播種量對(duì)夏高粱生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

劉芮芮，崔福柱，喬佳秀，郝國(guó)花，楊慧

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

作為山西省主要的雜糧作物之一，高粱具有抗旱，抗?jié)常拓汃?，耐鹽堿等多重抗逆性，兼食用、釀酒、釀醋、飼料、能源、帚用等多種用途［1］，是山西省調(diào)節(jié)種植業(yè)構(gòu)轉(zhuǎn)方式的重要作物之一［2］。山西省的高粱種植遍布于省內(nèi)的各個(gè)地區(qū)，且近幾年播種面積逐年增加。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018 年山西省高粱播種面積達(dá)到了3.293×104hm2，占全國(guó)高粱種植面積的5.3%左右，但其單位面積產(chǎn)量較低，山西省高粱產(chǎn)量?jī)H為3 502.5 kg·hm-2，而全國(guó)高粱產(chǎn)量高達(dá) 4 702.15 kg·hm-2，提升高粱單產(chǎn)，是山西省高粱種植中亟需解決的問(wèn)題。

播種量與作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量有著密不可分的關(guān)系，合理的播種量是提高高粱產(chǎn)量的有效途徑之一［3，4］。詹鵬杰等［5］研究發(fā)現(xiàn)，在適宜的種植環(huán)境下，適當(dāng)提高播種量是提升機(jī)械化栽培高粱產(chǎn)量的關(guān)鍵，在有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)和高粱機(jī)械化生產(chǎn)中具有重要意義。肖繼兵等［6］也研究指出，提升高粱產(chǎn)量，最關(guān)鍵的就是適當(dāng)提高其播種量。Mousavi［7］研究發(fā)現(xiàn)，高粱的千粒重隨播種量增加降低，但在適宜密度條件下通過(guò)增加單位面積穗數(shù)可提高高粱產(chǎn)量。黃瑞冬等［8］通過(guò)對(duì)遼雜35 的研究發(fā)現(xiàn)，隨播種量的增加，其生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，單穗粒數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)，而千粒重?zé)o顯著變化。

山西省中部地區(qū)的耕作制度一般為一年一熟或兩年三熟，土地閑置期正處于光熱充足的夏季，自然資源造成了極大地浪費(fèi)，究其原因主要是因?yàn)闆](méi)有適合的作物品種，生育期過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響冬小麥的正常播種，夏季作物也可能遭受霜凍危害。我國(guó)高粱生產(chǎn)中主要是春播，夏播高粱面積較少。隨著我國(guó)種植制度的發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)，在一些熱量資源豐富而且無(wú)霜期較長(zhǎng)的地方，高粱可作為一些夏熟作物的后茬夏播。晉雜30 號(hào)［9］是由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院高梁育種組為了實(shí)現(xiàn)山西省中南部地區(qū)冬小麥-夏高粱一年兩熟耕作制度，特地培育的山西省首個(gè)夏播高粱品種，其生育期為98 d 左右，適于山西省中部晉中，呂梁，太原地區(qū)冬小麥?zhǔn)斋@后有110 d 耕地空閑期的地區(qū)推廣種植。可以作為夏季作物，實(shí)現(xiàn)山西省中南部地區(qū)冬小麥-夏高粱一年兩熟耕作制度。本試驗(yàn)以晉雜30號(hào)夏播高粱品種為研究對(duì)象，研究了播種量對(duì)夏播高粱生長(zhǎng)發(fā)育期間的農(nóng)藝性狀和最終產(chǎn)量的影響，為山西省中部地區(qū)夏播高粱的合理播種量提供一定的參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016 年在山西省晉中市太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站進(jìn)行。該試驗(yàn)地位于山西省中部，地處晉中盆地，屬于暖溫帶大陸性氣候，年平均溫度 9.8 ℃，10 ℃以上的有效積溫 3 675 ℃，無(wú)霜期175～180 d，年平均日照時(shí)數(shù)為2 500～2 600 h。該試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦，土壤為輕度沙壤土，肥力較好。

