種植密度與行距對秋閑田飼用甜高粱單株生產力和草產量的影響

周漢章，劉 環，劉 凱，賈海燕，魏志敏，袁淑紅，侯升林，李順國

（1國家谷子改良中心，河北省農林科學院谷子研究所，河北省雜糧研究重點實驗室，石家莊05035；2河北深澤縣農業局，河北深澤052560；3中央農業廣播電視學校，北京100125）

0 引言

甜高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]屬禾本科(Gramineae)高粱屬(Sorghum)一年生糧飼、糖料與能源兼用作物。甜高粱作為重要的非常規飼料作物/飼用甜高粱，具有抗旱、耐澇、耐瘠薄、耐鹽堿和再生性強的特點[1-2]；植株高大，莖葉繁茂，富含糖分，營養豐富、適口性好，即可青飼，也可調制成草粉或其它草產品[3-4]，但以青貯飼料為主。利用秋閑田種植飼用甜高粱，能夠充分利用秋季光、氣、熱、水、土、肥等自然資源，提高土地復種指數，對提高農牧民收入、促進飼用甜高粱產業與畜牧業快速、持續、穩定發展具有重要的意義。

多年來，國內有關飼用甜高粱栽培技術的研究報道多以栽培密度[5-7]、施肥量[5-6]、生育期[3,8-9]或刈割次數[10]等與產量的關系為主，為飼用甜高粱科研、技術推廣發揮了十分重要的作用。羅峰等[9]通過4月10日、5月11日的春播與6月10日、6月21日的夏播對甜高粱不同播期、不同生育時期生物產量的研究表明，甜高粱蠟熟期生物產量最高，完熟期則又降低；若在蠟熟期和完熟期收獲，其生物產量最高的播期分別為5月11日（春播）與6月27日（夏播）。針對春播不同密度的研究，張德梅等[11]對飼用型甜高粱不同留苗密度產量的研究表明，留苗密度13.80萬株/hm2時的產量最高為135.87t/hm2；張肖凌等[12]對飼用型甜高粱BJ0603種植密度的研究發現，在播種密度16.6755萬穴/hm2時的產量最高為109.82 t/hm2；劉麗華等[13]對飼用甜高粱“天青一號”種植密度研究表明，保苗為17.5萬株/hm2時產量最大為23.6 t/hm2。于永靜等[14]對甜高粱雜交種‘醇甜2號’不同株行距的產量研究表明，株距20 cm×行距60 cm（密度8.3萬株/hm2）的組合，單位面積上生物產量最高。目前，有關秋閑田飼用甜高粱高產高效種植技術的研究尚未見報道。本研究以‘能飼1號’甜高粱(Sorghum bicolorcv.‘，Nengsi No.1’)為供試作物，研究種植密度與行距耦合的最適比例及其對飼用甜高粱生物產量的影響，旨在探求秋閑田飼用甜高粱栽培的最優方案，為秋閑田飼用甜高粱高產高效栽培技術提供基礎數據與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為甜高粱‘能飼1號’（河北省農林科學院谷子研究所/國家高粱改良中心河北分中心提供）。

1.2 試驗地概況

試驗于2015年在石家莊市欒城區東客村進行。該村地理位置位于北緯37°58′32″，東經114°36′33″，海拔56 m，交通便利。試驗田地勢平整，排灌方便，墑情適宜，肥力中等，土質為壤土，土壤有機質含量1.73%，全氮含量1.12 g/kg，堿解氮79.5 mg/kg，速效磷22.3 mg/kg，速效鉀113.9 mg/kg，土壤pH 7.2。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 采用二因素裂區試驗設計[15-16]，主區處理為留苗密度，設7.50萬株/hm2、22.50萬株/hm2、37.50萬株/hm2和52.53萬株/hm24個水平，分別以A1、A2、A3、A4表示；副區處理為播種行距，設10、20、30、40、50、60 cm 6 個水平，分別以B1、B2、B3、B4、B5、B6表示；主、副區內均隨機排列，重復3次，共72個小區。副區面積4 m×5 m=20 m2，區組間留1.0 m寬的觀察道，試驗田四周留寬1 m的保護區。

