地膜穴播不同种植密度对杂交谷子产量及水分利用效率的影响

苏宸瑾，黄学芳，王娟玲

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西太原030031）

地膜穴播不同种植密度对杂交谷子产量及水分利用效率的影响

苏宸瑾1，黄学芳2，王娟玲2

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西太原030031）

为探求杂交谷子高产合理的种植密度组合，对张杂谷5号单位面积不同播种穴数、不同留苗数的密度组合进行了试验。结果表明，在一定范围内，增加播种穴数或留苗数均能提高产量，但密度组合在15万穴下产量间差异不显著，说明此时增加密度已不能提高产量，在低密度组合下，杂交谷子能通过自身调节提高分蘖、单穗籽粒质量、千粒质量，稳定产量；水分利用效率随种植密度增大而降低，因为高密度下杂交谷子生物产量增加、经济系数降低，导致籽粒产量不仅没有提高，反而耗水量不断增加，说明杂交谷子适当稀植才能达到节水、高产、增效的目的。

杂交谷子；种植密度；产量；耗水量；水分利用效率

自2000年光温敏两系杂交张杂谷系列品种选育成功以来，因其高产、抗旱、节水、耐贫瘠等杂种优势，近年来已在干旱、半干旱地区大面积生产推广[1-3]。前人对常规谷子的种植密度与耗水规律研究较多[4-10]，但因杂交种子分蘖成穗能力强、抗旱节水的特点[11-13]，其合理种植密度、水分利用效率[14-18]与常规种植均有所不同，且目前研究较少。

杂交谷子出苗率低，不能进行单粒精量播种，故在生产中常需大量播种保证出苗率，但大量播种又会增大间苗难度[19]。本试验在地膜穴播条件下，将种植密度细化为不同播种穴数与每穴留苗数的结合，对谷子产量及水分利用效率进行初步探索，寻求少间苗、高产量、高水分利用效率的密度组合，为简化谷子栽培技术及高效节水旱地农业提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在山西省农业科学院旱地农业研究中心旱作节水试验基地阳曲县河村进行。该地位于山西省中部，属于典型的半干旱地区，海拔高度为1 270 m，无霜期为120 d左右，年平均降雨量为450 mm，年平均蒸发量为1 995 mm，年平均气温为6～7℃，昼夜温差较大，≥10℃的活动积温为2 600℃。干旱缺水是该区农业生产的主要限制因子。2015年属于丰水年，其降雨情况列于表1。

表1 2015年河村降雨量 mm

试验前茬作物为玉米。土壤为黄土质淡褐土性土，0～20 cm土壤肥力状况为：有机质10.5 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷0.72 g/kg，全钾21.6 g/kg，碱解氮53.7 mg/kg，速效钾125.0 mg/kg，速效磷6.87 mg/kg。

1.2 试验材料

供试杂交谷品种为张杂谷5号。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，以单位面积不同穴数为主处理，设15万穴/hm2（穴距13 cm）、7.5万穴/hm2（穴距26 cm）、4.95万穴/hm2（穴距39 cm）3个水平；以每穴不同留苗数为副处理，设1，2，3，4苗/穴4个水平。共12个组合，4次重复，48个小区。小区面积9 m2（3 m×3 m），种植行距50 cm，膜上打孔穴播，确保每穴出苗数在4苗以上。3叶期按试验要求进行定苗。4月27日播种，9月28日收获。公顷施纯N 195 kg，纯P2O5120 kg，施用的肥料为磷酸二铵和尿素，播前整地时作为基肥一次性施入。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 谷子群体动态调查观察谷子出苗率、分蘖数、成穗数，每个小区定点观测，测量记录2行谷子群体动态。

1.4.2 产量及产量构成因子调查在谷子收获时，每小区取样1.5 m2，测定总穗数、穗质量、粒质量、秸秆质量，计算单株成穗数、有效成穗数、收获指数等。小区全部收获测产。

1.4.3 土壤水分及水分利用效率播前和收获后用土钻取样，采用CPN503DR中子水分测试仪测定0～200 cm土壤水分，每15 d测定一次，计算谷子耗水量。利用农田土壤水分平衡方程计算出每小区的全生育期总耗水量（ET）及作物水分利用效率（WUE）。

耗水量（mm）＝播前2 m深土壤贮水量（mm）－生育期2 m深土壤贮水量（mm）＋生育期间降水量（mm）；作物水分利用效率（kg/（mm·hm2））＝籽粒产量（kg/hm2）/耗水量（mm）。

1.5 数据分析

采用Excel软件完成数据整理及作图，采用DPS统计软件进行差异性显著分析，采用Duncan均值进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 种植密度对杂交谷子产量的影响

由表2可知，无论是增加种植穴数还是增加留苗数，在一定范围内都能达到增产的效应。在公顷4.95万、7.5万穴条件下，留1苗与4苗产量之间均有显著性差异，在公顷15万穴条件下，留1～4苗产量间差异均不显著，但增加留苗数产量有下降的趋势。说明杂交谷子公顷播种穴数在4.95万～7.5万穴时，增加留苗数均可达到增产效应。在7.5万穴4苗密度组合下，产量达到7 036.3 kg/hm2，为本试验产量最高值，比试验最低产量（4.95万穴1苗的组合）增产27.1%。若只考虑产量，此种植密度为最高产量组合。公顷15万穴条件下，产量在留3，4苗条件下有所减少，但不同留苗数间产量差异均不显著，且平均产量达到6 590.3 kg/hm2，均高于公顷4.95万、7.5万穴处理条件下。说明公顷15万穴情况处理，虽然随着留苗数的增加产量有降低的趋势，但稳产性较好。

