2個適合機械化種植的高梁品種產(chǎn)量、光合特性及密植潛力比較

朱凱　張飛　柯福來

摘要：以適合機械化種植的2個高粱品種（遼雜37、晉雜34）為試材，研究其種植密度分別為90萬、105萬、120萬、135萬、150萬、165萬株/hm2 時對產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合速率、群體透光率及生育期的影響。結(jié)果表明，遼雜37、晉雜34在種植密度為135萬株/hm2時，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量相互共同作用效果相對最佳，最有利于獲得較高的產(chǎn)量；產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)的變化最為活躍，穗粒質(zhì)量次之，而千粒質(zhì)量受種植密度影響較小；遼雜37、晉雜34種植密度為135萬株/hm2時，2個品種的葉面積指數(shù)分別為359、349，光合速率較對照變化相對較小；遼雜37、晉雜34這2個品種的密植潛力存在差異，遼雜37群體的光合速率、葉綠素含量等比晉雜34更具優(yōu)勢，更具密植潛力。

關(guān)鍵詞：種植密度；機械化；高粱；光合特性；物質(zhì)積累；遼雜37；晉雜34；產(chǎn)量

中圖分類號： S51404文獻標(biāo)志碼：

文章編號：1002-1302（2017）16-0073-03

收稿日期：2016-01-19

基金項目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（編號：CARS-06） ；遼寧省特色雜糧創(chuàng)新團隊項目（編號：2014201008）；遼寧省農(nóng)業(yè)青年科技人才培養(yǎng)計劃（編號：2015022）。

作者簡介：朱凱（1972—），男，遼寧葫蘆島人，碩士，研究員，主要從事高粱遺傳育種研究。Tel：（024）31021016；E-mail：zhukai72@163com。

通信作者：鄒劍秋，博士，研究員，主要從事高粱遺傳育種研究。Tel：（024）31023997；E-mail：jianqiuzou@126com。

高粱是我國最重要的禾谷類作物之一，具有光合能力強、株形可塑性好、適應(yīng)性廣等優(yōu)良特性。早在20 世紀 60年代初，高粱在美國實現(xiàn)了全程機械化生產(chǎn)。我國科研工作者通過不斷努力，克服了高粱種植勞動強度大、用工成本高等不利因素，目前在我國很多地區(qū)實現(xiàn)了高粱的機械化生產(chǎn)[2-4]。然而，種植密度一直都是限制高粱機械化生產(chǎn)的重要因素之一，而合理密植是高粱發(fā)揮其產(chǎn)量優(yōu)勢的重要保證[5]。高粱在較低密度下，由于單株的營養(yǎng)面積大，通風(fēng)透光條件好，從而單穗具有較高的產(chǎn)量，但由于單位面積株數(shù)相對較少，群體光合物質(zhì)也相對較少；過高密度下，高粱會因通風(fēng)透光條件差，單穗得不到充分生長發(fā)育而影響其產(chǎn)量。因此，尋求機械化高粱適宜的密度是挖掘其產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵[6-7]。

國內(nèi)外有關(guān)不同種植密度對高粱生長發(fā)育的影響已有很多報道，如Mousavi等研究表明，隨種植密度增加，高粱千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)下降，但由于單位面積的穗數(shù)增加，而產(chǎn)量有所增加[8]；焦少杰等試驗表明，同一高粱品種不同種植密度間的產(chǎn)量差異極顯著，而含糖量差異不顯著[9]；汪由等研究表明，高粱株高與莖粗呈負相關(guān)[10]；楊元武等研究表明，隨密度增加，植物主莖的莖粗減小，分蘗數(shù)量下降[11]。這些研究多集中在普通高粱雜交種農(nóng)藝性狀的比較，而對植株較矮、主要依靠群體增產(chǎn)的機械化高粱品種在不同密植下的產(chǎn)量及生理指標(biāo)研究報道極少。本試驗對遼雜37、晉雜34這2個適宜機械化栽培的高粱品種采取不同的種植密度，研究不同種植密度對其產(chǎn)量和光合特性的影響，旨在挖掘機械化高粱品種的密植潛力，為高粱的機械化栽培和推廣應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