前茬作物為油葵，7月26日收獲。7月28日多云轉陣雨，7月29日中雨，7月30日晚上至31日晚上陣雨，8月3—4日耕地（不施基肥），8月7日播種。采用人工條播方式播種，播種深度3～4 cm，覆土均勻，播后踩壓。2～3葉期間苗，4～6葉期按設定密度定苗。整個生長期內不施追肥。在10月28日刈割測產。

1.3.2 草產量測定 在早霜來臨之前刈割測產，留茬盡可能低。刈割時先將小區兩頭各去掉0.5 m，再去掉小區兩側邊行，并移出小區（避免誤計草產量），然后將剩余部分全部刈割，用感量小于0.01 kg的秤稱重，測定小區草產量。記載相關數據時保留2位小數。

刈割稱重后，從每小區隨機取15～20株樣本，將樣本混合均勻，再抽取樣品30株，編號標記（注明品種、處理編號、刈割與取樣時間），稱量鮮重后于通風遮雨處晾干至含水量13%～15%時稱量干重，測算單株生產力與干草產量。單株生產力以單株鮮重或單株干重表示。

1.3.3 數據處理與分析 試驗數據采用Excel 2003軟件整理、制圖，采用IBM.SPSS.Statistics.v22軟件進行統計分析，將區組（重復=R）作為1個因素一并進行分析，對主、副區因素進行方差分析時需要選用不同的誤差項，檢驗主區因素(Ai)時，用Eb=MS[R(A)]作為誤差項，檢驗副區因素(Bj)時，用Ec=MS(e)作為誤差項，再通過LSD法進行多重比較[15,17-18]，所有數據均以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同處理對飼用甜高粱單株生產力與草產量的影響

表1為本試驗條件下‘能飼1號’各處理組合的草產量。由表1可見，各留苗密度的單株生產力與小區草產量不同，單株生產力隨田間種植密度增大，呈現直線下降的變化趨勢，小區草產量隨田間種植密度增大，呈現拋物線形狀的變化趨勢；各播種行距的單株生產力與小區草產量不同，隨播種行距增大，均呈現拋物線形狀的變化趨勢。經方差分析（表2），本試驗的區組（重復）單株鮮草與干草重量的F值(Sig.)分別為0.491（Sig.=0.811，即P＞0.05）與1.259(Sig.=0.272＞0.05)，差異不顯著，而小區鮮草產量與干草產量的F值(Sig.)分別 為 0.515(Sig.=0.793＞0.05)與 0.604(Sig.=0.854＞0.05)，差異不顯著，表明本試驗區組（重復）間的土壤差異不大，肥力比較均勻，減少了地力不勻造成的誤差；主區處理/種植密度組間的單株鮮草與干草重量的F值分別為1770.86與1918.028，顯著值(Sig.)均為0.000＜0.01，差異均極顯著，表明不同種植密度對‘能飼1號’單株生產力具有重要的影響；副區處理/播種行距組間的單株鮮草與干草重量的F值(Sig.)分別為2.373(Sig.=0.056＞0.05)與 4.781(Sig.=0.002＜0.01)，單株干重差異極顯著，表明播種行距對‘能飼1號’單株生產力具有一定的影響；主區處理/種植密度組間的小區鮮草與干草產量的F值分別為120.577與104.971，顯著值(Sig.)均為0.000＜0.01，差異均極顯著，表明種植密度對‘能飼1號’草產量具有重要的影響；副區處理/播種行距組間的小區鮮草與干草產量的F值(Sig.)分別為 1.108(Sig.=0.372＞0.05)與 2.555(Sig.=0.043＜0.05)，小區干草產量差異顯著，表明播種行距對‘能飼1號’的草產量具有一定的影響；種植密度與行距間沒有交互作用，不論單株生產力還是小區草產量的差異均未達到顯著水平，表明種植密度與播種行距的作用互不影響，即種植密度的作用不因播種行距大小而變化，播種行距的作用也不因種植密度的大小而變化。

