種植密度對夏季復播光敏型高丹草的影響研究

邊琳鶴，王 斐，賀春貴，何振富

（1.甘肅省農業(yè)科學院畜草與綠色農業(yè)研究所，蘭州 730070；2.甘肅省農業(yè)科學院，蘭州 730070）

高丹草（Sorghum hybrid sudangrass）是高粱（Sorghum bicolor）與蘇丹草（Sorghum sudanense）的 F1雜交種，既具有高粱莖粗、葉寬、抗旱、耐鹽堿和產量高的優(yōu)點，同時又具有蘇丹草分蘗力強、再生性好、抗病性好和營養(yǎng)價值高的特點，是一種適宜青飼和青貯的禾本科C4作物，光敏型高丹草（Photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass）［1-2］是其新類型。其既可以滿足不同草食動物的營養(yǎng)和飼養(yǎng)需求，同時由于其具有較強的抗逆性，可以在旱地、坡地、丘陵山地和鹽堿地種植，還可達到減少投入降低成本的目的。近年來，國內外主要從飼喂效果［3-5］、青貯利用［6-7］、開發(fā)和遺傳多樣性［8-11］等方面對高丹草進行了相關的研究，但在高丹草夏播復種方面的研究較少，針對種植密度對光敏型高丹草夏播復種方面還沒有系統(tǒng)的研究報道。因此，本研究在甘肅東部黃土高原旱作區(qū)，針對3個光敏型高丹草，采用不同種植密度進行夏播復種研究，通過觀察和測定各品種的生物學特性、農藝性狀及產草量，以期研究總結出夏播復種光敏型高丹草的最佳種植密度，為大面積推廣應用光敏型高丹草復種栽培及利用提供技術和理論支撐。

圖1 2013年鎮(zhèn)原試驗站氣溫和降水分布

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年6月29日—10月19日在甘肅省農科院鎮(zhèn)原試驗站（北緯 35°29′42″，東經 107°29′36″）進行。試驗地處甘肅東部黃土高原雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)，土壤為黑壚土。該地多年平均降水量540mm、54%以上集中在7—9月，地下水埋深60～100m，海拔1 297 m，年平均氣溫 8.59℃，年日照時數(shù) 2 449.2 h，≥0℃年積溫3 435℃，≥10℃年積溫2 722℃，無霜期165 d。鎮(zhèn)原試驗站2013年全年月平均氣溫和降水量見圖1。播前0～20 cm土壤有機質12.4 g/kg、有效磷13.89 mg/kg，堿解氮 67 mg/kg，速效鉀 184 mg/kg，pH值 8.21，全鹽量0.037%；20～40 cm土壤含有機質11.8 g/kg、有效磷11.35mg/kg，堿解氮65mg/kg，速效鉀159mg/kg，pH值8.14，全鹽量0.05%。

1.2 供試品種及來源

供試高丹草3個品種均為光敏型（Photoperiod sensitive type，PPS），名稱為“大卡”（Big kahuna）、“海?！保∕onster）和“BJM”，皆引自美國，其中“大卡”同時為褐色中脈型（Brownmidrib genotype，BMR）。

1.3 試驗設計

試驗按品種和種植密度兩因素隨機區(qū)組進行設計。設3品種、3種植密度共9個處理，3次重復，共27個小區(qū)。3 個品種為：“大卡”（以 A1 表示）、“海牛”（以 A2 表示）和“BJM”（以A3表示）。3個種植密度為：6.75萬株/hm2（以B1表示，行距33 cm、株距44 cm）、9.75萬株/hm2（以B2表示，行距33 cm、株距30 cm）和12.75萬株/hm2（以B3表示，行距29.5 cm、株距26.5 cm）。小區(qū)面積為5m×4m=20m2。冬小麥收割后2013年6月28日整地播種，整地時不施基肥，拔節(jié)期追施純氮62.1 kg/hm2。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 物候期及農藝性狀測定 物候期和農藝性狀僅對刈割1茬的進行觀察和測定，出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期和成熟期以各小區(qū)75%的植株達到各生育時期為標準［12-14］。刈割時各品種每個重復小區(qū)依次取10株測定株高、莖粗、單株重、葉片數(shù)和分蘗數(shù)，計算平均值。

