种植密度与施肥配置对食用向日葵制种产量及相关性状的影响

闻金光，菅彩媛，韩晓梅，李素萍，邓 涛，关国宝

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；2.酒泉市农业科学院，甘肃 酒泉 735000；3.巴彦淖尔市种子管理站，内蒙古 临河 015000）

我国是食用向日葵生产和消费大国，食用向日葵种植面积占向日葵总面积的70%以上[1-2]，虽然种植面积大，但是食用向日葵在基础理论研究及品种选育上相比油用向日葵还很滞后[3]。近年来，国内食用向日葵种植面积不断扩大，食用向日葵科研育种步伐加快，新品种选育取得了一定的成果。食用向日葵杂交种从21 世纪初大量引进国外品种发展到目前全部实现了国产化[4]。甘肃省是我国三大国家级向日葵育种、制种基地之一[5]，河西走廊生产了占全国80%以上的向日葵杂交种。随着制种技术的发展和种子机械加工水平的提升，大田生产中食用向日葵杂交种已经全部实现单粒播种。为了保证机械化播种质量，达到田间出苗一致、生长整齐、成熟期一致，商品种子除了要达到国家强制质量标准，对种子的物理性状，如籽粒大小、均匀度、饱满度、百粒重均提出较高要求。要想达到这个目标除提升种子机械加工水平，种子的制种环节也至关重要。有研究表明，在适宜的种植密度范围内，单盘粒重、籽粒大小、百粒重随种植密度的增大呈递减趋势[6-7]；氮、磷、钾合理配施可以提高食用向日葵的单盘粒数及结实率[8]，合理施用钾肥可以改善向日葵的经济性状，提高品质和产量[9]。本试验通过设置不同种植密度及施肥配置处理，分析不同处理食用向日葵不育系的性状表现，旨在挖掘向日葵制种增产潜力，提高种子质量和成品率，不断完善向日葵制种技术。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省酒泉市金塔县财政农场，前茬作物为玉米，中等肥力，沙质土壤。

1.2 试验材料

试验材料为农业农村部登记食用向日葵杂交种ZH9018 的不育系9063A 和恢复系A1361R，开花前10 d 在田间均匀分散放置蜂箱，开花时蜜蜂自然授粉，授粉结束后割除恢复系。供试肥料为尿素（N，46%），硫酸钾（K2O，60%），复合肥（N-P2O5-K2O，17-17-17）。

1.3 试验方法

采用裂区设计，主区为种植密度，设4 个处理，分别为D1：行距60 cm，株距48 cm，34 500 株/hm2；D2：行距60 cm，株距41 cm，40 500 株/hm2；D3：行距60 cm，株距36 cm，46 500 株/hm2；D4：行距60 cm，株距32 cm，52 500 株/hm2。副区为施肥配置，设3 个处理，分别为F1、F2、F3（表1），F1 为当地农民习惯施肥量。试验设3 次重复，随机区组排列，副区每个处理种植10 行，8 行不育系2 行恢复系，按行比4∶1 间隔种植，行长10 m。2020年4月10日开始播种，按亲本物候期调节播种期，使其开花期相遇。花盘变黄时测量株高、茎粗和花盘直径，自然成熟后收获测产，每个小区测产后的种子用分级筛按S 级（3 mm 以下）、M 级（3 mm≤X＜11 mm）、L 级（≥11 mm）分级测量不同粒级所占比例，并取M 级种子测量籽粒长度、宽度、百粒重。每个小区随机单独取10 个花盘，测算结实率、单盘粒重。

表1 施肥配置方案 单位：kg/hm2

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2007 软件绘制图表、SAS 9.0 软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度与施肥配置对食用向日葵植株性状的影响

