种植密度和施肥量对酒用糯高粱净光合速率·产量及品质的影响
2021-04-29董亚兵彭亚姝李魁印田山君徐如宏吴传玺任明见
董亚兵 彭亚姝 李魁印 田山君 徐如宏 吴传玺 任明见
摘要 探究酒用糯高粱品种茅粱糯2号在贵州地区栽培时的最佳种植密度和施肥水平，制定科学合理的肥密互作栽培技术提高其产量及品质，为糯高粱田间栽培提供参考依据。采用二因素随机区组试验，以酒用糯高粱优质品种茅粱糯2号为试验材料，通过设置不同种植密度及施肥水平，探究种植密度和施肥水平互作对糯高粱茅粱糯2号的产量及品质的影响。结果表明，种植密度和施肥水平对茅粱糯2号的净光合速率、农艺性状、产量及品质均有显著影响。种植密度与施肥量的交互作用表明，32.4万株/hm2+基肥340.61kg/hm2+追肥176.63kg/hm2（A3B2）处理的产量最高（6371.84kg/hm2）;24.7万株/hm2+基肥340.61kg/hm2+追肥176.63kg/hm2（A2B2）处理下的品质最高，茅粱糯2号的单宁含量最高（2.32%）;其直链淀粉含量、支链淀粉含量和总淀粉含量均达最高（分别为17.32%、58.67%、75.99%）。相关性分析结果表明，产量与穗粒数、穗数、穗重、千粒重、总淀粉含量、支链淀粉呈显著正相关;与单宁含量呈负相关。种植密度和施肥量显著影响茅粱糯2号的产量及品质。针对贵州地区糯高粱的产量和品质，茅粱糯2号品种的种植密度和施肥量互作以A3B2和A2B2为宜。
关键词 密度;施肥;茅粱糯2号;产量;品质
中图分类号 S.514文献标识码A文章编号0517-6611（2021）07-0020-05
AbstractToexploretheoptimalplantingdensityandfertilizerlevelsofwaxysorghumvarietiesMaoliangnuo2inGuizhouregion，toformulateascientificandreasonablefertilizerdensityinteractioncultivationtechniquetoimprovetheyieldandquality，weadoptedtwofactorrandomizedblockexperiment.WithMaoliangnuo2asexperimentalmaterial，differentplantingdensitiesandfertilizerlevelsweredesignedtoexploretheeffectsoftheinteractionofplantingdensityandfertilizerlevelsontheyieldandqualityofMaoliangnuo2.ResultsshowedthatplantingdensityandfertilizerlevelsonMaoliangnuo2hadsignificanteffectsonnetphotosyntheticrate，agronomictraits，yieldandquality.TheinteractionoftheplantingdensityandfertilizerlevelsshowedthatA3B2treatmenthadthehighestyield（6371.84kg/hm2），andA2B2treatmenthadtheoptimalquality.Maoliangnuo2hadthehighesttannincontent（2.32%），theamylose，amylopectinandtotalstarchcontentsreachedthehighestvaluesof17.31%，58.67%and75.99%.Correlationanalysisresultsshowedthatgrainshowedsignificantlypositivecorrelationwithgrainsperspike，earweight，1000grainweight，totalstarchcontentandamylopectincontent，buthadnegativelycorrelationwithtannincontent.TheyieldandqualityofMaoliangnuo2weresignificantlyaffectedbyplantingdensityandfertilizeramount.AccordingtotheyieldandqualityofwaxysorghuminGuizhouArea，treatmentsA3B2andA2B2weretheoptimalplantingdensityandfertilizationlevel.
