申曉慧

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院，黑龍江佳木斯 154007)

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栽培密度對(duì)吉雜141群體生理指標(biāo)及產(chǎn)量的影響

申曉慧

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院，黑龍江佳木斯 154007)

[目的] 明確矮稈早熟高粱品種吉雜141在佳木斯地區(qū)的合理栽培密度。[方法]以吉雜141為研究對(duì)象，在大田生產(chǎn)試驗(yàn)條件下，采用平播的方式，設(shè)置15萬(wàn)、20萬(wàn)、25萬(wàn)、30萬(wàn)、35萬(wàn)株/hm2共5個(gè)栽培密度，研究不同栽培密度下，吉雜141的群體生理指標(biāo)、產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀。[結(jié)果] 隨著栽培密度的增大，葉面積指數(shù)增加，葉綠素含量下降，群體光合勢(shì)和總光合勢(shì)增加，株高差異不顯著，穗長(zhǎng)、穗粗逐漸下降，生物產(chǎn)量上升，千粒重和單穗重下降。[結(jié)論]初步明確在佳木斯地區(qū)采用平播方式吉雜141最適栽培密度為20萬(wàn)株/hm2，產(chǎn)量可達(dá)9 203.36 kg/hm2。

高粱；栽培密度；生理指標(biāo)；產(chǎn)量

高粱曾是我國(guó)重要的旱糧作物之一，是適應(yīng)性較強(qiáng)、具有多種用途的高產(chǎn)農(nóng)作物，也是許多國(guó)家和地區(qū)重要的動(dòng)物飼料。近年來(lái)，隨著高粱產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)高粱的需求越來(lái)越大，因此，提高高粱產(chǎn)量是育種者的目標(biāo)。雖然高粱具有抗旱、耐澇、耐鹽堿和耐貧瘠等優(yōu)良特性，但其產(chǎn)量形成主要受品種、氣候、栽培措施等多種因素的影響，其中種植密度是重要因素之一。合理種植密度可構(gòu)建良好的群體結(jié)構(gòu)，獲得適宜的光合面積，有效提高光能利用效率，是作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的必要條件[1-2]。關(guān)于高粱栽培密度對(duì)其產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀等因素的影響，國(guó)內(nèi)外已有諸多報(bào)道[3-5]。有研究認(rèn)為，密度與群體關(guān)系緊密，作物產(chǎn)量的提高主要依靠增加密度，而不是靠提高單株產(chǎn)量[6-7]。也有研究表明，栽培密度的設(shè)置要隨不同品種及土壤肥力而不同[8-11]。

隨著作物診斷技術(shù)的迅猛發(fā)展，用葉面積指數(shù)(LAI)、群體葉片光合勢(shì)(LAD)、葉綠素含量(SPAD值)等群體生理指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)作物的群體受到越來(lái)越多學(xué)者關(guān)注[12-14]。不同品種、不同土壤條件及氣候因素對(duì)群體生產(chǎn)性能將產(chǎn)生較大的影響[15]。筆者選用吉雜141高粱為試驗(yàn)材料，采用大田小區(qū)試驗(yàn)，探討不同栽培密度條件下，群體生理指標(biāo)、產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀，以期為佳木斯地區(qū)高粱新品種的推廣及高產(chǎn)高效栽培提供技術(shù)支撐。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況及材料試驗(yàn)于2015年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院高粱試驗(yàn)田中進(jìn)行，試驗(yàn)地前茬作物為大豆，土壤為草甸黑土，土壤基礎(chǔ)肥力：有機(jī)質(zhì)2.54%、堿解氮85.7 mg/kg、有效磷63.1 mg/kg、速效鉀74.6 mg/kg、全氮0.16%、全磷0.17%、全鉀3.57%，pH 6.7。試驗(yàn)材料為矮稈早熟高粱品種吉雜141。

1.2試驗(yàn)方法小區(qū)面積6.00 m×5.00 m，壟寬0.65 m，設(shè)置密度為15萬(wàn)、20萬(wàn)、25萬(wàn)、30萬(wàn)、35萬(wàn)株/hm2，分別用D1、D2、D3、D4、D5表示。秋整地時(shí)施入常規(guī)尿素(氮46%)250 kg/hm2、過(guò)磷酸鈣(磷43%)160 kg/hm2、氯化鉀(鉀60%)120 kg/hm2。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次試驗(yàn)重復(fù)，5月11日播種，5月22日出苗。

1.3葉面積指數(shù)、群體葉片光合勢(shì)及葉綠素含量測(cè)定分別于拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、灌漿期選取5株有代表性植株進(jìn)行取樣，將樣株取回后用日本AAC-400葉面積測(cè)定儀測(cè)定葉面積，并計(jì)算葉面積指數(shù)(LAI)；葉片光合勢(shì)(LAD)=1/2×(LA2+LA1)×(T2-T1)，式中LA1和LA2為T(mén)1、T2時(shí)間的葉面積；葉綠素含量測(cè)定采用日本產(chǎn)的SPAD-502葉綠素儀。