試驗(yàn)材料品種為晉雜30 號(hào)夏播高梁，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院高粱育種實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置3.75（L-3.75）、7.5（L-7.5）、11.25（L-11.25）、15（L-15）、18.75（L-18.75）、22.5 kg ·hm-2（L-22.5）6 個(gè)不同播種量水平。每個(gè)處理重復(fù)3 次，共計(jì)18 個(gè)小區(qū)，小區(qū)為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)5 m，寬2 m，面積10 m2，播種方式為人工開(kāi)溝撒播，播種行距均為40 cm，播種后前預(yù)先將每小區(qū)每行的播種量嚴(yán)格分好，確保小區(qū)播種均勻一致。4 月底進(jìn)行播種前施用高塔復(fù)合肥肥料（N∶P2O5∶K2O=27∶14∶10），施肥量為 750 kg·hm-2。6 月 12 日播種前澆水，然后撒農(nóng)藥治理地下害蟲(chóng)。6 月16 日以人工開(kāi)溝的方式進(jìn)行撒播。苗期和拔節(jié)期各中耕除草1 次，10月1 日高粱成熟后進(jìn)行人工收獲。各小區(qū)栽培措施盡量保持一致水平，以減小試驗(yàn)誤差。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 生育時(shí)期的調(diào)查

從播種開(kāi)始，記載高梁的播種、出苗、拔節(jié)、孕穗、抽穗、成熟等生育時(shí)期，以月/日表示。

1.3.2 植株生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)

高粱出苗后，每隔10 d 從每個(gè)小區(qū)取長(zhǎng)勢(shì)均勻5 株苗進(jìn)行動(dòng)態(tài)指標(biāo)的測(cè)定，根據(jù)高粱生長(zhǎng)進(jìn)程，在主莖的第5 和第10 片葉位處掛牌標(biāo)記。測(cè)定指標(biāo)包括株高、葉面積。株高測(cè)到各個(gè)小區(qū)高粱抽穗株高穩(wěn)定，葉面積測(cè)到高粱成熟。

葉面積測(cè)定方法參照玉米葉面積校正系數(shù)法：

葉面積=葉片長(zhǎng)×葉片寬×校正系數(shù)（0.75）

葉面積指數(shù)=單株葉面積×單位土地面積內(nèi)株數(shù)/單位土地面積

1.3.3 產(chǎn)量及室內(nèi)考種

高粱成熟后，收獲前統(tǒng)計(jì)好各個(gè)小區(qū)的株數(shù)、穗數(shù)。隨機(jī)選取代表性植株10 株，整株帶回實(shí)驗(yàn)室，用于室內(nèi)考種測(cè)定穗長(zhǎng)、穗重、穗粒重、百粒重。測(cè)產(chǎn)時(shí)為防止邊際效應(yīng)收獲中間行，收獲后脫粒稱(chēng)重折合成公頃產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

在 Excel 2010 中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用DPS7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種量下晉雜30 號(hào)的生育時(shí)期

不同的播種量處理下夏播高粱晉雜30 號(hào)的生育時(shí)期基本相同（表1），總生育期均為106 d，各處理從播種到出苗需要11 d，從出苗到拔節(jié)需要7 d，從孕穗期開(kāi)始出現(xiàn)差異，在不同播種量下孕穗期相差1～3 d，抽穗期相差1～2 d，成熟期一致。

