周 瑜 李澤碧 張亞勤 吳 毓 黃 娟

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 特色作物研究所， 重慶 402160)

高粱(Sorghumbicolor(L.) Moench)抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣，糧、飼、釀、加工兼用，是世界第五大作物[1]，2017年我國(guó)高粱種植面積約62萬(wàn)hm2，總產(chǎn)280萬(wàn)t，分別居世界第14和7位(FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。西南地區(qū)是優(yōu)質(zhì)釀酒高粱(糯)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，無(wú)霜期長(zhǎng)，光熱資源豐富，可利用高粱的再生性進(jìn)行第二季生產(chǎn)[2]。再生高粱生育期短、省工、省種，大力發(fā)展可有效增加單位面積產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收入，研究種植密度和氮肥施用量對(duì)高粱再生生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，對(duì)推廣高粱再生生產(chǎn)、保證高粱高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

再生是指在生長(zhǎng)季種植1次收獲2次甚至更多次的一種種植制度[3]，高粱收獲后，留樁上的休眠芽可萌發(fā)生長(zhǎng)成穗，再次收獲籽粒或全株。種植密度對(duì)于作物群體結(jié)構(gòu)建成、干物質(zhì)累積分配和產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的協(xié)調(diào)發(fā)展有顯著調(diào)控效應(yīng)[4-5]。群體結(jié)構(gòu)合理，有效穗、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重適中，再生稻產(chǎn)量高[6]。超級(jí)稻主季與再生季的產(chǎn)量均與拋植密度成正相關(guān)，高密度下的超級(jí)稻后期的生活力較強(qiáng)，再生能力較強(qiáng)，有利于再生稻高產(chǎn)[7]。增加密度可提高再生高粱葉綠素含量、葉面積指數(shù)和群體干物質(zhì)重[8]。

高粱能否成功蓄留再生很大程度上取決于留茬上再生芽的萌發(fā)和生長(zhǎng)，而氮肥顯著影響再生芽的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響再生產(chǎn)量[9]。氮肥對(duì)再生稻休眠芽的萌發(fā)有促進(jìn)作用[10]，施氮延緩了主季稻生長(zhǎng)后期綠葉衰老速度，提高葉片凈光合速率，相對(duì)提高母莖莖鞘干物重而增強(qiáng)再生力[11]。Hamdy等[12]的研究顯示，在70、140和210 kg/hm23個(gè)純氮施用量中，再生季飼草高粱鮮重、干重和籽粒產(chǎn)量均以施氮量最大時(shí)最高。再生稻齊穗至成熟期的干物質(zhì)凈積累量、再生稻的庫(kù)容量及稻谷產(chǎn)量均與促芽促苗的氮肥施用量呈拋物線型相關(guān)[13]。

已有研究針對(duì)種植密度和氮肥用量對(duì)高粱群體籽粒灌漿特性、產(chǎn)量和生理特性等方面的影響進(jìn)行過(guò)探討，然而兩者對(duì)高粱再生產(chǎn)量的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)種植密度和3個(gè)主季氮肥施用量，測(cè)定再生力、再生高粱農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)特性、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，旨在探討主季種植密度和氮肥用量及其互作效應(yīng)對(duì)再生高粱產(chǎn)量影響的作用機(jī)理，以期為高粱高產(chǎn)高效栽培提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地和供試材料

試驗(yàn)于2017—2018年在重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院渝西作物試驗(yàn)站(105.71° E、29.75° N，海拔298 m)實(shí)施。年均氣溫17.7 ℃，年均降雨量1 015.0 mm，年均日照1 218.7 h，年平均無(wú)霜期317 d。試驗(yàn)地土壤類型為紫色土，耕層土壤pH 5.6，有機(jī)質(zhì)含量22.3 g/kg，全氮1.31 g/kg，速效氮119.0 mg/kg，速效磷25.0 mg/kg，速效鉀74.7 mg/kg。

