種植密度對(duì)夏谷抗倒性及光合特性的影響

朱燦燦，馬春業(yè)，秦 娜，王春義，李君霞

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002)

谷子[Setariaitalica(L.)Beauv]是起源于我國(guó)的古老作物，耐旱、耐貧瘠，數(shù)千年來(lái)一直是我國(guó)北方干旱和半干旱地區(qū)的重要糧食作物之一，被譽(yù)為中華民族的哺育作物[1]。谷子脫殼后的小米是營(yíng)養(yǎng)豐富、利于人體吸收的優(yōu)質(zhì)谷物[2-3]。隨著生活水平的提高，人們對(duì)食物的要求不僅僅停留在飽腹階段，而更加注重健康、營(yíng)養(yǎng)均衡。因此，發(fā)展谷子生產(chǎn)，對(duì)增加糧食生產(chǎn)和改善人民生活具有十分重要的意義。

要充分發(fā)揮谷子品種的高產(chǎn)潛力，除了合理施肥和灌溉等措施外，合理密植也是高產(chǎn)的重要條件之一。劉正理等[4]認(rèn)為，我國(guó)谷子育種已經(jīng)經(jīng)歷了靠個(gè)體奪高產(chǎn)的單稈大穗型品種和靠群體奪高產(chǎn)的密植型品種2個(gè)階段，進(jìn)入了群體、個(gè)體并重奪高產(chǎn)的第3階段。謝貴寧等[5]研究表明，谷子栽培密度與產(chǎn)量關(guān)系密切，合理密植能較好地利用光能、地力，協(xié)調(diào)個(gè)體與群體、穗數(shù)與穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量之間的關(guān)系。盧海博等[6]通過(guò)對(duì)張雜谷5號(hào)的研究認(rèn)為，種植密度增加影響了谷子植株個(gè)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)、水分、光照的吸收與利用，使單株干物質(zhì)積累速度下降，干物質(zhì)積累量減少。欒素榮等[7]的研究結(jié)果表明，常規(guī)品種谷子高產(chǎn)群體特征為密度37.5萬(wàn)～45.0萬(wàn)株/hm2，開花期葉面積指數(shù)4.30～4.63，經(jīng)濟(jì)系數(shù)高，群體透光性較好，產(chǎn)量高。由于各生態(tài)區(qū)環(huán)境差異較大，品種間的適應(yīng)性也大為不同，因此，在前人研究的基礎(chǔ)上，以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗谷子品種豫谷23為對(duì)象[8]，深入探索不同密度條件下夏谷的植株形態(tài)特征、莖稈抗倒性、光合特性及產(chǎn)量性狀的變化，以期為河南省夏谷合理密植提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年在河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地進(jìn)行，供試土壤質(zhì)地為壤土，肥力中等。以河南省鑒定品種豫谷23為試驗(yàn)材料(編號(hào)：豫鑒谷2015002)，分別設(shè)置45.0萬(wàn)(C1)、52.5萬(wàn)(C2)、60.0萬(wàn)(C3)、67.5萬(wàn)(C4)株/hm24個(gè)密度處理，每小區(qū)5行，行長(zhǎng)5 m，行距0.4 m，小區(qū)面積8 m2，隨機(jī)排列，重復(fù)3次。試驗(yàn)材料于6月17日播種，9月21日收獲，4個(gè)處理每行分別留苗90、105、120、135株，其他田間管理按照常規(guī)栽培要求進(jìn)行。

1.2 測(cè)定內(nèi)容及方法

形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定：成熟期每小區(qū)隨機(jī)選取5株測(cè)定株高、莖粗、穗長(zhǎng)。

花后測(cè)定旗葉光合特性：于晴天10:00—12:00采用LI-6400XT便攜式光合儀(USA)測(cè)定，測(cè)定時(shí)光合有效輻射1 500 μmol/(m2·s)和葉溫25～30 ℃，光合儀在使用前按照使用說(shuō)明書進(jìn)行標(biāo)定。