KeywordsDensity;Fertilization;Maoliangnuo2;Yield;Quality
作者簡介 董亚兵（1993—），男，河南驻马店人，硕士研究生，研究方向：作物遗传育种。*通信作者，教授，博士生导师，硕士，从事小麦、高粱等作物遗传育种及栽培技术研究工作。
糯高粱是酿造高档白酒的主要原料[1-2]。淀粉含量、淀粉结构及单宁含量与出酒率、白酒品质密切相关[3]。现有研究表明，种植密度和施肥量是影响作物产量及品质的重要因素[4-6]。因此，改良糯高粱现有栽培模式对其产量、品质提升具有重要意义。因酱香型白酒独特的酿造工艺，对酒用糯高粱的籽粒品质要求格外严格，以保证原料能够经受“八蒸九煮”的酿造工艺[7]。通过提高糯高粱的产量和籽粒品质，满足酱香型白酒酿造工艺提高白酒品质具有重要意义。糯高粱产量及籽粒品质可通过种植密度和施肥水平等措施进行调控[8]。种植密度为32万株/hm2时，湘糯1号、2号产量最大分别为6428.52、6853.51kg/hm2，籽粒产量随种植密度的增加而增加[9]。相同密度条件下，施肥量为375kg/hm2时产量最高（8819.30kg/hm2），酿造高粱龙杂5号产量随密度的增加而增加[10]。晋杂30号的种植密度的高低均对产量有影响，晋杂30号在种植密度15.75万株/hm2时，产量最高，为5277.6kg/hm2[11]。糯高粱的高产优质潜力不仅受遗传因素的影响，也可通过种植密度和施肥水平进行调控。为提高糯高粱的产量和品质而提升高档白酒品质，笔者采用糯高粱茅粱糯2号优质品种，在大田条件下探究不同的种植密度和施肥水平对茅粱糯2号产量及品质的影响，旨在当糯高粱茅粱糯2号品种高产优质时，制定其科学合理的种植密度和施肥量互作栽培模式，为糯高粱茅粱糯2号在田间实践种植提供理论参考。
1材料与方法
1.1试验材料
供试材料为茅粱糯2号（审定编号：黔审粱2016001号），由贵州大学国家小麦改良中心贵州分中心选育，适宜酿制贵州酱香型白酒的優质专用糯高粱品种。
供试基肥为磷肥（P2O5≥12%的过磷酸钙）、钾肥（K2O≥53%的硫酸钾），供试追肥为氮肥（N≥46%的尿素）。
1.2试验方法
试验为二因素随机区组试验，A因素为栽培密度，分别为A1处理17.0万株/hm2（窝距0.8m），A2处理24.7万株/hm2（窝距0.48m），A3处理32.4万株/hm2（窝距0.343m），A4处理37.0万株/hm2（窝距0.267m），行距统一为0.5m。B因素为施肥水平，分别为B0处理（基肥0kg/hm2;追肥0/hm2）、B1处理（基肥226.97kg/hm2;追肥88.32kg/hm2）、B2处理（基肥340.61kg/hm2;追肥176.63kg/hm2）、B3处理（基肥454.00kg/hm2;追肥265.26kg/hm2）。设置3重复，总共48个小区。
试验于2019年在贵州大学国家小麦改良中心进行。前茬作物为小麦，土壤养分含量为有机质13.7g/kg，全氮380.50mg/kg，破解氮48.58mg/kg，速效磷9.79mg/kg，速效钾62.71mg/kg。小区面积为22m2（长9.0m×宽2.4m）。
施肥水平以B0处理为对照，不进行施肥。基肥拖拉机整地后，起垄沟打窝。基肥（磷肥和钾肥）环施于种植窝周围。5月29日采用人工直播方式种植，苗期、拔节期、抽穗期雨水过后统一用氮肥环施进行追肥。
1.3测定方法
在高粱植株苗期、拔节期、抽穗期分别在中部及边缘地区随机选30株，测定其株高、叶面积、净光合速率。于10月21日成熟期取样考种，实收测产。糯高粱烘干磨粉过筛，完成单宁和淀粉含量的测定及标准曲线的绘制[12-15]。
1.4数据处理
采用MicrosoftExcel2016进行数据整理;数据采用SPSS软件20.0进行统计分析和多重比较。
2结果与分析
2.1种植密度和施肥水平对茅粱糯2号不同生育期净光合速率的影响
种植密度和施肥水平互作下进行多重比较，结果见表1。由表1可知，茅粱糯2号的净光合速率均存在显著差异（P<005）。不同种植密度下3个时期，茅粱糯2号的净光合速率表现为A3处理>A4处理>A2处理>A1处理和A2处理>A3处理>A4处理>A1处理，这表明随着种植密度的提高，茅粱糯2号的净光合速率表现为先上升后下降的变化趋势。不同施肥水平下3个时期的净光合速率表现为B3
