密度和施肥對茅粱1號高粱光合速率、產(chǎn)量及品質(zhì)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(zhì)（單寧、淀粉含量等）與醬香白酒的釀造品質(zhì)密切相關(guān)。為了提高糯高粱品種茅粱1號的產(chǎn)量及品質(zhì)，滿足優(yōu)質(zhì)醬香白酒的釀造品質(zhì)，在大田生產(chǎn)條件下設(shè)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(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：茅粱1號的產(chǎn)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(biāo)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(diào)控下，A3B3處理產(chǎn)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(guān)鍵詞：高粱;密度;施肥;農(nóng)藝性狀;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號：S514.04文獻(xiàn)標(biāo)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?yàn)樽魑镞z傳育種。E-mail：yabingdong520@126.com。

通信作者：任明見，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事小麥、高粱等作物遺傳育種及栽培技術(shù)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(nóng)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(chǎn)提供動力，同時(shí)高粱在農(nóng)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(zhì)（單寧、淀粉含量等）對醬香白酒的釀造工藝至關(guān)重要。種植密度及施肥量對農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要影響[5]。糯高粱的產(chǎn)量與品質(zhì)不僅受遺傳基因條件的影響，種植密度和施肥水平也是調(diào)控糯高粱優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要措施[6]。

前人研究表明，不同高粱品種達(dá)到最高產(chǎn)量時(shí)，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(yīng)的栽培技術(shù)指導(dǎo)，導(dǎo)致其產(chǎn)量及品質(zhì)較低，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的潛力未能展現(xiàn)。本試驗(yàn)采用茅粱1號優(yōu)良品種，在大田條件下設(shè)置不同的種植密度和施肥水平，旨在獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的糯高粱互作栽培方式，以期為醬香白酒釀造奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)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(xué)農(nóng)學(xué)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(yōu)質(zhì)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(yàn)方法

本試驗(yàn)為二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，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(tǒng)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(shè)置3個(gè)重復(fù)，總共36個(gè)小區(qū)。

本試驗(yàn)于2019年在貴州大學(xué)國家小麥改良中心進(jìn)行。試驗(yàn)田前茬作物為小麥，土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)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(qū)面積為21.6m2（長9m×寬2.4m）。

拖拉機(jī)整地后，起壟溝打窩?；剩追屎外浄剩┉h(huán)施于窩四周。5月26日采用人工直播方式種植，苗期、拔節(jié)期、抽穗期、水后統(tǒng)一以氮肥環(huán)施進(jìn)行追肥。

1.3測定方法

在高粱植株苗期、拔節(jié)期、抽穗期分別于種植區(qū)中部及邊緣隨機(jī)選30株，進(jìn)行株高、葉面積、光合速率測定。于10月15日成熟期逐區(qū)進(jìn)行取樣考種，實(shí)收測產(chǎn)。糯高粱烘干磨粉過篩，測定單寧和淀粉含量[11-15]。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用MicrosoftExcel2016和SPSS軟件20.0版本整理統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1密度和施肥水平對茅粱1號不同生育時(shí)期凈光合速率的影響

從表1可以看出，茅粱1號在3個(gè)生育期內(nèi)，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(gè)時(shí)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(shí)期農(nóng)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(gè)時(shí)期平均株高達(dá)130.12cm。針對種植密度，在不同生育時(shí)期進(jìn)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(xiàn)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(gè)時(shí)期不同施肥水平間的株高存在顯著差異（表2），表現(xiàn)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(xiàn)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(dá)317.98cm2。不同種植密度的葉面積存在顯著差異，表現(xiàn)為A3>A2>A4>A1;不同施肥水平的葉面積存在顯著差異，表現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)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(chǎn)量最高，為6481.74kg/hm2。不同種植密度處理的茅粱1號產(chǎn)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(chǎn)量均出現(xiàn)不同程度的先提高后下降趨勢。不同施肥水平的產(chǎn)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(chǎn)量呈不同程度的上升趨勢。

2.3.1單株產(chǎn)量種植密度與施肥水平對茅粱1號單株產(chǎn)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(chǎn)最高，與其余種植密度的單產(chǎn)均具顯著性差異，從高到低表現(xiàn)為A1>A2>A3>A4。這表明茅粱1號單產(chǎn)隨著種植密度的提高呈現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)隨著施肥水平的提高呈現(xiàn)不同程度的上升。

