河套地區(qū)種植方式與密度對‘張雜谷19號’產量的影響

馮小磊，史高雷，張曉磊，趙治海，王曉明

（1張家口市農業(yè)科學院，河北張家口 075000；2國家谷子改良中心張家口雜交谷子分中心，河北張家口 075000）

0 引言

目前，干旱缺水是限制中國糧食穩(wěn)產增產的主要因素之一，每年不同程度的旱災使得國內農業(yè)生產遭受了巨大損失[1]。內蒙古河套平原地處干旱地區(qū)，年平均降雨量僅150 mm 左右，年蒸發(fā)量遠大于降雨量[2]。河套平原農業(yè)用水主要來自黃河，每年生產糧食為445.0 萬t，是內蒙古自治區(qū)乃至國內糧食主產區(qū)之一[3-4]。但是，自河套灌區(qū)節(jié)水改造工程實施后，引黃水量由年平均52 億m3減少到40 億m3，這對農業(yè)用水高度依賴黃河水的河套灌區(qū)是一個非常嚴峻的挑戰(zhàn)，農業(yè)水資源和經(jīng)濟發(fā)展受到一定影響[5-6]。同時，該地區(qū)作物種植結構從20世紀90年代以來發(fā)生重大變化，向日葵面積翻倍增長，但是菌核病等嚴重制約了向日葵產業(yè)發(fā)展。如何調整種植結構對提升該地區(qū)農業(yè)有著極其重要的作用[7-8]。解決以上諸類問題，要求對現(xiàn)有種植技術進行改進或引進篩選適宜的作物品種和配套栽培技術[9-10]。在河套平原，許多學者對玉米[11-14]、小麥[15]及向日葵[16-17]等作物進行相關研究，極大地提高了作物水分利用效率。但是，關于河套地區(qū)種植谷子的相關研究報道幾乎沒有[18]。谷子是中國傳統(tǒng)的糧食作物，以耐旱抗貧瘠特性而非常適合西北干旱地區(qū)種植。劉天鵬[19]對谷子在甘肅15 個試驗地的產量及農藝性狀進行研究，篩選產量穩(wěn)定及廣適性超強的谷子品種。趙治海[20-21]從節(jié)水種植技術方面做了大量研究，制定適宜西北干旱農作區(qū)谷子種植的節(jié)水穩(wěn)產技術。本研究擬在河套地區(qū)引入‘張雜谷19號’，該品種是張家口市農業(yè)科學院在甘肅敦煌極度干旱地區(qū)選育出的新抗旱谷子雜交種?；诤犹椎貐^(qū)氣候特點，從栽培方式、種植密度等方面進行研究，旨在尋找一種適合河套地區(qū)‘張雜谷19號’的節(jié)水高產種植模式，提高該地區(qū)糧食生產效率。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2016年5—10月在內蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗巴市農科院園子渠試驗站基地進行。該基地海拔203 m，屬于溫帶大陸性氣候。前茬為小麥，試驗地土質為壤土，0～20 cm土層的土壤有機質含量為14.3 g/kg，全氮0.89 g/kg，有效磷16.5 mg/kg，速效鉀130 mg/kg。年平均降雨量138.2 mm，蒸發(fā)量2096.4 mm，年平均無霜期135天左右。

1.2 試驗材料

參試材料為抗旱谷子雜交種‘張雜谷19號’，由張家口市農業(yè)科學院谷子研究所提供。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 采用裂區(qū)試驗設計，以種植方式為主區(qū)，種植密度為副區(qū)。種植方式分別為：（1）干旱無膜，播種前灌溉1次足水，整個生育期不進行補灌，無地膜覆蓋；（2）干旱覆膜，播種前灌溉1次足水，整個生育期不進行補灌，地膜覆蓋；（3）灌溉無膜，播種前灌溉1次足水，在拔節(jié)期、抽穗期及灌漿期分別進行補灌，無地膜覆蓋。種植密度為4.5萬、9萬、13.5萬、22.5萬、45萬株/hm2。小區(qū)面積為10 m2，長寬分別為5、2 m。3次重復。具體見表1。5月26日進行播種，10月1月收獲。

表1 參試材料種植密度

1.3.2 主要農藝性狀、產量及氣候特征調查 在灌漿后期，每個小區(qū)選取10株具有代表性且長勢一致的植株進行株高、穗長、穗重、穗粒重、草重等農藝性狀調查，最后進行產量換算。具體方法參照中華人民共和國農業(yè)行業(yè)標準《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南谷子》。另外，對本區(qū)域谷子生長季平均氣溫、相對濕度、降水量及日照時數(shù)等基本氣候特征信息進行收集。

1.3.3 統(tǒng)計分析 通過Microsoft Excel 2017軟件進行數(shù)據(jù)整理，利用SAS 9.2進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 谷子生長期氣候特征

從表2 可以發(fā)現(xiàn)，試驗所在基地園子渠試驗站基地光照充足、溫度較高。谷子生長關鍵時期的日平均溫度普遍在20℃以上。4—9月降雨量累計110.2 mm，主要集中在6—8月，月平均降雨量超過20 mm。從中不難看出，該試驗基地谷子生長季降雨量偏少，非常適合研究作物節(jié)水種植技術。