处理>B2处理>B1处理>B0处理。这表明随施肥量的增加，茅粱糯2号在3个时期内的净光合速率表现为上升的变化趋势。茅粱糯2号在种植密度和施肥水平互作下，A3B3处理下平均净光合速率最高，为30.45μmol/（m2·s）。
2.2种植密度和施肥水平对茅粱糯2号不同生育期农艺性状的影响
种植密度和施肥水平互作下进行多重比较结果
见表2。由表2可知，茅粱糯2号的株高均存在显著差异
（P<0.05）。不同施肥水平下茅粱糯2号株高表现为B2处理>B3处理>B1处理>B0处理，且株高均高于对照B0处理;种植密度下茅粱糯2号的株高表现为A2处理>A1处理>A4处理>A3处理。这表明随着种植密度和施肥水平的提高，茅粱糯2号的株高呈先上升后下降的趋势。茅粱糯2号在种植密度和施肥水平互作下，A3B2处理下3个时期平均株高最高。
不同种植密度和施肥水平互作下进行多重比较，结果见表2。由表2可知，茅粱糯2号叶面积均存在显著差异（P<0.05）。不同施肥水平下茅粱糯2号叶面积表现为B3处理>B2处理>B1处理>B0处理，均高于对照B0处理。这表明随施肥量的增加，茅粱糯2号的叶面积表现为上升的趋势。不同种植密度下茅粱糯2号的叶面积表现为A2处理>A1处理>A4处理>A3处理和A3处理>A4处理>A2处理>A1处理。这说明随着种植密度的提高，茅粱糯2号的叶面积呈先上升后下降的趋势。茅粱糯2号在种植密度和施肥水平互作下，A3B2处理下3个时期平均叶面积最大。
2.3种植密度和施肥水平对茅粱糯2号产量及其构成因素的影响
由图1可知，不同处理茅粱糯2号产量均存在显著差异（P<0.05）。茅粱糯2号种植密度和施肥水平互作下，A3B2处理的产量最高，为6371.84kg/hm2。不同种植密度下茅粱糯2号的产量变幅为：1.94%（A2处理>A1处理）、947%（A3处理>A2处理）、-6.67%（A4处理
图2A为密度和施肥对茅粱糯2号单产的影响。茅粱糯2号在不同种植密度和施肥水平互作下进行多重比较（图2A），其单产均存在显著差异（P<0.05）。不同施肥水平下茅粱糯2号单产变幅为：12.34%（B1处理>B0处理）、2.94%（B2处理>B1处理）、-6.4（B3处理
图2B为密度和施肥对茅粱糯2号千粒重的影响。茅粱糯2号在不同种植密度和施肥水平互作下进行多重比较（图2B），其千粒重均存在显著差异（P<0.05）。不同施肥水平下千粒重变幅为：16.15%（B1处理>B0处理）、9.38%（B2处理>B1处理）、2.34%（B3处理>B2处理），表现为B3处理>B2处理>B1处理>B0处理，这表明随着施肥量的增加，茅粱糯2号的千粒重表现为上升的变化趋势。不同种植密度下茅粱糯2号的千粒重变幅为：2%（A2处理>A1处理）、-2.4%（A3处理
图2C为密度和施肥对茅粱糯2号有效穗数的影响。茅粱糯2号在不同种植密度和施肥水平互作下进行多重比较，其有效穗数均存在显著差异（图2C）。不同施肥水平下其千粒重表现为B3处理>B2处理>B1处理>B0处理;不同种植密度下茅粱糯2号的平均单产表现为A4处理>A3处理>A2处理>A1处理，这表明随着种植密度和施肥水平的提高，茅粱糯2号的穗粒数均呈上升趋势。
图2D为密度和施肥对茅粱糯2号穗粒数的影响。茅粱糯2号在不同种植密度和施肥水平互作进行多重比较（图2D），其单产均存在显著差异（P<0.05）。不同施肥水平下穗粒数表现为B3处理>B2处理>B1处理>B0处理，这表明随着施肥水平的提高，茅粱糯2号的穗粒数呈上升趋势。不同种植密度下茅粱糯2号的穗粒数表现为A1处理>A2处理>A3处理>A4处理，这表明随着种植密度的提高，茅粱糯2号的穗粒数呈下降趋势。
2.4种植密度和施肥水平对茅粱糯2号品质的影响
表3为密度和施肥对茅粱糯2号单宁含量的影响。不同施肥水平下单宁含量的多重比较表明，其单宁含量变幅为：16.27%（B1处理>B0处理）、5.82%（B2处理>B1处理）、-8.67%（B3处理
