種植密度與行距對秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

周漢章 ，劉 環(huán)，賈海燕，魏志敏，袁淑紅，侯升林，李順國

（1.國家谷子改良中心 河北省農(nóng)林科學院谷子研究所 河北省雜糧研究重點實驗室，河北 石家莊 050035；2.河北省深澤縣農(nóng)業(yè)局，河北 深澤 052560）

甜高粱［Sorghum bicolor（L.）Moench］屬禾本科（Gramineae）高粱屬（Sorghum）一年生糧飼、糖料與能源兼用作物。甜高粱作為重要的非常規(guī)飼料作物，具有抗旱、耐澇、耐瘠薄、耐鹽堿和再生性強的特點［1-2］；其植株高大，莖葉繁茂，富含糖分，營養(yǎng)豐富、適口性好，既可青飼，也可調(diào)制成草粉或其他草產(chǎn)品［3-4］，但以青貯飼料為主。利用秋閑田種植飼用甜高粱，能夠充分利用秋季光、氣、熱、水、土、肥等自然資源，提高土地復(fù)種指數(shù)，對提高農(nóng)牧民收入、促進飼用甜高粱產(chǎn)業(yè)與畜牧業(yè)快速、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義。

飼用甜高粱單株生產(chǎn)力是以莖、葉、穗的重量構(gòu)成的，是影響其生物產(chǎn)量的重要因素，種植密度與行距是調(diào)控其單株生長和群體生長之間矛盾的有效措施。研究種植密度、行距與單株生產(chǎn)力的關(guān)系，對探討秋閑田飼用甜高粱品種及其豐產(chǎn)技術(shù)具有重要意義。一直以來，有關(guān)單株生產(chǎn)力的研究也較多，許懷高等［5］明確了提高谷子單株生產(chǎn)力的技術(shù)；嚴威凱等［6］研究了小麥單株生產(chǎn)力與密度的關(guān)系；盛海君等［7］對肥床旱育稀植水稻單株生產(chǎn)力進行了相關(guān)研究；郭陞垚等［8］以花生新品種為研究對象，對主要農(nóng)藝性狀與單株生產(chǎn)力進行相關(guān)性分析；楊樹宗等［9］認為種植密度增大會導(dǎo)致小麥單株生產(chǎn)力降低。但是，目前關(guān)于秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的研究尚未見報道。該研究以甜高粱品種能飼1號 （Sorghum bicolor cv.Nengsi No.1）為供試作物，研究種植密度與行距耦合的最適比例及其對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響，旨在探求秋閑田飼用甜高粱栽培的最優(yōu)方案，為秋閑田飼用甜高粱高產(chǎn)高效栽培技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為能飼1號 （河北省農(nóng)林科學院谷子研究所/國家高粱改良中心河北分中心提供）。

1.2 試驗地概況

試驗于2015年在河北省石家莊市欒城區(qū)東客村進行。 該村地理位置位于北緯 37°58′32″，東經(jīng) 114°36′33″，海拔 56 m，交通便利。 試驗田地勢平整，排灌方便，墑情適宜，肥力中等，土質(zhì)為壤土，土壤有機質(zhì)含量1.73%、全氮含量1.12 g/kg、堿解氮79.5 mg/kg、速效磷22.3 mg/kg、速效鉀113.9 mg/kg，土壤pH值7.2。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計：采用二因素裂區(qū)試驗設(shè)計［10-11］，主區(qū)處理為留苗密度， 設(shè) 7.50、22.50、37.50、52.53萬株/hm24 個水平，分別以 A1、A2、A3、A4表示；副區(qū)處理為播種行距，設(shè) 10、20、30、40、50、60 cm 6 個水平，分別以 B1、B2、B3、B4、B5、B6表示；主、副區(qū)內(nèi)均隨機排列，重復(fù)3次，共72個小區(qū)。副區(qū)面積20 m2（4 m×5 m），區(qū)組間留 1.0 m 寬的觀察道，試驗田四周留寬1 m的保護區(qū)。

前茬作物為油葵，7月26日收獲。7月28日多云轉(zhuǎn)陣雨，7月29日中雨，7月30日晚上至31日晚上陣雨，8月3—4日耕地，8月7日播種。采用人工條播方式播種，播種深度3～4 cm，覆土均勻，播后踩壓。2～3葉期間苗，4～6葉期按設(shè)定密度定苗。播種前不施基肥，播種后不施追肥。

