吳宏生

（遼寧省旱地農(nóng)林研究所，遼寧 朝陽 122000）

高粱是一種短日照異花授粉作物，具有抗旱、抗?jié)骋约澳望}堿等特征，光合效率較高，在我國(guó)廣泛種植，主要分布在內(nèi)蒙古、吉林以及四川西部。高粱原產(chǎn)于熱帶地區(qū)，生長(zhǎng)階段需要充足的陽光，具有較高的生物學(xué)產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。

1 研究背景

高粱是重要的禾谷類作物，總產(chǎn)量?jī)H次于玉米、小麥、水稻以及大麥。其抗旱性與適應(yīng)性較強(qiáng)，可以廣泛種植于干旱、半干旱地區(qū)。我國(guó)高粱主要種植于東北地區(qū)、華北地區(qū)、西北地區(qū)以及黃河流域等溫帶地區(qū)。高粱是一種光合效率較高的農(nóng)作物，具備較高的生物學(xué)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

高粱產(chǎn)量涉及品種、氣候、栽培措施等諸多影響因素。種植密度是影響種植工作的重要因素之一，科學(xué)合理的密度設(shè)置可以構(gòu)建良好的群體結(jié)構(gòu)類型，獲得可觀的光合面積。在種植工作中應(yīng)降低漏光損失率，提升光能利用率，提升農(nóng)作物產(chǎn)量。對(duì)高粱種植密度的研究發(fā)現(xiàn)，其對(duì)農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量以及構(gòu)成因素等具有重要影響[1]。部分研究報(bào)告指出，在特定期間內(nèi)提升種植密度可以有效提升高粱產(chǎn)量，但超過一定限度會(huì)導(dǎo)致粒重明顯下降，產(chǎn)量降低。因此，在種植過程中，需合理調(diào)整種植密度，調(diào)節(jié)穗數(shù)及粒重等，構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，增加種植數(shù)量，擴(kuò)大種植規(guī)模。

在作物品種的高產(chǎn)潛力研究中發(fā)現(xiàn)，作物產(chǎn)量與群體的光合性能關(guān)聯(lián)密切。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平不斷提高，作物診斷技術(shù)得以優(yōu)化。利用面積指數(shù)可以評(píng)價(jià)處理作物的生長(zhǎng)速率和群體之間的生理指標(biāo)，是一種評(píng)價(jià)作物最佳生理生態(tài)指標(biāo)的模式。不同作物品種以及種植密度會(huì)對(duì)群體生理指標(biāo)產(chǎn)生影響。

2 種植密度與產(chǎn)量研究

高粱產(chǎn)量會(huì)受到品種、環(huán)境以及栽培措施等諸多因素影響。隨著種植技術(shù)的發(fā)展，高粱單產(chǎn)大幅提高，其中種植密度是有效提高產(chǎn)量的關(guān)鍵要素[2]。部分學(xué)者分析不同種植密度下高粱品種葉片光合作用得出，不同基因型的耐密性不同，各品種葉面積指數(shù)以及光合速率可以在灌漿期間得到最大化的處理效果。可溶性糖含量通常可以在吐絲期實(shí)現(xiàn)最佳效果。種植密度會(huì)直接影響不同時(shí)期的高粱群體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致高粱群體對(duì)光溫資源的利用率、干物質(zhì)的積累能力以及籽粒的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。

部分學(xué)者提出，種植密度不斷增加會(huì)提高群體干物質(zhì)的質(zhì)量和產(chǎn)量，但會(huì)明顯控制單株干物質(zhì)的質(zhì)量與產(chǎn)量，同時(shí)提升葉片對(duì)于干物質(zhì)的積累?，F(xiàn)階段，種植密度的提升會(huì)對(duì)其后續(xù)生長(zhǎng)產(chǎn)生一定影響。分析栽培密度發(fā)現(xiàn)，提升葉面積指數(shù)可以調(diào)整植物生長(zhǎng)過程中的源庫比關(guān)系，最大程度提升光合作用，提高作物群體品質(zhì)[3]。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于種植密度的研究主要傾向于植物籽粒、莖稈品質(zhì)等方面，以此明確對(duì)作物生理生化方面的直接反應(yīng)。但研究方向比較單一，研究的作物種類主要集中于玉米、水稻以及小麥，對(duì)大田高粱種植密度與產(chǎn)量之間的研究不深入，相關(guān)文獻(xiàn)較少。文章基于對(duì)高粱種植密度與產(chǎn)量的有效研究，提出相應(yīng)的研究?jī)?nèi)容，為后續(xù)提升高粱單產(chǎn)提供技術(shù)支持。

3 材料與方法

3.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用晉雜23 號(hào)高粱，其株型緊湊、適宜密植，是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所提供的農(nóng)作物。

3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地種植密度分別為4.5 萬株/hm2、7.5 萬株/hm2、10.5 萬株/hm2以及13.5 萬株/hm2，分別用A1、A2、A3、A4 編號(hào)表示。試驗(yàn)過程中采用隨機(jī)區(qū)組排列方式，保障每個(gè)地區(qū)進(jìn)行3 次重復(fù)試驗(yàn)，生育期開展兩次除草、灌水和農(nóng)藥噴灑工作。