由表2 可知，同一种植密度处理下不同施肥配置对株高、茎粗、花盘直径影响不显著（P＞0.05），但是不同种植密度处理对株高、茎粗、花盘直径有显著影响（P＜0.05）。株高随着种植密度增加呈增长趋势，其中，D3 处理平均株高为279.2 cm，D4 处理平均株高为280.9 cm，两者差异不显著（P＞0.05）；D1 处理平均株高为263.9 cm，D2 处理平均株高为264.6 cm，两者差异不显著（P＞0.05）；D3、D4 处理与D1、D2 处理间差异显著（P<0.05），说明株高在一定的种植密度范围内是相对稳定的，超出这个范围，株高会有一个显著的增长。茎粗表现为D1＞D2＞D3＞D4，呈现随着种植密度增加而减少的趋势，D1 处理平均茎粗为3.07 cm、D2 处理为2.98 cm、D3 处理为2.66 cm、D4 处理为2.60 cm，D1 处理和D2 处理间差异达显著水平（P<0.05），D2 处理和D3 处理间差异达显著水平（P<0.05），D3 处理和D4 处理间差异不显著（P＞0.05），说明种植密度增加对茎粗变化影响显著，但是当种植密度达到一定值后茎粗变化减少。花盘直径与茎粗一样呈现从D1 到D4 递减的趋势，平均花盘直径D1 处理为24.61 cm、D2 处理为24.16 cm、D3 处理为23.41 cm、D4 处理为22.19 cm，4 个种植密度处理花盘直径差异显著（P<0.05），从花盘直径数据看，D2 处理比D1 处理减少0.45 cm，D3 处理比D2 处理减少0.75 cm，D4 处理比D3 处理减少1.22 cm，不同处理花盘直径减少的差值随种植密度增加呈递增趋势，说明种植密度增加对花盘直径减少的影响是逐步加大的。

表2 不同种植密度与施肥配置食用向日葵植株性状分析结果 单位：cm

2.2 种植密度与施肥配置对食用向日葵经济性状的影响

由表3 可知，食用向日葵结实率普遍不高，各处理平均结实率在61.9%～63.3%，部分处理间差异达显著水平（P<0.05），但是没有明显规律，说明在依靠蜜蜂自然授粉情况下，处理间结实率有显著差异的结果并非是实施处理造成的，应该是自然授粉过程不均衡的结果。

由表3 和图1 可知，随着种植密度的增加，单盘粒重、百粒重、籽粒长、籽粒宽减少，呈负相关，但是同一种植密度处理内不同施肥配置差异不显著（P＞0.05）。百粒重和单盘粒重均表现为D1＞D2＞D3＞D4，百粒重不同种植密度处理间差异显著（P<0.05），单盘粒重D1 和D2、D3、D4 处理间差异显著（P<0.05），D4 和D2、D3 处理间差异显著（P<0.05），D2 和D3 处理间差异不显著（P＞0.05）。制种不同于大田商品籽粒生产，并非单盘粒重和百粒重越大越好，应结合其他经济性状找到最佳平衡点。

图1 不同种植密度与施肥配置对向日葵籽粒性状的影响

表3 不同种植密度与施肥配置食用向日葵产量性状的分析结果

2.3 种植密度与施肥配置对食用向日葵产量的影响

由表4 可知，不同种植密度处理食用向日葵产量差异显著（P<0.05），表现为D3＞D4＞D2＞D1，D3 处理产量最高，为2 292.4 kg/hm2；D1 处理产量最低，为1 823.9 kg/hm2。D3 和D4 处理间差异不显著（P＞0.05），D3、D4 处理与D1、D2 处理间产量差异达极显著水平（P<0.01）。由表5 可知，施肥配置处理产量顺序为F3＞F2＞F1，F3 处理平均产量为2 115.1 kg/hm2，F2 处理平均产量为2 088.7 kg/hm2，F1 处理平均产量为2 069.2 kg/hm2，说明增施钾肥可提高食用向日葵产量[9]，但在本试验施肥配置中产量差异未达到显著水平（P＞0.05）。由表6 可知，D3F3 处理食用向日葵产量最高，其后依次是D4F3、D4F2（D4F1）、D3F2（D3F1）、D2F2、D2F3、D2F1、D1F3、D1F2、D1F1 处理。种植密度对产量的影响显著，而施肥配置中，钾肥施用量多的F3 处理表现出较高的产量。综合分析可以得出，在甘肃省河西走廊，高秆食用向日葵不育系制种最佳处理为D3F3，即种植密度为46 500 株/hm2，施肥配置为底肥复合肥450 kg/hm2、现蕾期和灌浆期均追施尿素150 kg/hm2+硫酸钾45 kg/hm2。

