密度和施肥对茅粱1号高粱光合速率、产量及品质的影响

2021-05-06董亚兵彭亚姝李魁印田山君徐如宏吴传玺任明见

江苏农业科学 2021年4期

董亚兵　彭亚姝　李魁印　田山君　徐如宏　吴传玺　任明见

摘要：糯高粱是酱香型白酒的主要酿造原料，其品质（单宁、淀粉含量等）与酱香白酒的酿造品质密切相关。为了提高糯高粱品种茅粱1号的产量及品质，满足优质酱香白酒的酿造品质，在大田生产条件下设置不同种植密度和施肥水平，探讨不同种植密度和施肥水平对茅粱1號产量和品质的影响。结果表明：茅粱1号的产量、单宁含量、总淀粉含量、直链淀粉含量和支链淀粉含量各指标在不同密度和施肥水平下均存在显著差异。在密度和施肥双重调控下，A3B3处理产量最高，为6481.74kg/hm2;A2B3处理的单宁含量最高，为2.01%;A2B2处理下的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量最高，分别为74.97%、17.76%、57.21%。

关键词：高粱;密度;施肥;农艺性状;产量;品质

中图分类号：S514.04文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2021）04-0038-07

作者简介：董亚兵（1993—），男，河南驻马店人，硕士研究生，研究方向为作物遗传育种。E-mail：yabingdong520@126.com。

通信作者：任明见，教授，博士生导师，主要从事小麦、高粱等作物遗传育种及栽培技术研究工作。E-mail：rmj72@163.com。

高粱是第五大粮食作物[1]。高粱作为高淀粉含量农作物，其市场需求量日益上升[2]。市场需求为高粱的栽培生产提供动力，同时高粱在农作物中的地位也呈上升趋势。高粱籽粒中支链淀粉含量在80%以上的称为糯高粱[3]，糯高粱是酿造酱香型白酒最重要的加工原料之一[4]。糯高粱的品质（单宁、淀粉含量等）对酱香白酒的酿造工艺至关重要。种植密度及施肥量对农作物的产量和品质具有重要影响[5]。糯高粱的产量与品质不仅受遗传基因条件的影响，种植密度和施肥水平也是调控糯高粱优质高产的重要措施[6]。

前人研究表明，不同高粱品种达到最高产量时，种植密度和施肥量均有所不同[6-10]。由于糯高粱种植缺乏相应的栽培技术指导，导致其产量及品质较低，优质高产的潜力未能展现。本试验采用茅粱1号优良品种，在大田条件下设置不同的种植密度和施肥水平，旨在获得优质高产的糯高粱互作栽培方式，以期为酱香白酒酿造奠定基础。

1材料与方法

1.1试验材料

供试高粱品种：茅粱1号（审定编号：黔审粱2012001号），由贵州大学农学院国家小麦改良中心贵州分中心选育，是适宜酿制贵州酱香型白酒的优质专用糯高粱品种。

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

本试验为二因素随机区组试验，A因素为栽培密度，分别为A1：17万株/hm2，窝距0.8m;A2：24.7万株/hm2，窝距0.48m;A3：32.4万株/hm2，窝距0.343m;A4：37万株/hm2，窝距0.267m。行距统一为0.5m。B因素为施肥水平，分别为B0（基肥0kg/hm2，追肥0kg/hm2），B1（基肥226.97kg/hm2，追肥88.32kg/hm2），B2（基肥340.61kg/hm2，追肥176.63kg/hm2），B3（基肥454.00kg/hm2，追肥265.26kg/hm2）。设置3个重复，总共36个小区。

本试验于2019年在贵州大学国家小麦改良中心进行。试验田前茬作物为小麦，土壤养分有机质含量为1.37%，全氮380.50mg/kg，碱解氮48.58mg/kg，速效磷、速效钾含量分别为9.79、62.71mg/kg。小区面积为21.6m2（长9m×宽2.4m）。

