密度和施肥對茅粱1號高粱光合速率、產量及品質的影響

董亞兵　彭亞姝　李魁印　田山君　徐如宏　吳傳璽　任明見

摘要：糯高粱是醬香型白酒的主要釀造原料，其品質（單寧、淀粉含量等）與醬香白酒的釀造品質密切相關。為了提高糯高粱品種茅粱1號的產量及品質，滿足優質醬香白酒的釀造品質，在大田生產條件下設置不同種植密度和施肥水平，探討不同種植密度和施肥水平對茅粱1號產量和品質的影響。結果表明：茅粱1號的產量、單寧含量、總淀粉含量、直鏈淀粉含量和支鏈淀粉含量各指標在不同密度和施肥水平下均存在顯著差異。在密度和施肥雙重調控下，A3B3處理產量最高，為6481.74kg/hm2;A2B3處理的單寧含量最高，為2.01%;A2B2處理下的總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量最高，分別為74.97%、17.76%、57.21%。

關鍵詞：高粱;密度;施肥;農藝性狀;產量;品質

中圖分類號：S514.04文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）04-0038-07

作者簡介：董亞兵（1993—），男，河南駐馬店人，碩士研究生，研究方向為作物遺傳育種。E-mail：yabingdong520@126.com。

通信作者：任明見，教授，博士生導師，主要從事小麥、高粱等作物遺傳育種及栽培技術研究工作。E-mail：rmj72@163.com。

高粱是第五大糧食作物[1]。高粱作為高淀粉含量農作物，其市場需求量日益上升[2]。市場需求為高粱的栽培生產提供動力，同時高粱在農作物中的地位也呈上升趨勢。高粱籽粒中支鏈淀粉含量在80%以上的稱為糯高粱[3]，糯高粱是釀造醬香型白酒最重要的加工原料之一[4]。糯高粱的品質（單寧、淀粉含量等）對醬香白酒的釀造工藝至關重要。種植密度及施肥量對農作物的產量和品質具有重要影響[5]。糯高粱的產量與品質不僅受遺傳基因條件的影響，種植密度和施肥水平也是調控糯高粱優質高產的重要措施[6]。

前人研究表明，不同高粱品種達到最高產量時，種植密度和施肥量均有所不同[6-10]。由于糯高粱種植缺乏相應的栽培技術指導，導致其產量及品質較低，優質高產的潛力未能展現。本試驗采用茅粱1號優良品種，在大田條件下設置不同的種植密度和施肥水平，旨在獲得優質高產的糯高粱互作栽培方式，以期為醬香白酒釀造奠定基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試高粱品種：茅粱1號（審定編號：黔審粱2012001號），由貴州大學農學院國家小麥改良中心貴州分中心選育，是適宜釀制貴州醬香型白酒的優質專用糯高粱品種。

供試基肥為磷肥（P2O5≥12%的過磷酸鈣）、鉀肥（K2O≥53%的硫酸鉀），供試追肥為氮肥（N≥46%的尿素）。

1.2試驗方法

本試驗為二因素隨機區組試驗，A因素為栽培密度，分別為A1：17萬株/hm2，窩距0.8m;A2：24.7萬株/hm2，窩距0.48m;A3：32.4萬株/hm2，窩距0.343m;A4：37萬株/hm2，窩距0.267m。行距統一為0.5m。B因素為施肥水平，分別為B0（基肥0kg/hm2，追肥0kg/hm2），B1（基肥226.97kg/hm2，追肥88.32kg/hm2），B2（基肥340.61kg/hm2，追肥176.63kg/hm2），B3（基肥454.00kg/hm2，追肥265.26kg/hm2）。設置3個重復，總共36個小區。

本試驗于2019年在貴州大學國家小麥改良中心進行。試驗田前茬作物為小麥，土壤養分有機質含量為1.37%，全氮380.50mg/kg，堿解氮48.58mg/kg，速效磷、速效鉀含量分別為9.79、62.71mg/kg。小區面積為21.6m2（長9m×寬2.4m）。

拖拉機整地后，起壟溝打窩。基肥（磷肥和鉀肥）環施于窩四周。5月26日采用人工直播方式種植，苗期、拔節期、抽穗期、水后統一以氮肥環施進行追肥。

1.3測定方法

在高粱植株苗期、拔節期、抽穗期分別于種植區中部及邊緣隨機選30株，進行株高、葉面積、光合速率測定。于10月15日成熟期逐區進行取樣考種，實收測產。糯高粱烘干磨粉過篩，測定單寧和淀粉含量[11-15]。

