栽培方式對高粱生長發(fā)育、產量及產量構成因子的影響

蓋志佳 劉婧琦 蔡麗君 張敬濤 姜艷喜 焦少杰 李如來 王雪潔谷 維張俐俐

（1 黑龍江省農業(yè)科學院佳木斯分院，佳木斯 154007；2 黑龍江省農業(yè)科學院作物資源研究所，哈爾濱 150086；3 黑龍江省農業(yè)科學院，哈爾濱 150086；4 黑龍江省農業(yè)科學院植物保護研究所，哈爾濱 150086）

高粱是自1949 年以來生產變化最大的作物之一，由過去的北方地區(qū)主要糧食作物逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在局部地區(qū)種植的主作釀造原料的小雜糧作物[1]。高粱具有耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿、適應性廣等特點，是我國干旱和半干旱地區(qū)重要的糧食和釀造原料作物，是當前農業(yè)生產調整結構、轉變生產方式的理想作物之一。高粱是黑龍江省三江平原地區(qū)重要的經(jīng)濟作物，種植效益較高。近幾年農民種植高粱的積極性不斷提高，但是高粱產量不理想，種植收益持續(xù)提高遭遇瓶頸。高粱窄行密植栽培技術給高粱產業(yè)帶來了曙光，選擇好品種后，掌握科學種植高粱的栽培方式就變得尤為重要。種植方式是對高粱籽粒產量影響較大的栽培技術因子。通過改變種植方式來協(xié)調個體之間的矛盾，使群體內競爭達到最小，更充分地利用環(huán)境資源，有效改善群體內部小氣候，進而獲得高產。黑龍江省高粱種植模式主要有65cm 壟上2 行和130cm 大壟3 行或4 行這兩種主要種植模式。關于不同栽培方式對高粱籽粒產量影響的研究在黑龍江省尚未見報道。本試驗以合雜1 號高粱為試驗材料，研究不同栽培方式（大壟3 行和小壟2 行）對高粱生長發(fā)育、農藝性狀、產量構成因子及產量的影響，以期為黑龍江省三江平原地區(qū)高粱高產栽培提供依據(jù)和參考，為農民增收提供技術支撐，提高農民種植高粱的收益和積極性，進而助力鄉(xiāng)村振興。

1 材料與方法

1.1 試驗材料選用高粱新品種合雜1 號[2]為研究材料，試驗材料由黑龍江省農業(yè)科學院佳木斯分院提供。

1.2 試驗地點與試驗設計試驗于2020 年在黑龍江省農業(yè)科學院佳木斯分院試驗示范基地進行（46°18′N，130°22′E），本地區(qū)屬于寒溫帶大陸性季風氣候，雨熱同期，無霜期130d 左右，≥10℃活動積溫2500℃左右，平均年降雨量500mm 左右。

本試驗采用隨機區(qū)組設計，設置兩種高粱栽培方式，分別為130cm 大壟3 行（小行距40cm）和65cm 小壟2 行（小行距10cm），保苗密度19 株/m2，每個處理3 次重復。小區(qū)行長20m、寬5.2m，小區(qū)面積104m2。前茬作物為大豆，土壤類型為草甸黑土，土壤肥力均勻，0～20cm 土壤的pH 值為6.98，每kg 土壤有機質含量29.67g、全氮含量1.92g、全磷含量1.54g、全鉀含量25.82g、速效磷含量36.58mg、堿解氮含量126.82mg、速效鉀含量118.25mg。5 月15日播種，9 月25 日收獲。

1.3 測定項目與方法在拔節(jié)期、挑旗期、開花期和成熟期測定高粱葉片干重、穗干重、葉面積和葉片葉綠素含量，并計算高粱葉片比葉重。每個處理取3 次重復，每個重復連續(xù)取有代表性的高粱植株5株，測定高粱葉片形態(tài)生理指標。

高粱葉片及穗干重采用烘干重法，高粱葉面積采用葉面積儀測定，高粱葉片葉綠素含量采用便攜式SPAD-502 葉綠素測定儀測定，比葉重=葉片干重/葉面積。成熟期每個處理連續(xù)取10 株高粱測定株高，然后進行考種測定高粱穗長、穗粒數(shù)、千粒重；每個處理取3 個點，每點5m2，脫粒測定高粱籽粒產量和水分，同時按標準水分（14%）折算高粱籽粒產量。