拖拉机整地后，起垄沟打窝。基肥（磷肥和钾肥）环施于窝四周。5月26日采用人工直播方式种植，苗期、拔节期、抽穗期、水后统一以氮肥环施进行追肥。

1.3测定方法

在高粱植株苗期、拔节期、抽穗期分别于种植区中部及边缘随机选30株，进行株高、叶面积、光合速率测定。于10月15日成熟期逐区进行取样考种，实收测产。糯高粱烘干磨粉过筛，测定单宁和淀粉含量[11-15]。

1.4数据处理

试验数据使用MicrosoftExcel2016和SPSS软件20.0版本整理统计分析。

2结果与分析

2.1密度和施肥水平对茅粱1号不同生育时期净光合速率的影响

从表1可以看出，茅粱1号在3个生育期内，不同种植密度下净光合速率均存在显著差异。茅粱1号高粱在不同种植密度处理下，其净光合速率从大到小表现为A3>A2>A4>A1，种植密度A3处理的平均净光合速率最高，为23.96μmol/（m2·s）。表明伴随种植密度的增加，茅粱1号高粱的净光合速率呈现先上升后下降的变化趋势。不同施肥水平处理间的茅粱1号也存在显著差异（表1），其净光合速率从大到小表现为B3>B2>B1。这表明，随施肥量的增加，茅粱1号的净光合速率表现为上升趋势。表1中茅粱1号在种植密度和施肥水平互作下，A3B3处理下3个时期的平均净光合速率最高，为26.25μmol/（m2·s）。

2.2密度和施肥水平对茅粱1号不同生育时期农艺性状的影响

2.2.1株高茅粱1号通过种植密度和施肥水平的互作，A3B3处理下植株最高，3个时期平均株高达130.12cm。针对种植密度，在不同生育时期进行株高比较（表2），可知A3的株高最高，与其余种植密度下的株高均存在显著差异。茅粱1号在不同种植密度间株高从高到低表现为A3>A2>A1>A4，说明随着种植密度的提高，茅粱1号的株高呈先升高后降低趋势。茅粱1号在3个时期不同施肥水平间的株高存在显著差异（表2），表现为B3>B2>B1，均高于参照B0。说明随施肥量的增加，茅粱1号的株高表现为上升趋势。

2.2.2叶面积茅粱1号在不同种植密度和施肥水平的互作下多重比较（表2），A3B2处理下叶面积最大，平均达317.98cm2。不同种植密度的叶面积存在显著差异，表现为A3>A2>A4>A1;不同施肥水平的叶面积存在显著差异，表现为B2>B3>B1，均高于参照B0。说明随种植密度和施肥水平的增加，叶面积均表现为先上升后下降趋势。

2.3种植密度和施肥水平对茅粱1号产量及产量构成因素的影响

茅粱1号在不同种植密度和施肥水平的互作下多重比较（图1），可知A3B3处理的产量最高，为6481.74kg/hm2。不同种植密度处理的茅粱1号产量变幅为5.85%（A2>A1）、8.03%（A3>A2）和-12.56%（A4>A3），且存在显著差异。表明随着种植密度的增加，茅粱1号产量均出现不同程度的先提高后下降趋势。不同施肥水平的产量变幅为0.69%（B2>B1）和16.58%（B3>B2），均高于参照B0处理;存在显著差异，表明随着施肥水平的增加，茅粱1号产量呈不同程度的上升趋势。

2.3.1单株产量种植密度与施肥水平对茅粱1号单株产量的影响见图2-A。茅粱1号在不同种植密度和施肥水平的互作下多重比较，可知种植密度A1的单产最高，与其余种植密度的单产均具显著性差异，从高到低表现为A1>A2>A3>A4。这表明茅粱1号单产随着种植密度的提高呈现不同程度的下降。不同施肥水平处理间均存在显著差异，随着施肥水平的提高，茅粱1号单产变幅分别为1.13%（B2>B1）和4.47%（B3>B2），均高于参照B0处理。表明茅粱1号单产随着施肥水平的提高呈现不同程度的上升。

2.3.2穗粒数密度与施肥水平对茅粱1号穗粒数的影响见图2-B。不同种植密度间的穗粒数存在显著性差异，从高到低表现为A1>A2>A3>A4，这表明穗粒数随着种植密度的提高呈下降变化趋势。不同施肥水平的穗粒数存在显著性差异，从高到低表现为B3>B2>B1，均高于参照B0，这表明穗粒数随着施肥水平的提高呈现不同程度的上升。

