矮稈高粱光合物質生產及產量對種植密度的響應

段有厚　盧峰　張飛　朱凱　鄒劍秋

摘要：以適于機械化栽培的矮稈高粱遼雜37為試驗材料，研究植株株高、柄伸長、葉面積指數(shù)、光合參數(shù)、籽粒產量、收獲指數(shù)等對種植密度的響應。結果表明，隨種植密度的增加，高粱單株干物質積累量逐漸減小，植株葉片光合作用受到抑制;種植密度為13.5萬～15.0萬株/hm2時，遼雜37單株的光合速率保持在較高水平，更有利于群體的物質積累，密度為13.5萬、15.0萬株/hm2時的籽粒產量分別為9 976.8、9 947.1 kg/hm2，顯著高于其他3個密度的籽粒產量（P<0.05）。

關鍵詞：機械化生產;矮稈高粱;種植密度;光合作用;產量

中圖分類號： S514.04文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）09-0131-03

高粱曾經(jīng)是北方地區(qū)最主要的糧食作物之一，是重要的糧食、飼料及釀酒原料[1]。目前，我國推廣的高粱品種大多為大穗型，中高稈，易倒伏，耐密性差，不能滿足機械化栽培的要求，成為影響高粱機械化栽培的重要因素之一[2-3]。隨著適于機械化栽培矮桿髙梁的出現(xiàn)，高粱機械化生產成為可能。但是，株高變低往往意味著植株生物產量變低，而生物產量是經(jīng)濟產量的基礎，在一定密度范圍內，經(jīng)濟產量隨生物產量的提高而提高[4]。

在以往研究中，多以遼雜13、遼雜18、晉雜23、晉中911等中高稈高粱為試驗對象，試驗密度大多在7.5萬～12.0萬株/hm2之間[4-6]。Mousavi等研究表明，隨種植密度的增加，高粱千粒質量、穗粒質量下降，但由于單位面積的穗數(shù)增加，經(jīng)濟產量有所增加[7]。目前，有關高粱種植密度對群體光合特性、干物質積累與分配及產量影響的研究報道較多，但對矮桿、適于機械化栽培高粱品種的相關研究鮮見報道。本試驗旨在研究矮稈、適于機械化栽培高粱品種的單位面積合理產量，探討不同種植密度與單株、群體干物質積累量的關系，以期為矮稈高粱高產高效栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2017年5—10月在遼寧省農業(yè)科學院創(chuàng)新中心試驗地進行，供試高粱品種為遼寧省農業(yè)科學院創(chuàng)新中心選育的遼雜37，屬雜交種，矮稈、早熟、適宜機械化種植，其株高約155 cm，穗長約25 cm，莖粗約14.5 mm，柄伸長約30 cm，在遼寧生育期約107 d。試驗土壤類型為壤土，前茬作物為大豆;0～20 cm耕層土壤有機質含量、全氮含量分別為19.03、0.07 g/kg，速效鉀含量、有效磷含量分別為120.2、30.7 mg/kg，pH值為6.1。

1.2 試驗設計

試驗設5個種植密度處理，分別為10.5萬、12.0萬、13.5萬、15.0萬、16.5萬株/hm2，分別以M1、M2、M3、M4、M5表示。重復3 次，隨機區(qū)組設計，每個小區(qū)10行，行長8 m，行距0.6 m。2017年5月23日播種，5月28日出苗，9月14日成熟，收中間6行計產，其他行作取樣用。種肥施磷酸二銨150 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素300 kg/hm2，其他管理同一般生產田。

1.3 測定內容和方法

1.3.1 株高、莖粗、柄伸長 分別于高粱拔節(jié)期（出苗后41 d）、孕穗期（出苗后57 d）、開花期（出苗后68 d）、灌漿期（出苗后79 d）、成熟期（出苗后110 d），在每個小區(qū)選擇具代表性的植株10株，用直尺測量株高、柄伸長（穗柄至旗葉伸出的長度），用游標卡尺測量植株距地面1/3處的莖粗。

1.3.2 葉面積指數(shù) 分別在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期、成熟期，每個小區(qū)選擇具代表性的植株10株，用卷尺測定葉長、葉寬，計算葉面積、葉面積指數(shù)，公式分別為

葉面積=葉長×葉寬×0.75;

葉面積指數(shù)=（單株葉面積×10）/10株高粱的占地面積。

1.3.3 干物質質量 分別在苗期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期、成熟期，每個小區(qū)選擇具代表性的植株10株，于烘箱中105 ℃烘30 min殺青，75 ℃烘干至恒質量，用百分之一電子天平稱質量。

1.3.4 光合參數(shù) 分別在拔節(jié)期、開花期、灌漿期，利用美國產LI-6400 型便攜式光合測定系統(tǒng)分別測定高粱上部完全展開倒2葉、倒3葉的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率，每個處理測3株，每張葉片讀數(shù)3次，取平均值。采用光合儀內置光源，光照度為1 000 μmol/（m2·s）。

1.3.5 產量 收獲前，調查每個小區(qū)的株數(shù)、折斷株數(shù);收獲時，田間測定各小區(qū)的實際產量。每個小區(qū)隨機選取自然風干的植株10株，室內考種，測量穗粒質量、穗柄長、千粒質量等，計算收獲指數(shù)，公式為

收獲指數(shù)=籽粒產量/生物產量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行整理、制作圖表，采用DPS 6.5軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 高粱株高、莖粗對種植密度的響應

由圖1可見，遼雜37高粱株高在拔節(jié)期到孕穗期有明顯增加，后隨生育時期變化，株高增加速度逐漸平緩;隨種植密度的增大，高粱植株株高呈增加趨勢，種植密度為16.5萬株/hm2（M5）時株高最高;成熟期時，不同種植密度的高粱株高在149.2～165.6 cm之間，相互之間差異不明顯。由圖2可見，隨種植密度的增大，植株莖粗呈減小趨勢;成熟期時，不同種植密度的高粱莖粗在12.6～15.0 mm之間。

2.2 葉面積指數(shù)對種植密度的響應

由圖3可見，不同種植密度下，遼雜37隨植株的生長，葉面積指數(shù)呈先增大后減小的趨勢，開花期葉面積指數(shù)相對最大;開花期和灌漿期種植密度為13.5萬、15萬株/hm2的高粱葉面積指數(shù)明顯高于其他3個處理;最大種植密度（16.5萬株/hm2）高粱葉面積指數(shù)在成熟期時下降較快，可能與其植株相互間遮陰而葉片衰老有關。