密度对矮秆早熟高粱新品种‘吉杂141’的产量及产量性状的影响

申晓慧，冯鹏，李如来，陈冰嬬，姜成，郑海燕，李增杰，李志民

（1黑龙江省农业科学院佳木斯分院，黑龙江佳木斯154007；2佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯154007；3吉林省农科院作物育种研究所，吉林公主岭130124）



密度对矮秆早熟高粱新品种‘吉杂141’的产量及产量性状的影响

申晓慧1，冯鹏1，李如来1，陈冰嬬3，姜成2，郑海燕1，李增杰1，李志民1

（1黑龙江省农业科学院佳木斯分院，黑龙江佳木斯154007；2佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯154007；3吉林省农科院作物育种研究所，吉林公主岭130124）

合理的种植密度有利于提高高粱的生产潜力。本试验为了阐明矮秆早熟高粱品种‘吉杂141’在佳木斯地区的合理播种密度，在大田试验条件下，设置了15万、20万、25万、30万、35万株/hm24种播种密度，研究不同密度对产量及产量性状的影响。结果表明：随着种植密度的增大，叶面积指数增加，叶绿素含量下降，株高差异不显著，穗长、穗粗逐渐下降，生物产量随着密度的增加而增加，千粒重和单穗重对产量影响最大，二者与产量均呈正相关关系。在佳木斯地区，‘吉杂141’最适播种密度为20万株/hm2，产量可达到9183.00 kg/hm2。为该品种在本地的推广和应用提供了理论依据和技术支撑。

高粱；栽培密度；农艺性状；生产潜力；产量

0　引言

作物对营养和水分吸收与密度的大小有着直接的关系，在不同密度条件下，群体间的光合作用速率、叶绿素含量、二氧化碳的田间浓度等都受到直接影响，导致作物在光合作用、产量及抗逆性方面的不同［1］。种植密度对高粱产量和植株生育有很多影响［2-3］。种植密度不同，高粱的株高、穗粗、单穂重等方面存在较大差别，导致产量的差异。郑庆福［4］等对甜高粱的研究结果表明，分蘖数在不同种植密度下生育前期消长明显，而株高、叶面积指数（LAI）、茎叶比、光合色素含量和干物质积累生育后期差异显著；种植密度在20万株/hm2时可较好地协调群体与个体的生长，茎秆的鲜干、重及蛋白含量都能达到较高水平；还有研究认为，密度与群体关系紧密，作物产量的提高主要依靠适宜的增加密度而不是靠提高单株产量［5-6］。赵国平［7］认为，由于高粱的密度影响群体建成，进而影响籽粒产量。也有人认为，种植密度不仅影响到高粱植株生长发育和产量、而且密度的设置要随不同品种及土壤肥力不同而不同［8-11］。

作物的生产不是个体表现，而是一个种群过程。作物高产潜力的发挥与群体有着密切的关系［12-14］。近年来，随着作物诊断技术的迅猛发展，用LAI、群体叶片光合势（LAD）、叶绿素含量（SPAD值）等群体生理指标来评价作物的群体收到越来越多学者关注［15-17］。然而不同品种、不同土壤条件及气候因素对群体生产性能将产生较大的影响［18］。本研究笔者选用‘吉杂141’高粱为试验材料，采用大田小区试验，探讨不同种植密度条件下，群体生理指标及产量因素对产量的影响，以期为黑龙江省地区高粱新品种的推广及高产、高效栽培技术提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验设计

试验于2015年在黑龙江省农科院佳木斯分院高粱试验田中进行，试验地前茬作物为大豆，土壤为草甸黑土，土壤基础肥力：有机质含量2.54%，碱解氮85.7 mg/kg，有效磷63.1 mg/kg，速效钾74.6 mg/kg，全氮含量0.16%，全磷含量0.17%，全钾含量3.57%，pH 6.7。小区面积6.0 m×5.0 m，垄宽0.65m，设置密度为15万、20万、25万、30万、35万株/hm2，分别用D1、D2、D3、D4、D5表示。秋整地时施入常规尿素（46%含氮量）250 kg/hm2，过磷酸钙（43%含磷量）160 kg/hm2，氯化钾（60%含钾量）120 kg/hm2。随机区组设计，3次试验重复，试验材料为高粱‘吉杂141’。5月11日播种，5月26日出苗。

1.2叶面积指数及叶绿素含量测定

分别于拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期选取5株有代表性植株进行取样，将样株取回后用日本AAC-400叶面积测定仪测定叶面积，并计算叶面积指数；叶绿素含量的测定采用日本产的SPAD-502叶绿素仪。