2.3.3千粒质量密度与施肥水平对茅粱1号千粒质量的影响见图2-C。不同种植密度间茅粱1号的千粒质量存在显著性差异，在种植密度A2处理时达到最大值，从高到低表现为A2>A1>A3>A4，其变幅分别为30.2%、-10.15%、-11.29%。这说明随着种植密度的提高，茅粱1号的千粒质量呈先上升后下降变化趋势。不同施肥水平的千粒质量同样存在显著性差异，且在B3处理达到最大值，从高到低表现为B3>B2>B1，均高于参照B0，其变幅分别为8.08%、13.67%。说明茅粱1号的千粒质量随着施肥水平的提高呈现不同程度的上升。

2.3.4有效穗数种植密度与施肥水平对茅粱1号有效穗数的影响见图2-D。不同种植密度和施肥水平间的穗粒数均存在显著性差异，在种植密度与施肥水平分别表现为A3>A2>A4>A1和B2>B3>B1，均高于参照B0。说明随种植密度与施肥水平的提高，茅粱1号的有效穗数均表现出先增加后减少趋势。

2.4种植密度和施肥水平对茅粱1号品质的影响

2.4.1单宁含量种植密度和施肥水平对茅粱1号单宁含量的影响见图3-A。可知种植密度A2条件下单宁含量最高，不同种植密度的单宁含量均存在显著差异，表现为A2>A4>A1>A3，表明随着种植密度的提高，单宁含量表现为先上升后下降趋势。不同施肥水平下单宁含量也存在显著差异，其单宁含量表现为B3>B2>B1，均高于参照B0。表明随着施肥水平的提高，单宁含量表现为上升趋势。在密度和施肥交互作用下，A2B3处理下茅粱1号的单宁含量最高，达2.01%。

2.4.2淀粉含量种植密度和施肥水平对茅粱1号直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量的影响分别见图3-B、3-C、3-D。种植密度A3条件下，茅粱1号的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量最高，与其余种植密度均具显著差异。不同种植密度处理间，茅粱1号的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量均表现为A2>A1>A3>A4。不同施肥水平处理间，茅粱1号的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量均表现为B2>B3>B1>B0。且各处理均存在显著差异。这表明随施肥水平和种植密度的增加，茅粱1号的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量均表现为先升高后降低趋势。茅粱1号在施肥水平和种植密度的交互作用下，A2B2处理的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量最高，分别为17.76%、57.21%、74.97%。

2.5密度和施肥水平下茅粱1號产量及品质部分指标相关性分析

由表3可知，产量与穗质量、千粒质量和总淀粉含量均呈显著正相关;与直链淀粉含量呈负相关。有效穗数与穗质量、单宁含量、穗粒数呈负相关。穗质量与支链淀粉呈显著正相关;与单宁含量呈负相关。千粒质量与直链淀粉含量、支链淀粉含量、总淀粉含量呈显著正相关，表明淀粉含量提高千粒质量便上升;单宁含量与直链淀粉含量、支链淀粉含量、总淀粉含量呈显著负相关，说明单宁存在于高粱表皮内，表皮与淀粉含量呈反比。总淀粉含量与直链淀粉含量、支链淀粉含量呈极显著正相关。直链淀粉含量与支链淀粉含量呈显著正相关。说明茅粱1号可以通过提高穗数（种植密度）达到增产目的;在一定范围内适当降低种植密度可提高其品质（单宁含量、淀粉含量）。