1.3.2 測定項目與方法：于10月28日刈割。每個小區(qū)選取3行，每行連續(xù)刈割正常植株10株、混勻，然后從每小區(qū)隨機選取10株樣本分別編號標記（注明品種、處理編號、刈割與取樣時間），稱量鮮重后于通風遮雨處風干至含水量13%～15%時稱量干重，計算單株生產(chǎn)力。單株生產(chǎn)力以單株鮮重或單株干重表示。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析：試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel2010軟件整理，采用IBM.SPSS.Statistics.v22軟件進行統(tǒng)計分析、制圖，將區(qū)組（重復(fù)）作為1個因素一并進行分析，對主、副區(qū)因素進行方差分析時需要選用不同的誤差項，檢驗主區(qū)因素（Ai）時，用 Eb=MS［R（A）］作為誤差項，檢驗副區(qū)因素（Bj）時，用Ec=MS（e）作為誤差項，再通過LSD法進行多重比較［10，12-13］，所有統(tǒng)計結(jié)果均以“平均值±標準差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 各個處理對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的作用

表1為該試驗條件下能飼1號各處理組合的單株鮮重與干重結(jié)果。由表1可以看出，各留苗密度的單株生產(chǎn)力隨田間種植密度的增大呈現(xiàn)出直線下降的變化趨勢；各播種行距的單株生產(chǎn)力隨播種行距的增大呈現(xiàn)出拋物線形狀的變化趨勢。經(jīng)方差分析可知（見表2），該試驗的區(qū)組（重復(fù)）單株鮮草與干草重量的F值 （Sig.）分別為0.455（Sig.=0.655＞0.05）與 2.923（Sig.=0.130＞0.05），差異不顯著，表明該試驗區(qū)組（重復(fù)）間的土壤差異不大，肥力比較均勻，減少了地力不勻造成的誤差；主區(qū)處理（種植密度）組間的單株鮮草與干草重量的 F 值（Sig.）分別為 1 770.860（Sig.=0.000＜0.01）與 1 918.028（Sig.=0.000＜0.01），差異均極顯著，表明不同種植密度對能飼1號單株生產(chǎn)力具有重要的影響；副區(qū)處理（播種行距）組間的單株鮮草與干草重量的 F 值（Sig.）分別為 2.373（Sig.=0.056＞0.05）與 4.781（Sig.=0.002＜0.01），單株鮮重差異不顯著，但干重差異極顯著，表明播種行距對能飼1號單株生產(chǎn)力具有一定的影響；種植密度與行距互作的單株鮮草和干草重量的F值（Sig.）分別為0.491 （Sig.=0.811＞0.05）和 1.259 （Sig.=0.272＞0.05），差異不顯著，表明種植密度與行距間沒有交互作用，即種植密度的作用不因播種行距大小而變化，播種行距的作用也不因種植密度的大小而變化。

2.2 不同種植密度對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

由表3可以看出，能飼1號種植密度由7.50萬株/hm2升到52.53萬株/hm2時，其單株鮮重由602.74 g/株降到79.73 g/株，單株干重由135.90 g/株降到18.25 g/株，差異均達到了極顯著水平，表明種植密度對能飼1號單株生產(chǎn)力具有重要影響。能飼1號種植密度7.50萬株/hm2的單株生產(chǎn)力最大（見圖1），單株鮮重（602.74 g/株）較其他種植密度的單株鮮重增加42.41%～86.77%，單株干重（135.90 g/株）較其他種植密度的單株干重增加41.79%～86.58%，差異極顯著。種植密度22.50萬株/hm2的單株生產(chǎn)力居中，其單株鮮重與干重分別為347.12、79.11 g/株，其中，單株鮮重較留苗密度7.50萬株/hm2的單株鮮重減少73.64%，較留苗密度37.50、52.53萬株/hm2的單株鮮重分別增加48.35%、77.03%，差異極顯著；其單株干重較留苗密度7.50萬株/hm2的單株干重減少71.79%，較留

