密度對矮稈早熟高粱新品種‘吉雜141’的產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

申曉慧，馮鵬，李如來，陳冰嬬，姜成，鄭海燕，李增杰，李志民

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院，黑龍江佳木斯154007；2佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯154007；3吉林省農(nóng)科院作物育種研究所，吉林公主嶺130124）

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密度對矮稈早熟高粱新品種‘吉雜141’的產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

申曉慧1，馮鵬1，李如來1，陳冰嬬3，姜成2，鄭海燕1，李增杰1，李志民1

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院，黑龍江佳木斯154007；2佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯154007；3吉林省農(nóng)科院作物育種研究所，吉林公主嶺130124）

合理的種植密度有利于提高高粱的生產(chǎn)潛力。本試驗為了闡明矮稈早熟高粱品種‘吉雜141’在佳木斯地區(qū)的合理播種密度，在大田試驗條件下，設(shè)置了15萬、20萬、25萬、30萬、35萬株/hm24種播種密度，研究不同密度對產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響。結(jié)果表明：隨著種植密度的增大，葉面積指數(shù)增加，葉綠素含量下降，株高差異不顯著，穗長、穗粗逐漸下降，生物產(chǎn)量隨著密度的增加而增加，千粒重和單穗重對產(chǎn)量影響最大，二者與產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系。在佳木斯地區(qū)，‘吉雜141’最適播種密度為20萬株/hm2，產(chǎn)量可達到9183.00 kg/hm2。為該品種在本地的推廣和應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

高粱；栽培密度；農(nóng)藝性狀；生產(chǎn)潛力；產(chǎn)量

0　引言

作物對營養(yǎng)和水分吸收與密度的大小有著直接的關(guān)系，在不同密度條件下，群體間的光合作用速率、葉綠素含量、二氧化碳的田間濃度等都受到直接影響，導(dǎo)致作物在光合作用、產(chǎn)量及抗逆性方面的不同［1］。種植密度對高粱產(chǎn)量和植株生育有很多影響［2-3］。種植密度不同，高粱的株高、穗粗、單穂重等方面存在較大差別，導(dǎo)致產(chǎn)量的差異。鄭慶福［4］等對甜高粱的研究結(jié)果表明，分蘗數(shù)在不同種植密度下生育前期消長明顯，而株高、葉面積指數(shù)（LAI）、莖葉比、光合色素含量和干物質(zhì)積累生育后期差異顯著；種植密度在20萬株/hm2時可較好地協(xié)調(diào)群體與個體的生長，莖稈的鮮干、重及蛋白含量都能達到較高水平；還有研究認為，密度與群體關(guān)系緊密，作物產(chǎn)量的提高主要依靠適宜的增加密度而不是靠提高單株產(chǎn)量［5-6］。趙國平［7］認為，由于高粱的密度影響群體建成，進而影響籽粒產(chǎn)量。也有人認為，種植密度不僅影響到高粱植株生長發(fā)育和產(chǎn)量、而且密度的設(shè)置要隨不同品種及土壤肥力不同而不同［8-11］。

作物的生產(chǎn)不是個體表現(xiàn)，而是一個種群過程。作物高產(chǎn)潛力的發(fā)揮與群體有著密切的關(guān)系［12-14］。近年來，隨著作物診斷技術(shù)的迅猛發(fā)展，用LAI、群體葉片光合勢（LAD）、葉綠素含量（SPAD值）等群體生理指標(biāo)來評價作物的群體收到越來越多學(xué)者關(guān)注［15-17］。然而不同品種、不同土壤條件及氣候因素對群體生產(chǎn)性能將產(chǎn)生較大的影響［18］。本研究筆者選用‘吉雜141’高粱為試驗材料，采用大田小區(qū)試驗，探討不同種植密度條件下，群體生理指標(biāo)及產(chǎn)量因素對產(chǎn)量的影響，以期為黑龍江省地區(qū)高粱新品種的推廣及高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗設(shè)計

