朱凱　張飛　柯福來(lái)

摘要：以適合機(jī)械化種植的2個(gè)高粱品種（遼雜37、晉雜34）為試材，研究其種植密度分別為90萬(wàn)、105萬(wàn)、120萬(wàn)、135萬(wàn)、150萬(wàn)、165萬(wàn)株/hm2 時(shí)對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合速率、群體透光率及生育期的影響。結(jié)果表明，遼雜37、晉雜34在種植密度為135萬(wàn)株/hm2時(shí)，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量相互共同作用效果相對(duì)最佳，最有利于獲得較高的產(chǎn)量；產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)的變化最為活躍，穗粒質(zhì)量次之，而千粒質(zhì)量受種植密度影響較小；遼雜37、晉雜34種植密度為135萬(wàn)株/hm2時(shí)，2個(gè)品種的葉面積指數(shù)分別為359、349，光合速率較對(duì)照變化相對(duì)較??；遼雜37、晉雜34這2個(gè)品種的密植潛力存在差異，遼雜37群體的光合速率、葉綠素含量等比晉雜34更具優(yōu)勢(shì)，更具密植潛力。

關(guān)鍵詞：種植密度；機(jī)械化；高粱；光合特性；物質(zhì)積累；遼雜37；晉雜34；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)： S51404文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2017）16-0073-03

收稿日期：2016-01-19

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)（編號(hào)：CARS-06） ；遼寧省特色雜糧創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（編號(hào)：2014201008）；遼寧省農(nóng)業(yè)青年科技人才培養(yǎng)計(jì)劃（編號(hào)：2015022）。

作者簡(jiǎn)介：朱凱（1972—），男，遼寧葫蘆島人，碩士，研究員，主要從事高粱遺傳育種研究。Tel：（024）31021016；E-mail：zhukai72@163com。

通信作者：鄒劍秋，博士，研究員，主要從事高粱遺傳育種研究。Tel：（024）31023997；E-mail：jianqiuzou@126com。

高粱是我國(guó)最重要的禾谷類(lèi)作物之一，具有光合能力強(qiáng)、株形可塑性好、適應(yīng)性廣等優(yōu)良特性。早在20 世紀(jì) 60年代初，高粱在美國(guó)實(shí)現(xiàn)了全程機(jī)械化生產(chǎn)。我國(guó)科研工作者通過(guò)不斷努力，克服了高粱種植勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工成本高等不利因素，目前在我國(guó)很多地區(qū)實(shí)現(xiàn)了高粱的機(jī)械化生產(chǎn)[2-4]。然而，種植密度一直都是限制高粱機(jī)械化生產(chǎn)的重要因素之一，而合理密植是高粱發(fā)揮其產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)的重要保證[5]。高粱在較低密度下，由于單株的營(yíng)養(yǎng)面積大，通風(fēng)透光條件好，從而單穗具有較高的產(chǎn)量，但由于單位面積株數(shù)相對(duì)較少，群體光合物質(zhì)也相對(duì)較少；過(guò)高密度下，高粱會(huì)因通風(fēng)透光條件差，單穗得不到充分生長(zhǎng)發(fā)育而影響其產(chǎn)量。因此，尋求機(jī)械化高粱適宜的密度是挖掘其產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵[6-7]。

國(guó)內(nèi)外有關(guān)不同種植密度對(duì)高粱生長(zhǎng)發(fā)育的影響已有很多報(bào)道，如Mousavi等研究表明，隨種植密度增加，高粱千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)下降，但由于單位面積的穗數(shù)增加，而產(chǎn)量有所增加[8]；焦少杰等試驗(yàn)表明，同一高粱品種不同種植密度間的產(chǎn)量差異極顯著，而含糖量差異不顯著[9]；汪由等研究表明，高粱株高與莖粗呈負(fù)相關(guān)[10]；楊元武等研究表明，隨密度增加，植物主莖的莖粗減小，分蘗數(shù)量下降[11]。這些研究多集中在普通高粱雜交種農(nóng)藝性狀的比較，而對(duì)植株較矮、主要依靠群體增產(chǎn)的機(jī)械化高粱品種在不同密植下的產(chǎn)量及生理指標(biāo)研究報(bào)道極少。本試驗(yàn)對(duì)遼雜37、晉雜34這2個(gè)適宜機(jī)械化栽培的高粱品種采取不同的種植密度，研究不同種植密度對(duì)其產(chǎn)量和光合特性的影響，旨在挖掘機(jī)械化高粱品種的密植潛力，為高粱的機(jī)械化栽培和推廣應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