1.4數據處理

試驗數據使用MicrosoftExcel2016和SPSS軟件20.0版本整理統計分析。

2結果與分析

2.1密度和施肥水平對茅粱1號不同生育時期凈光合速率的影響

從表1可以看出，茅粱1號在3個生育期內，不同種植密度下凈光合速率均存在顯著差異。茅粱1號高粱在不同種植密度處理下，其凈光合速率從大到小表現為A3>A2>A4>A1，種植密度A3處理的平均凈光合速率最高，為23.96μmol/（m2·s）。表明伴隨種植密度的增加，茅粱1號高粱的凈光合速率呈現先上升后下降的變化趨勢。不同施肥水平處理間的茅粱1號也存在顯著差異（表1），其凈光合速率從大到小表現為B3>B2>B1。這表明，隨施肥量的增加，茅粱1號的凈光合速率表現為上升趨勢。表1中茅粱1號在種植密度和施肥水平互作下，A3B3處理下3個時期的平均凈光合速率最高，為26.25μmol/（m2·s）。

2.2密度和施肥水平對茅粱1號不同生育時期農藝性狀的影響

2.2.1株高茅粱1號通過種植密度和施肥水平的互作，A3B3處理下植株最高，3個時期平均株高達130.12cm。針對種植密度，在不同生育時期進行株高比較（表2），可知A3的株高最高，與其余種植密度下的株高均存在顯著差異。茅粱1號在不同種植密度間株高從高到低表現為A3>A2>A1>A4，說明隨著種植密度的提高，茅粱1號的株高呈先升高后降低趨勢。茅粱1號在3個時期不同施肥水平間的株高存在顯著差異（表2），表現為B3>B2>B1，均高于參照B0。說明隨施肥量的增加，茅粱1號的株高表現為上升趨勢。

2.2.2葉面積茅粱1號在不同種植密度和施肥水平的互作下多重比較（表2），A3B2處理下葉面積最大，平均達317.98cm2。不同種植密度的葉面積存在顯著差異，表現為A3>A2>A4>A1;不同施肥水平的葉面積存在顯著差異，表現為B2>B3>B1，均高于參照B0。說明隨種植密度和施肥水平的增加，葉面積均表現為先上升后下降趨勢。

2.3種植密度和施肥水平對茅粱1號產量及產量構成因素的影響

茅粱1號在不同種植密度和施肥水平的互作下多重比較（圖1），可知A3B3處理的產量最高，為6481.74kg/hm2。不同種植密度處理的茅粱1號產量變幅為5.85%（A2>A1）、8.03%（A3>A2）和-12.56%（A4>A3），且存在顯著差異。表明隨著種植密度的增加，茅粱1號產量均出現不同程度的先提高后下降趨勢。不同施肥水平的產量變幅為0.69%（B2>B1）和16.58%（B3>B2），均高于參照B0處理;存在顯著差異，表明隨著施肥水平的增加，茅粱1號產量呈不同程度的上升趨勢。

2.3.1單株產量種植密度與施肥水平對茅粱1號單株產量的影響見圖2-A。茅粱1號在不同種植密度和施肥水平的互作下多重比較，可知種植密度A1的單產最高，與其余種植密度的單產均具顯著性差異，從高到低表現為A1>A2>A3>A4。這表明茅粱1號單產隨著種植密度的提高呈現不同程度的下降。不同施肥水平處理間均存在顯著差異，隨著施肥水平的提高，茅粱1號單產變幅分別為1.13%（B2>B1）和4.47%（B3>B2），均高于參照B0處理。表明茅粱1號單產隨著施肥水平的提高呈現不同程度的上升。

2.3.2穗粒數密度與施肥水平對茅粱1號穗粒數的影響見圖2-B。不同種植密度間的穗粒數存在顯著性差異，從高到低表現為A1>A2>A3>A4，這表明穗粒數隨著種植密度的提高呈下降變化趨勢。不同施肥水平的穗粒數存在顯著性差異，從高到低表現為B3>B2>B1，均高于參照B0，這表明穗粒數隨著施肥水平的提高呈現不同程度的上升。

2.3.3千粒質量密度與施肥水平對茅粱1號千粒質量的影響見圖2-C。不同種植密度間茅粱1號的千粒質量存在顯著性差異，在種植密度A2處理時達到最大值，從高到低表現為A2>A1>A3>A4，其變幅分別為30.2%、-10.15%、-11.29%。這說明隨著種植密度的提高，茅粱1號的千粒質量呈先上升后下降變化趨勢。不同施肥水平的千粒質量同樣存在顯著性差異，且在B3處理達到最大值，從高到低表現為B3>B2>B1，均高于參照B0，其變幅分別為8.08%、13.67%。說明茅粱1號的千粒質量隨著施肥水平的提高呈現不同程度的上升。

2.3.4有效穗數種植密度與施肥水平對茅粱1號有效穗數的影響見圖2-D。不同種植密度和施肥水平間的穗粒數均存在顯著性差異，在種植密度與施肥水平分別表現為A3>A2>A4>A1和B2>B3>B1，均高于參照B0。說明隨種植密度與施肥水平的提高，茅粱1號的有效穗數均表現出先增加后減少趨勢。