試驗于2015年在黑龍江省農(nóng)科院佳木斯分院高粱試驗田中進行，試驗地前茬作物為大豆，土壤為草甸黑土，土壤基礎(chǔ)肥力：有機質(zhì)含量2.54%，堿解氮85.7 mg/kg，有效磷63.1 mg/kg，速效鉀74.6 mg/kg，全氮含量0.16%，全磷含量0.17%，全鉀含量3.57%，pH 6.7。小區(qū)面積6.0 m×5.0 m，壟寬0.65m，設(shè)置密度為15萬、20萬、25萬、30萬、35萬株/hm2，分別用D1、D2、D3、D4、D5表示。秋整地時施入常規(guī)尿素（46%含氮量）250 kg/hm2，過磷酸鈣（43%含磷量）160 kg/hm2，氯化鉀（60%含鉀量）120 kg/hm2。隨機區(qū)組設(shè)計，3次試驗重復(fù)，試驗材料為高粱‘吉雜141’。5月11日播種，5月26日出苗。

1.2葉面積指數(shù)及葉綠素含量測定

分別于拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期選取5株有代表性植株進行取樣，將樣株取回后用日本AAC-400葉面積測定儀測定葉面積，并計算葉面積指數(shù)；葉綠素含量的測定采用日本產(chǎn)的SPAD-502葉綠素儀。

1.3高粱產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀調(diào)查

在高粱完熟期小區(qū)取樣，樣株帶回室內(nèi)考種，測定株高、單穗重、穗長、穗粗、千粒重產(chǎn)量性狀，并實收測籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，折合計算公頃產(chǎn)量及生物產(chǎn)量。

1.4統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析采用DPS 7.05及Excel 2013。

表1　不同生育時期不同密度下高粱的葉面積指數(shù)變化

2　結(jié)果與分析

2.1種植密度對‘吉雜141’高粱葉面積指數(shù)（LAI）的影響

葉面積指數(shù)是調(diào)控高粱生長發(fā)育、生長狀況及籽粒產(chǎn)量的一個重要的指標(biāo)，同時也能反映群體的葉面積發(fā)展動態(tài)，進而影響光合效率，所以研究高粱葉面積指數(shù)對提高產(chǎn)量具有重要意義。由表1中可知，隨著種植密度的增加，高粱的葉面積指數(shù)也隨之提高，拔節(jié)期至開花期，葉面積指數(shù)逐漸升高，至開花期高粱葉面積指數(shù)達到最高，之后隨著生育時期的推進葉面積指數(shù)逐漸下降，可能由于干物質(zhì)積累逐漸向籽粒轉(zhuǎn)移所致。自開花期之后，葉面積指數(shù)逐漸呈現(xiàn)出下降的趨勢。這是由于到了灌漿期植株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長，下部葉片開始衰老，脫落，導(dǎo)致葉面積指數(shù)開始下降。35萬株/hm2的種植密度葉面積指數(shù)下降最為明顯，20萬株/hm2的種植密度葉面積指數(shù)下降最為平緩，高密度與低密度葉面積指數(shù)達到差異顯著水平（P＜0.05）。高密度條件下的葉面積指數(shù)在生育后期下降快速，可能是由于后期植株下部葉片衰老加速以及對光照、水分和養(yǎng)分等資源的爭奪有著密切的關(guān)系。

2.2種植密度對‘吉雜141’高粱葉綠素含量的影響

葉片中葉綠素含量直接影響葉片的光合作用，從表2中可以看出，在拔節(jié)、抽穗、開花及灌漿期葉片中葉綠素含量變化成先升后降趨勢。由拔節(jié)期至抽穗期葉綠素含量迅速上升，是由于此時正是高粱植株生長旺盛時期，生長迅速，葉綠素含量較高，光合作用較強。至開花期達到高峰，之后含量逐漸下降。其中拔節(jié)和孕穗期15萬、20萬、25萬株/hm2與30萬、35萬株/hm2差異顯著（P＜0.05），開花期之后，15萬、20萬、25萬株/hm2密度下葉綠素的SPAD值整體高于30萬、35萬株/hm2，并且達到顯著差異水平（P＜0.05），灌漿期與開花期變化趨勢一致。