表4 不同种植密度食用向日葵产量结果

表5 不同施肥配置食用向日葵产量结果

表6 不同处理组合食用向日葵产量结果

2.4 种植密度与施肥配置对种子成品率的影响

种子不同于一般商品，收获后的种子需要经过初选、精选、重力选、色选、分级、包衣、定量包装等一系列加工，成为合格的商品种子才可以销售。清选后的种子要通过分级机分级，淘汰过大或过小、畸形、不饱满的种子，保留大小适中、均匀、饱满的种子。本试验对小区测产后的净种子按S 级（3 mm 以下）、M 级（3 mm≤X＜11 mm）、L 级（≥11 mm）分级，M 级为成品种子，各级数量比例见图2。由图2 可知，不同处理种子的成品率均在80%左右，M 级D3F3 处理种子的成品率最高，为82.9%；D1F1 处理最低，为77.6%。不同处理L 级种子和S 级种子所占比例有较大变化，种植密度增大，S 级种子比例增加；种植密度减少，L 级种子比例增大。D3 处理的L 级种子和S 级种子比例均衡。D3 处理是L 级种子和S 级种子比例转换的交叉点，说明D3 处理的M 级成品种子籽粒大小均匀，进行二次分级加工后种子级差小。

图2 不同处理组合种子分级成品率比较

3 结论与讨论

本试验以食用向日葵不育系为材料，采用不同种植密度和施肥配置，研究甘肃地区食用向日葵杂交种制种的配套栽培技术，结果表明，种植密度为46 500 株/hm（2行距60 cm，株距36 cm），施肥配置为底肥复合肥450 kg/hm2、现蕾期和灌浆期均追施尿素150 kg/hm2+硫酸钾45 kg/hm2处理制种产量最高，达到2 333.1 kg/hm2；种子成品率最高，达到82.9%。

马军等[9]、王文军等[10]研究表明，增施钾肥可以提高向日葵结实率及产量，但本试验材料为不育系和恢复系，在结实率表现上与杂交种有差别，结实率普遍较低。其原因可能是由于不育系无花粉，只有蜜源可以吸引蜜蜂，吸引蜜蜂能力差，直接影响蜜蜂传粉[11]。而蜜蜂传粉是随机的，这样就造成不同处理结实率有差异但是没有规律性。在杂交种制种生产实践中，由于不同的不育系管状花结构有差异，造成昆虫自然授粉结实率差异很大[12]，因此，蜜蜂自然授粉结合人工辅助授粉可以大幅度提高不育系授粉结实率，提高制种产量[13-18]。

向日葵单个花盘上的种子由周边向内是逐渐由大到小的，测量籽粒大小和百粒重时取样样本数量的大小和取样方法的差异会影响数据的准确性，因此，本试验在籽粒大小和百粒重测定时只选取能够成为合格种子的M 级混合样品测试。

向日葵种制对种子籽粒的要求与向日葵商品生产对籽粒要求不同，商品生产只要求籽粒大、饱满、色泽光亮，而向日葵制种产出的籽粒不能太大，百粒重不能太高，要兼顾种子产量、籽粒大小、饱满度、发芽率、成品率等多个因素，生产出来的成品种子对籽粒性状有严格的质量要求，所以两者的栽培措施和生产目标是不一样的。不同的品种亲本的生物学性状不同，制种时对栽培技术措施要求不同，这就需要育种者结合亲本特性给制种生产技术人员提供栽培管理技术措施。

向日葵种植密度与生产水平有十分密切的关系[19-20]。在生产水平良好的条件下，适当提高种植密度，确保单株生育良好，可提高向日葵总产量；反之生产水平较低，种植密度大，单株营养不良，营养体早衰，导致籽粒发育不良，产量降低。因此，合理的种植结构、施肥水平才可以发挥食用向日葵最佳的生产潜力。