种植密度对夏季复播光敏型高丹草的影响研究

边琳鹤，王 斐，贺春贵，何振富

（1.甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所，兰州 730070；2.甘肃省农业科学院，兰州 730070）

高丹草（Sorghum hybrid sudangrass）是高粱（Sorghum bicolor）与苏丹草（Sorghum sudanense）的 F1杂交种，既具有高粱茎粗、叶宽、抗旱、耐盐碱和产量高的优点，同时又具有苏丹草分蘖力强、再生性好、抗病性好和营养价值高的特点，是一种适宜青饲和青贮的禾本科C4作物，光敏型高丹草（Photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass）［1-2］是其新类型。其既可以满足不同草食动物的营养和饲养需求，同时由于其具有较强的抗逆性，可以在旱地、坡地、丘陵山地和盐碱地种植，还可达到减少投入降低成本的目的。近年来，国内外主要从饲喂效果［3-5］、青贮利用［6-7］、开发和遗传多样性［8-11］等方面对高丹草进行了相关的研究，但在高丹草夏播复种方面的研究较少，针对种植密度对光敏型高丹草夏播复种方面还没有系统的研究报道。因此，本研究在甘肃东部黄土高原旱作区，针对3个光敏型高丹草，采用不同种植密度进行夏播复种研究，通过观察和测定各品种的生物学特性、农艺性状及产草量，以期研究总结出夏播复种光敏型高丹草的最佳种植密度，为大面积推广应用光敏型高丹草复种栽培及利用提供技术和理论支撑。

图1 2013年镇原试验站气温和降水分布

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013年6月29日—10月19日在甘肃省农科院镇原试验站（北纬 35°29′42″，东经 107°29′36″）进行。试验地处甘肃东部黄土高原雨养农业区，土壤为黑垆土。该地多年平均降水量540mm、54%以上集中在7—9月，地下水埋深60～100m，海拔1 297 m，年平均气温 8.59℃，年日照时数 2 449.2 h，≥0℃年积温3 435℃，≥10℃年积温2 722℃，无霜期165 d。镇原试验站2013年全年月平均气温和降水量见图1。播前0～20 cm土壤有机质12.4 g/kg、有效磷13.89 mg/kg，碱解氮 67 mg/kg，速效钾 184 mg/kg，pH值 8.21，全盐量0.037%；20～40 cm土壤含有机质11.8 g/kg、有效磷11.35mg/kg，碱解氮65mg/kg，速效钾159mg/kg，pH值8.14，全盐量0.05%。

1.2 供试品种及来源

供试高丹草3个品种均为光敏型（Photoperiod sensitive type，PPS），名称为“大卡”（Big kahuna）、“海牛”（Monster）和“BJM”，皆引自美国，其中“大卡”同时为褐色中脉型（Brownmidrib genotype，BMR）。

1.3 试验设计

试验按品种和种植密度两因素随机区组进行设计。设3品种、3种植密度共9个处理，3次重复，共27个小区。3 个品种为：“大卡”（以 A1 表示）、“海牛”（以 A2 表示）和“BJM”（以A3表示）。3个种植密度为：6.75万株/hm2（以B1表示，行距33 cm、株距44 cm）、9.75万株/hm2（以B2表示，行距33 cm、株距30 cm）和12.75万株/hm2（以B3表示，行距29.5 cm、株距26.5 cm）。小区面积为5m×4m=20m2。冬小麦收割后2013年6月28日整地播种，整地时不施基肥，拔节期追施纯氮62.1 kg/hm2。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 物候期及农艺性状测定 物候期和农艺性状仅对刈割1茬的进行观察和测定，出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期以各小区75%的植株达到各生育时期为标准［12-14］。刈割时各品种每个重复小区依次取10株测定株高、茎粗、单株重、叶片数和分蘖数，计算平均值。

1.4.2 刈割方式与产草量测定 产草量均为单位面积土地上所收获地上部分的全部产量，以干物质重量为产草量指标。田间整株取样称鲜重后，切断至10～20 cm，用自封袋密封后送实验室测定水分及干物质产量（105℃恒重法）［15］。刈割方式设两种：即在全生长期刈割1茬和2茬。刈割1茬（在10月19日，播后113 d刈割）；刈割2茬第1次（在8月27日，播后60 d植株高度达120 cm以上刈割），第2次（在10月19日，播后113 d时刈割）；留茬高度平均10 cm左右。每处理各小区分成两半，各10m2，分别用于两种刈割方式测产。

1.5 数据处理

使用Excel 2007进行数据处理，采用DPS v 7.55统计软件，将品种和种植密度作为影响所测指标的两个因素，用固定模型［16］进行二因素随机区组方差分析。