3结论与讨论

糯高粱主要农艺性状与其产量及品质密切相关，主要农艺性状不仅受基因遗传因素的制约，适宜的种植密度和施肥水平也是调控糯高粱主要农艺性状的关键因素[16-17]。蒋进等研究结果表明，南麦618的有效穗数在单位面积下随着种植密度的提高呈上升趋势;穗粒数和千粒质量则呈不同程度的下降趋势[18]。周棱波等研究表明，随着种植密度和施肥量的增加，黔高7号高粱的净光合速率、蒸腾速率均表现为先升高后降低，可通过密度和施肥措施改善高粱叶片结构，提高光合能力，达到增产目的[19]。本研究糯高粱在不同种植密度和施肥水平互作下光合速率存在显著差异，随着种植密度和施肥水平的提高，茅粱1号的光合速率表现为先上升后下降变化趋势。高粱叶片是植株进行光合作用的重要部分。在生长发育过程中，光合作用强弱是影响作物籽粒产量的重要因素[20]。糯高粱的农艺性状与施肥水平密切相关，茅粱1号的叶面积、株高、光合速率随着施肥水平的提高呈上升趋势;茅粱1号的叶面积、株高、净光合速率均随着种植密度的提高呈先上升后下降变化趋势，这与于天江等的研究结果[21]一致。

合理调整种植密度是控制高粱产量的重要因素，通过提高种植密度能达到增产目的[22]。蒋艳伟研究表明，根据农作物特征合理调整种植密度是提高产量的重要措施[23]。周棱波等研究表明，随着施肥量的增加，高粱产量呈先上升后下降趋势[18]。本试验通过探究不同种植密度和施肥水平对糯高粱产量及品质的影响，得出随着种植密度的增加，茅粱1号产量呈不同程度的先提高后下降的变化趋势;随着施肥水平的增加，茅粱1号产量呈上升趋势。表明适当调整种植密度和施肥水平均可不同程度地提升糯高粱的产量。表3显示，总淀粉和产量呈显著正相关，这与依兵通过增加总淀粉含量达到增产目的研究结果[24]一致。本研究数据显示，随着种植密度的加大，茅粱1号单宁含量呈下降趋势。这与吴玉娥等单宁含量受种植密度影响严重，高粱在种植密度较小时单宁及干物质的积累较多的研究结果[25]一致。随着种植密度及施肥水平的增加，茅粱1号各淀粉含量呈不同程度的先提高后下降的变化趋势，随着种植密度和施肥水平的增加，干物质的积累存在一定上升空间。适宜的密度是糯高粱高产、优质的重要措施。随着种植密度和肥料的增加，糯高粱的产量呈先上升后下降趋势。在贵州地区，在种植密度32.4万株/hm2（A3）和基肥454kg/hm2、追肥265.26kg/hm2施肥水平（B3）互作时，糯高粱茅粱1号的产量最高，为6481.74kg/hm2，其单宁含量、淀粉含量等品质均达到酱香白酒酿造工艺标准。

参考文献：

[1]范辉，胡朝凤，袁雨晴，等.遵义市酱香型酒用高粱优质高产栽培技术[J].农业科技通讯，2016，45（8）：209-210.

[2]邓青维.酱香型酒用糯高粱研究进展[J].中小企业管理与科技：下旬刊，2019，28（7）：183-185.

[3]丁延庆，周棱波，汪灿，等.酱香型酒用糯高粱研究进展[J].生物技术通报，2019，35（5）：28-34.

[4]杨康林，邵明波.酒用糯高粱新品种红粱丰1号高产优质栽培技术[J].农技服务，2020，37（1）：33-34.

[5]李营，陈国第，赵虹，等.不同种植密度和施肥措施对九单318产量影响[J].农业科技通讯，2019，48（9）：101-103.

[6]贾东海，王兆木，林萍，等.不同种植密度和施肥量对新高粱3号产量及含糖量的影响[J].新疆农业科学，2010，47（1）：47-53.

[7]倪玉琼，张强.酒用高粱不同种植密度对产量的影响[J].农业开发与装备，2015，21（9）：74-76.

[8]辛宗绪，刘志，赵树伟，等.不同种植密度对高粱辽杂18号生长发育及产量的影响[J].中国种业，2015，34（11）：47-49.

[9]申曉慧.种植密度对矮秆高粱品种绥杂7号产量及农艺性状的影响[J].中国种业，2016，35（2）：51-53.

[10]苏富源，郝明德，张晓娟，等.施肥对甜高粱产量、养分吸收及品质的影响[J].西北农业学报，2016，25（3）：396-405.

[11]国家质量监督检验检疫总局.高粱单宁含量的测定的方法：GB/T15686—2008[S].2008.