11試驗品種及地點

試驗于2015年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進行，供試驗高梁品種為遼雜37、晉雜34，分別由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所提供。

12試驗設(shè)計

每個品種設(shè)6個種植密度，分別為90萬、105萬、120萬、135萬、150萬、165萬株/hm2，以90萬株/hm2為對照（CK），采取裂區(qū)設(shè)計。每個處理種植8行，行長5 m，行距06 m，即每小區(qū)面積24 m2。重復(fù)3次。

13測定項目與方法

131產(chǎn)量構(gòu)成因素成熟期時，每小區(qū)去掉兩側(cè)邊行，取中間6行調(diào)查有效穗數(shù)；全部收獲，風(fēng)干脫粒，稱質(zhì)量；每處理選取1 000粒稱質(zhì)量，重復(fù)3次。計算穗質(zhì)量，公式為：

穗質(zhì)量（g/穗）=穗粒數(shù)（粒/穗）×粒質(zhì)量（g/粒）。

132光合速率、光照度收獲期時于晴天上午9：00—11：00，采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合作用[JP3]測定系統(tǒng)，采用紅藍光源，設(shè)定PAR為1 000 μmol/（m2·s）作為測定光強，測定各品種群體的上部（株高的下1/3處）、中部（株高1/2處）、下部（株高的上1/3處）葉片的光合速率、光照度；測量3次，其平均值。

133葉綠素含量灌漿期時，每處理選取具有代表性的植株10株，采用SPAD-502型葉綠素儀測定高粱旗葉下1張葉片的葉綠素含量。

134葉面積指數(shù)成熟期時，每小區(qū)選取10株具有代表性的植株，用直尺測定葉長、葉寬；采用長寬系數(shù)（075）法，得到單株葉面積，計算葉面積指數(shù)，公式為：

葉面積指數(shù)=單位面積的綠葉面積總和/單位土地面積×100%。

14統(tǒng)計分析

采用Excel 2003、DPS v750軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析。

2結(jié)果與分析

21不同種植密度對2個高粱品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響[HT]

高粱產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量三者共同作用，尋求三者之間理想的平衡關(guān)系是取得高產(chǎn)的關(guān)鍵。由表1可見，不同種植密度對遼雜37、晉雜34高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成因素具有很大的影響；隨種植密度的增加，高粱產(chǎn)量呈先增加后減少趨勢；遼雜37、晉雜34的產(chǎn)量均在135萬株/hm2時達到最高，比對照分別增產(chǎn)2370%、1882%；單位面積穗數(shù)對產(chǎn)量的影響相對最大，對產(chǎn)量的影響最為活躍，穗質(zhì)量次之，千粒質(zhì)量相對最小，其中，單位面積穗數(shù)、穗質(zhì)量與產(chǎn)量的相關(guān)性達到極顯著水平，千粒質(zhì)量與產(chǎn)量相關(guān)性不顯著。

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著（P<005），表2、表3同；表示對應(yīng)因子與光合速率有極顯著相關(guān)性（P<001）。

22不同種植密度對2個高粱品種光合速率的影響

由表2可見，遼雜37、晉雜34這2個高粱品種在不同種植密度下其光合速率差異較大；隨種植密度的增加，2個高粱品種3個部位葉片的平均光合速率值呈下降趨勢；種植密度為90萬～120萬株/hm2時，高粱葉片的光合速率下降幅度相對較??；種植密度達到135萬株/hm2時，與對照相比，光合速率下降幅度相對較大，遼雜37 群體上層、中層、下層葉片的光合速率分別比對照下降115%、128%、137%，晉雜34 分別比對照下降157%、155%、164%；當(dāng)種植密度達到150萬～165萬株/hm2時，高粱葉片的光合速率下降幅度更為明顯，中、下部葉片光合速率的下降幅度相對更大。方差分析表明，種植密度、品種對光合速率的差異F值分別為11836、4245，均達到極顯著水平，種植密度對光合速率的影響大于2個品種自身間的差異。