1.3高粱产量及产量性状调查

在高粱完熟期小区取样，样株带回室内考种，测定株高、单穗重、穗长、穗粗、千粒重产量性状，并实收测籽粒产量和生物产量，折合计算公顷产量及生物产量。

1.4统计分析

统计分析采用DPS 7.05及Excel 2013。

表1　不同生育时期不同密度下高粱的叶面积指数变化

2　结果与分析

2.1种植密度对‘吉杂141’高粱叶面积指数（LAI）的影响

叶面积指数是调控高粱生长发育、生长状况及籽粒产量的一个重要的指标，同时也能反映群体的叶面积发展动态，进而影响光合效率，所以研究高粱叶面积指数对提高产量具有重要意义。由表1中可知，随着种植密度的增加，高粱的叶面积指数也随之提高，拔节期至开花期，叶面积指数逐渐升高，至开花期高粱叶面积指数达到最高，之后随着生育时期的推进叶面积指数逐渐下降，可能由于干物质积累逐渐向籽粒转移所致。自开花期之后，叶面积指数逐渐呈现出下降的趋势。这是由于到了灌浆期植株由营养生长转向生殖生长，下部叶片开始衰老，脱落，导致叶面积指数开始下降。35万株/hm2的种植密度叶面积指数下降最为明显，20万株/hm2的种植密度叶面积指数下降最为平缓，高密度与低密度叶面积指数达到差异显著水平（P＜0.05）。高密度条件下的叶面积指数在生育后期下降快速，可能是由于后期植株下部叶片衰老加速以及对光照、水分和养分等资源的争夺有着密切的关系。

2.2种植密度对‘吉杂141’高粱叶绿素含量的影响

叶片中叶绿素含量直接影响叶片的光合作用，从表2中可以看出，在拔节、抽穗、开花及灌浆期叶片中叶绿素含量变化成先升后降趋势。由拔节期至抽穗期叶绿素含量迅速上升，是由于此时正是高粱植株生长旺盛时期，生长迅速，叶绿素含量较高，光合作用较强。至开花期达到高峰，之后含量逐渐下降。其中拔节和孕穗期15万、20万、25万株/hm2与30万、35万株/hm2差异显著（P＜0.05），开花期之后，15万、20万、25万株/hm2密度下叶绿素的SPAD值整体高于30万、35万株/hm2，并且达到显著差异水平（P＜0.05），灌浆期与开花期变化趋势一致。

2.3不同种植密度对‘吉杂141’高粱产量及产量性状的影响

由表3可知，不同种植密度对‘吉杂141’产量及其构成因素有不同程度显著影响。‘吉杂141’在20万株/hm2密度下产量最高，为9183.00 kg/hm2，其次是25万株/hm2密度下产量也超过9000kg/hm2，二者差异不显著，35万株/hm2密度下，产量最低，且与其他处理差异显著（P＜0.05）；千粒重随着密度的增加呈现递减趋势，20万株/hm2千粒重为27.38 g，与15万株/hm2差异不显著，25万株/hm2和30万株/hm2条件密度差异不显著，与35万株/hm2的千粒重差异显著（P＜0.05）；生物产量则是随着密度的增加而升高，不同密度处理之间，生物产量差异显著（P＜0.05），35万株/hm2条件下，‘吉杂141’生物产量最高，为24585.24 kg/hm2。不同密度下株高差异不显著，平均株高102.71cm，随着种植密度的加大，穗长、单穗重2个指标呈逐渐降低趋势，15万株/hm2和20万株/hm2密度下穗长差异不显著，与25万～35万株/hm2密度下穗长差异达到显著水平（P＜0.05），20万株/hm2密度下的单穗重与其他处理差异显著（P＜0.05）。15万～30万株/hm2密度下穗粗差异不显著，与35万株/hm2密度下穗粗差异显著（P＜0.05）。各处理平均穗长18.38 cm，平均穗粗12.85 cm；说明对‘吉杂141’品种而言，单纯增加种植密度不能增加千粒重，达到增产的目的。不同品种生理生态习性各不相同，应因地制宜，选择适宜品种及合理种植密度，降低成本提高其增产潜力。

表2　不同生育时期不同密度下高粱的叶绿素值变化

表3　‘吉杂141’高粱产量构成因子和植株性状

2.4‘吉杂141’产量及其构成因子间的相关性分析

作物产量的形成是由构成产量的各因子相互作用的结果，产量因子之间存在着不同相关程度。由表4可知，就‘吉杂141’品种而言，产量与千粒重之间呈极显著正相关，与单穗重呈显著正相关。千粒重与单穗重呈正向显著性，相关系数为0.9654，产量与穗长的相关性较小，相关系数仅为r=0.0521，说明穗长对产量影响不明显。这表明对于‘吉杂141’而言，增加播种密度，产量并没有提高，千粒重和单穗重反而下降，这与以往研究结果不同，可能是由于该品种更适合于稀植，具体原因有待于进一步试验研究。