供試材料為西南地區(qū)廣泛種植的雜交糯高粱品種‘晉渝糯3號(hào)’，由重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，種植密度(D)為主區(qū)，設(shè)置8.25萬(wàn)(LD)、10.5萬(wàn)(MD)和12.75萬(wàn)株/hm2(HD)3個(gè)處理，主季氮肥水平(N)為裂區(qū)，以尿素(純N≥46%)作氮肥，純氮用量分別為120(LN)、150(MN)和225 kg/hm2(HN)，按基肥：拔節(jié)肥=3∶7(質(zhì)量比)的比例分2次施入，3次重復(fù)，共計(jì)27個(gè)小區(qū)。行長(zhǎng)5 m，行距0.5 m，小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，穴播，播后苗前進(jìn)行化學(xué)除草，3～4葉期間苗，5～6葉期定苗，每穴留苗2株。田間管理按大田常規(guī)管理措施統(tǒng)一進(jìn)行。

2017年3月29日播種，7月26日收獲砍稈，高粱再生季11月18日收獲。2018年4月4日播種，8月1日收獲砍稈，高粱再生季12月6日收獲?？扯捔魳陡叨燃s距地面3～4 cm。當(dāng)再生苗長(zhǎng)到2～3葉時(shí)，每穴保留健壯苗2～3個(gè)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1再生力

電視臺(tái)記者要對(duì)自己的工作持嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，對(duì)自己的工作負(fù)責(zé)，實(shí)事求是，確保電視節(jié)目的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。具體而言，首先電視臺(tái)編輯記者要認(rèn)真核實(shí)信息的真實(shí)性和可靠性，防止節(jié)目播出虛假信息誤導(dǎo)群眾；其次電視臺(tái)記者要對(duì)相關(guān)的材料進(jìn)行價(jià)值判斷，用專業(yè)的眼光去選取符合大眾要求的信息；最后，電視臺(tái)記者要確保節(jié)目播出內(nèi)容的時(shí)效性，加快節(jié)目信息更新速度，并努力提高節(jié)目的信息含量，以最少的時(shí)間有效傳遞更多信息。這樣，可以大大提高電視臺(tái)的節(jié)目質(zhì)量和綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

主季高粱砍稈后第10天，采用5點(diǎn)取樣法，調(diào)查每穴再生芽數(shù)，每穴隨機(jī)選擇5個(gè)再生芽測(cè)量芽長(zhǎng)，不足5個(gè)的調(diào)查全部芽長(zhǎng)。

1.3.2農(nóng)藝性狀

再生季成熟期每小區(qū)選取有代表性的植株3株，測(cè)定株高和莖粗。

1.3.3干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)

采用烘干法測(cè)定。高粱再生季開(kāi)花期和成熟期，每小區(qū)選取有代表性的植株3株，按葉片、莖稈+葉鞘(莖鞘)和穗分解，置于烘箱105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重，分別稱取各部分質(zhì)量，成熟期穗部烘干后脫粒，稱取籽粒干重。

單株葉片(莖鞘)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=
開(kāi)花期葉片(莖鞘)干重-成熟期葉片(莖鞘)干重
單株葉片(莖鞘)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=
單株葉片(莖鞘)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/
開(kāi)花期葉片(莖鞘)干重×100%
單株花后干物質(zhì)積累量=成熟期籽粒干重-
(葉片+莖鞘)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量
單株葉片(莖鞘)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量
對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率=葉片(莖鞘)花前
干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100%
單株花后干物質(zhì)積累量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率=
單株花后干物質(zhì)積累量/
成熟期籽粒干重×100%

1.3.4產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

成熟期選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株，測(cè)定穗粒重、千粒重，小區(qū)(30 m2)實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan’s進(jìn)行多重比較(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)高粱再生力的影響