11試驗(yàn)品種及地點(diǎn)

試驗(yàn)于2015年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試驗(yàn)高梁品種為遼雜37、晉雜34，分別由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所提供。

12試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個(gè)品種設(shè)6個(gè)種植密度，分別為90萬(wàn)、105萬(wàn)、120萬(wàn)、135萬(wàn)、150萬(wàn)、165萬(wàn)株/hm2，以90萬(wàn)株/hm2為對(duì)照（CK），采取裂區(qū)設(shè)計(jì)。每個(gè)處理種植8行，行長(zhǎng)5 m，行距06 m，即每小區(qū)面積24 m2。重復(fù)3次。

13測(cè)定項(xiàng)目與方法

131產(chǎn)量構(gòu)成因素成熟期時(shí)，每小區(qū)去掉兩側(cè)邊行，取中間6行調(diào)查有效穗數(shù)；全部收獲，風(fēng)干脫粒，稱(chēng)質(zhì)量；每處理選取1 000粒稱(chēng)質(zhì)量，重復(fù)3次。計(jì)算穗質(zhì)量，公式為：

穗質(zhì)量（g/穗）=穗粒數(shù)（粒/穗）×粒質(zhì)量（g/粒）。

132光合速率、光照度收獲期時(shí)于晴天上午9：00—11：00，采用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合作用[JP3]測(cè)定系統(tǒng)，采用紅藍(lán)光源，設(shè)定PAR為1 000 μmol/（m2·s）作為測(cè)定光強(qiáng)，測(cè)定各品種群體的上部（株高的下1/3處）、中部（株高1/2處）、下部（株高的上1/3處）葉片的光合速率、光照度；測(cè)量3次，其平均值。

133葉綠素含量灌漿期時(shí)，每處理選取具有代表性的植株10株，采用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)定高粱旗葉下1張葉片的葉綠素含量。

134葉面積指數(shù)成熟期時(shí)，每小區(qū)選取10株具有代表性的植株，用直尺測(cè)定葉長(zhǎng)、葉寬；采用長(zhǎng)寬系數(shù)（075）法，得到單株葉面積，計(jì)算葉面積指數(shù)，公式為：

葉面積指數(shù)=單位面積的綠葉面積總和/單位土地面積×100%。

14統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2003、DPS v750軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2結(jié)果與分析

21不同種植密度對(duì)2個(gè)高粱品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響[HT]

高粱產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量三者共同作用，尋求三者之間理想的平衡關(guān)系是取得高產(chǎn)的關(guān)鍵。由表1可見(jiàn)，不同種植密度對(duì)遼雜37、晉雜34高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成因素具有很大的影響；隨種植密度的增加，高粱產(chǎn)量呈先增加后減少趨勢(shì)；遼雜37、晉雜34的產(chǎn)量均在135萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)到最高，比對(duì)照分別增產(chǎn)2370%、1882%；單位面積穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響相對(duì)最大，對(duì)產(chǎn)量的影響最為活躍，穗質(zhì)量次之，千粒質(zhì)量相對(duì)最小，其中，單位面積穗數(shù)、穗質(zhì)量與產(chǎn)量的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，千粒質(zhì)量與產(chǎn)量相關(guān)性不顯著。

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著（P<005），表2、表3同；表示對(duì)應(yīng)因子與光合速率有極顯著相關(guān)性（P<001）。

