地膜穴播不同種植密度對雜交谷子產(chǎn)量及水分利用效率的影響

蘇宸瑾，黃學芳，王娟玲

（1.山西大學生物工程學院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030031）

地膜穴播不同種植密度對雜交谷子產(chǎn)量及水分利用效率的影響

蘇宸瑾1，黃學芳2，王娟玲2

（1.山西大學生物工程學院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030031）

為探求雜交谷子高產(chǎn)合理的種植密度組合，對張雜谷5號單位面積不同播種穴數(shù)、不同留苗數(shù)的密度組合進行了試驗。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，增加播種穴數(shù)或留苗數(shù)均能提高產(chǎn)量，但密度組合在15萬穴下產(chǎn)量間差異不顯著，說明此時增加密度已不能提高產(chǎn)量，在低密度組合下，雜交谷子能通過自身調(diào)節(jié)提高分蘗、單穗籽粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量，穩(wěn)定產(chǎn)量；水分利用效率隨種植密度增大而降低，因為高密度下雜交谷子生物產(chǎn)量增加、經(jīng)濟系數(shù)降低，導致籽粒產(chǎn)量不僅沒有提高，反而耗水量不斷增加，說明雜交谷子適當稀植才能達到節(jié)水、高產(chǎn)、增效的目的。

雜交谷子；種植密度；產(chǎn)量；耗水量；水分利用效率

自2000年光溫敏兩系雜交張雜谷系列品種選育成功以來，因其高產(chǎn)、抗旱、節(jié)水、耐貧瘠等雜種優(yōu)勢，近年來已在干旱、半干旱地區(qū)大面積生產(chǎn)推廣[1-3]。前人對常規(guī)谷子的種植密度與耗水規(guī)律研究較多[4-10]，但因雜交種子分蘗成穗能力強、抗旱節(jié)水的特點[11-13]，其合理種植密度、水分利用效率[14-18]與常規(guī)種植均有所不同，且目前研究較少。

雜交谷子出苗率低，不能進行單粒精量播種，故在生產(chǎn)中常需大量播種保證出苗率，但大量播種又會增大間苗難度[19]。本試驗在地膜穴播條件下，將種植密度細化為不同播種穴數(shù)與每穴留苗數(shù)的結(jié)合，對谷子產(chǎn)量及水分利用效率進行初步探索，尋求少間苗、高產(chǎn)量、高水分利用效率的密度組合，為簡化谷子栽培技術(shù)及高效節(jié)水旱地農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學院旱地農(nóng)業(yè)研究中心旱作節(jié)水試驗基地陽曲縣河村進行。該地位于山西省中部，屬于典型的半干旱地區(qū)，海拔高度為1 270 m，無霜期為120 d左右，年平均降雨量為450 mm，年平均蒸發(fā)量為1 995 mm，年平均氣溫為6～7℃，晝夜溫差較大，≥10℃的活動積溫為2 600℃。干旱缺水是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因子。2015年屬于豐水年，其降雨情況列于表1。

表1 2015年河村降雨量 mm

試驗前茬作物為玉米。土壤為黃土質(zhì)淡褐土性土，0～20 cm土壤肥力狀況為：有機質(zhì)10.5 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷0.72 g/kg，全鉀21.6 g/kg，堿解氮53.7 mg/kg，速效鉀125.0 mg/kg，速效磷6.87 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試雜交谷品種為張雜谷5號。

1.3 試驗設計

試驗采用裂區(qū)設計，以單位面積不同穴數(shù)為主處理，設15萬穴/hm2（穴距13 cm）、7.5萬穴/hm2（穴距26 cm）、4.95萬穴/hm2（穴距39 cm）3個水平；以每穴不同留苗數(shù)為副處理，設1，2，3，4苗/穴4個水平。共12個組合，4次重復，48個小區(qū)。小區(qū)面積9 m2（3 m×3 m），種植行距50 cm，膜上打孔穴播，確保每穴出苗數(shù)在4苗以上。3葉期按試驗要求進行定苗。4月27日播種，9月28日收獲。公頃施純N 195 kg，純P2O5120 kg，施用的肥料為磷酸二銨和尿素，播前整地時作為基肥一次性施入。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 谷子群體動態(tài)調(diào)查觀察谷子出苗率、分蘗數(shù)、成穗數(shù)，每個小區(qū)定點觀測，測量記錄2行谷子群體動態(tài)。

1.4.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子調(diào)查在谷子收獲時，每小區(qū)取樣1.5 m2，測定總穗數(shù)、穗質(zhì)量、粒質(zhì)量、秸稈質(zhì)量，計算單株成穗數(shù)、有效成穗數(shù)、收獲指數(shù)等。小區(qū)全部收獲測產(chǎn)。