2.2 對(duì)再生高粱農(nóng)藝性狀的影響

種植密度和施氮量對(duì)再生高粱的株高有極顯著影響(P<0.01)，且二者的交互作用極顯著(P<0.01)，見(jiàn)表1。2017年MD處理下株高最高，顯著高于LD和HD處理，2018年LD處理下株高最高，顯著高于MD和HD處理。2017年MN和HN處理下株高顯著高于LN，2018年HN處理株高顯著高于LN和MN。莖粗在不同密度下差異極顯著(P<0.01)，隨密度的增加而降低，而在不同施氮量下無(wú)顯著差異。株高和莖粗在年際間差異極顯著，2018年高于2017年。

2.3 對(duì)再生高粱干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

種植密度對(duì)高粱再生季開(kāi)花期(F=55.828，P<0.01)和成熟期干物質(zhì)積累量(F=57.500，P<0.01)有極顯著影響，施氮量對(duì)再生高粱開(kāi)花期(F=176.168，P<0.01)和成熟期干物質(zhì)積累量(F=295.437，P<0.01)均有極顯著影響，但二者的交互作用不顯著。由圖1可知，開(kāi)花期和成熟期再生高粱單株干物質(zhì)積累量均隨密度的增大而減小，2017年開(kāi)花期單株干物質(zhì)積累量LD分別比MD和HD高7.05%和17.25%，2018年分別高5.30%和11.70%；2017年成熟期單株干物質(zhì)積累量LD分別比MD和HD高5.11%和14.00%，2018年分別高5.72%和9.98%。開(kāi)花期和成熟期再生高粱單株干物質(zhì)積累量均隨施氮量的增加而增大，2017年開(kāi)花期單株干物質(zhì)積累量HN分別比LN和MN高26.67%和14.15%，2018年分別高27.17%和14.04%；2017成熟期單株干物質(zhì)積累量HN比LN和MN分別高26.53%和13.36%，2018年分別高31.41%和16.73%。

圖1 2017(a)和2018年(b)不同種植密度和施氮量下再生高粱干物質(zhì)積累量Fig.1 Dry matter accumulation of ratoon sorghum under different planting densities and nitrogen rates in 2017 (a) and 2018 (b)

由表2和表3可知，種植密度對(duì)葉片和莖鞘花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以及花后干物質(zhì)積累量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均有極顯著影響(P<0.01)。2017年各處理葉片和莖鞘的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率由高到低均表現(xiàn)為L(zhǎng)D>MD>HD(表2)；花后干物質(zhì)積累量在密度間無(wú)顯著差異，花后干物質(zhì)積累量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率由高到低表現(xiàn)為HD>MD>LD(表3)。2018年葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率與2017年表現(xiàn)趨勢(shì)一致，而莖鞘花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率由高到低表現(xiàn)為MD>LD>HD(表2)；花后干物質(zhì)積累量由高到低表現(xiàn)為L(zhǎng)D>HD>MD，其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為HD最大，LD和MD無(wú)顯著差異(表3)。

表1 種植密度和施氮量對(duì)高粱再生力和農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effects of planting densities and nitrogen rates on the ratooning ability and agronomic traits

施氮量對(duì)葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，莖鞘的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，花后干物質(zhì)積累量和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均有極顯著影響(P<0.01)。2017年葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量由高到低表現(xiàn)為HN>MN>LN，葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率由高到低表現(xiàn)為L(zhǎng)N>MN>HN；莖鞘花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量由高到低表現(xiàn)為MN>LN>HN，莖鞘花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率隨施氮量的增大而減小(表2)?；ê蟾晌镔|(zhì)積累量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均隨施氮量的增加而增大(表3)。2018年葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量由高到低表現(xiàn)為MN>LN>HN，其他指標(biāo)隨施氮量的變化趨勢(shì)均與2017年一致。

表2 種植密度和施氮量對(duì)再生高粱花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Table 2 Effects of planting densities and nitrogen rates on the dry matter transportation before anthesis of ratoon sorghum

