种植密度与行距对秋闲田饲用甜高粱单株生产力和草产量的影响

2018-03-29周汉章贾海燕魏志敏袁淑红侯升林李顺国

农学学报 2018年3期

周汉章，刘环，刘凯，贾海燕，魏志敏，袁淑红，侯升林，李顺国

（1国家谷子改良中心，河北省农林科学院谷子研究所，河北省杂粮研究重点实验室，石家庄05035；2河北深泽县农业局，河北深泽052560；3中央农业广播电视学校，北京100125）

0 引言

甜高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]属禾本科(Gramineae)高粱属(Sorghum)一年生粮饲、糖料与能源兼用作物。甜高粱作为重要的非常规饲料作物/饲用甜高粱，具有抗旱、耐涝、耐瘠薄、耐盐碱和再生性强的特点[1-2]；植株高大，茎叶繁茂，富含糖分，营养丰富、适口性好，即可青饲，也可调制成草粉或其它草产品[3-4]，但以青贮饲料为主。利用秋闲田种植饲用甜高粱，能够充分利用秋季光、气、热、水、土、肥等自然资源，提高土地复种指数，对提高农牧民收入、促进饲用甜高粱产业与畜牧业快速、持续、稳定发展具有重要的意义。

多年来，国内有关饲用甜高粱栽培技术的研究报道多以栽培密度[5-7]、施肥量[5-6]、生育期[3,8-9]或刈割次数[10]等与产量的关系为主，为饲用甜高粱科研、技术推广发挥了十分重要的作用。罗峰等[9]通过4月10日、5月11日的春播与6月10日、6月21日的夏播对甜高粱不同播期、不同生育时期生物产量的研究表明，甜高粱蜡熟期生物产量最高，完熟期则又降低；若在蜡熟期和完熟期收获，其生物产量最高的播期分别为5月11日（春播）与6月27日（夏播）。针对春播不同密度的研究，张德梅等[11]对饲用型甜高粱不同留苗密度产量的研究表明，留苗密度13.80万株/hm2时的产量最高为135.87t/hm2；张肖凌等[12]对饲用型甜高粱BJ0603种植密度的研究发现，在播种密度16.6755万穴/hm2时的产量最高为109.82 t/hm2；刘丽华等[13]对饲用甜高粱“天青一号”种植密度研究表明，保苗为17.5万株/hm2时产量最大为23.6 t/hm2。于永静等[14]对甜高粱杂交种‘醇甜2号’不同株行距的产量研究表明，株距20 cm×行距60 cm（密度8.3万株/hm2）的组合，单位面积上生物产量最高。目前，有关秋闲田饲用甜高粱高产高效种植技术的研究尚未见报道。本研究以‘能饲1号’甜高粱(Sorghum bicolorcv.‘，Nengsi No.1’)为供试作物，研究种植密度与行距耦合的最适比例及其对饲用甜高粱生物产量的影响，旨在探求秋闲田饲用甜高粱栽培的最优方案，为秋闲田饲用甜高粱高产高效栽培技术提供基础数据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为甜高粱‘能饲1号’（河北省农林科学院谷子研究所/国家高粱改良中心河北分中心提供）。

1.2 试验地概况

试验于2015年在石家庄市栾城区东客村进行。该村地理位置位于北纬37°58′32″，东经114°36′33″，海拔56 m，交通便利。试验田地势平整，排灌方便，墒情适宜，肥力中等，土质为壤土，土壤有机质含量1.73%，全氮含量1.12 g/kg，碱解氮79.5 mg/kg，速效磷22.3 mg/kg，速效钾113.9 mg/kg，土壤pH 7.2。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计采用二因素裂区试验设计[15-16]，主区处理为留苗密度，设7.50万株/hm2、22.50万株/hm2、37.50万株/hm2和52.53万株/hm24个水平，分别以A1、A2、A3、A4表示；副区处理为播种行距，设10、20、30、40、50、60 cm 6 个水平，分别以B1、B2、B3、B4、B5、B6表示；主、副区内均随机排列，重复3次，共72个小区。副区面积4 m×5 m=20 m2，区组间留1.0 m宽的观察道，试验田四周留宽1 m的保护区。

