播种量对夏高粱生长发育及产量的影响

刘芮芮，崔福柱，乔佳秀，郝国花，杨慧

（1.山西农业大学农学院，山西太谷030801）

作为山西省主要的杂粮作物之一，高粱具有抗旱，抗涝，耐贫瘠，耐盐碱等多重抗逆性，兼食用、酿酒、酿醋、饲料、能源、帚用等多种用途［1］，是山西省调节种植业构转方式的重要作物之一［2］。山西省的高粱种植遍布于省内的各个地区，且近几年播种面积逐年增加。据国家统计局统计数据显示，2018 年山西省高粱播种面积达到了3.293×104hm2，占全国高粱种植面积的5.3%左右，但其单位面积产量较低，山西省高粱产量仅为3 502.5 kg·hm-2，而全国高粱产量高达 4 702.15 kg·hm-2，提升高粱单产，是山西省高粱种植中亟需解决的问题。

播种量与作物的生长发育和产量有着密不可分的关系，合理的播种量是提高高粱产量的有效途径之一［3，4］。詹鹏杰等［5］研究发现，在适宜的种植环境下，适当提高播种量是提升机械化栽培高粱产量的关键，在有机旱作农业和高粱机械化生产中具有重要意义。肖继兵等［6］也研究指出，提升高粱产量，最关键的就是适当提高其播种量。Mousavi［7］研究发现，高粱的千粒重随播种量增加降低，但在适宜密度条件下通过增加单位面积穗数可提高高粱产量。黄瑞冬等［8］通过对辽杂35 的研究发现，随播种量的增加，其生物产量、籽粒产量呈增加趋势，单穗粒数呈显著下降趋势，而千粒重无显著变化。

山西省中部地区的耕作制度一般为一年一熟或两年三熟，土地闲置期正处于光热充足的夏季，自然资源造成了极大地浪费，究其原因主要是因为没有适合的作物品种，生育期过长会影响冬小麦的正常播种，夏季作物也可能遭受霜冻危害。我国高粱生产中主要是春播，夏播高粱面积较少。随着我国种植制度的发展，研究人员发现，在一些热量资源丰富而且无霜期较长的地方，高粱可作为一些夏熟作物的后茬夏播。晋杂30 号［9］是由山西农业大学农学院高梁育种组为了实现山西省中南部地区冬小麦-夏高粱一年两熟耕作制度，特地培育的山西省首个夏播高粱品种，其生育期为98 d 左右，适于山西省中部晋中，吕梁，太原地区冬小麦收获后有110 d 耕地空闲期的地区推广种植。可以作为夏季作物，实现山西省中南部地区冬小麦-夏高粱一年两熟耕作制度。本试验以晋杂30号夏播高粱品种为研究对象，研究了播种量对夏播高粱生长发育期间的农艺性状和最终产量的影响，为山西省中部地区夏播高粱的合理播种量提供一定的参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2016 年在山西省晋中市太谷县山西农业大学农作站进行。该试验地位于山西省中部，地处晋中盆地，属于暖温带大陆性气候，年平均温度 9.8 ℃，10 ℃以上的有效积温 3 675 ℃，无霜期175～180 d，年平均日照时数为2 500～2 600 h。该试验区地势平坦，土壤为轻度沙壤土，肥力较好。

试验材料品种为晋杂30 号夏播高梁，由山西农业大学农学院高粱育种实验室提供。

1.2 试验方法

试验采用单因素随机区组设计，共设置3.75（L-3.75）、7.5（L-7.5）、11.25（L-11.25）、15（L-15）、18.75（L-18.75）、22.5 kg ·hm-2（L-22.5）6 个不同播种量水平。每个处理重复3 次，共计18 个小区，小区为长方形，长5 m，宽2 m，面积10 m2，播种方式为人工开沟撒播，播种行距均为40 cm，播种后前预先将每小区每行的播种量严格分好，确保小区播种均匀一致。4 月底进行播种前施用高塔复合肥肥料（N∶P2O5∶K2O=27∶14∶10），施肥量为 750 kg·hm-2。6 月 12 日播种前浇水，然后撒农药治理地下害虫。6 月16 日以人工开沟的方式进行撒播。苗期和拔节期各中耕除草1 次，10月1 日高粱成熟后进行人工收获。各小区栽培措施尽量保持一致水平，以减小试验误差。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生育时期的调查

从播种开始，记载高梁的播种、出苗、拔节、孕穗、抽穗、成熟等生育时期，以月/日表示。

1.3.2 植株生长动态观测

高粱出苗后，每隔10 d 从每个小区取长势均匀5 株苗进行动态指标的测定，根据高粱生长进程，在主茎的第5 和第10 片叶位处挂牌标记。测定指标包括株高、叶面积。株高测到各个小区高粱抽穗株高稳定，叶面积测到高粱成熟。