表3 種植密度和施氮量對(duì)再生高粱花后干物質(zhì)積累的影響Table 3 Effects of planting densities and nitrogen rates on the dry matter accumulation after anthesis of ratoon sorghum

種植密度和施氮量的交互作用對(duì)葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率有顯著影響(表2)。

2.4 對(duì)再生高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4可知，種植密度和施氮量對(duì)再生高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有顯著(P<0.05)或極顯著影響(P<0.01)，但二者交互作用不顯著。產(chǎn)量及其構(gòu)成因素在年際間差異極顯著(P<0.01)，2018年再生高粱單穗重、千粒重和產(chǎn)量均高于2017年，但2年的變化趨勢(shì)相似。單穗重隨種植密度的增加而減少，LD分別比MD和HD的2年平均單穗重高 7.74% 和27.34%；單穗重隨施氮量的增加而增加，HN分別比LN和MN的2年平均單穗重高 26.34% 和14.27%。千粒重在主季種植密度之間沒(méi)有顯著差異，但隨施氮量的增加而增加，HN分別比LN和MN的2年平均千粒重高9.53%和6.53%。產(chǎn)量隨密度和施氮量的增加而增加，HD分別比LD和MD的2年平均產(chǎn)量高17.82%和1.49%，HN分別比LN和MN的2年平均產(chǎn)量高24.23%和14.72%。增施氮肥對(duì)高粱再生產(chǎn)量的提升效應(yīng)大于增密效應(yīng)。

表4 種植密度和施氮量對(duì)高粱再生季產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 4 Effects of planting densities and nitrogen rates on the yield and yield components of ratoon sorghum

3 討 論

3.1 種植密度和施氮量對(duì)高粱再生力的影響

再生芽的萌發(fā)主要取決于母莖自身的營(yíng)養(yǎng)狀況[14]，適當(dāng)?shù)拿芏群褪┑靠裳娱L(zhǎng)群體維持較高葉面積指數(shù)的時(shí)間、提高凈光合速率、延緩中后期葉片衰老進(jìn)程[15]。主季莖稈貯藏淀粉能夠供給再生芽萌發(fā)與初期生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)[16]，收獲時(shí)母體各部位可溶性糖總量與水稻再生芽數(shù)呈顯著正相關(guān)[17]。高粱莖稈淀粉含量受種植密度的影響顯著，密度越大，開(kāi)花期總糖含量越高[18]，由此可推測(cè)密度越大再生芽數(shù)越多，而本研究中，密度越大，高粱再生芽數(shù)越少，因而密度對(duì)母莖生長(zhǎng)狀況的影響以及調(diào)控再生力的作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

適當(dāng)提高主季莖鞘干物重可增強(qiáng)水稻再生力[19]，甜高粱莖稈的干物重隨著施氮量增加而迅速增加，占植株總干物質(zhì)重比例也逐漸增加[20]。氮素有利于提升高粱光合特性及抗氧化酶系統(tǒng)能力[21]，提高施氮量可顯著提高甜高粱成熟期莖稈總糖含量[22]。本研究結(jié)果顯示，高粱再生芽數(shù)和芽長(zhǎng)隨主季施氮量的增加而增加，可能由于氮素提高了主季植株生育后期的活力，延緩衰老，增加了主季莖稈貯藏物質(zhì)的含量，從而提高了高粱再生力。

3.2 種植密度和施氮量對(duì)再生高粱干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

種植密度可影響莖、葉、穗的干物質(zhì)積累與分配，進(jìn)而影響產(chǎn)量[23]。飼用甜高粱再生季單株總干重對(duì)密度的響應(yīng)因品種而異，‘晉農(nóng)大甜飼雜1號(hào)’在低密度下單株總干重較高，而‘晉農(nóng)大甜高粱1號(hào)’則相反[24]。本研究中，增加密度降低單株干物質(zhì)重、葉片花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，提高花后干物質(zhì)積累量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率。與主季相比，再生季高粱生育期縮短，株高降低，葉片數(shù)和葉面積減少，群體結(jié)構(gòu)改變，從而影響群體的光合性能及干物質(zhì)的積累與分配，進(jìn)而影響高粱產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成。