2.3不同種植密度對‘吉雜141’高粱產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

由表3可知，不同種植密度對‘吉雜141’產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有不同程度顯著影響。‘吉雜141’在20萬株/hm2密度下產(chǎn)量最高，為9183.00 kg/hm2，其次是25萬株/hm2密度下產(chǎn)量也超過9000kg/hm2，二者差異不顯著，35萬株/hm2密度下，產(chǎn)量最低，且與其他處理差異顯著（P＜0.05）；千粒重隨著密度的增加呈現(xiàn)遞減趨勢，20萬株/hm2千粒重為27.38 g，與15萬株/hm2差異不顯著，25萬株/hm2和30萬株/hm2條件密度差異不顯著，與35萬株/hm2的千粒重差異顯著（P＜0.05）；生物產(chǎn)量則是隨著密度的增加而升高，不同密度處理之間，生物產(chǎn)量差異顯著（P＜0.05），35萬株/hm2條件下，‘吉雜141’生物產(chǎn)量最高，為24585.24 kg/hm2。不同密度下株高差異不顯著，平均株高102.71cm，隨著種植密度的加大，穗長、單穗重2個指標(biāo)呈逐漸降低趨勢，15萬株/hm2和20萬株/hm2密度下穗長差異不顯著，與25萬～35萬株/hm2密度下穗長差異達到顯著水平（P＜0.05），20萬株/hm2密度下的單穗重與其他處理差異顯著（P＜0.05）。15萬～30萬株/hm2密度下穗粗差異不顯著，與35萬株/hm2密度下穗粗差異顯著（P＜0.05）。各處理平均穗長18.38 cm，平均穗粗12.85 cm；說明對‘吉雜141’品種而言，單純增加種植密度不能增加千粒重，達到增產(chǎn)的目的。不同品種生理生態(tài)習(xí)性各不相同，應(yīng)因地制宜，選擇適宜品種及合理種植密度，降低成本提高其增產(chǎn)潛力。

表2　不同生育時期不同密度下高粱的葉綠素值變化

表3　‘吉雜141’高粱產(chǎn)量構(gòu)成因子和植株性狀

2.4‘吉雜141’產(chǎn)量及其構(gòu)成因子間的相關(guān)性分析

作物產(chǎn)量的形成是由構(gòu)成產(chǎn)量的各因子相互作用的結(jié)果，產(chǎn)量因子之間存在著不同相關(guān)程度。由表4可知，就‘吉雜141’品種而言，產(chǎn)量與千粒重之間呈極顯著正相關(guān)，與單穗重呈顯著正相關(guān)。千粒重與單穗重呈正向顯著性，相關(guān)系數(shù)為0.9654，產(chǎn)量與穗長的相關(guān)性較小，相關(guān)系數(shù)僅為r=0.0521，說明穗長對產(chǎn)量影響不明顯。這表明對于‘吉雜141’而言，增加播種密度，產(chǎn)量并沒有提高，千粒重和單穗重反而下降，這與以往研究結(jié)果不同，可能是由于該品種更適合于稀植，具體原因有待于進一步試驗研究。

表4　‘吉雜141’產(chǎn)量構(gòu)成因子與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

3　結(jié)論與討論

作物產(chǎn)量主要來自光合作用形成的有機物質(zhì)，增加作物產(chǎn)量的關(guān)鍵是提高光合作用的效率。其中葉面積指數(shù)和葉綠素含量對作物的干物質(zhì)積累起著關(guān)鍵的作用，它們的高低直接關(guān)系到作物產(chǎn)量的高低，本研究結(jié)果表明，葉面積指數(shù)隨著種植密度的增加而提高，但在生育后期高密度致使葉面積指數(shù)自開花之后急劇下降。這與王巖等研究結(jié)果相一致［19-20］。也有研究結(jié)果表明，葉面積指數(shù)在開花前期就達到最高水平，這可能與品種不同、種植地點不同以及環(huán)境氣候條件有關(guān)。本試驗中低密度葉綠素含量高于高密度葉綠素含量，這可能是由于品種的差異，密度越小，植株之間養(yǎng)分競爭小，個體植株長勢強于高密度植株個體，形成了良好的群體結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了光能利用效率。