叶面积测定方法参照玉米叶面积校正系数法：

叶面积=叶片长×叶片宽×校正系数（0.75）

叶面积指数=单株叶面积×单位土地面积内株数/单位土地面积

1.3.3 产量及室内考种

高粱成熟后，收获前统计好各个小区的株数、穗数。随机选取代表性植株10 株，整株带回实验室，用于室内考种测定穗长、穗重、穗粒重、百粒重。测产时为防止边际效应收获中间行，收获后脱粒称重折合成公顷产量。

1.4 统计分析

在 Excel 2010 中进行数据处理，使用DPS7.5软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同播种量下晋杂30 号的生育时期

不同的播种量处理下夏播高粱晋杂30 号的生育时期基本相同（表1），总生育期均为106 d，各处理从播种到出苗需要11 d，从出苗到拔节需要7 d，从孕穗期开始出现差异，在不同播种量下孕穗期相差1～3 d，抽穗期相差1～2 d，成熟期一致。

2.2 不同播种量对晋杂30 号生长发育的影响

不同播种量处理的夏播高粱株高整体上均呈先增长后稳定的趋势（表2），从播种后到6 月24 日之前株高增长较缓慢，6 月24 日开始，夏高粱开始拔节，进入快速增长期，直到8 月13 日以后，增长变缓慢，直至稳定。植株株高变化时间为60 d 左右，8 月23 日后植株株高不再增长，株高稳定后L-15 的植株最高，达到 195.5 cm，L-3.75 的植株最低，为168.0 cm，两者相差27.5 cm。稳定后各处理株高由大到小依次为L-15＞L-18.75＞L-11.25＞L-22.5＞L-7.5＞L-3.75。 植 株株高稳定后，L-15 和L-18.75 的株高显著高于其它处理（P＜0.05）。

表1 夏播高粱生育时期比较Table 1 Summer sorghum plants reacted to different seeding rates at major growth stages

表2 夏高粱生育期株高动态变化Table 2 The dynamic variation of plant height of summer sorghum at major growth stages 单位：cm

各处理叶面积指数在整个生长发育阶段均呈现先增长后下降的趋势（表3）。从高粱的整个生长发育阶段来看，拔节期之前各处理间叶面积指数差异较小，从7 月4 日，也就是拔节期左右开始，各处理的叶面积指数差异逐渐明显，从7 月14 开始，L-22.5 叶面积指数和其他处理差异显著（P＜0.05），8 月 3 日以后，叶面积指数各处理间均差异显著（P＜0.05）。各处理均在8 月23 日叶面积指数达到最大，且最大和最小播种量的叶面积指数在8 月23 日相差最大，差值达到5.2。从整个生育期来看，播种量的大小与叶面积指数呈正相关，L-22.5 的植株叶面积指数最大，L-3.75 的植株叶面积指数最小。各处理叶面积指数由大到小 依 次 为 L-22.5＞L-18.75＞L-15＞L-11.25＞L-7.5＞L-3.75。

2.3 不同播种量对夏播高粱产量构成因素及产量的影响

不同播种量下穗长、穗重、穗粒重和百粒重呈现的规律不尽相同（表4）。L-7.5 的穗长最大，达到26.03 cm，L-18.75 的穗长最小，仅为24.21 cm，数据表明不同处理间穗长的差异不显著（P＞0.05）。随着播种量的增加，穗重、穗粒重和百粒重表现为逐渐下降的趋势。L-22.5 的穗重值最小，为56.07 g，L-3.75 的穗重值最大，达到了79.59 g。通过对夏播高粱晋杂30 号产量性状的方差分析，播种量对穗重有较大的影响，L-7.5、L-11.25 和 L-3.75 相比，穗重分别增加了14.15%、25.82%，且3 个处理间差异达到显著水平（P＜0.05），而 L-15、L-18.75 和 L-22.5 的穗重差异不显著。播种量为L-3.75、L-7.5、L-11.25 和L-15 时，穗粒重差异显著，与L-3.75 相比较 ，L-7.5、L-11.25 和 L-15 的穗粒重分别增加了16.31%、27.27%、33.41%。随着播种量的增加，百粒重逐渐下降，L-3.75、L-7.5 与其它处理差异显著（P＜0.05）。本试验设计的不同处理中，播种量增加，产量先增加后减少。L-11.25 产 量 值 最 大 ，为 5 294.8 kg·hm-2，L-3.75 产量值最小，为 3 650.6 kg·hm-2。可以看出L-11.25 、L-15 、L-7.5、L-18.75 之间不存在显著性差异，但都与L-3.75 存在显著性差异（P＜0.05）。

表3 夏高粱生育期叶面积指数动态变化Table 3 The dynamic variation of plant LAI of summer sorghum plants at different growth stages 单位：cm

表4 夏高粱产量性状构成因素对比Table 4 The composition factors of yield traits of summer sorghum reacting to different seeding rates

