种植密度对高粱群体生理指标及产量影响探究

2023-03-09吴宏生

种子科技 2023年1期

吴宏生

（辽宁省旱地农林研究所，辽宁朝阳 122000）

高粱是一种短日照异花授粉作物，具有抗旱、抗涝以及耐盐碱等特征，光合效率较高，在我国广泛种植，主要分布在内蒙古、吉林以及四川西部。高粱原产于热带地区，生长阶段需要充足的阳光，具有较高的生物学产量，经济价值较高。

1 研究背景

高粱是重要的禾谷类作物，总产量仅次于玉米、小麦、水稻以及大麦。其抗旱性与适应性较强，可以广泛种植于干旱、半干旱地区。我国高粱主要种植于东北地区、华北地区、西北地区以及黄河流域等温带地区。高粱是一种光合效率较高的农作物，具备较高的生物学产量和经济产量。

高粱产量涉及品种、气候、栽培措施等诸多影响因素。种植密度是影响种植工作的重要因素之一，科学合理的密度设置可以构建良好的群体结构类型，获得可观的光合面积。在种植工作中应降低漏光损失率，提升光能利用率，提升农作物产量。对高粱种植密度的研究发现，其对农艺性状、产量以及构成因素等具有重要影响[1]。部分研究报告指出，在特定期间内提升种植密度可以有效提升高粱产量，但超过一定限度会导致粒重明显下降，产量降低。因此，在种植过程中，需合理调整种植密度，调节穗数及粒重等，构建合理的群体结构，增加种植数量，扩大种植规模。

在作物品种的高产潜力研究中发现，作物产量与群体的光合性能关联密切。随着科学技术发展水平不断提高，作物诊断技术得以优化。利用面积指数可以评价处理作物的生长速率和群体之间的生理指标，是一种评价作物最佳生理生态指标的模式。不同作物品种以及种植密度会对群体生理指标产生影响。

2 种植密度与产量研究

高粱产量会受到品种、环境以及栽培措施等诸多因素影响。随着种植技术的发展，高粱单产大幅提高，其中种植密度是有效提高产量的关键要素[2]。部分学者分析不同种植密度下高粱品种叶片光合作用得出，不同基因型的耐密性不同，各品种叶面积指数以及光合速率可以在灌浆期间得到最大化的处理效果。可溶性糖含量通常可以在吐丝期实现最佳效果。种植密度会直接影响不同时期的高粱群体结构，导致高粱群体对光温资源的利用率、干物质的积累能力以及籽粒的产量产生影响。

部分学者提出，种植密度不断增加会提高群体干物质的质量和产量，但会明显控制单株干物质的质量与产量，同时提升叶片对于干物质的积累。现阶段，种植密度的提升会对其后续生长产生一定影响。分析栽培密度发现，提升叶面积指数可以调整植物生长过程中的源库比关系，最大程度提升光合作用，提高作物群体品质[3]。

国内外关于种植密度的研究主要倾向于植物籽粒、茎秆品质等方面，以此明确对作物生理生化方面的直接反应。但研究方向比较单一，研究的作物种类主要集中于玉米、水稻以及小麦，对大田高粱种植密度与产量之间的研究不深入，相关文献较少。文章基于对高粱种植密度与产量的有效研究，提出相应的研究内容，为后续提升高粱单产提供技术支持。

3 材料与方法

3.1 试验材料

试验采用晋杂23 号高粱，其株型紧凑、适宜密植，是山西省农业科学院高粱研究所提供的农作物。

3.2 试验设计

试验地种植密度分别为4.5 万株/hm2、7.5 万株/hm2、10.5 万株/hm2以及13.5 万株/hm2，分别用A1、A2、A3、A4 编号表示。试验过程中采用随机区组排列方式，保障每个地区进行3 次重复试验，生育期开展两次除草、灌水和农药喷洒工作。

3.3 测定项目与方法

试验过程中需在拔节期、大喇叭口期、挑旗期、抽穗期、扬花期以及灌浆期进行相应的处理。每一种植区域均代表特定植株数量，工作人员需使用卷尺测量植株，用游标卡尺测定植株基部的茎粗。全生育期间需对高粱植株的不同器官进行分解处理。测定干物质积累的过程中，需针对性分析调查测定的生物学产量。

3.4 数据分析

采集试验数据后，需使用LSD 软件统计与分析数据，处理平均值间的差异性。

4 结果与分析

4.1 种植密度对高粱生长的影响

拔节期至开花期，随着柱高的增长，高粱生长较为平稳。不同生育期间随着种植密度的提升，株高会显著提高。特别是大喇叭口期，不同的种植密度会直接影响产量。试验发现，种植密度会对高粱株高与茎粗产生明显影响[4]。

高粱生育期会不断积累干物质，抽穗期达到最大生长量，后续扬花期逐渐平稳。种植后81 d 内，干物质积累量不会受到种植密度影响，但81 d 后干物质积累量与之前相比会有明显差异。同时，随着种植密度的提升，高粱单株干物质和积累量呈明显下降的趋势，低密度下的单株高粱干物质积累量比较明显[5]。