3.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)過程中需在拔節(jié)期、大喇叭口期、挑旗期、抽穗期、揚(yáng)花期以及灌漿期進(jìn)行相應(yīng)的處理。每一種植區(qū)域均代表特定植株數(shù)量，工作人員需使用卷尺測(cè)量植株，用游標(biāo)卡尺測(cè)定植株基部的莖粗。全生育期間需對(duì)高粱植株的不同器官進(jìn)行分解處理。測(cè)定干物質(zhì)積累的過程中，需針對(duì)性分析調(diào)查測(cè)定的生物學(xué)產(chǎn)量。

3.4 數(shù)據(jù)分析

采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，需使用LSD 軟件統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)，處理平均值間的差異性。

4 結(jié)果與分析

4.1 種植密度對(duì)高粱生長(zhǎng)的影響

拔節(jié)期至開花期，隨著柱高的增長(zhǎng)，高粱生長(zhǎng)較為平穩(wěn)。不同生育期間隨著種植密度的提升，株高會(huì)顯著提高。特別是大喇叭口期，不同的種植密度會(huì)直接影響產(chǎn)量。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種植密度會(huì)對(duì)高粱株高與莖粗產(chǎn)生明顯影響[4]。

高粱生育期會(huì)不斷積累干物質(zhì)，抽穗期達(dá)到最大生長(zhǎng)量，后續(xù)揚(yáng)花期逐漸平穩(wěn)。種植后81 d 內(nèi)，干物質(zhì)積累量不會(huì)受到種植密度影響，但81 d 后干物質(zhì)積累量與之前相比會(huì)有明顯差異。同時(shí)，隨著種植密度的提升，高粱單株干物質(zhì)和積累量呈明顯下降的趨勢(shì)，低密度下的單株高粱干物質(zhì)積累量比較明顯[5]。

4.2 種植密度對(duì)高粱群體的影響

4.2.1 種植密度與葉面積指數(shù)

隨著高粱的生長(zhǎng)，葉面積指數(shù)明顯提升。播種70 d后高粱的葉面積達(dá)到最大值，之后呈明顯下降趨勢(shì)。隨著種植密度的提升，高粱葉面積指數(shù)上升，大喇叭期差異尤為明顯。由此可見，高粱的葉面積指數(shù)會(huì)受到植株種植密度的影響，主要原因在于生長(zhǎng)過程中不同種植密度下的光照、水分以及養(yǎng)分等資源發(fā)生了明顯改變[6]。

4.2.2 種植密度與光合勢(shì)

分析高粱整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的提升，高粱的光合勢(shì)呈明顯增加的態(tài)勢(shì)，灌漿期群體光合勢(shì)達(dá)到最大值。

4.2.3 種植密度與光照強(qiáng)度和透光率

分析群體光照強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，從植株的頂部到植株的底部群體光照強(qiáng)度呈較為明顯的下降趨勢(shì)。在較高的種植密度下，隨著種植密度的提升，會(huì)出現(xiàn)光照強(qiáng)度不斷下降的情況。

分析高粱群體透光率發(fā)現(xiàn)，群體光照強(qiáng)度與自然光照強(qiáng)度密切相關(guān)。不同位置植株的透光率存在明顯差異，隨著種植密度的增加，高粱植株的各個(gè)部位透光率均會(huì)降低。在高粱種植過程中，種植密度的增加會(huì)導(dǎo)致群體透光率明顯降低[7]。

4.2.4 種植密度與凈同化率

高粱群體凈同化率分析結(jié)果顯示，隨著高粱不斷生長(zhǎng)，群體凈同化率呈現(xiàn)較為明顯的M型雙峰曲線發(fā)展趨勢(shì)，不同生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)凈同化率均明顯不同。分析不同種植密度下高粱群體凈同化率發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的提升，高粱群體中的凈同化率明顯下降，但是實(shí)際差異不明顯。高粱灌漿期之后，受不同種植密度的影響，凈同化率保持一致[8]。

4.2.5 種植密度與生長(zhǎng)率

高粱生長(zhǎng)階段，生長(zhǎng)率是重點(diǎn)考量對(duì)象。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同生長(zhǎng)階段高粱的生長(zhǎng)速率不一致。高粱種植密度的提升會(huì)導(dǎo)致高粱群體生長(zhǎng)率呈明顯的遞減趨勢(shì)。特別是在播種期之后，高粱群體生長(zhǎng)率會(huì)達(dá)到最大值。同時(shí)，該時(shí)期的曲線變化以及群體生長(zhǎng)干物質(zhì)積累量均保持在相應(yīng)范圍內(nèi)[9]。

