種植方式對矮稈高粱遼雜37號光合性能及產(chǎn)量的影響

辛宗緒 趙術(shù)偉 孔凡信 肖繼兵 劉 志 朱曉東 吳宏生

（遼寧省水土保持研究所，朝陽 122000）

高粱具有耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，是我國干旱和半干旱地區(qū)重要的糧食和釀造原料作物，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式的理想作物之一。遼寧省是我國高粱主產(chǎn)區(qū)之一，高粱種植面積常年在10萬hm2左右，單產(chǎn)為4540kg/hm2。提高高粱單產(chǎn)水平是當(dāng)前生產(chǎn)研究的重要方向。提高產(chǎn)量除遺傳因素外，很大程度上還受到外界環(huán)境因素及栽培措施（如密度、施肥等）的影響，當(dāng)種植密度達(dá)到一定程度之后，隨著密度的增加，高粱產(chǎn)量不再增加，說明在有限的生產(chǎn)水平上通過增加高粱的種植密度并不能達(dá)到理想的效果[1-2]，并且在高密度、高肥力的條件下，高粱生長發(fā)育中后期由于田間郁閉，通風(fēng)、透光條件差，生長競爭激烈，而抑制了的生長。研究表明高粱群體內(nèi)小氣候與生育中后期的生長發(fā)育密切相關(guān)。改變種植方式，調(diào)節(jié)個(gè)體的分布狀況，可以有效改善群體內(nèi)部氣候條件從而獲得高產(chǎn)。

常見的種植方式有二比空、三比空、寬窄行、大壟雙行、一穴雙株及不同株行距配置等[3-10]，這些種植方式的研究多是針對玉米種植，而在高粱種植的研究中較少。矮稈高粱的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)高粱生產(chǎn)機(jī)械化的關(guān)鍵，本研究以矮稈高粱遼雜37號為供試材料，通過設(shè)置二比空、三比空、大壟雙行、一穴雙株和常規(guī)種植5種種植方式，對其產(chǎn)量、葉面積指數(shù)和光合特性進(jìn)行比較分析，探索遼雜37號最佳的種植方式，為其在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)于2015-2016年在遼寧省水土保持研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行（120°27′E，41°34′N）。試驗(yàn)區(qū)屬北溫帶大陸季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同期，積溫高、日照長、降水少。5-9月平均氣溫為22.3℃，累計(jì)降雨量為470.0mm，日照時(shí)數(shù)為1097.9h。供試土壤為沙壤土，肥力中等，地勢平坦，耕層（0～20cm）有機(jī)質(zhì)含量11.39g/kg、有效磷含量27.79mg/kg、速效鉀含量96.30mg/kg、全氮含量0.93g/kg，pH值7.81。前茬為谷子，春季結(jié)合深松施入農(nóng)家肥3000kg/667m2。

1.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì) 供試材料為矮稈高粱遼雜37號，由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5種種植方式，（1）常規(guī)種植：正常壟作播種方式，行距60cm，株距 11.1cm，12 行，小區(qū)面積 57.6m2；（2）二比空種植方式：行距60cm，株距7.4cm，種2行空1行，15行，小區(qū)面積72m2；（3）三比空種植方式：行距60cm，株距8.3cm，種3行空1行，20行，小區(qū)面積96m2；（4）大壟雙行種植方式：大壟行距70cm，小壟行距50cm，株距 11.1cm，12 行，小區(qū)面積 57.6m2；（5）一穴雙株種植方式：行距60cm，穴距22.2cm，每穴種2株，12行，小區(qū)面積57.6m2。以常規(guī)種植方式為對照（CK），行長均為8m，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。密度均為1萬株/hm2。每年5月20日播種，9月末收獲。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉面積指數(shù)（LAI） 在高粱苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期、灌漿期和成熟期采用AccuPAR LP-80植物冠層分析儀（美國產(chǎn)）進(jìn)行葉面積指數(shù)測定，每次選取小區(qū)中間3行進(jìn)行測定，每行在靠外第10株位置將植物冠層分析儀探頭向內(nèi)探伸進(jìn)行測量，每個(gè)小區(qū)共測定3次。

1.3.2 葉片凈光合速率 在高粱開花期采用LCi-SD便攜式光合儀（英國產(chǎn)）測定植株上數(shù)3個(gè)葉片的光合參數(shù)，包括凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，每小區(qū)在中間行的中間位置連續(xù)選取5株進(jìn)行測定。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成 在收獲期每小區(qū)收取中間3行的全部穗，風(fēng)干后進(jìn)行測產(chǎn)，按14%含水量（用水分儀測定）的標(biāo)準(zhǔn)折合成單位面積產(chǎn)量，并記錄取樣穗數(shù)。收獲后在剩余的其他行內(nèi)隨機(jī)選取10株樣本，自然風(fēng)干后室內(nèi)考種，測量穗長、單穗粒重和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.4 數(shù)據(jù)分析 用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并作圖，采用DPSv7.05分析軟件進(jìn)行方差分析。由于2015年和2016年2年數(shù)據(jù)無顯著差異（P＞0.05），因此采用2年平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對葉面積指數(shù)的影響 在不同種植方式下遼雜37號葉面積指數(shù)均呈先升高后下降的變化趨勢，在開花期達(dá)到最高，之后開始下降（表1）。在苗期和拔節(jié)期各處理葉面積指數(shù)差異不顯著；在大喇叭口期，大壟雙行處理葉面積指數(shù)顯著高于常規(guī)種植，較常規(guī)種植高5.81%；在開花期和灌漿期，二比空、大壟雙行處理葉面積指數(shù)顯著高于常規(guī)種植，開花期分別較常規(guī)種植高6.68%和7.91%，灌漿期分別較常規(guī)種植高8.73%和8.36%；在成熟期，大壟雙行處理葉面積指數(shù)顯著高于常規(guī)種植，較常規(guī)種植高7.55%。

