矮秆高粱光合物质生产及产量对种植密度的响应

段有厚　卢峰　张飞　朱凯　邹剑秋

摘要：以适于机械化栽培的矮秆高粱辽杂37为试验材料，研究植株株高、柄伸长、叶面积指数、光合参数、籽粒产量、收获指数等对种植密度的响应。结果表明，随种植密度的增加，高粱单株干物质积累量逐渐减小，植株叶片光合作用受到抑制;种植密度为13.5万～15.0万株/hm2时，辽杂37单株的光合速率保持在较高水平，更有利于群体的物质积累，密度为13.5万、15.0万株/hm2时的籽粒产量分别为9 976.8、9 947.1 kg/hm2，显著高于其他3个密度的籽粒产量（P<0.05）。

关键词：机械化生产;矮秆高粱;种植密度;光合作用;产量

中图分类号： S514.04文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）09-0131-03

高粱曾经是北方地区最主要的粮食作物之一，是重要的粮食、饲料及酿酒原料[1]。目前，我国推广的高粱品种大多为大穗型，中高秆，易倒伏，耐密性差，不能满足机械化栽培的要求，成为影响高粱机械化栽培的重要因素之一[2-3]。随着适于机械化栽培矮杆髙梁的出现，高粱机械化生产成为可能。但是，株高变低往往意味着植株生物产量变低，而生物产量是经济产量的基础，在一定密度范围内，经济产量随生物产量的提高而提高[4]。

在以往研究中，多以辽杂13、辽杂18、晋杂23、晋中911等中高秆高粱为试验对象，试验密度大多在7.5万～12.0万株/hm2之间[4-6]。Mousavi等研究表明，随种植密度的增加，高粱千粒质量、穗粒质量下降，但由于单位面积的穗数增加，经济产量有所增加[7]。目前，有关高粱种植密度对群体光合特性、干物质积累与分配及产量影响的研究报道较多，但对矮杆、适于机械化栽培高粱品种的相关研究鲜见报道。本试验旨在研究矮秆、适于机械化栽培高粱品种的单位面积合理产量，探讨不同种植密度与单株、群体干物质积累量的关系，以期为矮秆高粱高产高效栽培提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2017年5—10月在辽宁省农业科学院创新中心试验地进行，供试高粱品种为辽宁省农业科学院创新中心选育的辽杂37，属杂交种，矮秆、早熟、适宜机械化种植，其株高约155 cm，穗长约25 cm，茎粗约14.5 mm，柄伸长约30 cm，在辽宁生育期约107 d。试验土壤类型为壤土，前茬作物为大豆;0～20 cm耕层土壤有机质含量、全氮含量分别为19.03、0.07 g/kg，速效钾含量、有效磷含量分别为120.2、30.7 mg/kg，pH值为6.1。

1.2 试验设计

试验设5个种植密度处理，分别为10.5万、12.0万、13.5万、15.0万、16.5万株/hm2，分别以M1、M2、M3、M4、M5表示。重复3 次，随机区组设计，每个小区10行，行长8 m，行距0.6 m。2017年5月23日播种，5月28日出苗，9月14日成熟，收中间6行计产，其他行作取样用。种肥施磷酸二铵150 kg/hm2，拔节期追施尿素300 kg/hm2，其他管理同一般生产田。

1.3 测定内容和方法

1.3.1 株高、茎粗、柄伸长 分别于高粱拔节期（出苗后41 d）、孕穗期（出苗后57 d）、开花期（出苗后68 d）、灌浆期（出苗后79 d）、成熟期（出苗后110 d），在每个小区选择具代表性的植株10株，用直尺测量株高、柄伸长（穗柄至旗叶伸出的长度），用游标卡尺测量植株距地面1/3处的茎粗。

1.3.2 叶面积指数 分别在拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期、成熟期，每个小区选择具代表性的植株10株，用卷尺测定叶长、叶宽，计算叶面积、叶面积指数，公式分别为

叶面积=叶长×叶宽×0.75;

叶面积指数=（单株叶面积×10）/10株高粱的占地面积。

1.3.3 干物质质量 分别在苗期、拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期、成熟期，每个小区选择具代表性的植株10株，于烘箱中105 ℃烘30 min杀青，75 ℃烘干至恒质量，用百分之一电子天平称质量。

1.3.4 光合参数 分别在拔节期、开花期、灌浆期，利用美国产LI-6400 型便携式光合测定系统分别测定高粱上部完全展开倒2叶、倒3叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，每个处理测3株，每张叶片读数3次，取平均值。采用光合仪内置光源，光照度为1 000 μmol/（m2·s）。

1.3.5 产量 收获前，调查每个小区的株数、折断株数;收获时，田间测定各小区的实际产量。每个小区随机选取自然风干的植株10株，室内考种，测量穗粒质量、穗柄长、千粒质量等，计算收获指数，公式为

收获指数=籽粒产量/生物产量×100%。

1.4 数据处理

采用Excel 2007软件对数据进行整理、制作图表，采用DPS 6.5软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 高粱株高、茎粗对种植密度的响应

由图1可见，辽杂37高粱株高在拔節期到孕穗期有明显增加，后随生育时期变化，株高增加速度逐渐平缓;随种植密度的增大，高粱植株株高呈增加趋势，种植密度为16.5万株/hm2（M5）时株高最高;成熟期时，不同种植密度的高粱株高在149.2～165.6 cm之间，相互之间差异不明显。由图2可见，随种植密度的增大，植株茎粗呈减小趋势;成熟期时，不同种植密度的高粱茎粗在12.6～15.0 mm之间。

2.2 叶面积指数对种植密度的响应

由图3可见，不同种植密度下，辽杂37随植株的生长，叶面积指数呈先增大后减小的趋势，开花期叶面积指数相对最大;开花期和灌浆期种植密度为13.5万、15万株/hm2的高粱叶面积指数明显高于其他3个处理;最大种植密度（16.5万株/hm2）高粱叶面积指数在成熟期时下降较快，可能与其植株相互间遮阴而叶片衰老有关。