2.2 不同播種量對(duì)晉雜30 號(hào)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

不同播種量處理的夏播高粱株高整體上均呈先增長(zhǎng)后穩(wěn)定的趨勢(shì)（表2），從播種后到6 月24 日之前株高增長(zhǎng)較緩慢，6 月24 日開(kāi)始，夏高粱開(kāi)始拔節(jié)，進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，直到8 月13 日以后，增長(zhǎng)變緩慢，直至穩(wěn)定。植株株高變化時(shí)間為60 d 左右，8 月23 日后植株株高不再增長(zhǎng)，株高穩(wěn)定后L-15 的植株最高，達(dá)到 195.5 cm，L-3.75 的植株最低，為168.0 cm，兩者相差27.5 cm。穩(wěn)定后各處理株高由大到小依次為L(zhǎng)-15＞L-18.75＞L-11.25＞L-22.5＞L-7.5＞L-3.75。 植 株株高穩(wěn)定后，L-15 和L-18.75 的株高顯著高于其它處理（P＜0.05）。

表1 夏播高粱生育時(shí)期比較Table 1 Summer sorghum plants reacted to different seeding rates at major growth stages

表2 夏高粱生育期株高動(dòng)態(tài)變化Table 2 The dynamic variation of plant height of summer sorghum at major growth stages 單位：cm

各處理葉面積指數(shù)在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段均呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)（表3）。從高粱的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段來(lái)看，拔節(jié)期之前各處理間葉面積指數(shù)差異較小，從7 月4 日，也就是拔節(jié)期左右開(kāi)始，各處理的葉面積指數(shù)差異逐漸明顯，從7 月14 開(kāi)始，L-22.5 葉面積指數(shù)和其他處理差異顯著（P＜0.05），8 月 3 日以后，葉面積指數(shù)各處理間均差異顯著（P＜0.05）。各處理均在8 月23 日葉面積指數(shù)達(dá)到最大，且最大和最小播種量的葉面積指數(shù)在8 月23 日相差最大，差值達(dá)到5.2。從整個(gè)生育期來(lái)看，播種量的大小與葉面積指數(shù)呈正相關(guān)，L-22.5 的植株葉面積指數(shù)最大，L-3.75 的植株葉面積指數(shù)最小。各處理葉面積指數(shù)由大到小 依 次 為 L-22.5＞L-18.75＞L-15＞L-11.25＞L-7.5＞L-3.75。

2.3 不同播種量對(duì)夏播高粱產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

不同播種量下穗長(zhǎng)、穗重、穗粒重和百粒重呈現(xiàn)的規(guī)律不盡相同（表4）。L-7.5 的穗長(zhǎng)最大，達(dá)到26.03 cm，L-18.75 的穗長(zhǎng)最小，僅為24.21 cm，數(shù)據(jù)表明不同處理間穗長(zhǎng)的差異不顯著（P＞0.05）。隨著播種量的增加，穗重、穗粒重和百粒重表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢(shì)。L-22.5 的穗重值最小，為56.07 g，L-3.75 的穗重值最大，達(dá)到了79.59 g。通過(guò)對(duì)夏播高粱晉雜30 號(hào)產(chǎn)量性狀的方差分析，播種量對(duì)穗重有較大的影響，L-7.5、L-11.25 和 L-3.75 相比，穗重分別增加了14.15%、25.82%，且3 個(gè)處理間差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05），而 L-15、L-18.75 和 L-22.5 的穗重差異不顯著。播種量為L(zhǎng)-3.75、L-7.5、L-11.25 和L-15 時(shí)，穗粒重差異顯著，與L-3.75 相比較 ，L-7.5、L-11.25 和 L-15 的穗粒重分別增加了16.31%、27.27%、33.41%。隨著播種量的增加，百粒重逐漸下降，L-3.75、L-7.5 與其它處理差異顯著（P＜0.05）。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同處理中，播種量增加，產(chǎn)量先增加后減少。L-11.25 產(chǎn) 量 值 最 大 ，為 5 294.8 kg·hm-2，L-3.75 產(chǎn)量值最小，為 3 650.6 kg·hm-2?？梢钥闯鯨-11.25 、L-15 、L-7.5、L-18.75 之間不存在顯著性差異，但都與L-3.75 存在顯著性差異（P＜0.05）。