1.4 數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003 軟件進行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，采用DPS 7.05 軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 栽培方式對高粱葉片干重的影響從表1 可知，130cm 大壟3 行和65cm 小壟2 行處理的高粱葉片干重在整個生育時期呈先增加再降低的趨勢，在挑旗期高粱葉片干重最高，隨著高粱的生長發(fā)育葉片干重在挑旗期后開始降低，這一方面與高粱部分葉片衰老有關，另外一方面也與干物質向高粱穗部轉移有關；通過方差分析發(fā)現(xiàn)，栽培方式對高粱葉片干重影響顯著（P<0.05），130cm 大壟3 行處理在各生育時期高粱葉片干重均顯著高于65cm 小壟2 行處理，這可能與130cm 大壟3 行處理的高粱植株群體分布更合理有關。在高粱拔節(jié)期、挑旗期、開花期和成熟期，130cm 大壟3 行處理較65cm 小壟2 行處理的葉片干重分別增加8.37%、7.07%、13.82%和9.48%。

表1 栽培方式對高粱葉片干重的影響 （g/株）

2.2 栽培方式對高粱葉面積的影響葉面積是衡量作物地上部分生長狀態(tài)的重要指標之一。從表2可知，130cm 大壟3 行和65cm 小壟2 行兩種種植方式的高粱葉面積在整個生育時期呈先增加再降低的趨勢，在挑旗期葉面積最高；方差分析結果表明，栽培方式對拔節(jié)期、挑旗期高粱葉面積影響不顯著（P>0.05）；而在開花期、成熟期，130cm 大壟3 行處理的葉面積顯著高于65cm 小壟2 行處理（P<0.05），這可能與開花期出現(xiàn)了干旱天氣有關，130cm 大壟3 行處理抗旱保墑效果要好于65cm 小壟2 行處理。

表2 栽培方式對高粱葉面積的影響 （cm2/株）

2.3 栽培方式對高粱葉綠素含量的影響葉綠素含量是衡量葉片光合作用的重要指標之一。從表3 可知，130cm 大壟3 行和65cm 小壟2 行兩種種植方式的高粱葉片葉綠素含量在整個生育時期呈先增加再降低的趨勢，在開花期葉片葉綠素含量最高，在成熟期高粱葉片雖然具備功能，但是葉綠素含量均降低；方差分析結果表明，在拔節(jié)期、挑旗期和開花期不同栽培方式對高粱葉片葉綠素含量影響顯著（P<0.05），這可能與130cm 大壟3 行處理的高粱植株群體分布更合理有關。在拔節(jié)期、挑旗期、開花期130cm 大壟3 行處理較65cm 小壟2 行處理的葉片葉綠素含量分別增加4.50%、6.66%和6.14%。

表3 栽培方式對高粱葉片葉綠素含量的影響（SPAD）

2.4 栽培方式對高粱比葉重的影響比葉重也是衡量葉片光合作用的重要指標之一。從表4 可知，130cm 大壟3 行和65cm 小壟2 行兩種種植方式的高粱比葉重在整個生育時期呈先增加再降低的趨勢，在開花期比葉重值最高；方差分析結果表明，在拔節(jié)期、挑旗期、開花期、成熟期不同栽培方式對高粱比葉重影響顯著，130cm 大壟3 行處理比葉重顯著高于65cm 小壟2 行處理。在拔節(jié)期、挑旗期、開花期和成熟期130cm 大壟3 行處理較65cm 小壟2行處理的比葉重分別增加4.39%、5.01%、5.94%和5.22%。

表4 栽培方式對高粱比葉重的影響 （g/m2）

2.5 栽培方式對高粱穗干重的影響在開花期和成熟期測定了高粱穗干重，高粱穗干重在一定程度上也能反映產量的高低。方差分析結果表明（表5），栽培方式對高粱穗干重影響顯著，在各時期130cm大壟3 行處理穗干重均顯著高于65cm 小壟2 行處理，這可能與130cm 大壟3 行處理的高粱植株群體分布更合理有關；此外，也可能與高粱開花期出現(xiàn)了干旱天氣有關，130cm 大壟3 行處理抗旱保墑效果要好于65cm 小壟2 行處理。