本試驗初次明確矮稈、早熟高粱‘吉雜141’在佳木斯地區(qū)的適宜種植密度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種植密度對產(chǎn)量性狀的影響主要表現(xiàn)在千粒重和單穗重，2個性狀與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。通過相關(guān)分析結(jié)果表明，單穗重和千粒重對產(chǎn)量影響具有較高的協(xié)調(diào)性，而穗長對產(chǎn)量的影響不明顯，可以忽略不計。針對高粱矮稈早熟新品種‘吉雜141’的產(chǎn)量特點來看，此品種在佳木斯地區(qū)的最佳種植密度為20萬株/hm2，可獲得9000 kg/hm2以上產(chǎn)量，本年度在高粱孕穗期發(fā)生輕度干旱，由于高粱本身性狀具有較強的耐寒性，所以對產(chǎn)量并不會產(chǎn)生較大影響。試驗研究還表明，密度在25萬株/hm2條件下，產(chǎn)量也在9000 kg/hm2以上，所以該品種在肥料較高的不同地區(qū)，密度也可種植在25萬株/hm2，但該品種不適合過高種植密度。雖然2015年度夏季發(fā)生過輕度干旱，但整體來說，該年度還是豐收年份，對于該品種在特殊年份的適應(yīng)性還有待于進一步研究。

綜合群體葉面積、葉綠素含量及產(chǎn)量因素等指標(biāo)與籽粒產(chǎn)量之間的關(guān)系，在本試驗條件下，高粱‘吉雜141’以20萬株/hm2為最佳種植密度，可獲得9183.00 kg/hm2產(chǎn)量，在此播種密度下能夠較好地發(fā)揮高粱產(chǎn)量優(yōu)勢，獲得較高的籽粒產(chǎn)量水平。

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Effects of Planting Densities on Yield and Agronomic Characters of New Early Maturing Short-stalked Sorghum Variety‘Jiza141’

Shen Xiaohui1，F(xiàn)eng Peng1，Li Rulai1，Chen Bingxu3，Jiang Cheng2，Zheng Haiyan1，Li Zengjie1，Li Zhimin1
（1Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China；2College of Life Science，Jiamusi University，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China；3Institute of Crop Breeding of Jilin Academy of Agricultural Sciences，Gongzhuling 130124，Jilin，China）

The suitable planting density was favorable for sorghum yield increase.In order to clarify the suitable planting density of dwarf-stem，early-maturing sorghum variety‘Jiza141’，in the open field condition，150000，200000，250000，300000 and 350000 plants/hm2tests were set to study the effect of different densities on yield and yield traits.The results showed that with the increase of planting density，LAI increased，chlorophyll content decreased，plant length had no significant difference，era length and era diameter tended to decrease，while biomass increased with the increase of density.The 1000-grain weight and single panicle weight had the maximum effects on yield，and both of them showed a significantly positive correlation with the yield.In Jiamusi growing areas，the optimal plant density for brew sorghum‘Jiza141’was 200000 plants/hm2，and the yield could reach 9183.00 kg/hm2.The study provides a theoretical basis and technical support for the‘Jiza141’variety in the Jiamusi ecological region.

Sorghum；Plant Density；Agronomic Character；Productivity Potential；Yield

S318

A論文編號：cjas16040031

黑龍江省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程種子創(chuàng)新基金2013-03-02

申曉慧，女，1980年出生，助理研究員，博士生，主要從事牧草與雜糧作物研究。通信地址：154007黑龍江省佳木斯市安慶街269號，Tel：0454-8351082，E-mail：xiaohuishen@126.com。

馮鵬，男，1980年出生，副研究員，博士，主要從事牧草育種及栽培研究工作。通信地址：154007黑龍江省佳木斯市安慶街269號，Tel：0454-8351082，E-mail：fengras@163.com。

2016-04-26，

2016-06-22。