1.4.2 刈割方式與產草量測定 產草量均為單位面積土地上所收獲地上部分的全部產量，以干物質重量為產草量指標。田間整株取樣稱鮮重后，切斷至10～20 cm，用自封袋密封后送實驗室測定水分及干物質產量（105℃恒重法）［15］。刈割方式設兩種：即在全生長期刈割1茬和2茬。刈割1茬（在10月19日，播后113 d刈割）；刈割2茬第1次（在8月27日，播后60 d植株高度達120 cm以上刈割），第2次（在10月19日，播后113 d時刈割）；留茬高度平均10 cm左右。每處理各小區(qū)分成兩半，各10m2，分別用于兩種刈割方式測產。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，采用DPS v 7.55統(tǒng)計軟件，將品種和種植密度作為影響所測指標的兩個因素，用固定模型［16］進行二因素隨機區(qū)組方差分析。

2 結果與分析

2.1 光敏型高丹草刈割各茬次生長高度和所處生長階段

詳見表1。

表1 光敏型高丹草割刈各茬次生長高度和所處生長階段cm

2.2 物候期觀察

各品種物候期觀察記錄結果見表2。從6月29日播種到10月19日收獲，生長期112 d，收獲時各品種均達不到成熟期。A1進入孕穗期7～8 d后收獲，部分植株已達抽穗期；A2收獲時已進入開花期7～13 d、且有部分植株結籽、個別達乳熟期或臘熟初期；A3進入拔節(jié)期55 d后收獲，其拔節(jié)期較A1和A2的長；不同種植密度下，同一品種的生育期均相近。總體來看，夏播刈割1茬時，物候期因品種、種植密度略有差異。

表2 物候期觀察d

2.3 主要農藝性狀

主要農藝性狀見表3?？傮w看，品種對株高、莖粗、葉片數(shù)、單株鮮重和分蘗數(shù)影響均極顯著（P<0.01）；種植密度對分蘗數(shù)影響顯著（P<0.05），對株高影響極顯著（P<0.01），而對莖粗、葉片數(shù)和單株鮮重影響不顯著（P ＞0.05）。

在品種間各農藝性狀表現(xiàn)差異不同，A3的株高極顯著低于其他兩品種（P<0.01），其中以A1最高，達236.80 cm；A1的莖粗和單株鮮重極顯著低于其他兩品種（P<0.01），莖粗以A3最大，達17.33mm；單株鮮重以A2最高，達560.67 g；分蘗數(shù)和葉片數(shù)均以A1最高，分別達2.07個和13.33枚，且3品種間差異均極顯著（P<0.01）?？梢钥闯?，3品種間的主要農藝性狀具有顯著性差異（P<0.05），其中A1的株高、分蘗數(shù)和葉片數(shù)最高，A3的莖粗最大，A2的單株鮮重最高。

在不同種植密度間農藝性狀表現(xiàn)也有差異。B3的株高極顯著高于B1（P<0.01），與B2間差異不顯著（P＞0.05）；各種植密度間的莖粗、葉片數(shù)和單株鮮重差異均不顯著（P＞0.05），莖粗和單株鮮重均以B3最高，分別達16.48 mm和533.78 g，葉片數(shù)以B2最高，達11.93枚；B1的分蘗數(shù)顯著高于B3（P<0.05），與B2間差異不顯著（P＞0.05），達1.6個。以上可以說明，3種種植密度間部分農藝性狀具有顯著性差異（P<0.05），其中，株高依次為 B3＞B2＞B1，分蘗數(shù)依次為 B1＞B2＞B3，其余3個農藝性狀差異不明顯。

品種和種植密度互作對農藝性狀影響較為復雜。兩者互作對A1和A2的株高影響顯著（P<0.05），其中A1和A2均在B3處理下最高，A3以B2處理下最高?；プ鲗2和A3的分蘗數(shù)影響顯著（P<0.05），其中A1和A3在B2處理下最高，A2在B1處理下最高?；プ鲗ζ溆嘈誀钣绊懢伙@著（P＞0.05），莖粗A1在B1處理下最高，A2和A3在B3處理下最高；葉片數(shù)A1在B3處理下最高，A2在B2處理下最高，A3在B1處理下最高；單株鮮重3個品種均在B3處理下最高。