1.4.3 土壤水分及水分利用效率播前和收獲后用土鉆取樣，采用CPN503DR中子水分測試儀測定0～200 cm土壤水分，每15 d測定一次，計算谷子耗水量。利用農(nóng)田土壤水分平衡方程計算出每小區(qū)的全生育期總耗水量（ET）及作物水分利用效率（WUE）。

耗水量（mm）＝播前2 m深土壤貯水量（mm）－生育期2 m深土壤貯水量（mm）＋生育期間降水量（mm）；作物水分利用效率（kg/（mm·hm2））＝籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/耗水量（mm）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件完成數(shù)據(jù)整理及作圖，采用DPS統(tǒng)計軟件進行差異性顯著分析，采用Duncan均值進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對雜交谷子產(chǎn)量的影響

由表2可知，無論是增加種植穴數(shù)還是增加留苗數(shù)，在一定范圍內(nèi)都能達到增產(chǎn)的效應。在公頃4.95萬、7.5萬穴條件下，留1苗與4苗產(chǎn)量之間均有顯著性差異，在公頃15萬穴條件下，留1～4苗產(chǎn)量間差異均不顯著，但增加留苗數(shù)產(chǎn)量有下降的趨勢。說明雜交谷子公頃播種穴數(shù)在4.95萬～7.5萬穴時，增加留苗數(shù)均可達到增產(chǎn)效應。在7.5萬穴4苗密度組合下，產(chǎn)量達到7 036.3 kg/hm2，為本試驗產(chǎn)量最高值，比試驗最低產(chǎn)量（4.95萬穴1苗的組合）增產(chǎn)27.1%。若只考慮產(chǎn)量，此種植密度為最高產(chǎn)量組合。公頃15萬穴條件下，產(chǎn)量在留3，4苗條件下有所減少，但不同留苗數(shù)間產(chǎn)量差異均不顯著，且平均產(chǎn)量達到6 590.3 kg/hm2，均高于公頃4.95萬、7.5萬穴處理條件下。說明公頃15萬穴情況處理，雖然隨著留苗數(shù)的增加產(chǎn)量有降低的趨勢，但穩(wěn)產(chǎn)性較好。

表2 不同穴數(shù)與不同留苗數(shù)組合的產(chǎn)量比較

2.2 種植密度對雜交谷子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表3可以看出，生物產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量的變化趨勢相同，生物產(chǎn)量反映了地上部有機物質(zhì)的積累，而有機物質(zhì)又是產(chǎn)量形成的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，生物產(chǎn)量在一定程度上也決定了經(jīng)濟產(chǎn)量。穗數(shù)與種植密度間呈正相關(guān)，隨種植密度增大，穗數(shù)也相應增多，主要是因為密度增大植株數(shù)量增多。

每苗分蘗數(shù)、每苗成穗數(shù)與密度間均呈負相關(guān)，最低密度較最高密度每苗分蘗數(shù)多4.9個，成穗數(shù)多4.8個，說明雜交谷子在低密度下分蘗成穗能力更強。單穗籽粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量與密度間呈負相關(guān)，與產(chǎn)量間呈正相關(guān)，說明雜交谷子在低密度下具有調(diào)節(jié)單穗產(chǎn)量的特點。在實際生產(chǎn)中若遇到空穴，雜交谷子可通過自身調(diào)節(jié)分蘗成穗數(shù)、單穗籽粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量，從而提高單株產(chǎn)量，穩(wěn)定產(chǎn)量。經(jīng)濟系數(shù)與密度間呈負相關(guān)，主要原因在于植株密度增大，地上生物產(chǎn)量雖增加，而有機物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)化變少，經(jīng)濟產(chǎn)量并未增加。

表3 不同種植密度對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3 種植密度對雜交谷子水分利用效率的影響

水分利用效率（WUE）體現(xiàn)了作物形成經(jīng)濟產(chǎn)量與水分消耗之間的關(guān)系，是作物水分利用特性及高效用水最有效的表示方式[12]，也可作為定量化研究作物豐產(chǎn)性與抗旱性的指標[13]。

