生物物理等方面的变化来表现抗旱性，且水分胁迫对小麦幼苗胚芽鞘受到的影响比胚根大[5]。

2.2不同土壤水分对植物生长的研究

李素美,东先旺等人通过对不同土壤目标含水量对夏玉米光合性能及产量的影响的研究，得出结论根据不同目标含水量与叶面积消长的关系,可确定为玉米苗期阶段的适宜目标含水量为50%-80%,大喇叭口期为60%-80%,开花期前后及生育后半期为70%-80%[6]。

陈起阳在对不同土壤水分条件下雷公藤的生长及光响应特征的研究中提出在不同水分条件下，雷公藤枝条和叶片的生长量及叶片质量均随土壤含水量的增加而逐渐增加，土壤含水量为80％时生长量较好，叶绿素含量及比叶鲜重、干重均较高，土壤含水量为20％时生长相对较差，与各处理间差异显著[7]。

肖俊夫,刘战东等人通过不同水分处理对春玉米生态指标、耗水量及产量的影响的研究，得出不同水分处理春玉米日耗水强度表现规律一致，高水分处理的阶段耗水量和全期耗水量最高；

低水分处理不仅会造成阶段耗水量的减少，而且对后期产生一定的影响，从而造成全期耗水量的降低，同时对其生育进程也会产生影响，与适宜水分处理相比，生育期提前[8]。

李昌晓等人研究了不同水分处理对湿地松幼苗生长与根部次生代谢物含量的影响，结果表明湿地松幼苗根部在不同水分条件下根系不同部分（如主侧根）以及不同时间的草酸与酒石酸含量可能存在明显差异[9]。

王峰伟等人研究了不同土壤水分条件对黄芩生长发育的影响，结果表明黄芩的耗水量在开花前营养生长阶段耗水量最大；

土壤相对含水量30%和80%的处理都不利于黄芩的生长发育；

土壤相对含水量50%的处理黄芩产量最高[10]。

侯小改等人研究了5种土壤相对含水量对牡丹叶片生理特性的影响，结果表明,随着土壤干旱胁迫程度的增加,叶片相对水分亏缺（RWD）加大，叶绿素含量下降[11]。

高丽等人在不同土壤水分条件下，对中国沙棘雌雄株叶片的形态结构以及生理生化特征进行了研究，结果表明，在土壤水分条件较差时,中国沙棘雌雄株的叶片结构旱化特征较明显,并表现出较强的干旱适应性和生态可塑性[12]。