表3 夏高粱生育期葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化Table 3 The dynamic variation of plant LAI of summer sorghum plants at different growth stages 單位：cm

表4 夏高粱產(chǎn)量性狀構(gòu)成因素對(duì)比Table 4 The composition factors of yield traits of summer sorghum reacting to different seeding rates

隨著播種量的增加，出苗數(shù)表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)（表5），播種量為L(zhǎng)-3.75 時(shí)出苗數(shù)最少，為每公頃7 萬(wàn)株，播種量為L(zhǎng)-22.5 時(shí)出苗數(shù)最多，為每公頃33.6 萬(wàn)株，各處理間出苗數(shù)差異顯著（P＜0.05）。本試驗(yàn)中，若以播種量為L(zhǎng)-3.75 的單位面積出苗數(shù)為基準(zhǔn)數(shù)，計(jì)算不同播種量下單位面積的出苗數(shù)，作為其理想出苗數(shù)，則各處理的理想出苗數(shù)應(yīng)該依次為每公頃 14、21、28、35、42 萬(wàn)株，但是試驗(yàn)結(jié)果并沒(méi)有呈現(xiàn)理想結(jié)果，從小到大不同處理相比理想出苗數(shù)分別降低8.57%、9.05%、13.93%、16.57%、20.00%。播種量與成穗率關(guān)系符合數(shù)學(xué)模型y=-0.000 5x3+0.026 3x2-0.437 5x+3.379 4（R2=0.990 8），隨著播種量的增加，成穗率逐漸下降，L-3.75 成穗率最高，L-22.5 成穗率最低，最大值與最小值差異極顯著（P＜0.05）。

表5 不同播種量夏播高粱成穗率比較分析Table 5 Percentage of ear bearing of summer sorghum reacting to different seeding rates

對(duì)不同播種量下晉雜30 號(hào)的產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析，可以得到回歸方程y=0.777 9x3-44.597x2+734.54x+1 466.7（R2=0.987 7）（圖 1）。分析表明，在播種量為 3.75～11.25 kg·hm-2時(shí)，隨著播種量的增加，晉雜30 號(hào)的產(chǎn)量也逐漸增加；超過(guò)11.25 kg·hm-2時(shí)，隨播種量的增加，產(chǎn)量開(kāi)始呈下降趨勢(shì)。

圖1 不同播種量對(duì)夏高粱產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different seeding rates on the yield of summer sorghum

3 討論與結(jié)論

合理的播種量是發(fā)揮群體生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)作物群體結(jié)構(gòu)和植株個(gè)體功能協(xié)調(diào)增益、提高產(chǎn)量的重要途徑。播種量與高粱的生長(zhǎng)發(fā)育息息相關(guān)，在高粱高產(chǎn)高效栽培中起著重要作用。株高是高粱生長(zhǎng)的基本性狀之一，在栽培中，可以用株高的動(dòng)態(tài)變化來(lái)衡量各種技術(shù)措施的成效。王勁松等［10］研究表明，隨著播種量的增加，高粱的株高呈增高趨勢(shì)，播種量越大，株高越高。這是由于高播種量下，高粱的密度也就隨之增大加劇了高粱群體間對(duì)光熱資源的競(jìng)爭(zhēng)，尤其是對(duì)太陽(yáng)光的競(jìng)爭(zhēng)，促使植株長(zhǎng)得更高，以獲取更多的光照。本試驗(yàn)下播種量處于15 kg·hm-2以下時(shí)，株高隨播種量增加而增高，播種量為15 kg·hm-2時(shí)達(dá)到最大，繼續(xù)增大播種量，株高反而減小，可能主要是因?yàn)椴シN量過(guò)大，導(dǎo)致種植密度過(guò)大，使得群體間的競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致單株?duì)I養(yǎng)供應(yīng)不足，尤其是對(duì)氮的需求不夠，導(dǎo)致株高降低，這與李帥［11］的研究結(jié)果一致，玉米的株高隨施氮量的增加而增高。