随着播种量的增加，出苗数表现出增加的趋势（表5），播种量为L-3.75 时出苗数最少，为每公顷7 万株，播种量为L-22.5 时出苗数最多，为每公顷33.6 万株，各处理间出苗数差异显著（P＜0.05）。本试验中，若以播种量为L-3.75 的单位面积出苗数为基准数，计算不同播种量下单位面积的出苗数，作为其理想出苗数，则各处理的理想出苗数应该依次为每公顷 14、21、28、35、42 万株，但是试验结果并没有呈现理想结果，从小到大不同处理相比理想出苗数分别降低8.57%、9.05%、13.93%、16.57%、20.00%。播种量与成穗率关系符合数学模型y=-0.000 5x3+0.026 3x2-0.437 5x+3.379 4（R²=0.990 8），随着播种量的增加，成穗率逐渐下降，L-3.75 成穗率最高，L-22.5 成穗率最低，最大值与最小值差异极显著（P＜0.05）。

表5 不同播种量夏播高粱成穗率比较分析Table 5 Percentage of ear bearing of summer sorghum reacting to different seeding rates

对不同播种量下晋杂30 号的产量进行回归分析，可以得到回归方程y=0.777 9x3-44.597x2+734.54x+1 466.7（R²=0.987 7）（图 1）。分析表明，在播种量为 3.75～11.25 kg·hm-2时，随着播种量的增加，晋杂30 号的产量也逐渐增加；超过11.25 kg·hm-2时，随播种量的增加，产量开始呈下降趋势。

图1 不同播种量对夏高粱产量的影响Fig.1 Effects of different seeding rates on the yield of summer sorghum

3 讨论与结论

合理的播种量是发挥群体生产力的基础，是实现作物群体结构和植株个体功能协调增益、提高产量的重要途径。播种量与高粱的生长发育息息相关，在高粱高产高效栽培中起着重要作用。株高是高粱生长的基本性状之一，在栽培中，可以用株高的动态变化来衡量各种技术措施的成效。王劲松等［10］研究表明，随着播种量的增加，高粱的株高呈增高趋势，播种量越大，株高越高。这是由于高播种量下，高粱的密度也就随之增大加剧了高粱群体间对光热资源的竞争，尤其是对太阳光的竞争，促使植株长得更高，以获取更多的光照。本试验下播种量处于15 kg·hm-2以下时，株高随播种量增加而增高，播种量为15 kg·hm-2时达到最大，继续增大播种量，株高反而减小，可能主要是因为播种量过大，导致种植密度过大，使得群体间的竞争加剧，导致单株营养供应不足，尤其是对氮的需求不够，导致株高降低，这与李帅［11］的研究结果一致，玉米的株高随施氮量的增加而增高。

作物的产量是各个产量构成因素相互共同作用的结果，各个因素之间也存在不同的相关性。许多研究表明，播种量对作物产量有决定性的影响［12～15］。本研究下，随着播种量的增加，高粱的单株穗重减小，百粒重也随之减小，不同处理间差异显著。穗数的增加可以显著弥补单株穗粒重和百粒重所造成的损失，但随着播种量的增加，高粱群体的出苗率逐渐降低，密度增大的同时加剧了群里内各个植株对光、温、水、气、热和营养等方面的竞争，也使得成穗率显著降低，各因素相互作用，最终使得高粱的产量与播种量的关系呈现先增加后降低的趋势，这与刘贵锋、朱凯、张华文、陆秀娟 、段 有 厚 等 的 研 究 结 果 趋 势 表 现 一 致［16～20］。试验表明，晋杂30 号播种量和产量的关系符合方程 y=0.777 9x3-44.597x2+734.54x+1 466.7（R²=0.987 7），播种量为 11.25 kg·hm-2时，晋杂30 号的产量有最大值5 294.8 kg·hm-2。对于播种量与产量的关系，也有学者有不同的研究结果，Mckenzi 等［21］研究发现，一些作物通常表现为低播种量下产量会显著降低，但在超过了适宜播量，超高的播种量下，产量却不会有显著下降，这可能是因为这些作物耐密性良好。曹倩等［22］指出作物具有氮密互作效应，通过对小麦播种量和施氮量的综合研究，发现可以通过调节小麦的播种量和施氮量，从而获得高产。王劲松等［23］通过对高粱施氮量的研究，发现氮肥对高粱增产显著。本试验只研究了播种量对夏播高粱产量的影响，对于施氮量，以及播种量和施氮量共同对其产量的影响，可以后续继续研究。

近年来山西省培育的春播高粱品种较多，有晋杂 23 号［24］和晋杂 102 号［25］等，但夏播高粱推广品种少，种植面积小。推广晋杂30 号夏播高粱，对山西省中部地区实现一年两熟耕作制度具有重要意义。探索出晋杂30 号夏高粱合理的播种量，还应对其最适播期，合理施肥量，合理灌溉时期，需水量等一系列相关问题做出研究，以构建该地区冬小麦-夏高粱一年两熟轮作体系，充分合理的利用光热资源。

产量是栽培的最终目的，可以作为反映作物生长发育良好的最重要的指标之一。在本次试验下，综合各种因素，在晋中地区，晋杂30 号夏高粱的最适播种量为11.25 kg·hm-2，此时其密度可达到每公顷19.1 万株，在此播种量下，其生长发育良好并获得高产，使农民增产增收。