机播模式下芝麻不同行株距配置的高产效应研究

吴 寅，高桐梅，王东勇，李 丰，田 媛，曾艳娟，卫双玲

(河南省农业科学院 芝麻研究中心，河南 郑州 450002)

我国是目前世界上最大的芝麻(SesamumindicumL.)生产国，但近年芝麻种植面积持续下降，主要原因之一是机械化程度不高。如何利用有限的耕地条件生产优质芝麻，是当前亟须解决的问题。近年来，虽然随着芝麻栽培、育种工作的不断发展和农机研究的有序深入，芝麻机械化精量半精量播种技术日臻完善，但实际生产中机播芝麻地块仍然相对较少，芝麻机械化播种程度也远远落后于其他作物，且适应高产的机械化播种科学依据尚显匮乏。因此，探索适宜机械化播种条件的高产行株距，对于挖掘机械化生产条件下的芝麻产量潜力并加速推广芝麻机械化播种技术具有重要意义。

目前，在关于行株距配置对芝麻生长发育及产量的影响方面，前人已经做了不少研究[1-2]。但多集中于密度因素，相关研究结果表明，种植密度对芝麻根系分布[3]、叶片数[4]、单株叶面积[4-5]、干物质积累[3,6-7]、籽粒品质[2,8-10]和产量及其构成因素均有影响[3,8,11-16]，但研究结果也因生态条件和芝麻品种的不同而存在差异[2,17-21]。关于不同行株距配置条件下的芝麻产量及产量形成机制研究虽有报道[22-24]，但多集中于芝麻不同种植密度等方面，相同种植密度条件下不同行株距配置的研究颇为少见，而关于机械化播种条件下的行株距配置研究未见报道[24-29]。本研究以当前生产中的主推品种为对象，在芝麻主产区河南省平舆县开展不同行株距配置机播模式的高产效应研究，系统探究在不同行株距配置条件下芝麻光合特性和产量及其构成因子，以期为实现芝麻机械化精量播种提供理论依据。

1 材料和方法

试验于2014年度在河南省农业科学院芝麻研究中心平舆试验基地(32°97′74.38″N，114°70′99.58″E)进行。土壤类型为砂姜黑土。试验基地所在地属大陆性季风气候区，处于亚热带向暖温带的过渡地带，兼有2种气候带的气候特征，四季分明，雨热同季，气候温暖，雨水较为充沛。年平均气温15 ℃，1月平均气温3.6 ℃，最高气温14.9 ℃，最低气温-2.9 ℃，平均降水量43.8 mm。7月平均气温28.6 ℃，最高气温38.2 ℃，最低气温21.2 ℃，平均降水量140.6 mm。年平均降水量904.3 mm，年平均日照2 016.3 h，无霜期230 d。

1.1 供试材料

供试品种为目前推广应用面积较大的芝麻品种郑太芝1号和郑芝98N09。

1.2 试验设计

高产试验面积0.4 hm2。试验采用三因素随机区组设计。行距配置设2个处理，分别为A1(行距均为40 cm，等行距)和A2(行距为50 cm∶30 cm，宽窄行)。株距配置设3个处理，分别为B1(株距16.7 cm)、B2(株距11.11 cm)、B3(株距8.33 cm)。芝麻品种设2个处理，分别为C1(郑太芝1号)和C2(郑芝98N09)。试验共12个处理组合，重复3次(表1)。机械播种，播期5月19日，播量0.2 kg/hm2，播后用乙草胺封闭以防苗期杂草；出苗后定苗1次。芝麻生育前中期，每隔7 d交替喷施多菌灵、芸薹素、高氯甲维盐、氯氰菊酯等药物，以防治芝麻病害、虫害，其他管理同一般高产田。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶片光合特性于盛花期测定 在晴朗、无风、光强稳定的条件下，于09:30-11:30，每小区选择5株长势一致且受光方向相同的典型植株，每株选定5片功能叶，用LI-6400便携式光合仪测定净光合速率(Pn)；用便携式SPAD-502叶绿素仪测定总叶绿素含量(SPAD值)。以上测定均重复3次，取其平均值进行统计分析。

1.3.2 籽粒产量及其构成因素 成熟时五点取样，脱粒、计产。同时，临收获时选取1 m双行的植株，进行考种，计算单位面积上的蒴数、蒴粒数和千粒质量。

1.3.3 品质分析 粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定；粗脂肪含量采用索式提取法测定。