作物的產(chǎn)量是各個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素相互共同作用的結(jié)果，各個(gè)因素之間也存在不同的相關(guān)性。許多研究表明，播種量對(duì)作物產(chǎn)量有決定性的影響［12～15］。本研究下，隨著播種量的增加，高粱的單株穗重減小，百粒重也隨之減小，不同處理間差異顯著。穗數(shù)的增加可以顯著彌補(bǔ)單株穗粒重和百粒重所造成的損失，但隨著播種量的增加，高粱群體的出苗率逐漸降低，密度增大的同時(shí)加劇了群里內(nèi)各個(gè)植株對(duì)光、溫、水、氣、熱和營(yíng)養(yǎng)等方面的競(jìng)爭(zhēng)，也使得成穗率顯著降低，各因素相互作用，最終使得高粱的產(chǎn)量與播種量的關(guān)系呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，這與劉貴鋒、朱凱、張華文、陸秀娟 、段 有 厚 等 的 研 究 結(jié) 果 趨 勢(shì) 表 現(xiàn) 一 致［16～20］。試驗(yàn)表明，晉雜30 號(hào)播種量和產(chǎn)量的關(guān)系符合方程 y=0.777 9x3-44.597x2+734.54x+1 466.7（R2=0.987 7），播種量為 11.25 kg·hm-2時(shí)，晉雜30 號(hào)的產(chǎn)量有最大值5 294.8 kg·hm-2。對(duì)于播種量與產(chǎn)量的關(guān)系，也有學(xué)者有不同的研究結(jié)果，Mckenzi 等［21］研究發(fā)現(xiàn)，一些作物通常表現(xiàn)為低播種量下產(chǎn)量會(huì)顯著降低，但在超過(guò)了適宜播量，超高的播種量下，產(chǎn)量卻不會(huì)有顯著下降，這可能是因?yàn)檫@些作物耐密性良好。曹倩等［22］指出作物具有氮密互作效應(yīng)，通過(guò)對(duì)小麥播種量和施氮量的綜合研究，發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)小麥的播種量和施氮量，從而獲得高產(chǎn)。王勁松等［23］通過(guò)對(duì)高粱施氮量的研究，發(fā)現(xiàn)氮肥對(duì)高粱增產(chǎn)顯著。本試驗(yàn)只研究了播種量對(duì)夏播高粱產(chǎn)量的影響，對(duì)于施氮量，以及播種量和施氮量共同對(duì)其產(chǎn)量的影響，可以后續(xù)繼續(xù)研究。

近年來(lái)山西省培育的春播高粱品種較多，有晉雜 23 號(hào)［24］和晉雜 102 號(hào)［25］等，但夏播高粱推廣品種少，種植面積小。推廣晉雜30 號(hào)夏播高粱，對(duì)山西省中部地區(qū)實(shí)現(xiàn)一年兩熟耕作制度具有重要意義。探索出晉雜30 號(hào)夏高粱合理的播種量，還應(yīng)對(duì)其最適播期，合理施肥量，合理灌溉時(shí)期，需水量等一系列相關(guān)問(wèn)題做出研究，以構(gòu)建該地區(qū)冬小麥-夏高粱一年兩熟輪作體系，充分合理的利用光熱資源。

產(chǎn)量是栽培的最終目的，可以作為反映作物生長(zhǎng)發(fā)育良好的最重要的指標(biāo)之一。在本次試驗(yàn)下，綜合各種因素，在晉中地區(qū)，晉雜30 號(hào)夏高粱的最適播種量為11.25 kg·hm-2，此時(shí)其密度可達(dá)到每公頃19.1 萬(wàn)株，在此播種量下，其生長(zhǎng)發(fā)育良好并獲得高產(chǎn)，使農(nóng)民增產(chǎn)增收。