1.4高粱產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量調(diào)查于高粱完熟期在小區(qū)取樣，將樣株帶回室內(nèi)考種，測(cè)定株高、單穗重、穗長(zhǎng)、穗粗、千粒重，并實(shí)收測(cè)籽粒產(chǎn)量和莖稈產(chǎn)量(二者之和即為生物產(chǎn)量)，計(jì)算單位面積產(chǎn)量及生物產(chǎn)量。

1.5統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)分析采用SAS8.0及Excel 2013軟件。

2　結(jié)果與分析

2.1栽培密度對(duì)吉雜141群體生理指標(biāo)的影響

2.1.1對(duì)葉面積指數(shù)的影響 。由圖1可知，隨著栽培密度的增加，高粱的葉面積指數(shù)提高，拔節(jié)期至孕穗期，葉面積指數(shù)逐漸升高，之后隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，葉面積指數(shù)逐漸下降，可能由于干物質(zhì)積累逐漸向籽粒轉(zhuǎn)移所致。灌漿期植株由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)，下部葉片衰老、脫落，導(dǎo)致葉面積指數(shù)下降。栽培密度為35萬(wàn)株/hm2時(shí)葉面積指數(shù)下降較為明顯，栽培密度為20萬(wàn)株/hm2時(shí)葉面積指數(shù)下降平緩，高密度與低密度處理時(shí)葉面積指數(shù)存在較大差異。高栽培密度處理的葉面積指數(shù)在生育后期快速下降，可能是由于后期植株下部葉片衰老加速以及對(duì)光照、水分和養(yǎng)分等資源的爭(zhēng)奪有著密切的關(guān)系。

2.1.2對(duì)光合勢(shì)的影響。由表1可知，在整個(gè)生育時(shí)期里，高粱群體光合勢(shì)表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。高粱的群體光合勢(shì)隨著栽培密度的增加呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)，各處理基本在開(kāi)花期達(dá)到最大值，25萬(wàn)～35萬(wàn)株/hm2的栽培密度處理差異不顯著，15萬(wàn)和20萬(wàn)株/hm2處理差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)?？偣夂蟿?shì)是不同生育階段光合勢(shì)的總和，總光合勢(shì)的變化隨著栽培密度的增加呈增加趨勢(shì)，且高密度與低密度處理之間差異顯著(P<0.05)。

圖1　不同生育時(shí)期各栽培密度下高粱的葉面積指數(shù)變化Fig.1　Changes of LAI of different growth stages under different densities

注：同列數(shù)據(jù)后小寫(xiě)字母不同表示在0.05水平差異顯著。

Note：Different lowercases in the same row indicated significant differences at 0.05 level.

2.1.3對(duì)葉綠素含量的影響。葉片中葉綠素含量直接影響葉片的光合作用，由圖2可知，在拔節(jié)、孕穗、開(kāi)花及灌漿期葉綠素含量呈先升后降趨勢(shì)。由拔節(jié)期至抽穗期葉綠素含量迅速上升，是由于此時(shí)正是高粱植株生長(zhǎng)旺盛時(shí)期，葉綠素含量較高，光合作用較強(qiáng)。至孕穗期、開(kāi)花期達(dá)到高峰，之后含量逐漸下降。拔節(jié)期和孕穗期各處理葉綠素含量存在明顯差別，開(kāi)花期之后，15萬(wàn)、20萬(wàn)和25萬(wàn)株/hm2栽培密度下葉綠素含量整體高于30萬(wàn)和35萬(wàn)株/hm2處理，灌漿期與開(kāi)花期變化趨勢(shì)一致。

圖2　不同生育時(shí)期各栽培密度下高粱的葉綠素值變化Fig.2　Changes of chlorophyll content of different growth stages under different densities