1.4 数据处理

运用Microsoft Excel 2003和SPSS 17对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同行株距配置对芝麻光合性能的影响

2.1.1 不同行株距配置对芝麻功能叶叶绿素含量的影响 图1表明，不同行株距配置对不同品种芝麻叶绿素含量的影响不同，其中，郑太芝1号的叶绿素含量为42.3～52.3，郑芝98N09为45.1～55.0。就不同品种的变化规律而言，等行距条件下，郑太芝1号的叶绿素含量小于郑芝98N09，宽窄行条件下有所不同。就不同行株距配置条件下的变化规律而言，郑太芝1号呈现出随株距减小叶绿素含量降低的趋势，而郑芝98N09则呈现出随株距减小叶绿素含量先升高后降低的变化趋势。而就不同行距对叶绿素含量的影响来看，不同品种表现不同，其中，郑太芝1号在株距为16.7,8.33 cm条件下均表现出等行距配置小于宽窄行配置，而郑芝98N09仅在株距为8.33 cm条件下等行距配置的叶绿素含量小于宽窄行配置，其余株距条件下与之相反。其中，株距为8.33 cm条件下，两品种不同行距配置处理的叶绿素含量差异达显著水平。这说明，行距配置对叶绿素含量的影响规律不尽一致。

图1 不同行株距配置对芝麻功能叶叶绿素含量的影响Fig.1 Effects of different row and plant spacing configuration on SPAD values in sesame functional-leaves

2.1.2 不同行株距配置对芝麻盛花期净光合速率的影响 图2表明，不同行株距配置对不同品种芝麻净光合速率的影响不同，其中，郑太芝1号的变化为23.1～27.8 μmol/(m2·s)，郑芝98N09的变化为22.9～26.9 μmol/(m2·s)。就不同品种的变化规律而言，不同行株距条件下，郑太芝1号的净光合速率大于郑芝98N09。就不同株距条件下的变化规律而言所有品种均呈现出随株距减小，净光合速率降低的趋势。而就不同行距对净光合速率的影响来看，不同品种表现不同，其中，郑太芝1号和郑芝98N09在等行距配置条件下的净光合速率均大于宽窄行配置。以上说明，不同行株距配置条件下，郑太芝1号的净光合速率大于郑芝98N09，而不同品种在不同行距配置条件下光合速率的表现为等行距大于宽窄行，且株距减小，植株净光合速率下降。

图2 不同行株距配置对芝麻功能叶光合速率的影响Fig.2 Effects of different row and plant spacing configuration on net photosynthesis rate in sesame functional-leaves

2.2 不同行株距配置对芝麻农艺性状产量及其构成因素的影响

2.2.1 不同行株距配置对芝麻农艺性状的影响 表2表明，不同行株距配置对不同品种芝麻株高、始蒴位高、黄梢尖长和果轴长的影响不同。株高的变化为178.0～208.8 cm，其中，以株距对芝麻农艺性状的影响最大，株高随着株距减小表现出降低的趋势，而行距对株高的影响并不明显。就始蒴位高而言，也表现出随株距减小始蒴位高降低的变化趋势。黄梢尖的表现与株高相反，株距越小，黄梢尖越长，最长为7.8 cm。不同行株距配置对不同品种芝麻果轴长的影响与株高和始蒴位高类似，随着株距减小，果轴长变短，但郑太芝1号在宽窄行条件下并未表现出该规律。不同品种不同行距条件下均表现出该特点。从行距角度看，各处理株高、始蒴位高、黄梢尖长和果轴长的变化规律并不一致。以上说明，不同行株距配置对不同品种芝麻株高、始蒴位高、黄梢尖长和果轴长的影响不同，其中，以株距对株高、始蒴位高、黄梢尖长和果轴长的影响较大，而行距配置的影响较小。