2.3.2穗粒數(shù)密度與施肥水平對茅粱1號穗粒數(shù)的影響見圖2-B。不同種植密度間的穗粒數(shù)存在顯著性差異，從高到低表現(xiàn)為A1>A2>A3>A4，這表明穗粒數(shù)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(shù)存在顯著性差異，從高到低表現(xiàn)為B3>B2>B1，均高于參照B0，這表明穗粒數(shù)隨著施肥水平的提高呈現(xiàn)不同程度的上升。

2.3.3千粒質(zhì)量密度與施肥水平對茅粱1號千粒質(zhì)量的影響見圖2-C。不同種植密度間茅粱1號的千粒質(zhì)量存在顯著性差異，在種植密度A2處理時(shí)達(dá)到最大值，從高到低表現(xiàn)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(zhì)量呈先上升后下降變化趨勢。不同施肥水平的千粒質(zhì)量同樣存在顯著性差異，且在B3處理達(dá)到最大值，從高到低表現(xiàn)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(zhì)量隨著施肥水平的提高呈現(xiàn)不同程度的上升。

2.3.4有效穗數(shù)種植密度與施肥水平對茅粱1號有效穗數(shù)的影響見圖2-D。不同種植密度和施肥水平間的穗粒數(shù)均存在顯著性差異，在種植密度與施肥水平分別表現(xiàn)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(shù)均表現(xiàn)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(zhì)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?？芍N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(xiàn)為A2>A4>A1>A3，表明隨著種植密度的提高，單寧含量表現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(dá)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)量及品質(zhì)部分指標(biāo)相關(guān)性分析

由表3可知，產(chǎn)量與穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量和總淀粉含量均呈顯著正相關(guān);與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)。有效穗數(shù)與穗質(zhì)量、單寧含量、穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)。穗質(zhì)量與支鏈淀粉呈顯著正相關(guān);與單寧含量呈負(fù)相關(guān)。千粒質(zhì)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(guān)，表明淀粉含量提高千粒質(zhì)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(fù)相關(guān)，說明單寧存在于高粱表皮內(nèi)，表皮與淀粉含量呈反比?？偟矸酆颗c直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)。直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)。說明茅粱1號可以通過提高穗數(shù)（種植密度）達(dá)到增產(chǎn)目的;在一定范圍內(nèi)適當(dāng)降低種植密度可提高其品質(zhì)（單寧含量、淀粉含量）。

3結(jié)論與討論

糯高粱主要農(nóng)藝性狀與其產(chǎn)量及品質(zhì)密切相關(guān)，主要農(nóng)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(diào)控糯高粱主要農(nóng)藝性狀的關(guān)鍵因素[16-17]。蔣進(jìn)等研究結(jié)果表明，南麥618的有效穗數(shù)在單位面積下隨著種植密度的提高呈上升趨勢;穗粒數(shù)和千粒質(zhì)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(xiàn)為先升高后降低，可通過密度和施肥措施改善高粱葉片結(jié)構(gòu)，提高光合能力，達(dá)到增產(chǎn)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(xiàn)為先上升后下降變化趨勢。高粱葉片是植株進(jìn)行光合作用的重要部分。在生長發(fā)育過程中，光合作用強(qiáng)弱是影響作物籽粒產(chǎn)量的重要因素[20]。糯高粱的農(nóng)藝性狀與施肥水平密切相關(guān)，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(jié)果[21]一致。

合理調(diào)整種植密度是控制高粱產(chǎn)量的重要因素，通過提高種植密度能達(dá)到增產(chǎn)目的[22]。蔣艷偉研究表明，根據(jù)農(nóng)作物特征合理調(diào)整種植密度是提高產(chǎn)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(chǎn)量呈先上升后下降趨勢[18]。本試驗(yàn)通過探究不同種植密度和施肥水平對糯高粱產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，得出隨著種植密度的增加，茅粱1號產(chǎn)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(chǎn)量呈上升趨勢。表明適當(dāng)調(diào)整種植密度和施肥水平均可不同程度地提升糯高粱的產(chǎn)量。表3顯示，總淀粉和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，這與依兵通過增加總淀粉含量達(dá)到增產(chǎn)目的研究結(jié)果[24]一致。本研究數(shù)據(jù)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(yán)重，高粱在種植密度較小時(shí)單寧及干物質(zhì)的積累較多的研究結(jié)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(zhì)的積累存在一定上升空間。適宜的密度是糯高粱高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要措施。隨著種植密度和肥料的增加，糯高粱的產(chǎn)量呈先上升后下降趨勢。在貴州地區(qū)，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(shí)，糯高粱茅粱1號的產(chǎn)量最高，為6481.74kg/hm2，其單寧含量、淀粉含量等品質(zhì)均達(dá)到醬香白酒釀造工藝標(biāo)準(zhǔn)。

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