前茬作物为油葵，7月26日收获。7月28日多云转阵雨，7月29日中雨，7月30日晚上至31日晚上阵雨，8月3—4日耕地（不施基肥），8月7日播种。采用人工条播方式播种，播种深度3～4 cm，覆土均匀，播后踩压。2～3叶期间苗，4～6叶期按设定密度定苗。整个生长期内不施追肥。在10月28日刈割测产。

1.3.2 草产量测定在早霜来临之前刈割测产，留茬尽可能低。刈割时先将小区两头各去掉0.5 m，再去掉小区两侧边行，并移出小区（避免误计草产量），然后将剩余部分全部刈割，用感量小于0.01 kg的秤称重，测定小区草产量。记载相关数据时保留2位小数。

刈割称重后，从每小区随机取15～20株样本，将样本混合均匀，再抽取样品30株，编号标记（注明品种、处理编号、刈割与取样时间），称量鲜重后于通风遮雨处晾干至含水量13%～15%时称量干重，测算单株生产力与干草产量。单株生产力以单株鲜重或单株干重表示。

1.3.3 数据处理与分析试验数据采用Excel 2003软件整理、制图，采用IBM.SPSS.Statistics.v22软件进行统计分析，将区组（重复=R）作为1个因素一并进行分析，对主、副区因素进行方差分析时需要选用不同的误差项，检验主区因素(Ai)时，用Eb=MS[R(A)]作为误差项，检验副区因素(Bj)时，用Ec=MS(e)作为误差项，再通过LSD法进行多重比较[15,17-18]，所有数据均以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同处理对饲用甜高粱单株生产力与草产量的影响

表1为本试验条件下‘能饲1号’各处理组合的草产量。由表1可见，各留苗密度的单株生产力与小区草产量不同，单株生产力随田间种植密度增大，呈现直线下降的变化趋势，小区草产量随田间种植密度增大，呈现抛物线形状的变化趋势；各播种行距的单株生产力与小区草产量不同，随播种行距增大，均呈现抛物线形状的变化趋势。经方差分析（表2），本试验的区组（重复）单株鲜草与干草重量的F值(Sig.)分别为0.491（Sig.=0.811，即P＞0.05）与1.259(Sig.=0.272＞0.05)，差异不显著，而小区鲜草产量与干草产量的F值(Sig.)分别为 0.515(Sig.=0.793＞0.05)与 0.604(Sig.=0.854＞0.05)，差异不显著，表明本试验区组（重复）间的土壤差异不大，肥力比较均匀，减少了地力不匀造成的误差；主区处理/种植密度组间的单株鲜草与干草重量的F值分别为1770.86与1918.028，显著值(Sig.)均为0.000＜0.01，差异均极显著，表明不同种植密度对‘能饲1号’单株生产力具有重要的影响；副区处理/播种行距组间的单株鲜草与干草重量的F值(Sig.)分别为2.373(Sig.=0.056＞0.05)与 4.781(Sig.=0.002＜0.01)，单株干重差异极显著，表明播种行距对‘能饲1号’单株生产力具有一定的影响；主区处理/种植密度组间的小区鲜草与干草产量的F值分别为120.577与104.971，显著值(Sig.)均为0.000＜0.01，差异均极显著，表明种植密度对‘能饲1号’草产量具有重要的影响；副区处理/播种行距组间的小区鲜草与干草产量的F值(Sig.)分别为 1.108(Sig.=0.372＞0.05)与 2.555(Sig.=0.043＜0.05)，小区干草产量差异显著，表明播种行距对‘能饲1号’的草产量具有一定的影响；种植密度与行距间没有交互作用，不论单株生产力还是小区草产量的差异均未达到显著水平，表明种植密度与播种行距的作用互不影响，即种植密度的作用不因播种行距大小而变化，播种行距的作用也不因种植密度的大小而变化。