2.2.2 不同行株距配置对芝麻产量及其构成因素的影响 表3表明，不同行株距配置对芝麻产量及其构成因素的影响不同。单株蒴数方面，郑太芝1号的变化为92.4～123.2个，郑芝98N09的变化为86.3～122.4个。就不同品种的变化规律而言，不同行株距条件下，郑太芝1号的单株蒴数大于郑芝98N09，就不同株距条件下的变化规律而言，不同品种均呈现出随株距减小，单株蒴数降低的变化趋势。而就不同行距对单株蒴数的影响来看，不同品种表现不同，其中，郑太芝1号在相同株距条件下均表现出等行距配置大于宽窄行配置，郑芝98N09在株距为16.7 cm条件下等行距的单株蒴数大于宽窄行配置，其他行距与之相反。蒴粒数方面，郑太芝1号的变化为36.5～59.3粒，郑芝98N09的变化为35.0～56.4粒。就不同品种的变化规律而言，除等行距且株距为8.33 cm条件外，其他行株距条件下，郑太芝1号的蒴粒数均大于郑芝98N09。就不同株距条件下的变化规律而言，不同品种均呈现出随株距减小，蒴粒数降低的变化趋势。而就不同行距对蒴粒数的影响来看，不同品种不同株距条件下等行距配置条件下的蒴粒数均大于宽窄行配置。千粒质量方面，郑太芝1号的变化为2.31～2.73 g，郑芝98N09的变化为2.21～2.87 g。就不同品种的变化规律而言，不同行距条件下，株距为16.7 cm和11.11 cm时郑太芝1号的千粒质量均小于郑芝98N09，就不同株距条件下的变化规律而言，不同品种均呈现出随株距减小，千粒质量降低的变化趋势。而就不同行距对千粒质量的影响来看，不同品种不同株距条件下等行距配置的千粒质量均大于宽窄行配置。

表2 不同行株距配置对芝麻农艺性状的影响Tab.2 Effects of different row and plant spacing configuration on agronomic traits in sesame cm

注:不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。表3同。

Note:Different small letters show significantly different at the 0.05 probability levels. The same as Tab.3.

表3 不同行株距配置对芝麻产量及其构成因素的影响Tab.3 Effects of different row and plant spacing configuration on grain yield and its components in sesame

不同行株距配置对芝麻产量的影响不同。其中，郑太芝1号的产量为1 632.3～2 430.1 kg/hm2，郑芝98N09为1 450.4～2 082.9 kg/hm2。郑太芝1号的最高产量出现在C1A1B2条件下，为2 430.1 kg/hm2，郑芝98N09的最高产量出现在C2A1B1条件下，为2 082.9 kg/hm2，以上表明，2个芝麻品种均以株距不小于11.11 cm(亦即密度低于22.5万苗/hm2)条件下的芝麻籽粒产量最高。就不同品种的变化规律而言，不同行株距条件下，郑太芝1号的产量均大于郑芝98N09，就不同株距条件下的变化规律而言，郑芝98N09呈现出随株距减小，产量逐渐降低的趋势，而郑太芝1号呈现出随株距减小，产量先升高后降低的变化趋势。而就不同行距对产量的影响来看，不同品种不同株距条件下等行距配置条件下的产量均大于宽窄行配置。表3还表明，不同株距对不同品种不同行距配置条件下的芝麻产量影响程度不同，当行距由16.7 cm减小至11.11 cm时，C1A1B2和C1A2B2的产量分别较C1A1B1和C1A2B1增加16.05%和7.85%，而C2A1B2和C2A2B2处理的产量分别较C2A1B1和C2A2B1下降2.48%和7.82%，而行距继续减小，所有处理的产量均开始下降，C1A1B3、C1A2B3、C2A1B3、C2A2B3处理的产量分别较C1A1B2、C1A2B2、C2A1B2、C2A2B2处理的产量下降13.72%，21.30%，14.04%和13.94%。这说明，行距从16.7 cm减小至11.11 cm时，郑太芝1号产量上升，郑芝98N09产量下降，行距减小至8.33 cm时，两品种产量均下降，但郑太芝1号产量仍然较之郑芝98N09高，说明郑太芝1号关于产量的耐密性相对较优。

2.3 不同行株距配置对芝麻籽粒品质的影响

2.3.1 不同行株距配置对芝麻籽粒粗脂肪含量的影响 由图3可以看出，不同行株距配置对不同品种芝麻籽粒粗脂肪含量的影响不同。其中，郑太芝1号的变化为517.43～528.57 mg/g，郑芝98N09的变化为529.63～536.30 mg/g。就不同品种而言，不同行株距配置条件下，郑太芝1号的籽粒粗脂肪含量均小于郑芝98N09。同一品种不同株距条件下，郑芝98N09随株距减小，籽粒粗脂肪含量降低，郑太芝1号的变化趋势并不明显。就不同行距对籽粒粗脂肪含量的影响来看，不同品种不同株距条件下，等行距配置时郑芝98N09的籽粒粗脂肪含量均小于宽窄行配置，而郑太芝1号的表现并不一致。总体上看，品种间的处理效果大于行株距配置处理间的处理效果。