表1 飼用甜高粱不同種植密度與行距的產草量

續表1

2.2 不同種植密度對飼用甜高單株生產力與草產量的影響

2.2.1 不同種植密度對飼用甜高單株生產力的影響 由表3可以看出，種植密度對飼用甜高粱單株生產力具有十分明顯的作用。各種植密度間均達到了極顯著水平。其中，‘能飼1號’種植密度7.50萬株/hm2的單株生產力最大（圖1），鮮重與干重分別為602.74 g/株（設為CK）、135.90 g/株（設為CK），較其他種植密度單株鮮重增幅為42.41%～86.77%，干重增幅41.79%～86.57%；而種植密度52.53萬株/hm2的單株生產力最小，鮮重與干重分別為79.73 g/株（設為CK）、18.25 g/株（設為CK），較其他種植密度單株鮮重降低73.64%～656.00%，干重降幅71.79%～644.79%，表明‘能飼1號’隨著種植密度的增加，群體競爭力加大，抑制了飼用甜高粱單株的增產潛力。

表2 不同種植密度與行距對飼用甜高粱草產量的方差分析（主體間效應檢驗）

表3 不同種植密度對飼用高粱單株生產力的影響

2.2.2 不同種植密度對飼用甜高草產量的影響 由表4可以看出，種植密度對飼用甜高粱草產量具有十分重要的影響。種植密度22.50萬株/hm2小區的草產量最高，鮮草產量與干草產量分別為156.20、35.60 kg/20 m2（折合17799.72 kg/hm2），較其他種植密度小區的鮮草產量增加42.17%～46.41%，干草產量增加42.79%～46.18%，差異極顯著；種植密度37.50萬株/hm2小區的草產量位居第二，鮮草產量與干草產量分別為134.48、29.82 kg/20 m（2折合14909.72 kg/hm2），與其他種植密度小區草產量間的差異極顯著；而種植密度7.50萬株/hm2與52.53萬株/hm2的小區草產量較低，其鮮草產量分別為90.33、83.72 kg/20 m2，其干草產量分別為20.37 kg/20 m2(10183.61 kg/hm2)、19.16 kg/20 m2(9579.44 kg/hm2)，二者差異不顯著。在本試驗條件下，留苗22.50萬株/hm2時為最適種植密度（圖2）。

圖1 不同種植密度對飼用高粱單株生產力的影響

圖2 不同種植密度對飼用甜高粱產草量的影響

2.3 不同播種行距對飼用甜高粱單株生產力與草產量的影響

2.3.1 不同播種行距對飼用甜高粱單株生產力的影響由表5可以看出，播種行距對飼用甜高粱單株生產力具有十分明顯的作用。播種行距為40 cm小區的單株生產力最大，鮮重與干重分別為323.60、74.32 g/株，單株干重與行距30、50 cm小區單株干重的差異不顯著，與行距20、60 cm小區單株干重的差異顯著，與行距10 cm小區單株干重的差異極顯著；其次為行距30 cm與50 cm小區的單株生產力，行距為30 cm與50 cm小區的單株干重比行距10 cm小區單株干重的差異極顯著，但比行距20 cm與60 cm小區單株干重的差異不顯著；行距為10 cm小區的單株生產力最低，單株干重明顯低于其他行距的單株干重。在本試驗條件下，播種30～50 cm的行距為適宜行距，播種40 cm的行距為最適行距（圖3）。

2.3.2 不同播種行距對飼用甜高粱草產量的影響 由表6可以看出，播種行距對飼用甜高粱草產量具有十分重要的影響。播種行距為40 cm小區的草產量最高，鮮草產量與干草產量分別為123.50、28.69 kg/20 m2（折合14343.75 kg/hm2），其干草產量較播種行距20、30、50、60 cm小區干草產量的差異不顯著，較行距10 cm小區干草產量的差異極顯著。播種行距30 cm與50 cm小區的草產量居中，其草產量較播種行距20、60 cm小區草產量的差異不顯著，較行距10 cm小區草產量的差異顯著。播種行距10 cm小區的草產量最低。在本試驗條件下，播種30～50 cm的行距為適宜行距，播種40 cm的行距為最適行距（圖4）。