表1 饲用甜高粱不同种植密度与行距的产草量

续表1

2.2 不同种植密度对饲用甜高单株生产力与草产量的影响

2.2.1 不同种植密度对饲用甜高单株生产力的影响由表3可以看出，种植密度对饲用甜高粱单株生产力具有十分明显的作用。各种植密度间均达到了极显著水平。其中，‘能饲1号’种植密度7.50万株/hm2的单株生产力最大（图1），鲜重与干重分别为602.74 g/株（设为CK）、135.90 g/株（设为CK），较其他种植密度单株鲜重增幅为42.41%～86.77%，干重增幅41.79%～86.57%；而种植密度52.53万株/hm2的单株生产力最小，鲜重与干重分别为79.73 g/株（设为CK）、18.25 g/株（设为CK），较其他种植密度单株鲜重降低73.64%～656.00%，干重降幅71.79%～644.79%，表明‘能饲1号’随着种植密度的增加，群体竞争力加大，抑制了饲用甜高粱单株的增产潜力。

表2 不同种植密度与行距对饲用甜高粱草产量的方差分析（主体间效应检验）

表3 不同种植密度对饲用高粱单株生产力的影响

2.2.2 不同种植密度对饲用甜高草产量的影响由表4可以看出，种植密度对饲用甜高粱草产量具有十分重要的影响。种植密度22.50万株/hm2小区的草产量最高，鲜草产量与干草产量分别为156.20、35.60 kg/20 m2（折合17799.72 kg/hm2），较其他种植密度小区的鲜草产量增加42.17%～46.41%，干草产量增加42.79%～46.18%，差异极显著；种植密度37.50万株/hm2小区的草产量位居第二，鲜草产量与干草产量分别为134.48、29.82 kg/20 m（2折合14909.72 kg/hm2），与其他种植密度小区草产量间的差异极显著；而种植密度7.50万株/hm2与52.53万株/hm2的小区草产量较低，其鲜草产量分别为90.33、83.72 kg/20 m2，其干草产量分别为20.37 kg/20 m2(10183.61 kg/hm2)、19.16 kg/20 m2(9579.44 kg/hm2)，二者差异不显著。在本试验条件下，留苗22.50万株/hm2时为最适种植密度（图2）。

图1 不同种植密度对饲用高粱单株生产力的影响

图2 不同种植密度对饲用甜高粱产草量的影响

2.3 不同播种行距对饲用甜高粱单株生产力与草产量的影响

2.3.1 不同播种行距对饲用甜高粱单株生产力的影响由表5可以看出，播种行距对饲用甜高粱单株生产力具有十分明显的作用。播种行距为40 cm小区的单株生产力最大，鲜重与干重分别为323.60、74.32 g/株，单株干重与行距30、50 cm小区单株干重的差异不显著，与行距20、60 cm小区单株干重的差异显著，与行距10 cm小区单株干重的差异极显著；其次为行距30 cm与50 cm小区的单株生产力，行距为30 cm与50 cm小区的单株干重比行距10 cm小区单株干重的差异极显著，但比行距20 cm与60 cm小区单株干重的差异不显著；行距为10 cm小区的单株生产力最低，单株干重明显低于其他行距的单株干重。在本试验条件下，播种30～50 cm的行距为适宜行距，播种40 cm的行距为最适行距（图3）。

2.3.2 不同播种行距对饲用甜高粱草产量的影响由表6可以看出，播种行距对饲用甜高粱草产量具有十分重要的影响。播种行距为40 cm小区的草产量最高，鲜草产量与干草产量分别为123.50、28.69 kg/20 m2（折合14343.75 kg/hm2），其干草产量较播种行距20、30、50、60 cm小区干草产量的差异不显著，较行距10 cm小区干草产量的差异极显著。播种行距30 cm与50 cm小区的草产量居中，其草产量较播种行距20、60 cm小区草产量的差异不显著，较行距10 cm小区草产量的差异显著。播种行距10 cm小区的草产量最低。在本试验条件下，播种30～50 cm的行距为适宜行距，播种40 cm的行距为最适行距（图4）。