由于夏播刈割2茬時，第1次刈割時株高各品種在120～150 cm，第2次刈割時各品種株高在20～60 cm之間，第1次刈割時植株發(fā)育不充分，第2次刈割時植株偏低，影響其飼用價值，因此對其農藝性狀不再分析。

表3 農藝性狀的測定

2.4 產草量

飼用作物的鮮草產量受品種、栽培方式及收獲時期等諸多因素的影響，因此本研究的產草量均以干物質產量進行總結分析。各處理的產草量及方差計算結果見表4?？傮w來看，品種對刈割1茬和刈割2茬第2次影響均極顯著（P<0.01），而對刈割2茬第1次和第2次之和的產量影響均不顯著（P＞0.05）；種植密度對刈割1茬、刈割2茬第2次和刈割2茬2次之和影響均極顯著（P<0.01），而對刈割2茬第1次影響顯著（P<0.05）；互作對刈割2茬第1次和刈割2茬2次之和影響極顯著（P<0.01），對刈割2茬第2次影響顯著（P<0.05）。

品種間比較：在刈割1茬時，A2極顯著低于A1和A3（P<0.01），以 A1最高，平均達 14.56 t/hm2，A1和 A3差異不顯著（P＞0.05）。在刈割2茬第1次和第2次之和時，均以A2最高，分別平均為4.03 t/hm2和4.27 t/hm2，且相互間均差異不顯著（P＞0.05）。在刈割2茬第2次時，A3極顯著低于 A2（P<0.01）和 A1（P<0.01），以 A2 最高，平均達0.24 t/hm2，A2和 A1差異不顯著（P ＞0.05）。以上可以看出，在冬小麥收割后夏播復種模式中，采用刈割2茬第2次和2次之和的產量表現(xiàn)依次為A2＞A1＞A3；采用刈割2茬第1次處理下的產量表現(xiàn)依次為A2＞A3＞A1；而采用刈割1茬處理時，產量依次為A1＞A3＞A2；不同的品種在采用不同的刈割處理條件下表現(xiàn)出不一致的產草量趨勢。

密度間比較：在刈割1茬時，產草量在B1下極顯著低于 B3（P<0.01）和 B2（P<0.01），以 B3 最高，平均達14.48 t/hm2，B3和 B2差異不顯著（P＞0.05）；在刈割 2茬第 1 次時，B2 顯著高于 B3（P<0.05），平均達 4.18 t/hm2；在刈割2茬第2次時，B2極顯著高于B1（P<0.01）和B3（P<0.01），平均達 0.26 t/hm2，B1和 B3差異不顯著（P＞0.05）；2次之和時，B2 極顯著高于 B3（P<0.01），平均達4.44 t/hm2。以上可以看出，采用刈割2茬時，第1次、第2次和2次之和的產量表現(xiàn)依次為B2＞B1＞B3；而采用刈割1茬處理時，產量依次為B3＞B2＞B1。

品種×種植密度互作對產量的效應為：在刈割2茬第1次和2次之和時，A1和A3均以B2處理下最高，A2則以B3最高；在刈割2茬第2次時，3品種均以B2最高；而在刈割1茬時，3品種均以B3最高。以上可以說明，兩者互作效應明顯，在刈割2茬時，A1和A3應選擇B2處理，而A2則應選擇B3處理；在刈割1茬時，3品種均應選擇B3處理。

兩種刈割方式的總產草量不同。刈割1茬和2茬時，刈割1茬的產草量大于2茬之和，前者平均為13.57 t/hm2，后者平均為4.11 t/hm2，前者是后者的3.30倍。刈割2茬第1次時的產量明顯高于刈割2茬第2次，第1次平均產量3.92 t/hm2，占2次總產量的95.38%。