2 结果与分析

2.1 光敏型高丹草刈割各茬次生长高度和所处生长阶段

详见表1。

表1 光敏型高丹草割刈各茬次生长高度和所处生长阶段cm

2.2 物候期观察

各品种物候期观察记录结果见表2。从6月29日播种到10月19日收获，生长期112 d，收获时各品种均达不到成熟期。A1进入孕穗期7～8 d后收获，部分植株已达抽穗期；A2收获时已进入开花期7～13 d、且有部分植株结籽、个别达乳熟期或腊熟初期；A3进入拔节期55 d后收获，其拔节期较A1和A2的长；不同种植密度下，同一品种的生育期均相近。总体来看，夏播刈割1茬时，物候期因品种、种植密度略有差异。

表2 物候期观察d

2.3 主要农艺性状

主要农艺性状见表3。总体看，品种对株高、茎粗、叶片数、单株鲜重和分蘖数影响均极显著（P<0.01）；种植密度对分蘖数影响显著（P<0.05），对株高影响极显著（P<0.01），而对茎粗、叶片数和单株鲜重影响不显著（P ＞0.05）。

在品种间各农艺性状表现差异不同，A3的株高极显著低于其他两品种（P<0.01），其中以A1最高，达236.80 cm；A1的茎粗和单株鲜重极显著低于其他两品种（P<0.01），茎粗以A3最大，达17.33mm；单株鲜重以A2最高，达560.67 g；分蘖数和叶片数均以A1最高，分别达2.07个和13.33枚，且3品种间差异均极显著（P<0.01）。可以看出，3品种间的主要农艺性状具有显著性差异（P<0.05），其中A1的株高、分蘖数和叶片数最高，A3的茎粗最大，A2的单株鲜重最高。

在不同种植密度间农艺性状表现也有差异。B3的株高极显著高于B1（P<0.01），与B2间差异不显著（P＞0.05）；各种植密度间的茎粗、叶片数和单株鲜重差异均不显著（P＞0.05），茎粗和单株鲜重均以B3最高，分别达16.48 mm和533.78 g，叶片数以B2最高，达11.93枚；B1的分蘖数显著高于B3（P<0.05），与B2间差异不显著（P＞0.05），达1.6个。以上可以说明，3种种植密度间部分农艺性状具有显著性差异（P<0.05），其中，株高依次为 B3＞B2＞B1，分蘖数依次为 B1＞B2＞B3，其余3个农艺性状差异不明显。

品种和种植密度互作对农艺性状影响较为复杂。两者互作对A1和A2的株高影响显著（P<0.05），其中A1和A2均在B3处理下最高，A3以B2处理下最高。互作对A2和A3的分蘖数影响显著（P<0.05），其中A1和A3在B2处理下最高，A2在B1处理下最高。互作对其余性状影响均不显著（P＞0.05），茎粗A1在B1处理下最高，A2和A3在B3处理下最高；叶片数A1在B3处理下最高，A2在B2处理下最高，A3在B1处理下最高；单株鲜重3个品种均在B3处理下最高。

由于夏播刈割2茬时，第1次刈割时株高各品种在120～150 cm，第2次刈割时各品种株高在20～60 cm之间，第1次刈割时植株发育不充分，第2次刈割时植株偏低，影响其饲用价值，因此对其农艺性状不再分析。

表3 农艺性状的测定

2.4 产草量

饲用作物的鲜草产量受品种、栽培方式及收获时期等诸多因素的影响，因此本研究的产草量均以干物质产量进行总结分析。各处理的产草量及方差计算结果见表4。总体来看，品种对刈割1茬和刈割2茬第2次影响均极显著（P<0.01），而对刈割2茬第1次和第2次之和的产量影响均不显著（P＞0.05）；种植密度对刈割1茬、刈割2茬第2次和刈割2茬2次之和影响均极显著（P<0.01），而对刈割2茬第1次影响显著（P<0.05）；互作对刈割2茬第1次和刈割2茬2次之和影响极显著（P<0.01），对刈割2茬第2次影响显著（P<0.05）。

品种间比较：在刈割1茬时，A2极显著低于A1和A3（P<0.01），以 A1最高，平均达 14.56 t/hm2，A1和 A3差异不显著（P＞0.05）。在刈割2茬第1次和第2次之和时，均以A2最高，分别平均为4.03 t/hm2和4.27 t/hm2，且相互间均差异不显著（P＞0.05）。在刈割2茬第2次时，A3极显著低于 A2（P<0.01）和 A1（P<0.01），以 A2 最高，平均达0.24 t/hm2，A2和 A1差异不显著（P ＞0.05）。以上可以看出，在冬小麦收割后夏播复种模式中，采用刈割2茬第2次和2次之和的产量表现依次为A2＞A1＞A3；采用刈割2茬第1次处理下的产量表现依次为A2＞A3＞A1；而采用刈割1茬处理时，产量依次为A1＞A3＞A2；不同的品种在采用不同的刈割处理条件下表现出不一致的产草量趋势。