图3 不同行株距配置对籽粒粗脂肪含量的影响Fig.3 Effects of different row and plant spacing configuration on crude fat content in sesame grains

2.3.2 不同行株距配置对芝麻籽粒粗蛋白含量的影响 由图4可以看出，不同行株距配置对不同品种芝麻蛋白质含量的影响不同。其中，郑太芝1号的变化为221.20～230.30 mg/g，郑芝98N09的变化为217.57～220.83 mg/g。就不同品种而言，相同行株距配置条件下，郑太芝1号的籽粒蛋白质含量均大于郑芝98N09。就不同株距条件下的变化规律而言，郑芝98N09呈现出随株距减小，籽粒蛋白质含量降低的变化趋势，而郑太芝1号的整体表现变化不大。就不同行距对籽粒蛋白质含量的影响来看，不同品种不同株距条件下，等行距配置条件下郑太芝1号的籽粒蛋白质含量均大于宽窄行配置，而郑芝98N09的表现则不尽一致。这说明，芝麻籽粒蛋白质含量受行株距配置的影响较小，受品种的影响较大。

图4 不同行株距配置对籽粒蛋白质含量的影响Fig.4 Effects of different row and plant spacing configuration on protein content in sesame grains

3 结论与讨论

光合作用将光能转化为化学能，是植物的物质和能量来源，也是作物产量形成的基础。良好的光合特性是作物实现高产的关键，本试验研究条件下，不同行株距配置对芝麻叶绿素含量和净光合速率的影响不同。其中，虽然功能叶叶绿素含量的表现规律不尽相同，但随株距减小，密度增加，净光合速率降低。产量结果表明，最终籽粒产量也与净光合速率有同样的变化趋势，这说明，不同行株距配置导致最终产量不同的原因可能是由于叶片光合特性不同。

随着当前芝麻品种的更新换代和栽培措施的深入革新，高产条件下芝麻品种的自调性进一步优化，芝麻高密度种植已被广泛接受，高产广适的品种在高密度条件下实现高稳产已成为常态，而合理的密度是实现机械化直播的关键，也是高产高效的基础。河南省平舆县作为黄淮芝麻主产区的代表点，农民具有种植芝麻的优良传统，但密度控制不当又往往成为非机播情况下较易出现的生产问题，因而，合理科学的机播密度可能成为解决该问题的重要突破口。本研究结果表明，在夏播机播条件下，2个芝麻品种均以株距不小于11.11 cm(亦即密度低于22.5万苗/hm2)条件下的芝麻籽粒产量最高。

合理的行株距配置是对相同密度条件下芝麻自身生长生态环境的优化，可以配置出合理的群体结构，促进芝麻的生长发育、甚至可以弥补密度增加所带来的株弱、易倒等单株劣势[9,14]。机械化播种在克服人工播种多方面问题的同时，不仅有利于提高芝麻出苗整齐度，也利于提升后期封闭等栽培措施的效果，对于实现农机农艺融合，良种良法结合颇具意义[30-33]。本研究结果表明，两品种均以40 cm等行距且株距不小于11.11 cm时产量最优，优化株距配置的种植条件下，不仅使株蒴数提高，还有利于籽粒灌浆，从而使产量提高。

粗脂肪含量和蛋白质含量是芝麻重要的品质指标，其中粗脂肪含量是芝麻榨油加工的基础，蛋白质含量则是衡量芝麻其本身营养价值的一项重要指标。研究结果表明，本试验处理条件下的行株距配置对品质的影响不大，籽粒品质的品种效应大于行株距配置效应，这表明参试品种郑太芝1号和郑芝98N09的品质性状稳定性较好，为芝麻产量品质的协同提高提供了理论依据。也可为优质高产育种提供主攻方向。

芝麻的行株距配置研究中，机播条件下相同密度不同行株距配置研究并不常见。因此，开展机播条件下的芝麻产量形成机制、品质形成机制和生理发育机制等进行深入研究，探讨机播芝麻生长发育模拟模型，可为芝麻机械化生产提供理论依据。