2个适合机械化种植的高梁品种产量、光合特性及密植潜力比较

朱凯　张飞　柯福来

摘要：以适合机械化种植的2个高粱品种（辽杂37、晋杂34）为试材，研究其种植密度分别为90万、105万、120万、135万、150万、165万株/hm2 时对产量、产量构成因素、叶面积指数、叶绿素含量、光合速率、群体透光率及生育期的影响。结果表明，辽杂37、晋杂34在种植密度为135万株/hm2时，穗数、穗粒数、千粒质量相互共同作用效果相对最佳，最有利于获得较高的产量；产量构成因素中，单位面积穗数的变化最为活跃，穗粒质量次之，而千粒质量受种植密度影响较小；辽杂37、晋杂34种植密度为135万株/hm2时，2个品种的叶面积指数分别为359、349，光合速率较对照变化相对较小；辽杂37、晋杂34这2个品种的密植潜力存在差异，辽杂37群体的光合速率、叶绿素含量等比晋杂34更具优势，更具密植潜力。

关键词：种植密度；机械化；高粱；光合特性；物质积累；辽杂37；晋杂34；产量

中图分类号： S51404文献标志码：

文章编号：1002-1302（2017）16-0073-03

收稿日期：2016-01-19

基金项目：现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-06） ；辽宁省特色杂粮创新团队项目（编号：2014201008）；辽宁省农业青年科技人才培养计划（编号：2015022）。

作者简介：朱凯（1972—），男，辽宁葫芦岛人，硕士，研究员，主要从事高粱遗传育种研究。Tel：（024）31021016；E-mail：zhukai72@163com。

通信作者：邹剑秋，博士，研究员，主要从事高粱遗传育种研究。Tel：（024）31023997；E-mail：jianqiuzou@126com。

高粱是我国最重要的禾谷类作物之一，具有光合能力强、株形可塑性好、适应性广等优良特性。早在20 世纪 60年代初，高粱在美国实现了全程机械化生产。我国科研工作者通过不断努力，克服了高粱種植劳动强度大、用工成本高等不利因素，目前在我国很多地区实现了高粱的机械化生产[2-4]。然而，种植密度一直都是限制高粱机械化生产的重要因素之一，而合理密植是高粱发挥其产量优势的重要保证[5]。高粱在较低密度下，由于单株的营养面积大，通风透光条件好，从而单穗具有较高的产量，但由于单位面积株数相对较少，群体光合物质也相对较少；过高密度下，高粱会因通风透光条件差，单穗得不到充分生长发育而影响其产量。因此，寻求机械化高粱适宜的密度是挖掘其产量潜力的关键[6-7]。

国内外有关不同种植密度对高粱生长发育的影响已有很多报道，如Mousavi等研究表明，随种植密度增加，高粱千粒质量、穗粒数下降，但由于单位面积的穗数增加，而产量有所增加[8]；焦少杰等试验表明，同一高粱品种不同种植密度间的产量差异极显著，而含糖量差异不显著[9]；汪由等研究表明，高粱株高与茎粗呈负相关[10]；杨元武等研究表明，随密度增加，植物主茎的茎粗减小，分蘖数量下降[11]。这些研究多集中在普通高粱杂交种农艺性状的比较，而对植株较矮、主要依靠群体增产的机械化高粱品种在不同密植下的产量及生理指标研究报道极少。本试验对辽杂37、晋杂34这2个适宜机械化栽培的高粱品种采取不同的种植密度，研究不同种植密度对其产量和光合特性的影响，旨在挖掘机械化高粱品种的密植潜力，为高粱的机械化栽培和推广应用提供参考。

1材料与方法

11试验品种及地点

试验于2015年在辽宁省农业科学院试验基地进行，供试验高梁品种为辽杂37、晋杂34，分别由辽宁省农业科学院高粱研究所、山西省农业科学院高粱研究所提供。

12试验设计

每个品种设6个种植密度，分别为90万、105万、120万、135万、150万、165万株/hm2，以90万株/hm2为对照（CK），采取裂区设计。每个处理种植8行，行长5 m，行距06 m，即每小区面积24 m2。重复3次。