綜合上述，夏播復種光敏型高丹草的產草量受品種、種植密度、品種×種植密度互作和刈割次數(shù)綜合因素的影響。刈割1茬的總產量很明顯高于刈割2茬的，B3處理均高于其他兩處理。所有處理中以A1、刈割1茬和B3組合產量最高，達15.07 t/hm2。

表4 干物質產量的測定t/hm2

3 討論

3.1 物候期及農藝性狀比較

張治忠等［17］研究發(fā)現(xiàn)，高丹草成熟需要140～156 d，本研究在播種后112 d收獲，收獲時各品種均未進入成熟期，與張志忠等［17］研究結果一致。于卓等［18］提出，高丹草品種間在形態(tài)特征上存在明顯差異。本研究也發(fā)現(xiàn)3個品種間的主要農藝性狀具有顯著性差異（P<0.05），其中“大卡”的株高、分蘗數(shù)和葉片數(shù)最高，“BJM”的莖粗最大，“海牛”的單株鮮重最高，與前人研究結果一致。在本研究中，3種種植密度間部分農藝性狀具有顯著性差異（P<0.05）。而李源等［19］發(fā)現(xiàn)，冀草 1號和冀草 2號在不同種植密度下，農藝性狀無明顯差異。這與本研究結果不一致，可能與種植品種、播期和種植地區(qū)等有關，還需要進一步研究探討。

3.2 產草量的比較

研究不同品種及不同種植密度對光敏型高丹草復種產草量的影響，有利于栽培時選擇適宜的種植品種和種植密度。本研究結果表明，采用刈割1茬時，產量依次為：12.75 萬株/hm2＞9.75 萬株/hm2＞6.75 萬株/hm2，產量和密度間存在正相關關系；而采用刈割2茬時，第1次、第2次和2次之和的產量表現(xiàn)依次均為：9.75萬株/hm2＞6.75萬株/hm2＞12.75萬株/hm2，這種正相關關系消失。一些學者也在研究中發(fā)現(xiàn)，牧草產量和種植密度間存在極顯著的正相關關系，但隨著刈割次數(shù)的增多，這種關系也逐漸減弱［20-21］，這與本研究結果一致。王錦濤［22］的研究表明，在飼用高梁種植中，密度是影響產量的主要因素，適當提高甜高梁的種植密度有利于高產，這與本研究結果相一致。李宏［23］則認為，甜高粱的種植中，刈割次數(shù)對鮮草產量影響很大，刈割1次的鮮草產量明顯低于刈割2次的，原因在于甜高粱用于青飼料刈割1次不能充分發(fā)揮產量潛力，所以在生產實踐中普遍需要刈割2次；而本研究得出刈割1茬的光敏型高丹草產量大于2茬之和，前者是后者的3.30倍，說明在不同的播期時應選擇不同的刈割方式。通過對比刈割1茬和2茬的品種產量可以發(fā)現(xiàn)，刈割2茬的“海?！陛^其他兩品種高，而刈割1茬的“大卡”高于其他兩品種，從而可以看出，“海牛”相對于其他兩品種可能更耐刈割。因此，若采用刈割1茬處理時，選擇“大卡”進行12.75萬株/hm2種植密度更佳；采用刈割2茬處理時，第2次刈割時植株高度僅23～53 cm，不符合鮮草利用條件，有中毒危險。因此，從干物質產量及飼喂安全的角度考慮，夏播復種模式中以刈割1茬收獲方式最好。

4 結論

3個品種的光敏型高丹草在3種種植密度下復種時，均可以正常生長且發(fā)育良好；品種對各主要農藝性狀影響均極顯著（P<0.01），種植密度對部分農藝性狀有影響，而兩者互作對各主要農藝性狀影響均不顯著（P>0.05）；品種僅對刈割1茬和刈割2茬第2次產草量有影響，種植密度對各茬次產量均有影響。綜合分析認為，在隴東旱塬地區(qū)麥茬后夏播復種光敏型高丹草時，以12.75萬株/hm2、刈割1茬和“大卡”品種相組合的生產模式為最優(yōu)。

［1］ W L Rooney，S Aydin.Genetic control of a photoperiod-sensitive response in Sorghum bicolor （L.） moench ［J］.Crop Science，1999，39（2）：397-400.