2.3关于供试材料的研究

玉米是高产作物,适应性强,分布广,用途多,是集“粮—经—饲”功能于一身的特殊而重要的作物[13]。

玉米从播种到出苗这一阶段对水分十分敏感,这一期间土壤水分不足,影响到萌发出苗,给玉米的播种、全苗、壮苗造成很多困难。

玉米种子萌发需吸收种子干重50%的水分，耕作层土壤持水量在60%左右时有利于发芽[14]。

土壤含水量过低、墒情不好、种子吸水不充分就难以萌发出苗。

水分不仅影响玉米苗期，而且影响玉米生长发育的各个阶段，是限制玉米稳产丰产的主要因素[15]。

谷子起源于中国，主要分布在北方干旱、半干旱地区，其中三分之二分布在干旱最严重的华北地区。

谷子是比较抗旱的一种作物，谷子正常出苗要求土壤含水量在16%以上,当土壤含水量降低到14.5%时,由于受土壤水分的严重胁迫,多数谷子品系已不能正常出苗[16]。

亚麻，又称胡麻，是世界上重要的油料作物之一。

胡麻的最大特点是投入少，不施农肥，化肥使用少，基本上不使用农药防病虫；

由于胡麻对土壤养分吸收能力强，一般在瘠薄土壤上种植。

亚麻种子萌发可以忍耐的最大渗透势为-0.8MPa,进一步说明亚麻具有一定的适应干旱能力[17]。

莜麦是禾本科燕麦属的一个亚种，又称裸燕麦，在华北、西北、西南地区种植。

我国的燕麦广泛分布于西北、华北及东北等生态薄弱地区,由于这些地区自然条件恶劣、生产条件低下等原因,长期以来燕麦产量低而不稳,其主要原因之一是干旱[18]。

综上可见，无论是在作物的出苗还是全生育期，水分的作用不可小觑。

然而冀西北坝上地区的气候特点严重制约着当地作物的生长发育，从而限制了当地农民的增收和本地的经济发展。

所以，研究该地的土壤水分条件对作物的出苗是十分有必要的。

参考文献：

[1]高亚军,李生秀,田霄鸿.不同供肥条件下水分分配对旱地玉米产量的影响[J].作物学报,2006,32（3）:

415-422.

[2]张淑杰,张玉书,纪瑞鹏,刘庆婺.水分胁迫对玉米生长发育及产量形成的影响研究[J].中国农学通报,2011,27（12）:

68-72.

[3]刘绍飞,冉景丞,杨春玉.水分胁迫对朴树种子发芽的影响[J].安徽农业科学,2009,37（23）:

11286-1128811309.

[4]徐明慧,于晓东,马兴林,关义新,焦仁海.水分胁迫对玉米萌芽期保护酶系活力影响及其与抗旱性的关系[J].玉米科学,2004,120（3）:

73-75.

[5]郜俊红,廖先静,李晓青,赵建国.水分胁迫对不同小麦品种种子萌发的影响[J].安徽农业科学,2008,36（8）3106-3107.

[6]李素美,东先旺,陈建华.不同土壤目标含水量对夏玉米光合性能及产量的影响[J].华北农学报1999,14（3）:

55~59.

[7]陈起阳.不同土壤水分条件下雷公藤的生长及光响应特征[J].山东林业科技,1002－2724（2012）02－0012－05.

[8]肖俊夫,刘战东,南纪琴,于秀琴.不同水分处理对春玉米生态指标耗水量及产量的影响[J].玉米科学2010,18（6）:

94～97,101.

[9]李昌晓,魏虹,吕茜,张晔.不同水分处理对湿地松幼苗生长与根部次生代谢物含量的影响[J].生态学报2010,30（22）:

6154—6162.

[10]王峰伟,马延康,李思锋,秋晓东,杨群力.不同土壤水分条件对黄芩生长发育的影响[J].中国农学通报2010,26（6）:

198-200.

[11]侯小改,段春燕,刘素云,等.不同土壤水分条件下牡丹的生理特性研究[J].华北农学报,2007,22（3）:

80-83.

[12]高丽,杨劼,刘瑞香,等.不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株叶片形态结构及生理生化特征[J].应用生态学报201021（9）:

2201-2208.

[13]赵先丽,张玉书,纪瑞鹏,冯锐,张淑杰,米娜,蔡福,王宏博.辽宁春玉米出苗期水分胁迫试验初探[J].气象与环境学报,1673-503X（2010）04-0035-05.

[14]李汉华.浅析影响玉米出苗的因素[J].学术园地,1000-8071.2011.12.014.

[15]李金云,张辉,孙守军,张立群,姜丽霞.不同土壤湿度对玉米生长发育的影响[J],安徽农学通报,AnhuiAgri.Sci.Bull.2012,18（08）.

[16]赵术伟　张宝金不同谷子品系出苗率试验[J]国外农学—杂粮作物,1997年　第5期.　

[17]王红梅,徐忠文,沙伟,穆立蔷.干旱胁迫对亚麻萌发的影响[J].防护林科技,2006年第五期.

[18]BlumA.Anevaluationofseedandseedlingdroughttolerancescreeningtestsinwheat[J].Euphytica,1980,29:

727-736.