2.4種植密度和施肥水平對茅粱1號品質的影響

2.4.1單寧含量種植密度和施肥水平對茅粱1號單寧含量的影響見圖3-A。可知種植密度A2條件下單寧含量最高，不同種植密度的單寧含量均存在顯著差異，表現為A2>A4>A1>A3，表明隨著種植密度的提高，單寧含量表現為先上升后下降趨勢。不同施肥水平下單寧含量也存在顯著差異，其單寧含量表現為B3>B2>B1，均高于參照B0。表明隨著施肥水平的提高，單寧含量表現為上升趨勢。在密度和施肥交互作用下，A2B3處理下茅粱1號的單寧含量最高，達2.01%。

2.4.2淀粉含量種植密度和施肥水平對茅粱1號直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量的影響分別見圖3-B、3-C、3-D。種植密度A3條件下，茅粱1號的直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量最高，與其余種植密度均具顯著差異。不同種植密度處理間，茅粱1號的直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量均表現為A2>A1>A3>A4。不同施肥水平處理間，茅粱1號的直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量均表現為B2>B3>B1>B0。且各處理均存在顯著差異。這表明隨施肥水平和種植密度的增加，茅粱1號的直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量均表現為先升高后降低趨勢。茅粱1號在施肥水平和種植密度的交互作用下，A2B2處理的直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉含量最高，分別為17.76%、57.21%、74.97%。

2.5密度和施肥水平下茅粱1號產量及品質部分指標相關性分析

由表3可知，產量與穗質量、千粒質量和總淀粉含量均呈顯著正相關;與直鏈淀粉含量呈負相關。有效穗數與穗質量、單寧含量、穗粒數呈負相關。穗質量與支鏈淀粉呈顯著正相關;與單寧含量呈負相關。千粒質量與直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量、總淀粉含量呈顯著正相關，表明淀粉含量提高千粒質量便上升;單寧含量與直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量、總淀粉含量呈顯著負相關，說明單寧存在于高粱表皮內，表皮與淀粉含量呈反比。總淀粉含量與直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量呈極顯著正相關。直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量呈顯著正相關。說明茅粱1號可以通過提高穗數（種植密度）達到增產目的;在一定范圍內適當降低種植密度可提高其品質（單寧含量、淀粉含量）。

3結論與討論

糯高粱主要農藝性狀與其產量及品質密切相關，主要農藝性狀不僅受基因遺傳因素的制約，適宜的種植密度和施肥水平也是調控糯高粱主要農藝性狀的關鍵因素[16-17]。蔣進等研究結果表明，南麥618的有效穗數在單位面積下隨著種植密度的提高呈上升趨勢;穗粒數和千粒質量則呈不同程度的下降趨勢[18]。周棱波等研究表明，隨著種植密度和施肥量的增加，黔高7號高粱的凈光合速率、蒸騰速率均表現為先升高后降低，可通過密度和施肥措施改善高粱葉片結構，提高光合能力，達到增產目的[19]。本研究糯高粱在不同種植密度和施肥水平互作下光合速率存在顯著差異，隨著種植密度和施肥水平的提高，茅粱1號的光合速率表現為先上升后下降變化趨勢。高粱葉片是植株進行光合作用的重要部分。在生長發育過程中，光合作用強弱是影響作物籽粒產量的重要因素[20]。糯高粱的農藝性狀與施肥水平密切相關，茅粱1號的葉面積、株高、光合速率隨著施肥水平的提高呈上升趨勢;茅粱1號的葉面積、株高、凈光合速率均隨著種植密度的提高呈先上升后下降變化趨勢，這與于天江等的研究結果[21]一致。

合理調整種植密度是控制高粱產量的重要因素，通過提高種植密度能達到增產目的[22]。蔣艷偉研究表明，根據農作物特征合理調整種植密度是提高產量的重要措施[23]。周棱波等研究表明，隨著施肥量的增加，高粱產量呈先上升后下降趨勢[18]。本試驗通過探究不同種植密度和施肥水平對糯高粱產量及品質的影響，得出隨著種植密度的增加，茅粱1號產量呈不同程度的先提高后下降的變化趨勢;隨著施肥水平的增加，茅粱1號產量呈上升趨勢。表明適當調整種植密度和施肥水平均可不同程度地提升糯高粱的產量。表3顯示，總淀粉和產量呈顯著正相關，這與依兵通過增加總淀粉含量達到增產目的研究結果[24]一致。本研究數據顯示，隨著種植密度的加大，茅粱1號單寧含量呈下降趨勢。這與吳玉娥等單寧含量受種植密度影響嚴重，高粱在種植密度較小時單寧及干物質的積累較多的研究結果[25]一致。隨著種植密度及施肥水平的增加，茅粱1號各淀粉含量呈不同程度的先提高后下降的變化趨勢，隨著種植密度和施肥水平的增加，干物質的積累存在一定上升空間。適宜的密度是糯高粱高產、優質的重要措施。隨著種植密度和肥料的增加，糯高粱的產量呈先上升后下降趨勢。在貴州地區，在種植密度32.4萬株/hm2（A3）和基肥454kg/hm2、追肥265.26kg/hm2施肥水平（B3）互作時，糯高粱茅粱1號的產量最高，為6481.74kg/hm2，其單寧含量、淀粉含量等品質均達到醬香白酒釀造工藝標準。

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