2.4 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產力與草產量的影響

表4 不同種植密度對飼用高粱產草量的影響

2.4.1 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產力的影響由表7可見‘，能飼1號’在24個處理組合中的單株生產力不同，其中，以A1B（4密度7.5萬株/hm2+行距40 cm）處理的單株生產力最高，鮮重與干重分別為654.37、147.11 g/株，在干草重量方面，處理 A1B4的單株干重與A1B（3密度7.5萬株/hm2+行距30 cm）、A1B5（密度7.5萬株/hm2+行距50 cm）單株干重的差異不顯著，與A1B（2密度7.5萬株/hm2+行距20 cm）單株干重的差異顯著，與其他各個處理單株干重的差異極顯著。處理組合A1B3、A1B5單株生產力較高，其鮮重分別為608.67、600.50 g/株，其干重分別為 145.35、138.24 g/株，處理組合A1B3、A1B5的單株干重與A1B（2密度7.5萬株/hm2+行距20 cm）、A1B（6密度7.5萬株/hm2+行距60 cm）單株干重的差異不顯著，與其他各個處理單株干重的差異極顯著。處理組合A4B（1密度52.53萬株/hm2+行距10 cm）的單株生產力最低，鮮重與干重分別為73.43、14.78 g/株，處理 A4B1與 A4B2、A4B3、A4B4、A4B5、A4B6之間的單株重量差異不顯著，但與其他各處理的差異極顯著。在本試驗條件下，處理組合A1B4為發揮能飼1號個體增產潛力的最優組合。

表5 不同播種行距對飼用高粱單株生產力的影響

圖3 不同種植行距對飼用高粱單株生產力的影響

圖4 不同種植行距對飼用高粱產草量的影響

表6 不同播種行距對飼用高粱產草量的影響

2.4.2 不同處理組合對飼用甜高粱草產量的影響 由表8可見，‘能飼1號’在24個處理組合中的草產量不同，其中，以處理A2B4（密度22.5萬株/hm2+行距40 cm）的小區草產量最高，鮮草產量與干草產量分別為165.51、39.42 kg/20 m2(19708.33 kg/hm2)，處理 A2B4小區的干草產量與A2B5（密度22.5萬株/hm2+行距50 cm）、A2B6（密度22.5萬株/hm2+行距60 cm）、A2B3（密度22.5萬株/hm2+行距30 cm）、A2B2（密度22.5萬株/hm2+行距20 cm）之間的差異不顯著，但與其他各處理組合的干草產量差異均達到極顯著水平。處理組合A2B5、A2B6、A2B3、A2B2小區的草產量較高，其鮮草產量處于158.97～162.90 kg/20 m2范圍內，其干草產量處于35.24 kg/20 m2(17620.00 kg/hm2)～37.38 kg/20 m2(18690.00 kg/hm2)范圍內。處理組合中A4B1（密度52.53萬株/hm2+行距10 cm）處理的小區草產量最低，鮮草產量與干草產量分別為77.11kg/20m2、15.52kg/20m2，比處理A2B4的鮮草草產量減產53.41%，干草減產60.63%。在本試驗條件下，處理組合A2B4、A2B5、A2B6、A2B3、A2B2等均為草產量較高的組合，但處理A2B4為草產量最高的組合（圖6）。