2、研究目标、研究内容及拟解决的关键性问题

1研究目标

1.1探索冀西北坝上地区砂质栗钙土不同水分梯度对不同作物出苗及安全成苗的影响。

1.2探索冀西北坝上地区不同作物出苗对土壤临界水分条件的要求，明确作物出苗的水分临界值。

1.3为冀西北坝上地区燕麦、玉米、谷子、胡麻、食用豆等5种作物播期、播量、播深等播种关键环节和补墒技术提供量化指标。

2研究内容

2.1五种作物在不同土壤水分下的出苗率与成苗率。

2.2成苗后株高、根长、根冠比等指标的测定。

2.3研究种子播种到成苗过程土壤水分的变化。

3拟解决的关键性问题

3.1找到砂质栗钙土土壤类型作物出苗的土壤临界水分。

3.2处理水分梯度的设立与实现以及保证处理水分的均匀。

3、试验方案及测定项目

1.试验方案

本试验于2012年5月-9月在河北农业大学张北试验站进行。

在试验站砂地建防雨棚一个，防雨棚面积200m2。

棚内按不同水分梯度划设7个处理，处理面积2m×

5m=10m2。

处理水分梯度设定为3%、4%、5%、6%、7%。

供试作物类型选择冀西北坝上地区主要作物玉米、红芸豆、莜麦、胡麻、和谷子。

其中玉米品种为雅玉12、莜麦品种为坝莜2号、谷子品种为张杂谷8号、亚麻和芸豆品种为农家种。

每种作物每处理内重复三次种植，玉米、红芸豆大粒种子每次播种量为30粒，莜麦、胡麻、谷子小粒种子每次播种量为50粒。

在基础处理前先旋耕土壤散墒，散墒后用平耙平整，用脚踩实。

然后加水平衡，控制水分含量。

待散墒均匀后用土钻取土，分别测定0-10cm、10cm-20cm土层土壤水分，测定各处理土壤水分是否达到不同水分梯度的设计标准。

待土壤水分达到设计标准后播种，大粒种子播深5-7cm，小粒种子播深3-5cm。

出苗时取土，测定0-10cm、10cm-20cm土层土壤水分。

成苗后取苗，测定各项指标，如，株高、根长等。

2.测定项目及方法

2.1气象数据监测

降雨量、温度、空气湿度等气象数据用试验站的小型气象站进行实时监测。

2.2土壤水分的测定

烘干称重法测定。

分别于播种前、播种时、起苗时在每个处理取土样，每个处理每次取样3个重复，深度0-10cm、10cm-20cm。

将采集的土样称量后放入105℃烘箱中烘至恒重，冷却至室温后，用天平称样，并计算土壤水分。

2.3发芽势、发芽率的测定

恒温培养法。

五种不同作物，每种作物选取100粒种子，放入恒温培养箱中培养至发芽，3天后计算发芽势，7天后计算发芽率。

2.4出苗率、出苗速率的测定

采用计数法进行测定。

每日观察五种作物的出苗情况，并记录数值。

谷子、胡麻以露出土面为出苗标准，2片真叶展开时为成苗标准。

玉米、红芸豆以叶片露初表土2cm为出苗标准，3片叶展

开时为成苗标准。

出苗率（%）=[出苗数/（播种数*种子发芽率）]*100

出苗速率（Gr）=∑Gt/∑（Dt×

Gt）

式中，Gt代表在第t天种子的出苗数，Dt代表相应的出苗天数。

2.5根冠比的测定

待成苗后取苗，分别将地上部分和地下部分在105℃下杀青lh之后,置于75℃恒温下烘至恒重,冷却至室温后,用百分之一电子天平称重，计算根冠比。

2.6气温、地温的监测

气温通过在棚内悬挂温度计监测，地温通过在各处理内埋设地温计监测。

4．计划进度和预期成果

1计划进度

1.12012.05查找资料，阅读相关文献。

1.22012.05～2012.06试验的前期准备，包括翻地整地，搭建旱棚，划分微区，准备种子等。

1.32012.06～2012.09按计划开展3-4期的试验。

1.42012.10～2013.02总结试验结果，分析整理数据，查阅文献，撰写论文。

2预期成果

找到五种作物出苗时土壤的临界水分，明确土壤水分与作物出苗率之间的关系。

指导教师意见：

指导教师：

年月日