2.4 不同处理组合对饲用甜高粱单株生产力与草产量的影响

表4 不同种植密度对饲用高粱产草量的影响

2.4.1 不同处理组合对饲用甜高粱单株生产力的影响由表7可见‘，能饲1号’在24个处理组合中的单株生产力不同，其中，以A1B（4密度7.5万株/hm2+行距40 cm）处理的单株生产力最高，鲜重与干重分别为654.37、147.11 g/株，在干草重量方面，处理 A1B4的单株干重与A1B（3密度7.5万株/hm2+行距30 cm）、A1B5（密度7.5万株/hm2+行距50 cm）单株干重的差异不显著，与A1B（2密度7.5万株/hm2+行距20 cm）单株干重的差异显著，与其他各个处理单株干重的差异极显著。处理组合A1B3、A1B5单株生产力较高，其鲜重分别为608.67、600.50 g/株，其干重分别为 145.35、138.24 g/株，处理组合A1B3、A1B5的单株干重与A1B（2密度7.5万株/hm2+行距20 cm）、A1B（6密度7.5万株/hm2+行距60 cm）单株干重的差异不显著，与其他各个处理单株干重的差异极显著。处理组合A4B（1密度52.53万株/hm2+行距10 cm）的单株生产力最低，鲜重与干重分别为73.43、14.78 g/株，处理 A4B1与 A4B2、A4B3、A4B4、A4B5、A4B6之间的单株重量差异不显著，但与其他各处理的差异极显著。在本试验条件下，处理组合A1B4为发挥能饲1号个体增产潜力的最优组合。

表5 不同播种行距对饲用高粱单株生产力的影响

图3 不同种植行距对饲用高粱单株生产力的影响

图4 不同种植行距对饲用高粱产草量的影响

表6 不同播种行距对饲用高粱产草量的影响

2.4.2 不同处理组合对饲用甜高粱草产量的影响由表8可见，‘能饲1号’在24个处理组合中的草产量不同，其中，以处理A2B4（密度22.5万株/hm2+行距40 cm）的小区草产量最高，鲜草产量与干草产量分别为165.51、39.42 kg/20 m2(19708.33 kg/hm2)，处理 A2B4小区的干草产量与A2B5（密度22.5万株/hm2+行距50 cm）、A2B6（密度22.5万株/hm2+行距60 cm）、A2B3（密度22.5万株/hm2+行距30 cm）、A2B2（密度22.5万株/hm2+行距20 cm）之间的差异不显著，但与其他各处理组合的干草产量差异均达到极显著水平。处理组合A2B5、A2B6、A2B3、A2B2小区的草产量较高，其鲜草产量处于158.97～162.90 kg/20 m2范围内，其干草产量处于35.24 kg/20 m2(17620.00 kg/hm2)～37.38 kg/20 m2(18690.00 kg/hm2)范围内。处理组合中A4B1（密度52.53万株/hm2+行距10 cm）处理的小区草产量最低，鲜草产量与干草产量分别为77.11kg/20m2、15.52kg/20m2，比处理A2B4的鲜草草产量减产53.41%，干草减产60.63%。在本试验条件下，处理组合A2B4、A2B5、A2B6、A2B3、A2B2等均为草产量较高的组合，但处理A2B4为草产量最高的组合（图6）。