表7 不同處理組合對飼用甜高粱的單株生產力的影響

圖5 不同處理組合對飼用甜高粱的單株生產力的影響

3 結論與討論

（1）明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱單株生產力均具有十分明顯的作用，其作用的大小順序為密度＞行距。隨著種植密度增大，單株生產力呈現直線下降的變化趨勢，表明密植不宜發揮單株增產潛力；隨著播種行距增大，單株生產力呈現拋物線形狀的變化趨勢，表明適宜的行距才能更好地發揮單株增產潛力，行距過小或過大都不宜。能飼1號種植密度為7.50萬株/hm2的單株生產力最大，干重為135.90 g/株，較其他種植密度單株增重達到41.79%～86.57%；由于飼用甜高粱植株高大，不宜過度密植，如果種植密度過大，導致群體競爭力加大，個體競爭力降低[19-21]，抑制了個體的增產潛力，單株產量就降低。‘能飼1號’播種行距為40 cm小區的單株生產力最大，干重為74.32 g/株，合理的播種行距可以調節群體結構，調節群體內個體間的競爭力[20,22]。

（2）明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱草產量具有十分重要的影響，其影響的大小順序為密度＞行距。隨著種植密度或播種行距增大，草產量均呈現拋物線形狀的變化趨勢，表明飼用甜高粱獲得高產需要合理的密度與適宜的行距[12,23]，密度與行距均不宜過小或過大。‘能飼1號’隨著種植密度的增加，草產量先增加后降低[22]；種植密度為22.50萬株/hm2的草產量最高，干草產量為35.60 kg/20 m2（折合17799.72 kg/hm2），較其他種植密度的草產量增加42.79%～46.18%；若種植密度偏低，雖然能發揮飼用甜高粱增產的單株生產力，但單位面積上沒有足夠的株數、不能充分利用水、肥、光、熱等自然資源；若種植密度偏高，雖然單位面積上飼用甜高粱群體加大，但植株擁擠、葉片重疊、小環境郁閉、通風透光不好，不能發揮飼用甜高粱增產的單株生產力，不能正常生長。適宜的行距是高產的基本條件，若行距偏小，如播種10 cm的行距，葉片重疊，光照不足；而行距偏大時，葉片分布稀疏，也不能合理利用光、氣資源[24]。隨著播種行距的增加，草產量先增加后降低[16]，播種行距40 cm小區的草產量最高，干草產量為28.69 kg/20 m2（折合14343.75 kg/hm2），較播種行距20、30、50、60 cm的干草產量差異不顯著，表明‘能飼1號’可以較好地適應播種20～60 cm的行距。

表8 不同處理組合對飼用甜高粱的草產量的影響

圖6 不同處理組合對飼用甜高粱的草產量的影響

（3）明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱發揮單株生產力最大的優化組合A1B4與獲得草產量最高的優化組合A2B4。本試驗處理組合A1B4的鮮重與干重分別為654.37、147.11 g/株，是發揮‘能飼1號’個體增產潛力的最優處理組合；處理組合A2B4的鮮草產量與干草產量分別為165.51、39.42 kg/20 m2(19708.33 kg/hm2)，是獲得‘能飼1號’草產量最高的處理組合。

在本試驗條件下，由于種植密度與行距之間沒有交互作用，即主區（種植密度）的飼用甜高粱不論是單株生產力還是草產量均不因播種行距大小而變化，副區（播種行距）的飼用甜高粱不論是單株生產力還是草產量都不因種植密度的大小而變化，他們對飼用甜高粱的單株生產力與草產量各自獨立發揮不同的影響。本試驗最佳主處理A1與最佳副處理B4的效應直接相加就是本試驗發揮單株生產力最大的優化組合(A1B4)，即種植密度為7.50萬株/hm2與播種行距為40 cm的配置；其最佳主處理A2與最佳副處理B4的效應直接相加就是本試驗獲得最高產量的優化組合(A2B4)，即種植密度為22.50萬株/hm2與播種行距為40 cm的配置。不論單株生產力的優化組合A1B4還是草產量的優化組合A2B4均與本試驗的實測結果一致。

本試驗對飼用甜高粱品種‘能飼1號’在秋閑田的種植密度與播種行距配置進行了研究，但尚未對春播、夏播與其它品種的種植密度與播種行距進行有關研究。

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