22不同種植密度對(duì)2個(gè)高粱品種光合速率的影響

由表2可見(jiàn)，遼雜37、晉雜34這2個(gè)高粱品種在不同種植密度下其光合速率差異較大；隨種植密度的增加，2個(gè)高粱品種3個(gè)部位葉片的平均光合速率值呈下降趨勢(shì)；種植密度為90萬(wàn)～120萬(wàn)株/hm2時(shí)，高粱葉片的光合速率下降幅度相對(duì)較?。环N植密度達(dá)到135萬(wàn)株/hm2時(shí)，與對(duì)照相比，光合速率下降幅度相對(duì)較大，遼雜37 群體上層、中層、下層葉片的光合速率分別比對(duì)照下降115%、128%、137%，晉雜34 分別比對(duì)照下降157%、155%、164%；當(dāng)種植密度達(dá)到150萬(wàn)～165萬(wàn)株/hm2時(shí)，高粱葉片的光合速率下降幅度更為明顯，中、下部葉片光合速率的下降幅度相對(duì)更大。方差分析表明，種植密度、品種對(duì)光合速率的差異F值分別為11836、4245，均達(dá)到極顯著水平，種植密度對(duì)光合速率的影響大于2個(gè)品種自身間的差異。

23不同種植密度對(duì)2個(gè)高粱品種群體內(nèi)光照度的影響

光照度是高粱植株進(jìn)行光能吸收與利用的基礎(chǔ)和保障，建立合理的群體結(jié)構(gòu)、充分利用光能是取得高產(chǎn)的關(guān)鍵。由表3可見(jiàn)，不同種植密度下，高粱群體內(nèi)不同層面的光照度差異較大；隨種植密度的增加，群體上層、中層、下層的光照度均呈下降趨勢(shì)；遼雜37在種植密度為90萬(wàn)～135萬(wàn)株/hm2時(shí)光照度差異相對(duì)較小，當(dāng)種植密度增加到150萬(wàn)、165萬(wàn)株/hm2時(shí)，其平均光照度分別比對(duì)照下降205%、216%；晉雜34在種植密度為90萬(wàn)～120萬(wàn)株時(shí)，3個(gè)層面的光照度平均值差異較小，而當(dāng)種植密度增加到150萬(wàn)、165萬(wàn)株/hm2時(shí)，其光照度分別比對(duì)照下降82%、101%。方差分析表明，種植密度、品種對(duì)群體光照度的差異F值分別為8337、5524，均達(dá)到極顯著水平，說(shuō)明采用適合的品種和合理的種植密度是建立高粱高產(chǎn)群體的2個(gè)關(guān)鍵因素。

24不同種植密度對(duì)2個(gè)高粱品種葉綠素含量的影響[HT]

由圖1可見(jiàn)，隨種植密度的增加，遼雜37、晉雜34的葉綠素含量均呈下降趨勢(shì)，且品種間存在差異；種植密度為90萬(wàn)～120萬(wàn)株/hm2時(shí)，遼雜37、晉雜34的葉綠素含量差異不明顯，遼雜37葉綠素含量高于同一種植密度的晉雜34，而隨種植密度進(jìn)一步增加，遼雜37葉綠素含量下降顯著；種植密度為165萬(wàn)株/hm2時(shí)，遼雜37葉綠素含量明顯低于晉雜34。這說(shuō)明遼雜37葉綠素含量對(duì)種植密度較為敏感，而晉雜34對(duì)種植密度的反應(yīng)相對(duì)差一些，這與品種特性有關(guān)。

24不同種植密度對(duì)2個(gè)高粱品種葉面積指數(shù)的影響

保證群體最佳的葉面積指數(shù)，充分利用土地面積和光能，對(duì)增加群體物質(zhì)積累和促進(jìn)產(chǎn)量形成具有重要意義。由圖2可見(jiàn)，隨種植密度增加，遼雜37、晉雜34的葉面積指數(shù)呈增加趨勢(shì)；種植密度增加到135萬(wàn)株/hm2時(shí)，遼雜37、晉雜34的葉面積指數(shù)相對(duì)較高，分別為359、349，而此時(shí)2個(gè)高粱品種的產(chǎn)量達(dá)到最大， 說(shuō)明此時(shí)高粱葉面積對(duì)群體的光能利