13测定项目与方法

131产量构成因素成熟期时，每小区去掉两侧边行，取中间6行调查有效穗数；全部收获，风干脱粒，称质量；每处理选取1 000粒称质量，重复3次。计算穗质量，公式为：

穗质量（g/穗）=穗粒数（粒/穗）×粒质量（g/粒）。

132光合速率、光照度收获期时于晴天上午9：00—11：00，采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用[JP3]测定系统，采用红蓝光源，设定PAR为1 000 μmol/（m2·s）作为测定光强，测定各品种群体的上部（株高的下1/3处）、中部（株高1/2处）、下部（株高的上1/3处）叶片的光合速率、光照度；测量3次，其平均值。

133叶绿素含量灌浆期时，每处理选取具有代表性的植株10株，采用SPAD-502型叶绿素仪测定高粱旗叶下1张叶片的叶绿素含量。

134叶面积指数成熟期时，每小区选取10株具有代表性的植株，用直尺测定叶长、叶宽；采用长宽系数（075）法，得到单株叶面积，计算叶面积指数，公式为：

叶面积指数=单位面积的绿叶面积总和/单位土地面积×100%。

14统计分析

采用Excel 2003、DPS v750软件对数据进行处理分析。

2结果与分析

21不同种植密度对2个高粱品种产量构成因素的影响[HT]

高粱产量由单位面积穗数、穗粒数、千粒质量三者共同作用，寻求三者之间理想的平衡关系是取得高产的关键。由表1可见，不同种植密度对辽杂37、晋杂34高粱产量及其构成因素具有很大的影响；随种植密度的增加，高粱产量呈先增加后减少趋势；辽杂37、晋杂34的产量均在135万株/hm2时达到最高，比对照分别增产2370%、1882%；单位面积穗数对产量的影响相对最大，对产量的影响最为活跃，穗质量次之，千粒质量相对最小，其中，单位面积穗数、穗质量与产量的相关性达到极显著水平，千粒质量与产量相关性不显著。

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<005），表2、表3同；表示对应因子与光合速率有极显著相关性（P<001）。

22不同种植密度对2个高粱品种光合速率的影响

由表2可见，辽杂37、晋杂34这2个高粱品种在不同种植密度下其光合速率差异较大；随种植密度的增加，2个高粱品种3个部位叶片的平均光合速率值呈下降趋势；种植密度为90万～120万株/hm2时，高粱叶片的光合速率下降幅度相对较小；种植密度达到135万株/hm2时，与对照相比，光合速率下降幅度相对较大，辽杂37 群体上层、中层、下层叶片的光合速率分别比对照下降115%、128%、137%，晋杂34 分别比对照下降157%、155%、164%；当种植密度达到150万～165万株/hm2时，高粱叶片的光合速率下降幅度更为明显，中、下部叶片光合速率的下降幅度相对更大。方差分析表明，种植密度、品种对光合速率的差异F值分别为11836、4245，均达到极显著水平，种植密度对光合速率的影响大于2个品种自身间的差异。

23不同种植密度对2个高粱品种群体内光照度的影响

光照度是高粱植株进行光能吸收与利用的基础和保障，建立合理的群体结构、充分利用光能是取得高产的关键。由表3可见，不同种植密度下，高粱群体内不同层面的光照度差异较大；随种植密度的增加，群体上层、中层、下层的光照度均呈下降趋势；辽杂37在种植密度为90万～135万株/hm2时光照度差异相对较小，当种植密度增加到150万、165万株/hm2时，其平均光照度分别比对照下降205%、216%；晋杂34在种植密度为90万～120万株时，3个层面的光照度平均值差异较小，而当种植密度增加到150万、165万株/hm2时，其光照度分别比对照下降82%、101%。方差分析表明，种植密度、品种对群体光照度的差异F值分别为8337、5524，均达到极显著水平，说明采用适合的品种和合理的种植密度是建立高粱高产群体的2个关键因素。

24不同种植密度对2个高粱品种叶绿素含量的影响[HT]

由图1可见，随种植密度的增加，辽杂37、晋杂34的叶绿素含量均呈下降趋势，且品种间存在差异；种植密度为90万～120万株/hm2时，辽杂37、晋杂34的叶绿素含量差异不明显，辽杂37叶绿素含量高于同一種植密度的晋杂34，而随种植密度进一步增加，辽杂37叶绿素含量下降显著；种植密度为165万株/hm2时，辽杂37叶绿素含量明显低于晋杂34。这说明辽杂37叶绿素含量对种植密度较为敏感，而晋杂34对种植密度的反应相对差一些，这与品种特性有关。