4.3 種植密度對(duì)高粱產(chǎn)量的影響

研究和分析相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同的種植密度會(huì)對(duì)高粱產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成造成直接影響，種植密度不斷增加使得產(chǎn)量明顯提升。分析高粱籽粒的產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，籽粒的產(chǎn)量在A1～A3 會(huì)發(fā)生明顯的增加趨勢(shì)。但是超過這個(gè)階段后，隨著種植密度的加大，籽粒產(chǎn)量呈明顯的下降趨勢(shì)。收獲指數(shù)也會(huì)隨著種植密度提升，呈明顯的下降趨勢(shì)。從產(chǎn)量構(gòu)成的角度分析，隨著種植密度提升，單位面積的穗數(shù)明顯提升[10]。

4.4 種植密度與高粱群體指標(biāo)

研究種植密度與高粱群體指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，兩者之間具有較為明顯的關(guān)系。楊花期高粱種植密度提升之后會(huì)導(dǎo)致葉面積指數(shù)以及群體光合勢(shì)受到明顯影響，在透光率、群體生長(zhǎng)率以及凈同化率方面，會(huì)出現(xiàn)明顯的負(fù)面影響[11]。

5 試驗(yàn)分析與研究

科學(xué)合理調(diào)整種植密度可優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)群體，實(shí)現(xiàn)個(gè)體生長(zhǎng)的調(diào)整，解決穗數(shù)、粒重之間的關(guān)聯(lián)和矛盾問題，極大提升群體的生產(chǎn)力，利用較為合理的群體實(shí)現(xiàn)對(duì)種植工作的調(diào)整。當(dāng)前，學(xué)者普遍認(rèn)為提升種植密度可以有效增加單位面積的穗數(shù)，但穗粒數(shù)和千粒重會(huì)下降，單株籽粒的產(chǎn)量也會(huì)呈下降趨勢(shì)，群體籽粒的產(chǎn)量會(huì)發(fā)生波動(dòng)。

為了確定適合的種植密度，相關(guān)人員要詳細(xì)勘查當(dāng)?shù)胤N植環(huán)境，合理調(diào)整土壤條件、生產(chǎn)條件以及品種特性等諸多因素，有效開展種植工作。另外，在農(nóng)作物的產(chǎn)量分析中，需重視光合作用，絕大部分作物受光合作用的影響，會(huì)產(chǎn)生有機(jī)物，增加產(chǎn)量[12]。

為了提升光合效率，需明確群體指標(biāo)，分析葉面積指數(shù)、葉片光合勢(shì)以及凈同化率。葉面積指數(shù)是能直接反映植物群體生長(zhǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo)，其數(shù)值大小與最終產(chǎn)量密切相關(guān)。在特定范圍中，作物產(chǎn)量會(huì)隨著種植葉面指數(shù)增加，增加到特定限度后，會(huì)導(dǎo)致田間出現(xiàn)光照不足的問題，從而降低光合效率，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。光合勢(shì)的分析過程是綜合考量綠葉面積與光合作用時(shí)間的過程。凈同化率是對(duì)光合作用以及呼吸消耗能量的綜合性評(píng)定，保持較高凈同化率會(huì)提升高粱作物同化產(chǎn)物的積累能力。群體光合指標(biāo)是評(píng)價(jià)農(nóng)作物的重要綜合性參數(shù)[13]。

高粱株高是十分重要的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。隨著種植栽培工作的開展，有關(guān)人員通常利用株高動(dòng)態(tài)性分析莖粗大小，并采用多種衡量技術(shù)手段評(píng)估作物生長(zhǎng)狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的提升，高粱株高越來越高，莖粗逐漸降低。在種植密度較低的情況下，高粱株高會(huì)越來越低，莖會(huì)越來越粗。高粱拔節(jié)期，株高明顯增加，直到開花期結(jié)束。開花期之后株高達(dá)到最大值，并保持穩(wěn)定。種植密度的提升會(huì)對(duì)高粱植株的干物質(zhì)積累產(chǎn)生積極作用，但若種植密度較大，會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)積累水平降低[14-15]。

作物群體葉面積是影響作物光合效率的重要因素，也是提升作物光合效率和水分利用效率的重要考量?jī)?nèi)容[16]。研究發(fā)現(xiàn)，增加植物的種植密度會(huì)使得高粱的總體葉面積指數(shù)提升，但超過特定的種植密度會(huì)導(dǎo)致葉面積指數(shù)下降。因此，在實(shí)際研究過程中，需確定合理密度范圍，確保高粱健康生長(zhǎng)[17]。揚(yáng)花期高粱種植密度會(huì)與葉面積指數(shù)、葉片光合勢(shì)呈現(xiàn)明顯的正比關(guān)系，但對(duì)透光率、作物生長(zhǎng)率具有一定的負(fù)面影響，與生物產(chǎn)量以及籽粒產(chǎn)量具有一定聯(lián)系[18]。

6 結(jié)束語

文章通過綜合群體生理指標(biāo)的方式，對(duì)高粱產(chǎn)量和種植密度之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)分析，全面了解到高粱生長(zhǎng)過程中的各種影響要素，以此滿足相應(yīng)的種植分析需求，為相關(guān)研究人員提供種植參考，最大化提升高粱種植產(chǎn)量。