表7 不同处理组合对饲用甜高粱的单株生产力的影响

图5 不同处理组合对饲用甜高粱的单株生产力的影响

3 结论与讨论

（1）明确了种植密度、播种行距对饲用甜高粱单株生产力均具有十分明显的作用，其作用的大小顺序为密度＞行距。随着种植密度增大，单株生产力呈现直线下降的变化趋势，表明密植不宜发挥单株增产潜力；随着播种行距增大，单株生产力呈现抛物线形状的变化趋势，表明适宜的行距才能更好地发挥单株增产潜力，行距过小或过大都不宜。能饲1号种植密度为7.50万株/hm2的单株生产力最大，干重为135.90 g/株，较其他种植密度单株增重达到41.79%～86.57%；由于饲用甜高粱植株高大，不宜过度密植，如果种植密度过大，导致群体竞争力加大，个体竞争力降低[19-21]，抑制了个体的增产潜力，单株产量就降低。‘能饲1号’播种行距为40 cm小区的单株生产力最大，干重为74.32 g/株，合理的播种行距可以调节群体结构，调节群体内个体间的竞争力[20,22]。

（2）明确了种植密度、播种行距对饲用甜高粱草产量具有十分重要的影响，其影响的大小顺序为密度＞行距。随着种植密度或播种行距增大，草产量均呈现抛物线形状的变化趋势，表明饲用甜高粱获得高产需要合理的密度与适宜的行距[12,23]，密度与行距均不宜过小或过大。‘能饲1号’随着种植密度的增加，草产量先增加后降低[22]；种植密度为22.50万株/hm2的草产量最高，干草产量为35.60 kg/20 m2（折合17799.72 kg/hm2），较其他种植密度的草产量增加42.79%～46.18%；若种植密度偏低，虽然能发挥饲用甜高粱增产的单株生产力，但单位面积上没有足够的株数、不能充分利用水、肥、光、热等自然资源；若种植密度偏高，虽然单位面积上饲用甜高粱群体加大，但植株拥挤、叶片重叠、小环境郁闭、通风透光不好，不能发挥饲用甜高粱增产的单株生产力，不能正常生长。适宜的行距是高产的基本条件，若行距偏小，如播种10 cm的行距，叶片重叠，光照不足；而行距偏大时，叶片分布稀疏，也不能合理利用光、气资源[24]。随着播种行距的增加，草产量先增加后降低[16]，播种行距40 cm小区的草产量最高，干草产量为28.69 kg/20 m2（折合14343.75 kg/hm2），较播种行距20、30、50、60 cm的干草产量差异不显著，表明‘能饲1号’可以较好地适应播种20～60 cm的行距。

表8 不同处理组合对饲用甜高粱的草产量的影响

图6 不同处理组合对饲用甜高粱的草产量的影响

（3）明确了种植密度、播种行距对饲用甜高粱发挥单株生产力最大的优化组合A1B4与获得草产量最高的优化组合A2B4。本试验处理组合A1B4的鲜重与干重分别为654.37、147.11 g/株，是发挥‘能饲1号’个体增产潜力的最优处理组合；处理组合A2B4的鲜草产量与干草产量分别为165.51、39.42 kg/20 m2(19708.33 kg/hm2)，是获得‘能饲1号’草产量最高的处理组合。

在本试验条件下，由于种植密度与行距之间没有交互作用，即主区（种植密度）的饲用甜高粱不论是单株生产力还是草产量均不因播种行距大小而变化，副区（播种行距）的饲用甜高粱不论是单株生产力还是草产量都不因种植密度的大小而变化，他们对饲用甜高粱的单株生产力与草产量各自独立发挥不同的影响。本试验最佳主处理A1与最佳副处理B4的效应直接相加就是本试验发挥单株生产力最大的优化组合(A1B4)，即种植密度为7.50万株/hm2与播种行距为40 cm的配置；其最佳主处理A2与最佳副处理B4的效应直接相加就是本试验获得最高产量的优化组合(A2B4)，即种植密度为22.50万株/hm2与播种行距为40 cm的配置。不论单株生产力的优化组合A1B4还是草产量的优化组合A2B4均与本试验的实测结果一致。

本试验对饲用甜高粱品种‘能饲1号’在秋闲田的种植密度与播种行距配置进行了研究，但尚未对春播、夏播与其它品种的种植密度与播种行距进行有关研究。

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