4.2 种植密度对高粱群体的影响

4.2.1 种植密度与叶面积指数

随着高粱的生长，叶面积指数明显提升。播种70 d后高粱的叶面积达到最大值，之后呈明显下降趋势。随着种植密度的提升，高粱叶面积指数上升，大喇叭期差异尤为明显。由此可见，高粱的叶面积指数会受到植株种植密度的影响，主要原因在于生长过程中不同种植密度下的光照、水分以及养分等资源发生了明显改变[6]。

4.2.2 种植密度与光合势

分析高粱整个生长发育期发现，随着种植密度的提升，高粱的光合势呈明显增加的态势，灌浆期群体光合势达到最大值。

4.2.3 种植密度与光照强度和透光率

分析群体光照强度发现，从植株的顶部到植株的底部群体光照强度呈较为明显的下降趋势。在较高的种植密度下，随着种植密度的提升，会出现光照强度不断下降的情况。

分析高粱群体透光率发现，群体光照强度与自然光照强度密切相关。不同位置植株的透光率存在明显差异，随着种植密度的增加，高粱植株的各个部位透光率均会降低。在高粱种植过程中，种植密度的增加会导致群体透光率明显降低[7]。

4.2.4 种植密度与净同化率

高粱群体净同化率分析结果显示，随着高粱不断生长，群体净同化率呈现较为明显的M型双峰曲线发展趋势，不同生长阶段的生长净同化率均明显不同。分析不同种植密度下高粱群体净同化率发现，随着种植密度的提升，高粱群体中的净同化率明显下降，但是实际差异不明显。高粱灌浆期之后，受不同种植密度的影响，净同化率保持一致[8]。

4.2.5 种植密度与生长率

高粱生长阶段，生长率是重点考量对象。分析试验数据发现，不同生长阶段高粱的生长速率不一致。高粱种植密度的提升会导致高粱群体生长率呈明显的递减趋势。特别是在播种期之后，高粱群体生长率会达到最大值。同时，该时期的曲线变化以及群体生长干物质积累量均保持在相应范围内[9]。

4.3 种植密度对高粱产量的影响

研究和分析相应试验数据发现，不同的种植密度会对高粱产量以及产量构成造成直接影响，种植密度不断增加使得产量明显提升。分析高粱籽粒的产量发现，籽粒的产量在A1～A3 会发生明显的增加趋势。但是超过这个阶段后，随着种植密度的加大，籽粒产量呈明显的下降趋势。收获指数也会随着种植密度提升，呈明显的下降趋势。从产量构成的角度分析，随着种植密度提升，单位面积的穗数明显提升[10]。

4.4 种植密度与高粱群体指标

研究种植密度与高粱群体指标发现，两者之间具有较为明显的关系。杨花期高粱种植密度提升之后会导致叶面积指数以及群体光合势受到明显影响，在透光率、群体生长率以及净同化率方面，会出现明显的负面影响[11]。

5 试验分析与研究

科学合理调整种植密度可优化群体结构、协调群体，实现个体生长的调整，解决穗数、粒重之间的关联和矛盾问题，极大提升群体的生产力，利用较为合理的群体实现对种植工作的调整。当前，学者普遍认为提升种植密度可以有效增加单位面积的穗数，但穗粒数和千粒重会下降，单株籽粒的产量也会呈下降趋势，群体籽粒的产量会发生波动。

为了确定适合的种植密度，相关人员要详细勘查当地种植环境，合理调整土壤条件、生产条件以及品种特性等诸多因素，有效开展种植工作。另外，在农作物的产量分析中，需重视光合作用，绝大部分作物受光合作用的影响，会产生有机物，增加产量[12]。

为了提升光合效率，需明确群体指标，分析叶面积指数、叶片光合势以及净同化率。叶面积指数是能直接反映植物群体生长状态的重要指标，其数值大小与最终产量密切相关。在特定范围中，作物产量会随着种植叶面指数增加，增加到特定限度后，会导致田间出现光照不足的问题，从而降低光合效率，导致产量下降。光合势的分析过程是综合考量绿叶面积与光合作用时间的过程。净同化率是对光合作用以及呼吸消耗能量的综合性评定，保持较高净同化率会提升高粱作物同化产物的积累能力。群体光合指标是评价农作物的重要综合性参数[13]。

高粱株高是十分重要的评定标准。随着种植栽培工作的开展，有关人员通常利用株高动态性分析茎粗大小，并采用多种衡量技术手段评估作物生长状态。研究发现，随着种植密度的提升，高粱株高越来越高，茎粗逐渐降低。在种植密度较低的情况下，高粱株高会越来越低，茎会越来越粗。高粱拔节期，株高明显增加，直到开花期结束。开花期之后株高达到最大值，并保持稳定。种植密度的提升会对高粱植株的干物质积累产生积极作用，但若种植密度较大，会导致干物质积累水平降低[14-15]。

作物群体叶面积是影响作物光合效率的重要因素，也是提升作物光合效率和水分利用效率的重要考量内容[16]。研究发现，增加植物的种植密度会使得高粱的总体叶面积指数提升，但超过特定的种植密度会导致叶面积指数下降。因此，在实际研究过程中，需确定合理密度范围，确保高粱健康生长[17]。扬花期高粱种植密度会与叶面积指数、叶片光合势呈现明显的正比关系，但对透光率、作物生长率具有一定的负面影响，与生物产量以及籽粒产量具有一定联系[18]。