23不同種植密度對2個高粱品種群體內(nèi)光照度的影響

光照度是高粱植株進行光能吸收與利用的基礎(chǔ)和保障，建立合理的群體結(jié)構(gòu)、充分利用光能是取得高產(chǎn)的關(guān)鍵。由表3可見，不同種植密度下，高粱群體內(nèi)不同層面的光照度差異較大；隨種植密度的增加，群體上層、中層、下層的光照度均呈下降趨勢；遼雜37在種植密度為90萬～135萬株/hm2時光照度差異相對較小，當(dāng)種植密度增加到150萬、165萬株/hm2時，其平均光照度分別比對照下降205%、216%；晉雜34在種植密度為90萬～120萬株時，3個層面的光照度平均值差異較小，而當(dāng)種植密度增加到150萬、165萬株/hm2時，其光照度分別比對照下降82%、101%。方差分析表明，種植密度、品種對群體光照度的差異F值分別為8337、5524，均達到極顯著水平，說明采用適合的品種和合理的種植密度是建立高粱高產(chǎn)群體的2個關(guān)鍵因素。

24不同種植密度對2個高粱品種葉綠素含量的影響[HT]

由圖1可見，隨種植密度的增加，遼雜37、晉雜34的葉綠素含量均呈下降趨勢，且品種間存在差異；種植密度為90萬～120萬株/hm2時，遼雜37、晉雜34的葉綠素含量差異不明顯，遼雜37葉綠素含量高于同一種植密度的晉雜34，而隨種植密度進一步增加，遼雜37葉綠素含量下降顯著；種植密度為165萬株/hm2時，遼雜37葉綠素含量明顯低于晉雜34。這說明遼雜37葉綠素含量對種植密度較為敏感，而晉雜34對種植密度的反應(yīng)相對差一些，這與品種特性有關(guān)。

24不同種植密度對2個高粱品種葉面積指數(shù)的影響

保證群體最佳的葉面積指數(shù)，充分利用土地面積和光能，對增加群體物質(zhì)積累和促進產(chǎn)量形成具有重要意義。由圖2可見，隨種植密度增加，遼雜37、晉雜34的葉面積指數(shù)呈增加趨勢；種植密度增加到135萬株/hm2時，遼雜37、晉雜34的葉面積指數(shù)相對較高，分別為359、349，而此時2個高粱品種的產(chǎn)量達到最大， 說明此時高粱葉面積對群體的光能利

用效果相對最佳，進而促進了較高產(chǎn)量的形成。

26不同種植密度對2個高粱品種生育期的影響

由圖3可見，隨種植密度增加，遼雜37、晉雜34的生育期均有不同程度的延長，但遼雜37的生育期延長不顯著，而晉雜34的生育期延長存在明顯差異；遼雜37的生育期明顯短于晉雜34。

3結(jié)論與討論

通過對遼雜37、晉雜34不同種植密度下產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合速率、群體透光率及生育期的測定與分析表明，遼雜37、晉雜34均在密度為135萬株/hm2時，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量三者共同作用結(jié)果相對最佳，最有利于獲得較高的產(chǎn)量，這與王鼐等的研究結(jié)論[5，10]一致；穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量這3個產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)變化相對最為活躍，對產(chǎn)量影響最大；葉面積指數(shù)隨種植密度的增加而增加，遼雜37、晉雜34的葉面積指數(shù)分別在359、349左右時更有利于較高產(chǎn)量的形成，這與楊楠等的研究結(jié)果基本一致；隨高粱種植密度的增加，光照度、葉綠素[JP3]含量、光合速率均呈不同程度的下降趨勢，在種植密度9萬～135萬株/hm2范圍內(nèi)變化幅度相對較小，同時品種間有一定差異，遼雜37在群體光合速率、葉綠素等方面更具優(yōu)勢。

需說明的是，本試驗雖然基本明確了遼雜37、晉雜34這2個高粱雜交種在遼寧地區(qū)適宜的種植密度、群體結(jié)構(gòu)及光能利用特點，但是，由于不同高粱品種對密度、栽培方式、溫度、水分、光照、土壤水分、肥力等因素的敏感程度會有所不同，僅選用2個高粱品種進行密度試驗還遠遠不夠，有必要針對更多不同類型的高粱品種開展不同生態(tài)條件下的密度試驗。

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