大壟雙行和二比空種植方式具有較高的葉面積指數(shù)，這可能是由于此兩種種植方式具有較強(qiáng)的邊際優(yōu)勢，給予葉片充分的發(fā)展空間，形成較大的葉面積?？梢姡髩烹p行和二比空種植方式構(gòu)建了較為適宜的群體光合結(jié)構(gòu)，比常規(guī)種植具有更高的光能利用能力，這也是兩種種植方式具有較高產(chǎn)量的群體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

表1 不同種植方式各生育時(shí)期高粱LAI的變化

2.2 不同種植方式對光合特性的影響 由表2可知，不同種植方式葉片的凈光合速率大小依次為二比空＞大壟雙行＞三比空＞一穴雙株＞常規(guī)種植，分別比常規(guī)種植提高了28.82%、24.87%、16.98%和7.38%，其中二比空、大壟雙行、三比空處理的凈光合速率與常規(guī)種植處理差異達(dá)顯著水平。氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)為二比空、大壟雙行處理顯著高于一穴雙株和常規(guī)種植處理，而胞間CO2濃度則表現(xiàn)相反。蒸騰速率表現(xiàn)為二比空、大壟雙行、三比空、一穴雙株均高于常規(guī)種植，且達(dá)顯著水平，分別比常規(guī)種植提高了23.10%、16.58%、10.58%和4.59%。

表2 不同種植方式對光合特性的影響

2.3 不同種植方式對產(chǎn)量的影響 通過對5種種植方式的產(chǎn)量進(jìn)行比較（表3），二比空、三比空、大壟雙行、一穴雙株的產(chǎn)量均比常規(guī)種植高，且達(dá)顯著水平。其中大壟雙行產(chǎn)量最高，為9969.8kg/hm2；其次是二比空，產(chǎn)量為9909.6kg/hm2；再次是三比空，產(chǎn)量為9589.2kg/hm2；一穴雙株處理產(chǎn)量為9339.9kg/hm2；各處理分別比常規(guī)種植增產(chǎn)9.67%、9.00%、5.48%和2.74%。二比空與大壟雙行種植方式間產(chǎn)量差異不顯著，二比空、大壟雙行種植方式的產(chǎn)量與三比空、一穴雙株方式的產(chǎn)量差異顯著，說明遼雜37號在二比空和大壟雙行種植方式下均能實(shí)現(xiàn)較高產(chǎn)量。

表3 不同種植方式對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的比較

2.4 不同種植方式產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 由表3可以看出，不同種植方式對穗數(shù)和千粒重影響較小，各處理間差異不顯著。對穗粒重影響較大，其中二比空、三比空、大壟雙行顯著高于一穴雙株和常規(guī)種植處理，分別比一穴雙株增加7.08%、3.80%和7.46%，分別比常規(guī)種植增加8.48%、5.16%、8.86%；一穴雙株與常規(guī)種植沒有顯著差異。

3 結(jié)論與討論

種植方式是對高粱產(chǎn)量影響較大的栽培技術(shù)因子。通過改變種植方式來協(xié)調(diào)個(gè)體之間的矛盾，使群體內(nèi)競爭達(dá)到最小，能更充分地利用周圍的環(huán)境資源，有效改善群體內(nèi)部氣候條件，從而獲得高產(chǎn)。

本研究結(jié)果表明，在常規(guī)種植、二比空、三比空、大壟雙行和一穴雙株5種植方式下，大壟雙行和二比空種植方式可使高粱的LAI明顯提高，減少光能的漏射損失，提高高粱的光能利用率。光合作用是高粱物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，許多研究表明，高粱葉片的光合作用與其產(chǎn)量形成過程密切相關(guān)[11-12]，通過種植方式的改變改善了群體內(nèi)部氣候條件，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙CO2濃度、蒸騰速率等都得到有效改善，二比空、大壟雙行的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均顯著高于常規(guī)種植，從而為高粱獲得較高的產(chǎn)量奠定了生理基礎(chǔ)。

遼雜37號是近幾年重點(diǎn)推廣的適宜機(jī)械化種植的高粱品種，由于其株高較矮，種植密度較大，如果在常規(guī)種植方式下，株距相應(yīng)減少，通風(fēng)透光條件變差，該品種的增產(chǎn)潛力受到限制。因此，采用大壟雙行和二比空種植方式，能改善高粱群體的通風(fēng)透光條件，從而發(fā)揮耐密品種的增產(chǎn)潛能。采用大壟雙行和二比空種植是遼雜37號較好的種植方式，可作為遼西地區(qū)高粱高產(chǎn)栽培的首選種植方式。

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