用效果相對(duì)最佳，進(jìn)而促進(jìn)了較高產(chǎn)量的形成。

26不同種植密度對(duì)2個(gè)高粱品種生育期的影響

由圖3可見(jiàn)，隨種植密度增加，遼雜37、晉雜34的生育期均有不同程度的延長(zhǎng)，但遼雜37的生育期延長(zhǎng)不顯著，而晉雜34的生育期延長(zhǎng)存在明顯差異；遼雜37的生育期明顯短于晉雜34。

3結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)遼雜37、晉雜34不同種植密度下產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合速率、群體透光率及生育期的測(cè)定與分析表明，遼雜37、晉雜34均在密度為135萬(wàn)株/hm2時(shí)，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量三者共同作用結(jié)果相對(duì)最佳，最有利于獲得較高的產(chǎn)量，這與王鼐等的研究結(jié)論[5，10]一致；穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量這3個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)變化相對(duì)最為活躍，對(duì)產(chǎn)量影響最大；葉面積指數(shù)隨種植密度的增加而增加，遼雜37、晉雜34的葉面積指數(shù)分別在359、349左右時(shí)更有利于較高產(chǎn)量的形成，這與楊楠等的研究結(jié)果基本一致；隨高粱種植密度的增加，光照度、葉綠素[JP3]含量、光合速率均呈不同程度的下降趨勢(shì)，在種植密度9萬(wàn)～135萬(wàn)株/hm2范圍內(nèi)變化幅度相對(duì)較小，同時(shí)品種間有一定差異，遼雜37在群體光合速率、葉綠素等方面更具優(yōu)勢(shì)。

需說(shuō)明的是，本試驗(yàn)雖然基本明確了遼雜37、晉雜34這2個(gè)高粱雜交種在遼寧地區(qū)適宜的種植密度、群體結(jié)構(gòu)及光能利用特點(diǎn)，但是，由于不同高粱品種對(duì)密度、栽培方式、溫度、水分、光照、土壤水分、肥力等因素的敏感程度會(huì)有所不同，僅選用2個(gè)高粱品種進(jìn)行密度試驗(yàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有必要針對(duì)更多不同類(lèi)型的高粱品種開(kāi)展不同生態(tài)條件下的密度試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[ZK（#]賈東海，王兆木，林萍，等 不同種植密度和施肥量對(duì)新高粱3號(hào)產(chǎn)量及含糖量的影響[J] 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47（1）：47-53

高海燕，程慶軍，高鵬，等 幾個(gè)國(guó)內(nèi)外機(jī)械化栽培高粱品種的性狀比較分析[J] 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（7）：783-787

[3]陳艷麗，田承華，田懷東 國(guó)內(nèi)外高粱種質(zhì)資源形態(tài)性狀與農(nóng)藝性狀的多樣性分析[J] 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（4）：378-382

[4]史紅梅，宋旭東，李?lèi)?ài)軍，等 高粱產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)如何與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械相結(jié)合[J] 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：307-309，356

[5]王鼐，劉紅新，蘇穎，等 吉林省中矮稈高粱雜交種主要性狀分析[J] 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，31（4）：21-23

[6]白志良，王呈祥，王良群，等 高粱空間誘變矮稈突變體變異研究[J] 作物雜志，2008（2）：49-51

[7]楊楠，丁玉川，焦曉燕，等 種植密度對(duì)高粱群體生理指標(biāo)、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響[J] 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2013，3（7）：11-17

[8]Mousavi S R，Seghatoleslami M J，Arefi R Effect of N fertilization and plant density on yield and yield components of grain sorghum under climatic conditions of Sistan[J] Plant Ecophysiology，2012（4）：141-149

[9]焦少杰，王黎明，姜艷喜，等 不同栽培密度對(duì)甜高粱產(chǎn)量和含糖量的影響[J] 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（6）：115-118

[10][ZK（#]汪由，王恩杰，王巖，等 種植密度對(duì)高粱食用雜交種遼雜13生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J] 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（6）：24-27

[11]楊元武，王根軒，李希來(lái)，等 植物密度調(diào)控及其對(duì)環(huán)境變化響應(yīng)的研究進(jìn)展[J] 生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（8）：1813-1821