苗密度37.50、52.53萬株/hm2的單株干重分別增加49.74%、76.94%，差異極顯著。種植密度52.53萬株/hm2的單株生產(chǎn)力最小，其單株鮮重與干重分別為79.73、18.25 g/株，與其他種植密度的單株鮮重、單株干重進行比較，均減產(chǎn)明顯，差異極顯著。結(jié)果表明，能飼1號隨著種植密度的增加，群體競爭力加大，抑制了飼用甜高粱單株的增產(chǎn)潛力，導(dǎo)致其單株生產(chǎn)力降低。

表1 飼用甜高粱不同種植密度與行距的單株生產(chǎn)力結(jié)果

表2 不同種植密度與行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的方差分析（主體間效應(yīng)檢驗）

表3 飼用甜高粱不同種植密度單株生產(chǎn)力及其結(jié)果比較

圖1 不同種植密度對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

圖2 不同種植行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

表4 不同種植行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

2.3 不同播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

由表4可以看出，播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有重要影響。播種行距為40 cm的單株生產(chǎn)力最大，單株鮮重 （323.60 g/株，暫設(shè)為CK）比其他播種行距的單株鮮重增加4.53%～13.72%，該單株鮮重與行距20、30、50 cm的單株鮮重差異不顯著，與行距10、60 cm的單株鮮重差異顯著；單株干重（74.32 g/株，暫設(shè)為CK）比其他播種行距的單株干重增加3.38%～19.09%，該單株干重與行距30、50 cm的單株干重差異不顯著，與行距20、60 cm的單株干重差異顯著，與行距10 cm的單株干重差異極顯著。行距為30 cm的單株生產(chǎn)力較大，單株鮮重（308.93 g/株）與行距 20、50 cm的單株鮮重差異不顯著，與行距10、60 cm的單株鮮重差異顯著；單株干重（71.81 g/株）與行距10 cm的單株干重差異極顯著，與其他行距的單株干重差異不顯著。行距為10 cm的單株生產(chǎn)力最低，單株鮮重與干重分別為279.19、60.13 g/株，明顯低于其他行距的單株鮮重與干重。在該試驗條件下，播種30～50 cm的行距為適宜行距，播種40 cm的行距為最適行距（見圖2）。

表5 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

2.4 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

由表5可以看出，能飼1號在24個處理組合中的單株生產(chǎn)力不同，其中，以A1B4處理的單株生產(chǎn)力最高，單株鮮重（654.37 g/株）與A1B3單株鮮重的差異不顯著，與其他各個處理組合單株鮮重的差異均達到顯著水平；單株干重（147.11 g/株）與A1B3、A1B5單株干重的差異不顯著，與A1B2單株干重的差異顯著，但與其他各個處理組合單株干重的差異均極顯著。處理組合A1B3、A1B5單株生產(chǎn)力較高，其單株鮮重均在600.00 g/株以上，單株干重均在138.00 g/株以上，二者與A1B2、A1B6單株重量的差異不顯著，與其他各個處理單株重量的差異極顯著。處理組合A4B1的單株生產(chǎn)力最低，單株鮮重與干重分別為73.43、14.78 g/株，該處理組合與 A4B2、A4B3、A4B4、A4B5、A4B6之間的單株重量，不論其單株鮮重還是單株干重的差異均不顯著，與其他各處理的差異均極顯著。結(jié)果表明，處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有重要影響，處理組合 A1B3、A1B4、A1B5為發(fā)揮能飼 1號個體增產(chǎn)潛力的優(yōu)化組合，而A1B4為最優(yōu)組合（見圖3）。