24不同种植密度对2个高粱品种叶面积指数的影响

保证群体最佳的叶面积指数，充分利用土地面积和光能，对增加群体物质积累和促进产量形成具有重要意义。由图2可见，随种植密度增加，辽杂37、晋杂34的叶面积指数呈增加趋势；种植密度增加到135万株/hm2时，辽杂37、晋杂34的叶面积指数相对较高，分别为359、349，而此时2个高粱品种的产量达到最大， 说明此时高粱叶面积对群体的光能利

用效果相对最佳，进而促进了较高产量的形成。

26不同种植密度对2个高粱品种生育期的影响

由图3可见，随种植密度增加，辽杂37、晋杂34的生育期均有不同程度的延长，但辽杂37的生育期延长不显著，而晋杂34的生育期延长存在明显差异；辽杂37的生育期明显短于晋杂34。

3结论与讨论

通过对辽杂37、晋杂34不同种植密度下产量、产量构成因素、叶面积指数、叶绿素含量、光合速率、群体透光率及生育期的测定与分析表明，辽杂37、晋杂34均在密度为135万株/hm2时，穗数、穗粒数、千粒质量三者共同作用结果相对最佳，最有利于获得较高的产量，这与王鼐等的研究结论[5，10]一致；穗数、穗粒数、千粒质量这3个产量构成因素中，单位面积穗数变化相对最为活跃，对产量影响最大；叶面积指数随种植密度的增加而增加，辽杂37、晋杂34的叶面积指数分别在359、349左右时更有利于较高产量的形成，这与杨楠等的研究结果基本一致；随高粱种植密度的增加，光照度、叶绿素[JP3]含量、光合速率均呈不同程度的下降趋势，在种植密度9万～135万株/hm2范围内变化幅度相对较小，同时品种间有一定差异，辽杂37在群体光合速率、叶绿素等方面更具优势。

需说明的是，本试验虽然基本明确了辽杂37、晋杂34这2个高粱杂交种在辽宁地区适宜的种植密度、群体结构及光能利用特点，但是，由于不同高粱品种对密度、栽培方式、温度、水分、光照、土壤水分、肥力等因素的敏感程度会有所不同，仅选用2个高粱品种进行密度试验还远远不够，有必要针对更多不同类型的高粱品种开展不同生态条件下的密度试验。

参考文献：

[ZK（#]贾东海，王兆木，林萍，等 不同种植密度和施肥量对新高粱3号产量及含糖量的影响[J] 新疆农业科学，2010，47（1）：47-53

高海燕，程庆军，高鹏，等 几个国内外机械化栽培高粱品种的性状比较分析[J] 山西农业科学，2015，43（7）：783-787

[3]陈艳丽，田承华，田怀东 国内外高粱种质资源形态性状与农艺性状的多样性分析[J] 山西农业科学，2015，43（4）：378-382

[4]史红梅，宋旭东，李爱军，等 高粱产业化生产如何与现代农业机械相结合[J] 山西农业科学，2012，40（4）：307-309，356

[5]王鼐，刘红新，苏颖，等 吉林省中矮秆高粱杂交种主要性状分析[J] 吉林农业科学，2006，31（4）：21-23

[6]白志良，王呈祥，王良群，等 高粱空间诱变矮秆突变体变异研究[J] 作物杂志，2008（2）：49-51

[7]杨楠，丁玉川，焦晓燕，等 种植密度对高粱群体生理指标、产量及其构成因素的影响[J] 农学学报，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，姜艳喜，等 不同栽培密度对甜高粱产量和含糖量的影响[J] 中国农学通报，2010，26（6）：115-118

[10][ZK（#]汪由，王恩杰，王岩，等 种植密度对高粱食用杂交种辽杂13生长发育及产量的影响[J] 辽宁农业科学，2010（6）：24-27

[11]杨元武，王根轩，李希来，等 植物密度调控及其对环境变化响应的研究进展[J] 生态学杂志，2011，30（8）：1813-1821