在不同种植密度和施肥水平下，对茅粱糯2号直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均存在显著性差异（表3）。不同施肥水平下，对茅粱糯2号直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量进行多重比较，结果均为B2处理>B1处理>B3处理>B0处理;不同种植密度下，直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均表现为A2处理>A1处理>A3处理>A4处理。这表明随着种植密度和施肥水平的提高，茅粱糯2号的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均表现为先上升后下降的变化趋势。茅粱糯2号种植密度和施肥水平互作下，A2B2处理的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量最高，分别为17.32%、58.67%、75.99%。
2.5密度和施肥下茅粱糯2号产量和品质部分指标相关性分析
由表3可知，产量与穗粒数、穗数、穗重、千粒重、总淀粉含量、支链淀粉呈显著正相关;与单宁含量呈负相关。这表明茅粱糯2号的产量可通过提高总淀粉含量、千粒重和穗粒数等指标实现。穗粒数与穗重呈显著正相关;与穗数和千粒重呈显著负相关。这表明随着穗重的上升，穗粒数呈上升变化趋势;穗数和千粒重呈下降趋势。穗数分别与穗重和单宁呈显著负相关。这表明随着密度的上升，穗重和单宁含量呈下降趋势。千粒重与单宁含量呈负相关;与各淀粉含量呈正相关。因此，提高茅粱糯2号的千粒重可通过提高淀粉含量实现。单宁存于种皮内，高千粒重种子内富含淀粉，种皮较薄，单宁含量较低。茅粱糯2号在合理施肥范围内低密度种植更利于干物质的积累。茅粱糯2号通过提高种植密度能够达到增产目的。
3结论与讨论
株高和叶面积是作物生长量的基本标志[16]，在一定种植密度范围内，高粱株高和叶面积随着种植密度的增加而呈上升的趋势[17]。研究结果表明，随着施肥水平的提高，茅粱糯2号株高和叶面积呈上升趋势;随着种植密度的提高，株高和叶面积表现为先上升后下降变化趋势，这说明株高和叶面积在種植密度条件下存在变动空间，超过合理密度后株高和叶面积便呈下降趋势。光合速率随着种植密度的提高呈下降趋势;随着施肥水平的提高，光合速率呈上升趋势[18]。随着种植密度的提高，茅粱糯2号的净光合速率表现为先上升后下降的变化趋势;随着施肥水平的提高，茅梁糯2号的净光合速率呈上升趋势，这表明由于茅粱糯2号的群体植株间对光照和水肥等资源存在相互竞争，从而影响其净光合速率。因不同密度和施肥条件下净光合速率不同，最终影响茅梁糯2号的产量和品质。
前人研究表明，不同品种间其最佳种植密度存在差异。在合理密度范围内，随着种植密度的增加，作物的群体产量呈先上升后下降的变化趋势，而单株产量有所下降[19]。结果表明，在32.4万株/hm2的种植密度范围内，茅粱糯2号的产量明显提高，单株产量却有所下降，与前人研究基本一致。种植密度提高导致千粒重下降明显，高密度下，有效穗数增加是调控产量上升的重要原因，弥补了百粒重降低造成的产量损失，可见适当提高种植密度能够提高产量。随着种植密度的提高，千粒重变化最小，穗粒数、单产、穗重变化最为明显[20-22]。由此推测，种植密度提高，产量主要由穗粒数、单产、有效穗数进行调控。同样，前人研究表明，随着施肥量的增加，高粱产量呈先上升后下降趋势[23]，这与前人研究结果基本一致。
糯高粱品质（单宁含量及淀粉含量）对白酒品质及出酒率有着深远的影响[24]。目前，糯高粱栽培技术研究尚少，其高产优质未能得以显现。前人研究表明，高粱单宁及干物质的积累随着施肥量的增加呈上升趋势[25-27]。高粱种植密度对单宁及干物质的积累影响显著，随着种植密度的提高呈下降趋势[28]。随着种植密度和施肥水平的提高，茅粱糯2号的单宁、直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均呈先上升后下降的趋势。这说明茅粱糯2号的品质随着种植密度和施肥水平的提高存在上升空间，该品种在种植密度和施肥水平互作下存在峰值。因此，该试验探究茅粱糯2号高产优质时的肥密互作栽培技术具有可行性。
茅粱糯2号种植密度和施肥水平互作处理中，A2B3处理下产量最高（6371.84kg/hm2）。针对贵州地区，茅粱糯2号在A2B3处理下可直接用于田间实践栽培生产;A2B2处理下茅粱糯2号品质（单宁含量、淀粉含量）最高。作为主要酿酒原料，茅粱糯2号在种植密度A2和施肥水平B2互作条件下可满足酱香白酒的品质。
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