表4 不同種植密度對水分利用效率（WUE）的影響

由表4可知，在高密度組合下，產(chǎn)量增加到一定程度有下降的趨勢，但耗水量卻在增加，說明在高密度下，增加耗水量對產(chǎn)量已沒有促進作用。隨密度增加，水分利用效率呈現(xiàn)遞減趨勢，可能是由于生物產(chǎn)量高，致使耗水量過多；但經(jīng)濟系數(shù)卻不高，說明后期有機物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)化較少，導致籽粒產(chǎn)量不高。故高密度水分利用效率低是由生物產(chǎn)量高、經(jīng)濟系數(shù)低造成的。密度組合在公頃4.95萬穴3苗、4.95萬穴4苗、7.5萬穴4苗的條件下，水分利用效率較高，但在水分利用效率最高的4.95萬穴3苗組合，產(chǎn)量并不是最高，這與古世祿等[5]對常規(guī)谷子水分利用效率的研究結(jié)論一致。產(chǎn)量—耗水量—水分利用效率之間并沒有線性關(guān)系，應著重考慮組合優(yōu)勢。故考慮到產(chǎn)量與水分利用效率2個方面的因素，種植密度每公頃7.5萬穴、每穴4苗為本試驗最優(yōu)組合。

3 結(jié)論與討論

雜交谷子產(chǎn)量隨著密度（增加播種穴數(shù)或留苗數(shù)）的增加先增加后減少，最高產(chǎn)量密度組合為每公頃7.5萬穴、每穴4苗，為密度中間值；在低密度下，雜交谷子可通過自身調(diào)節(jié)增加每苗分蘗數(shù)和成穗數(shù)、單穗產(chǎn)量和千粒質(zhì)量，以彌補產(chǎn)量，達到穩(wěn)產(chǎn)水平。公頃15萬穴情況下，產(chǎn)量差異雖不顯著，但密度過高時，雜交谷子分蘗成穗數(shù)大大降低，產(chǎn)量有下降趨勢，不利于高產(chǎn)。

在種植密度與水分關(guān)系中，密度、耗水量在一定范圍內(nèi)增加可以提高產(chǎn)量，但超出一定范圍時，密度、耗水量的增加不能再提高產(chǎn)量。此時密度過高還會影響干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移，使經(jīng)濟系數(shù)下降，前期干物質(zhì)積累過程中的耗水量部分成為無效耗水，致使水分利用效率降低。留苗數(shù)增多或種植穴數(shù)增多，雜交谷子的水分利用效率均呈降低趨勢，說明雜交谷子在稀植條件下更能有效提高水分利用效率。可能是由于雜交谷子在稀植條件下通過自身調(diào)節(jié)能力可增加單株分蘗成穗數(shù)、提高經(jīng)濟系數(shù)，促進有機物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移，從而提高水分利用效率。

本試驗種植密度只在每公頃4.95萬～15.00萬穴、每穴留苗數(shù)在1～4苗范圍內(nèi)進行探究，超過此范圍的種植密度并未研究，對照不夠充足。應再設置更多對照試驗，以討論更高留苗數(shù)下的情況。

根據(jù)本試驗結(jié)果，針對雜交谷子分蘗成穗能力強的特點，公頃穴數(shù)在4.95萬～7.50萬穴范圍內(nèi)、每穴留苗數(shù)3～4苗，即可達到穩(wěn)產(chǎn)甚至高產(chǎn)的水平。但在地膜穴播過程中，一些不利出苗的因素，諸如播后板結(jié)、孔穴錯位、土壤懸虛等，致使谷子播后空穴率增加、出苗率降低，可能是因為苗數(shù)不足而影響了產(chǎn)量。因此，生產(chǎn)中建議在播種穴數(shù)每公頃7.5萬穴基礎(chǔ)上適當提高30%～50%，以便應對生產(chǎn)中的不利因素，保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)所需的基本苗數(shù)。

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Effects of Different Planting Density on Yield and Water Use Efficiency of Hybrid Millet Plastic Mulching

SUChen-jin1，HUANGXue-fang2，WANGJuan-ling2
（1.College of Biological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Research Center ofArid Farming，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

To explore high-yielding hybrid millet combination of reasonable planting density,Zhangzagu millet 5 for the number of different sowing holes per unit area,different number of combination of density test is conducted.The results show that within a certain range,increasing the seeding hole number or leaving a seedling number can increase production,but the density under 150 000 cave of no significant difference between the yield and increasing density at this time has not been able to increase production.Under the combination of low density,hybrid millet yield can be enhanced through adjusting tillers,single ear grain weight,and the weight of thousand seeds.Water use efficiency decreases with the increase of planting density,the reason is that high density of hybrid corn yield, biological production increases,economic coefficient reduces lead to millet yield did not increase,instead of increasing water consumption,which shows that hybrid millet with appropriate plant toachieve efficiencyofwater-savingand high yield.

hybrid millet;plantingdensity;yield;water consumption;WUE

S515

A

1002-2481（2016）04-0487-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.16

2016-01-27

國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201003053）；山西省科技攻關(guān)項目（20130311005）

蘇宸瑾（1991-），女，云南昆明人，在讀碩士，研究方向：農(nóng)田水土保持與水土資源高效利用。黃學芳為通信作者。