表2 谷子生長期4—9月氣候特征

2.2 水分與種植密度對‘張雜谷19號’主要農藝性狀的影響

對不同種植方式和密度下的‘張雜谷19號’株高、有效穗數(shù)、主穗長、主穗粗、單株穗重谷重及千粒重等主要農藝性狀進行研究，具體結果見表3。灌溉無膜處理下的‘張雜谷19號’株高普遍在145 cm以上，最高可以達到153.40 cm；干旱覆膜次之；干旱無膜最低，基本低于140 cm?！畯堧s谷19號’是分蘗能力很強的谷子品種，除干旱無膜最高密度下受水分的限制沒有分蘗，其他都高于3個，在干旱覆膜4.5萬株/hm2，‘張雜谷19號’的有效分蘗數(shù)最高達到7.8個。單穗谷重是影響最終產量的主要農藝性狀之一。隨著種植密度的增加，‘張雜谷19 號’單株谷重呈現(xiàn)遞減趨勢。干旱覆膜要明顯高于灌溉無膜，最高可以達到172.45 g。另外，‘張雜谷19號’千粒重的變化范圍為2.98～3.26 g。

2.3 水分與種植密度對‘張雜谷19號’產量的影響

從表4中可以發(fā)現(xiàn)，灌溉無膜種植條件下，隨著種植密度的增加，‘張雜谷19號’產量基本上呈現(xiàn)出增長趨勢，從最低6783.39 kg/hm2增加到最高8724.36 kg/hm2，當種植密度為13.5萬～45萬株/hm2，‘張雜谷19號’產量都高于8000 kg/hm2。而當整個生育期不進行補灌時，產量都在7000 kg/hm2以上。如果播種前進行地膜覆蓋和種植密度為9萬～45萬株/hm2時，產量普遍提高到7700 kg/hm2以上。當種植密度為13.5萬株/hm2時產量最高達到8654.33 kg/hm2，與正常灌溉條件下最高產量沒有顯著差異。

2.4 ‘張雜谷19號’主要農藝性狀與產量等相關性分析

對‘張雜谷19 號’主要農藝性狀與種植密度等的相關性進行分析（表5）發(fā)現(xiàn)，主穗長、主穗粗、單株穗重和單株粒重與種植密度呈極顯著負相關，相關系數(shù)分別為-0.895、-0.809、-0.742和-0.745；有效穗數(shù)和千粒重呈顯著負相關，只有產量和種植密度呈顯著正相關。產量與主穗長、單株粒重和千粒重分別呈顯著負相關，相關系數(shù)分別為-0.621、-0.564 和-0.613。而‘張雜谷19 號’有效穗數(shù)、主穗長粗分別與單株谷重和粒重呈極顯著相關，相關系數(shù)都高于0.700，最高值達到0.988。

表3 不同處理對‘張雜谷19號’主要農藝性狀的影響

表4 不同處理對‘張雜谷19號’產量的影響

表5 ‘張雜谷19號’主要農藝性狀及產量相關性分析

3 結論與討論

河套灌區(qū)是內蒙古乃至中國重要的商品糧、油、畜產品生產基地。農業(yè)用水資源主要引自黃河，近年來黃河來水逐年減少，如何改善農業(yè)種植結構和提高水分利用效率，對農業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保障黃河流域生態(tài)安全及提高糧食供給安全具有重要意義[22-24]。本研究以張家口市農業(yè)科學院新選育的抗旱谷子雜交種‘張雜谷19 號’為試驗材料，通過設置不同種植方式和種植密度，篩選適宜河套灌區(qū)的‘張雜谷19號’節(jié)水高產種植技術。結果表明，正常灌溉條件下，‘張雜谷19號’產量隨著種植密度的增加而增加，從最低6783.39 kg/hm2增加到最高8724.36 kg/hm2，當種植密度為13.5 萬～45 萬株/hm2，‘張雜谷19 號’產量都高于8000 kg/hm2。另外，從本研究結果中不難發(fā)現(xiàn)，從敦煌地區(qū)篩選出的抗旱雜交谷子品種‘張雜谷19 號’具有極強的抗旱穩(wěn)產特性。只在播種前灌溉1 次足水，而整個生育期不進行補灌時，產量都在7000 kg/hm2以上。地膜覆蓋可有效減少土壤水分無效蒸發(fā)，天旱保墑、雨后提墑，對提升土壤水分的利用效率有著十分重要的作用。如果播種前進行地膜覆蓋，當種植密度為9萬～45萬株/hm2時，產量普遍提高到7700 kg/hm2以上。當種植密度為13.5萬株/hm2時產量最高達到8654.33 kg/hm2，與正常灌溉條件下最高產量沒有顯著差異，進一步提升了水分利用效率。這與趙治海等[25]對‘張雜谷19 號’在極度干旱地區(qū)敦煌種植技術研究結果相似?！畯堧s谷19號’配套適宜栽培技術可以實現(xiàn)旱作區(qū)穩(wěn)產高產。由于河套地區(qū)降雨量明顯高于敦煌極度干旱地區(qū)，水分相對充足，‘張雜谷19 號’適宜的種植密度明顯增加，最高產量也增加到8654.33 kg/hm2。綜上所述，在河套地區(qū)引入種植‘張雜谷19號’時，當水資源充足時適當提高種植密度可以實現(xiàn)高產。當水資源短缺時適當降低種植密度，同樣可以達到穩(wěn)產目的。在河套地區(qū)推廣雜交谷子不僅可以改善當?shù)剞r業(yè)種植結構，而且可以有效地應對極端氣候發(fā)生、保護水資源，對保證糧食高產和穩(wěn)產具有重要意義。