种植密度对郑谷3号生长及产量的影响

王彦辉，樊永强，苗兆丰，董亚南，刘劲哲，韩燕丽

（郑州市农林科学研究所，河南郑州450005）

谷子（Setaria italicaBeauv）具有抗旱耐瘠、适应性广、营养价值丰富等特点[1-2]，是我国重要的杂粮，被誉为杂粮之首。随着人们生活水平的提高及平衡饮食的追求，谷子越来越来受到人们的青睐[3-4]。郑谷3号为新推出粮用常规品种，由郑州市农林科学研究所选育，在生产示范中平均产量为6 486.3 kg/hm2，适宜在河南省夏谷区种植。种植密度可以影响谷子的产量，合理的种植密度可以改善群体内的通风透光情况、增加谷子干物质积累[5-8]。郭瑞锋等[9]研究认为，谷子的产量随种植密度的增大呈先上升后下降。刘红霞等[10]研究表明，谷子的产量随密度的上升呈抛物线形态，合理的密度可协调成穗率、穗粒数及千粒质量之间的关系。谢贵宁等[11]研究表明，谷子产量与种植密度关系密切，合理密植能提高谷子光能利用率。目前，针对郑谷3号的种植密度研究较少。

本试验通过研究郑谷3号不同密度对其生长及产量的影响，探索不同密度条件下夏谷植株的农艺性状、光合特性、产量性状、生态性状等变化，旨在为河南夏谷区郑谷3号的高产栽培提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试谷子品种郑谷3号是2011年郑州市农林科学研究所以安10-4172为母本、复532×M24为父本进行杂交，对后代材料进行多年定向选择2018年育成的新品种。

1.2 试验设计

本试验于2019年6—9月在郑州市农林科学研究所试验场进行。前茬为空白地，人工条播。播前旋耕并施基肥，施充分腐熟的农家肥50 m3/hm2，其余田间管理根据当地栽培条件常规进行，各小区的田间管理活动完全一致，采用完全随机设计。共设5个种植密度，处理1.40万株/hm2，处理2.50万株/hm2，处理3.60万株/hm2，处 理4.70万株/hm2，处理5.80万株/hm2。每个处理重复3次，每个小区种8行，行长5 m，行间距0.4 m，小区面积3.2 m×5.0 m。

1.3 测定项目及方法

在谷子开花后7 d，在各个种植小区采用随机取样法，选取5株长势均匀、高度一致的健康植株，晴天10：00—12：00采用HM-GH20便携式光合作用测定仪测定旗叶光合参数；用叶面积测量仪（YMJ-B）测量叶面积，计算得到叶面积指数（LAI）；用叶绿素计（SPDA-502Plus）测量植株展开叶的叶绿素值；透光率使用光照度传感器（TP-PT-1）分别测量谷子底部和顶部的光照强度，计算透光率。

在谷子蜡熟末期，每小区按照5点取样法，选取长势均匀、高度一致的5株健康谷子测定株高、茎粗（测量基部第三节）、穗长、穗粗、单穗质量、单穗粒质量、千粒质量。将样品分为地上部分和地下部分，分别置于烘干箱内烘干，测定茎干质量（测量基部第三节）、地上部分、地下部分干质量；在各试验小区选取中间种植行6行，测定其实际产量，折算成公顷产量。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel软件和SPSS软件进行试验数据的统计和相关性分析，采用Duncan's检验法进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对郑谷3号的农艺性状的影响

由表1可知，随着种植密度的增加，郑谷3号的茎粗、茎干质量、穗长、穗粗、地下部分干质量均呈逐渐减小的趋势，其中，株高在各处理间差异不显著，茎粗、茎干质量、地下部分干质量在各处理之间差异均显著（P＜0.05），处理4、5的穗长与处理1、2、3差异显著（P＜0.05），处理3、4、5的穗粗与处理1、2差异显著（P＜0.05）。

2.2 不同种植密度对郑谷3号的经济性状及倒伏率的影响

由表2可知，随着种植密度的增加，郑谷3号的单穗质量、穗粒质量、千粒质量、成穗率等经济性状均呈现逐渐减小趋势，其中，成穗率在各个处理间差异不显著，单穗质量和穗粒质量在各处理间差异均显著（P＜0.05）；倒伏率随着密度的增大逐渐增大，且各处理间差异均显著（P＜0.05）；产量随着密度的增加，先上升后下降，处理3产量最高，达到6 130 kg/hm2。

2.3 不同种植密度对郑谷3号叶片的光合参数影响

由表3可知，随着种植密度的增加，郑谷3号叶片的胞间CO2浓度逐步上升，各处理间的胞间CO2浓度差异显著（P＜0.05）；净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等逐步下降，其中，叶片净光合速率、蒸腾速率在处理2、3、4间差异不显著，其他各处理间差异显著，气孔导度在处理1、2间差异不显著，其他各处理间差异均显著（P＜0.05）。

表3 不同种植密度对郑谷3号叶片光合参数的影响

2.4 不同种植密度对郑谷3号生态性状的影响

由表4可知，随着密度的增加，不同处理的叶面积指数逐步增加，透光率和地上部分干质量逐步下降，叶绿素值先上升后下降。处理1、2、3的叶面积指数与处理4、5的叶面积指数差异显著。处理3的叶绿素值最高。处理1、2的透光率与处理3、4、5的透光率差异显著。处理1、2、3的地上部分干质量与处理4、5差异显著。

表4 不同种植密度对郑谷3号生态性状的影响

3 结论与讨论

种植密度影响了谷子植株个体对水分、营养和光照的吸收与利用[12-17]。庄云等[18]、王显瑞等[19]研究认为，不同种植密度下谷子的株高和密度呈正相关，但颜丽美等[20]研究表明，不同种植密度下谷子的株高和密度呈负相关。本研究发现，随着密度增大，郑谷3号的株高在各处理间无显著差异，这可能是由于密度和生活环境差异对谷子的株高影响不同。另外，随种植密度的增加，郑谷3号的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均逐渐减小，推测是因为随着密度的增加，叶面积指数上升，植株间的透光性降低，导致叶片光合作用下降，胞间CO2浓度上升。

合理密植是谷子高产的重要措施。本研究发现，种植密度越大，植株越瘦小，茎粗和茎干质量越小，穗长、穗粗、单穗质量、穗粒质量、千粒质量也越小，同时倒伏风险上升。当种植密度超过最佳密度后，由于植株群体过大，单株之间出现明显的光、营养、空间的竞争，进一步导致个体的发育受阻，通过增加密度已不能弥补单株产量的减少，因此，总产量降低，这与颜丽美等[20]和倪杏宇[21]的研究结果一致。

综上所述，密度为40万～80万株/hm2时，随着密度的上升，郑谷3号产量先增加后降低；当密度为60万株/hm2时，充分发挥了植株群体和个体的生长潜能，产量达到最大，为6 130 kg/hm2。今后可进一步探索最佳播期、提升田间水肥管理技术并通过喷施生长调节剂等手段获得更高产量。