3 結(jié)論與討論

3.1 明確了種植密度對秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

該試驗種植密度對秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有重要影響，種植密度由7.50萬株/hm2升到52.53萬株/hm2時，其單株鮮重由602.74 g/株降到79.73 g/株，單株干重由135.90 g/株降到18.25 g/株，表明飼用甜高粱單株生產(chǎn)力隨著種植密度的增大呈現(xiàn)下降趨勢［7，9］。 其中，種植密度為 7.50 萬株/hm2的單株生產(chǎn)力最大，其單株鮮重（602.74 g/株）比其他種植密度的單株鮮重增加42.41%～86.77%，其單株干重（135.90 g/株）比其他種植密度的單株干重增加41.79%～86.58%。由于飼用甜高粱植株高大，不宜過度密植，如果種植密度過大，將導(dǎo)致群體競爭力加大，個體競爭力降低［14-16］，抑制了個體的增產(chǎn)潛力，造成單株產(chǎn)量降低，單位面積上的生物產(chǎn)量就低；但若種植密度過小，將不能充分利用光、熱、水、肥等環(huán)境資源，終將影響其生物產(chǎn)量；合理密植可以通過調(diào)整群體結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)群體內(nèi)個體間的競爭力，既是確保飼用甜高粱單株正常生長最基本的條件，又是協(xié)調(diào)飼用甜高粱單株生長和群體生長之間矛盾的有效措施，生產(chǎn)上應(yīng)引起高度重視。

圖3 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

3.2 明確了播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

該試驗播種行距對秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有重要影響，播種行距由10 cm加到60 cm時，其單株生產(chǎn)力隨著播種行距逐漸增大，呈先升后降的拋物線形狀的變化趨勢，表明行距過小或過大都不宜。適宜的行距是構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)、更好地發(fā)揮單株增產(chǎn)潛力的關(guān)鍵技術(shù)，若行距過小，則群體結(jié)構(gòu)失調(diào)，群體內(nèi)個體間競爭加劇，不能發(fā)揮單株增產(chǎn)潛力，這與許岳飛等［15］的研究結(jié)果一致；若行距過大，則株距縮小、葉片重疊、光照不足、熱量減少，種內(nèi)競爭力加大，單株競爭力降低，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，這與代旭峰等［17］的研究結(jié)果相吻合。在該試驗條件下，播種行距為40 cm的單株生產(chǎn)力最大，單株鮮重（323.60 g/株）比其他播種行距的單株鮮重增加4.53%～13.72%，單株干重（74.32 g/株）比其他播種行距的單株干重增加3.38%～19.09%。播種行距為10 cm的單株生產(chǎn)力最低，單株鮮重與干重分別為279.19、60.13 g/株，明顯低于其他行距的單株重量。結(jié)果表明，播種30～50 cm的行距為適宜行距，播種40 cm的行距為最適行距，該適宜的播種行距既可調(diào)整群體結(jié)構(gòu)及其群體內(nèi)個體間的競爭力，又可調(diào)控其單株生長和群體生長之間矛盾，充分發(fā)揮單株增產(chǎn)潛力。

3.3 明確了處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響

該試驗處理組合對秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有重要影響，在24個處理組合中以A1B4處理的單株生產(chǎn)力最高，單株鮮重（654.37 g/株）與A1B3單株鮮重的差異不顯著，單株干重（147.11 g/株）與A1B3、A1B5單株干重的差異不顯著，二者均與其他各個處理組合單株重量的差異顯著；處理組合A1B3、A1B5單株生產(chǎn)力較高，其單株鮮重均在600.00 g/株以上，單株干重均在138.00 g/株以上，二者與A1B2、A1B6單株重量的差異不顯著，與其他各個處理單株重量的差異極顯著；處理組合A4B1的單株生產(chǎn)力最低。結(jié)果表明，處理組合A1B4為發(fā)揮能飼1號個體增產(chǎn)潛力的最優(yōu)處理組合。

3.4 明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱發(fā)揮單株生產(chǎn)力最大的優(yōu)化組合A1B4

代旭峰等［17］報道了不同密度、不同行距對玉米產(chǎn)量影響的研究，認為種植密度、行距對產(chǎn)量均有顯著影響，密度和行距互作的效應(yīng)不顯著，這與該試驗結(jié)果的趨勢一致。在該試驗條件下，由于種植密度與行距之間沒有交互作用，其最佳主處理A1與最佳副處理B4的效應(yīng)直接相加就是該試驗發(fā)揮單株生產(chǎn)力最大的優(yōu)化組合（A1B4），即種植密度為7.50萬株/hm2與播種行距為40 cm的配置。該優(yōu)化組合與最優(yōu)處理組合一致，是發(fā)揮能飼1號個體增產(chǎn)潛力的最優(yōu)組合。該最優(yōu)組合是否是草產(chǎn)量的最優(yōu)組合尚待進一步研究。

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