表5 栽培方式對高粱穗干重的影響 （g/株）

2.6 栽培方式對高粱籽粒產量、產量構成因子以及農藝性狀的影響從表6 可知，栽培方式對高粱籽粒產量、產量構成因子影響顯著，而對高粱株高、穗長2 個農藝性狀影響不顯著。130cm 大壟3 行處理的千粒重、穗粒數(shù)顯著高于65cm 小壟2行，因此130cm 大壟3 行處理的高粱籽粒產量為636.25kg/667m2，65cm 小壟2 行處理高粱籽粒產量為605.25kg/667m2，130cm 大壟3 行處理的高粱籽粒產量顯著高于65cm 小壟2 行處理高粱產量，增產率為5.12%。在高粱生育期間，開花期出現(xiàn)了階段性干旱，干旱持續(xù)時間較長，嚴重限制了高粱產量的提高，而130cm 大壟3 行處理的保水保墑效果要好于65cm 小壟2 行處理，所以130cm 大壟3 行處理的千粒重和穗粒數(shù)顯著高于65cm 小壟2 行處理。

表6 栽培方式對高粱籽粒產量、產量構成因子以及農藝性狀的影響

3 結論與討論

作物的生長發(fā)育、產量及品質受到如品種、環(huán)境、栽培措施等諸多因素的影響，而行距是提升作物產量的重要栽培措施之一。高粱大壟窄行密植栽培技術是在選用耐密抗倒品種的基礎上，以品種為核心，以技術為突破口，通過縮小行距，增加株距，增加單位面積種植株數(shù)，促進高粱群體結構合理，提高葉片光能利用率，最終實現(xiàn)高粱增產的一項高產栽培技術[3]。合理的配置方式能夠改善植株對資源的利用，合理的行距可促進作物的生長發(fā)育，最大化地利用光、溫、水、養(yǎng)分等農業(yè)自然資源，進而提高作物產量。研究表明調整行距可以改善作物冠層內的光照、溫度、氣體和濕度等自然因素，對于植株群體冠層結構的構建起重要作用，可以影響作物植株個體長勢和光合效率，有利于提升作物產量[4-5]。

大豆栽培方式方面報道較多，如65cm“三壟栽培”模式[6]、130cm“大壟密”模式[7]和“暗壟密”模式[8]等。李瑞平等[9]研究結果表明，大豆壟上3窄行密植方式的葉面積指數(shù)、光合勢、光合速率、比葉重以及葉綠素含量均高于壟上2 行和1 行栽培方式處理，壟上3 行處理較后兩者分別增產4.1%和11.1%。植株在田間的分布更均勻、更合理可能是大壟密植栽培方式較小壟密植增產的原因之一。高粱栽培方式在黑龍江省之外的其他地區(qū)有相關研究和報道。肖繼兵等[10]研究指出，適宜種植密度下，寬窄行種植方式較等行距種植方式可有效改善冠層透光率，增加群體葉面積指數(shù)，擴大光合作用面積，提高葉片尤其是中下層葉片光合性能，這是實現(xiàn)作物群體結構和植株個體功能協(xié)同增益和經(jīng)濟產量提高的重要途徑。辛宗緒等[11]研究發(fā)現(xiàn)二比空（種2行空1 行）和大壟雙行種植方式有助于矮稈高粱光合條件的改善，可作為遼西地區(qū)矮稈高粱高產首選的種植方式。

不同栽培方式對黑龍江高粱籽粒產量影響的研究未見報道。本研究結果表明130cm 大壟3 行處理的高粱籽粒產量顯著高于65cm 小壟2 行處理。從產量構成的角度來分析，130cm 大壟3 行處理的千粒重、穗粒數(shù)顯著高于65cm 小壟2 行處理，進而實現(xiàn)了130cm 大壟3 行處理產量顯著高于65cm 小壟2 行處理。從高粱生長發(fā)育角度來分析，130cm大壟3 行處理葉片干重、葉面積、葉片葉綠素含量、比葉重以及穗干重明顯高于65cm 小壟2 行處理，這為130cm 大壟3 行處理較高產量的形成奠定了基礎。從群體結構角度分析，130cm 大壟3 行處理的植株分布均勻，光能利用利率較高，所以產量會更好。從兩種栽培方式的各自優(yōu)勢來分析，2020 年在高粱開花期出現(xiàn)了階段性干旱，這種干旱稱之為“卡脖旱”，對高粱籽粒產量形成極為不利，130cm 大壟3 行處理抗旱保墑效果更好，所以該處理高粱籽粒產量更高。本研究為黑龍江省高粱高產栽培提供參考和依據(jù)。在生產中應根據(jù)不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特點、土壤類型等選擇不同的種植方式，進行多點、多年和多品種試驗以及栽培方式對高粱品質、根系生長發(fā)育的影響等相關研究，為高粱高產栽培技術的應用推廣奠定堅實的基礎，做到一個高粱品種配套一個高產栽培技術。