表2 不同穴数与不同留苗数组合的产量比较

2.2 种植密度对杂交谷子产量构成因素的影响

从表3可以看出，生物产量与籽粒产量的变化趋势相同，生物产量反映了地上部有机物质的积累，而有机物质又是产量形成的主要物质基础，因此，生物产量在一定程度上也决定了经济产量。穗数与种植密度间呈正相关，随种植密度增大，穗数也相应增多，主要是因为密度增大植株数量增多。

每苗分蘖数、每苗成穗数与密度间均呈负相关，最低密度较最高密度每苗分蘖数多4.9个，成穗数多4.8个，说明杂交谷子在低密度下分蘖成穗能力更强。单穗籽粒质量、千粒质量与密度间呈负相关，与产量间呈正相关，说明杂交谷子在低密度下具有调节单穗产量的特点。在实际生产中若遇到空穴，杂交谷子可通过自身调节分蘖成穗数、单穗籽粒质量、千粒质量，从而提高单株产量，稳定产量。经济系数与密度间呈负相关，主要原因在于植株密度增大，地上生物产量虽增加，而有机物质向籽粒转化变少，经济产量并未增加。

表3 不同种植密度对产量构成因素的影响

2.3 种植密度对杂交谷子水分利用效率的影响

水分利用效率（WUE）体现了作物形成经济产量与水分消耗之间的关系，是作物水分利用特性及高效用水最有效的表示方式[12]，也可作为定量化研究作物丰产性与抗旱性的指标[13]。

表4 不同种植密度对水分利用效率（WUE）的影响

由表4可知，在高密度组合下，产量增加到一定程度有下降的趋势，但耗水量却在增加，说明在高密度下，增加耗水量对产量已没有促进作用。随密度增加，水分利用效率呈现递减趋势，可能是由于生物产量高，致使耗水量过多；但经济系数却不高，说明后期有机物质向籽粒转化较少，导致籽粒产量不高。故高密度水分利用效率低是由生物产量高、经济系数低造成的。密度组合在公顷4.95万穴3苗、4.95万穴4苗、7.5万穴4苗的条件下，水分利用效率较高，但在水分利用效率最高的4.95万穴3苗组合，产量并不是最高，这与古世禄等[5]对常规谷子水分利用效率的研究结论一致。产量—耗水量—水分利用效率之间并没有线性关系，应着重考虑组合优势。故考虑到产量与水分利用效率2个方面的因素，种植密度每公顷7.5万穴、每穴4苗为本试验最优组合。

3 结论与讨论

杂交谷子产量随着密度（增加播种穴数或留苗数）的增加先增加后减少，最高产量密度组合为每公顷7.5万穴、每穴4苗，为密度中间值；在低密度下，杂交谷子可通过自身调节增加每苗分蘖数和成穗数、单穗产量和千粒质量，以弥补产量，达到稳产水平。公顷15万穴情况下，产量差异虽不显著，但密度过高时，杂交谷子分蘖成穗数大大降低，产量有下降趋势，不利于高产。

在种植密度与水分关系中，密度、耗水量在一定范围内增加可以提高产量，但超出一定范围时，密度、耗水量的增加不能再提高产量。此时密度过高还会影响干物质向籽粒的转移，使经济系数下降，前期干物质积累过程中的耗水量部分成为无效耗水，致使水分利用效率降低。留苗数增多或种植穴数增多，杂交谷子的水分利用效率均呈降低趋势，说明杂交谷子在稀植条件下更能有效提高水分利用效率。可能是由于杂交谷子在稀植条件下通过自身调节能力可增加单株分蘖成穗数、提高经济系数，促进有机物质向籽粒转移，从而提高水分利用效率。

本试验种植密度只在每公顷4.95万～15.00万穴、每穴留苗数在1～4苗范围内进行探究，超过此范围的种植密度并未研究，对照不够充足。应再设置更多对照试验，以讨论更高留苗数下的情况。

根据本试验结果，针对杂交谷子分蘖成穗能力强的特点，公顷穴数在4.95万～7.50万穴范围内、每穴留苗数3～4苗，即可达到稳产甚至高产的水平。但在地膜穴播过程中，一些不利出苗的因素，诸如播后板结、孔穴错位、土壤悬虚等，致使谷子播后空穴率增加、出苗率降低，可能是因为苗数不足而影响了产量。因此，生产中建议在播种穴数每公顷7.5万穴基础上适当提高30%～50%，以便应对生产中的不利因素，保证稳产高产所需的基本苗数。

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Effects of Different Planting Density on Yield and Water Use Efficiency of Hybrid Millet Plastic Mulching

SUChen-jin1，HUANGXue-fang2，WANGJuan-ling2
（1.College of Biological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Research Center ofArid Farming，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

To explore high-yielding hybrid millet combination of reasonable planting density,Zhangzagu millet 5 for the number of different sowing holes per unit area,different number of combination of density test is conducted.The results show that within a certain range,increasing the seeding hole number or leaving a seedling number can increase production,but the density under 150 000 cave of no significant difference between the yield and increasing density at this time has not been able to increase production.Under the combination of low density,hybrid millet yield can be enhanced through adjusting tillers,single ear grain weight,and the weight of thousand seeds.Water use efficiency decreases with the increase of planting density,the reason is that high density of hybrid corn yield, biological production increases,economic coefficient reduces lead to millet yield did not increase,instead of increasing water consumption,which shows that hybrid millet with appropriate plant toachieve efficiencyofwater-savingand high yield.

hybrid millet;plantingdensity;yield;water consumption;WUE

S515

A

1002-2481（2016）04-0487-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.16

2016-01-27

国家公益性行业（农业）科研专项（201003053）；山西省科技攻关项目（20130311005）

苏宸瑾（1991-），女，云南昆明人，在读硕士，研究方向：农田水土保持与水土资源高效利用。黄学芳为通信作者。