［2］ 賀春貴，何振富，王斐.光敏型高丹草復種穴播高效栽培模式研究［J］.草業(yè)學報，2017，26（5）：70-80.

［3］ Thompson W，Olte J，Bolsen K，et al.Sudangrass，sorghum-sundan，forge sorghum，and corn silages and three protein levels for growing yearling steers［C］//Report of Progress.Kansas：Sate University Agricultural Experiment Station，2011：60-64.

［4］ Ellen R J.Silage comparisions［J］.Agri Life Extension Texas A&M System，2008，5：15-17.

［5］ Dann H M，Grant R J，Cotanch K W，et al.Comparison of brown midrib sorghum-sudangrass with corn silage on lactational performance and nutrient digestibility in Holstein dairy cows［J］.Journalof Dairy Science，2008，91（2）：663-672.

［6］ 冀旋，玉柱，白春生，等.添加劑對高丹草青貯效果的影響［J］.草地學報，2012，20（3）：571-574.

［7］ 梁歡，游永亮，李源，等.高丹草青貯加工及飼喂利用技術研究進展［J］.草地學報，2015，23（5）：936-943.

［8］ 溫瑩，逯曉萍，任銳，等.高丹草EST-SSR標記的開發(fā)及其遺傳多樣性［J］.遺傳，2013，35（2）：225-232.

［9］ Castillo A，Budak H，Varshney R K，et al.Transferability and polymorphism of barley EST-SSR markers used for phylogenetic analysis in Hordeum chilense［J］.BMCPlant Biol，2008，8：97.

［10］Luro F L，Costantino G，Terol J，etal.Transferability of the EST-SSRs developed on Nules clementine（Citrus clementina Hort ex Tan）to other Citrus species and their effectiveness for genetic mapping［J］.BMCGenomics，2008，9：287.

［11］Aggarwal R K，Hendre P S，Varshney R K，et al.Identification，characterization and utilization of EST-derived genic microsatellite markers for genome analyses of coffee and related species［J］.Theor Pppl Genet，2007，114（2）：359-372.

［12］Bean B，Becker J，Robinson J，et al.2011 Texas panhandle forage sorghum silage trial［EB/OL］.http：//amarillo.tamu.edu/files/2010/11/2011-Forage-Sorghum-Silage-Final-Report.pdf.

［13］王顯國，薛建國，劉貴波，等.褐色中脈飼草高粱品種引進及利用［M］.北京：中國農業(yè)大學出版社，2013.

［14］何振富，賀春貴，魏玉明，等.光敏型高丹草在隴東旱塬的生物學特性和營養(yǎng)成分比較研究［J］.草業(yè)學報，2015，24（10）：166-174.

［15］中國國家標準化管理委員會.GB/T6435—2006飼料中水分和其他揮發(fā)性物質含量的測定［S］.北京：中國標準出版社，2007.

［16］唐啟義，馮明光.實用統(tǒng)計分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)［M］.北京：科學出版社，2002.

［17］張治忠，張春琪，馬曉梅.高丹草生長發(fā)育特性及種子生產性能的研究［J］.黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2009，19（6）：17-19.

［18］于卓，山田敏彥.高丹草品種主要農藝性狀的比較研究［J］.中國草地學報，2006，28（6）：1-6.

［19］李源，趙海明，謝楠，等.種植密度和留茬高度對高丹草生產性能的影響［J］.中國草地學報，2012，20（6）：1093-1098.

［20］曾日秋，鄭芥丹，洪月云，等.亞熱帶牧草閩牧42行距及留茬高度試驗研究［J］.中國草地，2000（4）：16-18.

［21］陳柔屹，馮云超，唐祈林，等.種植密度對玉草1號產量與品質的影響［J］.草業(yè)科學，2009，26（6）：96-100.

［22］王錦濤.不同種植密度對甜高粱生長發(fā)育與產量的影響［D］.太谷：山西農業(yè)大學，2014：13-20.

［23］李宏.刈割次數(shù)、密度對飼用甜高粱生育與產量的影響［D］.太谷：山西農業(yè)大學，2013：24-25.