2.2栽培密度對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響由表2可知，不同栽培密度對(duì)高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有不同程度的影響。在20萬(wàn)株/hm2栽培密度下產(chǎn)量最高，為9 203.36 kg/hm2，其次是25萬(wàn)株/hm2處理，產(chǎn)量也超過(guò)9 000 kg/hm2，二者差異不顯著，35萬(wàn)株/hm2處理下，產(chǎn)量最低，且與其他處理差異顯著(P<0.05)；千粒重隨著栽培密度的增加呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，20萬(wàn)株/hm2處理千粒重為26.98 g，與15萬(wàn)株/hm2處理差異不顯著，25萬(wàn)和30萬(wàn)株/hm2處理差異不顯著，與35萬(wàn)株/hm2處理千粒重差異顯著(P<0.05)；生物產(chǎn)量隨著栽培密度的增加而升高，不同栽培密度之間，生物產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，35萬(wàn)株/hm2處理高粱生物產(chǎn)量最高，為24 593.38 kg/hm2。不同栽培密度下株高差異不顯著，平均株高為102.26 cm，隨著栽培密度的加大，穗長(zhǎng)、單穗重2個(gè)指標(biāo)呈逐漸降低趨勢(shì)，15萬(wàn)和20萬(wàn)株/hm2栽培密度下穗長(zhǎng)差異不顯著，與25萬(wàn)～35萬(wàn)株/hm2栽培密度下穗長(zhǎng)差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，20萬(wàn)株/hm2栽培密度下的單穗重與其他處理差異顯著(P<0.05)。15萬(wàn)～30萬(wàn)株/hm2栽培密度下穗粗差異不顯著，與35萬(wàn)株/hm2栽培密度下穗粗差異顯著(P<0.05)，各處理平均穗長(zhǎng)19.88 cm，平均穗粗12.62 cm。說(shuō)明在佳木斯地區(qū)，對(duì)吉雜141品種而言，單純地增加栽培密度并不能增加千粒重，達(dá)到增產(chǎn)的目的。不同生態(tài)區(qū)，不同品種生理生態(tài)習(xí)性不同，要獲得較高產(chǎn)量，應(yīng)因地制宜，選擇適宜品種及合理栽培密度，充分發(fā)揮品種的生態(tài)習(xí)性。

3　結(jié)論與討論

(1)葉面積指數(shù)是調(diào)控高粱生長(zhǎng)發(fā)育及籽粒產(chǎn)量的一個(gè)

注：同列數(shù)據(jù)后小寫(xiě)字母不同表示在0.05水平差異顯著。

Note：Different lowercases in the same row indicated significant differences at 0.05 level.

重要指標(biāo)，同時(shí)也能反映群體的葉面積發(fā)展動(dòng)態(tài)，進(jìn)而影響光合效率，所以研究高梁葉面積指數(shù)對(duì)提高產(chǎn)量具有重要意義。該研究結(jié)果表明，葉面積指數(shù)隨著栽培密度的增加而提高，但在生育后期高密度處理使葉面積指數(shù)自開(kāi)花之后急劇下降。這與王巖等研究結(jié)果一致[16-17]。也有研究結(jié)果表明，葉面積指數(shù)在開(kāi)花前期就達(dá)到最高水平，這可能與品種、種植地點(diǎn)以及環(huán)境氣候條件有關(guān)。

(2)葉綠素含量直接影響葉片的光合效率。該試驗(yàn)中低密度處理葉綠素含量高于高密度處理葉綠素含量，這可能是由于品種差異造成的，栽培密度越小，植株之間養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)越小，個(gè)體植株長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)于高密度處理植株個(gè)體，形成了良好的群體結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了光能利用效率。

(3)光合勢(shì)就是植物進(jìn)行光合生產(chǎn)的綠葉面積的積數(shù)，與葉面積指數(shù)有密切關(guān)系。該研究結(jié)果表明，高粱的葉片光合勢(shì)隨著栽培密度的增加而增加，說(shuō)明栽培密度對(duì)葉片光合勢(shì)影響較大，這與馬國(guó)勝等[18]的研究結(jié)果相一致。

該研究綜合群體葉面積、光合勢(shì)、葉綠素含量等群體生理指標(biāo)及產(chǎn)量因素等特點(diǎn)，初步明確了高粱吉雜141在佳木斯地區(qū)采用平播方式適宜栽培密度為20萬(wàn)株/hm2，平均產(chǎn)量達(dá)9 203.36 kg/hm2，可較好地發(fā)揮高粱產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，獲得較高的籽粒產(chǎn)量水平。

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Effects of Planting Density on Yield and Agronomic Traits of Early Maturing Short-Stalked New Variety Sorghum Jiza141

SHEN Xiao-hui

(Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Jiamusi, Heilongjiang 154007)

[Objective] To find the rational planting density of early maturing short-stalked new variety sorghum Jiza141 in Jiamusi Area. [Method] With Jiza 141 as the research object, field experiment was carried out. Five cultivating densities were designed, which were 150 000, 200 000, 250 000, 300 000 and 350 000 plants/hm2. Under the different planting density, the population physiological index, yield and yield traits of Jiza 141 were researched. [Result] With the increase of planting density, leaf area index increased, chlorophyll content declined, population photosynthetic potential and total photosynthetic potential enhanced, plant height showed no significant differences; ear length and width gradually reduced, biological yield increased, 1 000-grain weight and single panicle weight decreased. [Conclusion] It is preliminarily found that in Jiamusi Area, the optimal cultivation density of Jiza 141 is 200 000 plants/hm2; and the yield reaches 9 203.36 kg/hm2.

Sorghum; Planting density; Physiological index; Yield

申曉慧(1980- )，女，吉林扶余人，助理研究員，在讀博士，從事牧草與雜糧作物研究。

2016-04-25

S 514

A

0517-6611(2016)17-041-03