表4　‘吉杂141’产量构成因子与产量的相关性分析

3　结论与讨论

作物产量主要来自光合作用形成的有机物质，增加作物产量的关键是提高光合作用的效率。其中叶面积指数和叶绿素含量对作物的干物质积累起着关键的作用，它们的高低直接关系到作物产量的高低，本研究结果表明，叶面积指数随着种植密度的增加而提高，但在生育后期高密度致使叶面积指数自开花之后急剧下降。这与王岩等研究结果相一致［19-20］。也有研究结果表明，叶面积指数在开花前期就达到最高水平，这可能与品种不同、种植地点不同以及环境气候条件有关。本试验中低密度叶绿素含量高于高密度叶绿素含量，这可能是由于品种的差异，密度越小，植株之间养分竞争小，个体植株长势强于高密度植株个体，形成了良好的群体结构，充分发挥了光能利用效率。

本试验初次明确矮秆、早熟高粱‘吉杂141’在佳木斯地区的适宜种植密度，结果发现种植密度对产量性状的影响主要表现在千粒重和单穗重，2个性状与产量均呈显著正相关。通过相关分析结果表明，单穗重和千粒重对产量影响具有较高的协调性，而穗长对产量的影响不明显，可以忽略不计。针对高粱矮秆早熟新品种‘吉杂141’的产量特点来看，此品种在佳木斯地区的最佳种植密度为20万株/hm2，可获得9000 kg/hm2以上产量，本年度在高粱孕穗期发生轻度干旱，由于高粱本身性状具有较强的耐寒性，所以对产量并不会产生较大影响。试验研究还表明，密度在25万株/hm2条件下，产量也在9000 kg/hm2以上，所以该品种在肥料较高的不同地区，密度也可种植在25万株/hm2，但该品种不适合过高种植密度。虽然2015年度夏季发生过轻度干旱，但整体来说，该年度还是丰收年份，对于该品种在特殊年份的适应性还有待于进一步研究。

综合群体叶面积、叶绿素含量及产量因素等指标与籽粒产量之间的关系，在本试验条件下，高粱‘吉杂141’以20万株/hm2为最佳种植密度，可获得9183.00 kg/hm2产量，在此播种密度下能够较好地发挥高粱产量优势，获得较高的籽粒产量水平。

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Effects of Planting Densities on Yield and Agronomic Characters of New Early Maturing Short-stalked Sorghum Variety‘Jiza141’

Shen Xiaohui1，Feng Peng1，Li Rulai1，Chen Bingxu3，Jiang Cheng2，Zheng Haiyan1，Li Zengjie1，Li Zhimin1
（1Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China；2College of Life Science，Jiamusi University，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China；3Institute of Crop Breeding of Jilin Academy of Agricultural Sciences，Gongzhuling 130124，Jilin，China）

The suitable planting density was favorable for sorghum yield increase.In order to clarify the suitable planting density of dwarf-stem，early-maturing sorghum variety‘Jiza141’，in the open field condition，150000，200000，250000，300000 and 350000 plants/hm2tests were set to study the effect of different densities on yield and yield traits.The results showed that with the increase of planting density，LAI increased，chlorophyll content decreased，plant length had no significant difference，era length and era diameter tended to decrease，while biomass increased with the increase of density.The 1000-grain weight and single panicle weight had the maximum effects on yield，and both of them showed a significantly positive correlation with the yield.In Jiamusi growing areas，the optimal plant density for brew sorghum‘Jiza141’was 200000 plants/hm2，and the yield could reach 9183.00 kg/hm2.The study provides a theoretical basis and technical support for the‘Jiza141’variety in the Jiamusi ecological region.

Sorghum；Plant Density；Agronomic Character；Productivity Potential；Yield

S318

A论文编号：cjas16040031

黑龙江省农业科技创新工程种子创新基金2013-03-02

申晓慧，女，1980年出生，助理研究员，博士生，主要从事牧草与杂粮作物研究。通信地址：154007黑龙江省佳木斯市安庆街269号，Tel：0454-8351082，E-mail：xiaohuishen@126.com。

冯鹏，男，1980年出生，副研究员，博士，主要从事牧草育种及栽培研究工作。通信地址：154007黑龙江省佳木斯市安庆街269号，Tel：0454-8351082，E-mail：fengras@163.com。

2016-04-26，

2016-06-22。