增施氮肥可延緩葉片衰老，提高光合速率，促進(jìn)光合產(chǎn)物生成，進(jìn)而提高干物質(zhì)積累量，在一定范圍內(nèi)，干物質(zhì)累積量和花后干物質(zhì)累積量隨施氮量增加而顯著提高[25]。再生栽培生育期長(zhǎng)，作物經(jīng)歷2個(gè)完整的生命周期，氮肥對(duì)作物生長(zhǎng)狀況的調(diào)控和對(duì)產(chǎn)量的影響更為復(fù)雜。主季總施氮量固定的情況下，增加主季中后期氮肥施用比例，可以提高再生季葉片硝酸還原酶活性、葉綠素含量、凈光合速率及根系活力，增加干物質(zhì)產(chǎn)量[26-27]。本研究中，再生高粱干物質(zhì)積累量隨施氮量的增加而增大，增施氮肥降低了花前營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，但增加了花后干物質(zhì)積累量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率。

3.3 種植密度和施氮量對(duì)再生高粱產(chǎn)量的影響

種植密度對(duì)高粱產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素影響較大，在一定范圍內(nèi)，高粱產(chǎn)量隨著種植密度增加而增加[28-29]。王勁松等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在4.5萬(wàn)～7.5萬(wàn)株/hm2密度范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量和穗粒數(shù)隨著密度增加而顯著增加，但千粒重差異不顯著。本研究中，高粱再生產(chǎn)量隨密度增加而增加，穗粒重隨密度增加而減少，千粒重差異不顯著。隨著密度增加，單位面積穗數(shù)顯著增加，穗粒數(shù)顯著減少，而對(duì)千粒重沒(méi)有顯著的影響，表明高密度下高粱增產(chǎn)的主要原因是增加了單位面積的穗數(shù)[31]。

高粱對(duì)養(yǎng)分需求量較大，每100 kg籽粒，需氮2.0 kg、磷1.3 kg、鉀3.0 kg[32]，但同時(shí)高粱耐貧瘠且節(jié)肥，有研究認(rèn)為，在肥力良好的土壤上，不建議施用氮肥[33]。徐富賢等[34]提出，在主季營(yíng)養(yǎng)充足的情況下，可以少施或者不施促芽肥，而生產(chǎn)實(shí)踐中主季氮肥在滿足主季需要的情況下往往出現(xiàn)富余[35]。解振興等[36]結(jié)果顯示，隨主季氮肥增加，再生季穗粒數(shù)增加，產(chǎn)量則降低。施氮能夠促進(jìn)高粱的生長(zhǎng)，但施氮量過(guò)高可能會(huì)產(chǎn)生輕微抑制作用[37]。本研究中，再生高粱單穗重、千粒重和產(chǎn)量均隨主季氮肥用量的增加而增加，表明主季施氮120～225 kg/hm2可在滿足主季需要的情況下出現(xiàn)氮肥富余，對(duì)高粱再生生長(zhǎng)起到了促進(jìn)作用。

4 結(jié) 論

主季種植密度和施氮量對(duì)高粱再生力和再生產(chǎn)量均有顯著影響。增大密度降低高粱的再生力和單株干物質(zhì)積累量，但能提高再生產(chǎn)量。增施氮肥提高高粱的再生力、單株干物質(zhì)積累量和再生產(chǎn)量。本試驗(yàn)范圍內(nèi)，以種植密度12.75萬(wàn)株/hm2和施氮量225 kg/hm2可獲得高梁較高的再生產(chǎn)量。