密度间比较：在刈割1茬时，产草量在B1下极显著低于 B3（P<0.01）和 B2（P<0.01），以 B3 最高，平均达14.48 t/hm2，B3和 B2差异不显著（P＞0.05）；在刈割 2茬第 1 次时，B2 显著高于 B3（P<0.05），平均达 4.18 t/hm2；在刈割2茬第2次时，B2极显著高于B1（P<0.01）和B3（P<0.01），平均达 0.26 t/hm2，B1和 B3差异不显著（P＞0.05）；2次之和时，B2 极显著高于 B3（P<0.01），平均达4.44 t/hm2。以上可以看出，采用刈割2茬时，第1次、第2次和2次之和的产量表现依次为B2＞B1＞B3；而采用刈割1茬处理时，产量依次为B3＞B2＞B1。

品种×种植密度互作对产量的效应为：在刈割2茬第1次和2次之和时，A1和A3均以B2处理下最高，A2则以B3最高；在刈割2茬第2次时，3品种均以B2最高；而在刈割1茬时，3品种均以B3最高。以上可以说明，两者互作效应明显，在刈割2茬时，A1和A3应选择B2处理，而A2则应选择B3处理；在刈割1茬时，3品种均应选择B3处理。

两种刈割方式的总产草量不同。刈割1茬和2茬时，刈割1茬的产草量大于2茬之和，前者平均为13.57 t/hm2，后者平均为4.11 t/hm2，前者是后者的3.30倍。刈割2茬第1次时的产量明显高于刈割2茬第2次，第1次平均产量3.92 t/hm2，占2次总产量的95.38%。

综合上述，夏播复种光敏型高丹草的产草量受品种、种植密度、品种×种植密度互作和刈割次数综合因素的影响。刈割1茬的总产量很明显高于刈割2茬的，B3处理均高于其他两处理。所有处理中以A1、刈割1茬和B3组合产量最高，达15.07 t/hm2。

表4 干物质产量的测定t/hm2

3 讨论

3.1 物候期及农艺性状比较

张治忠等［17］研究发现，高丹草成熟需要140～156 d，本研究在播种后112 d收获，收获时各品种均未进入成熟期，与张志忠等［17］研究结果一致。于卓等［18］提出，高丹草品种间在形态特征上存在明显差异。本研究也发现3个品种间的主要农艺性状具有显著性差异（P<0.05），其中“大卡”的株高、分蘖数和叶片数最高，“BJM”的茎粗最大，“海牛”的单株鲜重最高，与前人研究结果一致。在本研究中，3种种植密度间部分农艺性状具有显著性差异（P<0.05）。而李源等［19］发现，冀草 1号和冀草 2号在不同种植密度下，农艺性状无明显差异。这与本研究结果不一致，可能与种植品种、播期和种植地区等有关，还需要进一步研究探讨。

3.2 产草量的比较

研究不同品种及不同种植密度对光敏型高丹草复种产草量的影响，有利于栽培时选择适宜的种植品种和种植密度。本研究结果表明，采用刈割1茬时，产量依次为：12.75 万株/hm2＞9.75 万株/hm2＞6.75 万株/hm2，产量和密度间存在正相关关系；而采用刈割2茬时，第1次、第2次和2次之和的产量表现依次均为：9.75万株/hm2＞6.75万株/hm2＞12.75万株/hm2，这种正相关关系消失。一些学者也在研究中发现，牧草产量和种植密度间存在极显著的正相关关系，但随着刈割次数的增多，这种关系也逐渐减弱［20-21］，这与本研究结果一致。王锦涛［22］的研究表明，在饲用高梁种植中，密度是影响产量的主要因素，适当提高甜高梁的种植密度有利于高产，这与本研究结果相一致。李宏［23］则认为，甜高粱的种植中，刈割次数对鲜草产量影响很大，刈割1次的鲜草产量明显低于刈割2次的，原因在于甜高粱用于青饲料刈割1次不能充分发挥产量潜力，所以在生产实践中普遍需要刈割2次；而本研究得出刈割1茬的光敏型高丹草产量大于2茬之和，前者是后者的3.30倍，说明在不同的播期时应选择不同的刈割方式。通过对比刈割1茬和2茬的品种产量可以发现，刈割2茬的“海牛”较其他两品种高，而刈割1茬的“大卡”高于其他两品种，从而可以看出，“海牛”相对于其他两品种可能更耐刈割。因此，若采用刈割1茬处理时，选择“大卡”进行12.75万株/hm2种植密度更佳；采用刈割2茬处理时，第2次刈割时植株高度仅23～53 cm，不符合鲜草利用条件，有中毒危险。因此，从干物质产量及饲喂安全的角度考虑，夏播复种模式中以刈割1茬收获方式最好。

4 结论

3个品种的光敏型高丹草在3种种植密度下复种时，均可以正常生长且发育良好；品种对各主要农艺性状影响均极显著（P<0.01），种植密度对部分农艺性状有影响，而两者互作对各主要农艺性状影响均不显著（P>0.05）；品种仅对刈割1茬和刈割2茬第2次产草量有影响，种植密度对各茬次产量均有影响。综合分析认为，在陇东旱塬地区麦茬后夏播复种光敏型高丹草时，以12.75万株/hm2、刈割1茬和“大卡”品种相组合的生产模式为最优。

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