莖稈彎折力的測(cè)定：采用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的YYD-1莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀測(cè)定，取基部第2節(jié)間，剝除葉鞘，將莖稈固定在測(cè)定儀底部支架上，使莖稈中心與測(cè)頭的中心在一條直線上，均勻用力緩慢拉測(cè)定儀手柄，莖稈折斷所用的力即為該莖的彎折力(N)。

莖稈重心高度測(cè)定：量取莖稈基部至該莖(帶穗、葉和鞘)平衡支點(diǎn)的距離(cm)。

莖稈抗倒指數(shù)的計(jì)算：莖稈抗倒指數(shù)=莖稈彎折力/莖稈重心高度。

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)的測(cè)定：每小區(qū)隨機(jī)選5穗，室內(nèi)考種，調(diào)查單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量等性狀，并對(duì)小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2003、SPSS等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種密度對(duì)谷子形態(tài)指標(biāo)的影響

不同播種密度條件下，4個(gè)密度處理的谷子株高無(wú)顯著差異；莖粗表現(xiàn)為C1>C2>C3>C4，且處理間差異顯著或極顯著；穗長(zhǎng)表現(xiàn)為C1>C2>C3>C4，C1、C4處理均與C2、C3處理差異極顯著，但C2、C3處理間差異不顯著(表1)。

表1 不同播種密度下谷子形態(tài)指標(biāo)

注：同列不同大、小寫字母表示差異達(dá)1%、5%顯著水平，下同。

2.2 播種密度對(duì)谷子光合作用的影響

不同播種密度處理的谷子光合速率表現(xiàn)為C1>C2>C3>C4，C1、C4處理均與C2、C3處理差異顯著，但C2、C3處理間無(wú)顯著差異；氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)為C1>C2>C3>C4，4個(gè)處理間差異均極顯著；蒸騰速率和水分利用效率表現(xiàn)為C1>C2>C3>C4，C1、C4處理均與C2、C3處理差異極顯著，但C2、C3處理間無(wú)顯著差異(表2)。

表2 不同播種密度下谷子光合特性

2.3 播種密度對(duì)谷子莖稈抗倒能力的影響

由表3可見(jiàn)，不同播種密度處理谷子植株的重心高度表現(xiàn)為C1C2>C3>C4，C1、C2處理間差異顯著，且極顯著高于C3、C4處理；抗倒指數(shù)表現(xiàn)為C1>C2>C3>C4，C1、C2處理間無(wú)顯著差異，但極顯著高于C3、C4處理。

表3 不同播種密度下谷子抗倒特性

2.4 播種密度對(duì)谷子產(chǎn)量的影響

不同播種密度處理谷子的單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量均表現(xiàn)C1>C2>C3>C4，且4個(gè)處理間差異顯著或極顯著；4個(gè)處理間成穗率差異不顯著，產(chǎn)量表現(xiàn)為C3>C2>C1>C4，且4個(gè)處理間差異均達(dá)顯著或極顯著水平(表4)。以上結(jié)果表明，合理密植，適當(dāng)增加單位面積穗數(shù)對(duì)提高夏谷產(chǎn)量發(fā)揮著重要作用。

表4 不同播種密度下谷子產(chǎn)量特征

3 結(jié)論與討論

大田生產(chǎn)上推廣的谷子品種在一定的生態(tài)條件下都有其最適的種植密度，合理密植是谷子高產(chǎn)的關(guān)鍵措施[9-10]。本研究表明，在45.0萬(wàn)～67.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，隨著密度增加，株高變化不明顯，但重心高度極顯著升高，莖稈變細(xì)，導(dǎo)致莖稈彎折力減小，增加了倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。顏麗美等[11]認(rèn)為，株高與密度呈負(fù)相關(guān)，但其研究結(jié)果表明，在30萬(wàn)～90萬(wàn)株/hm2時(shí)，處理間株高差異不顯著，只有當(dāng)密度更高時(shí)差異才顯著。但也有研究認(rèn)為，谷子株高與種植密度呈正相關(guān)[12-14]。這是由于各生態(tài)區(qū)的環(huán)境差異及不同品種對(duì)密度的敏感程度不同導(dǎo)致植株高度隨密度的變化趨勢(shì)存在差異。本試驗(yàn)中谷子植株的光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、水分利用效率均隨著密度的增加而逐漸減小，這是因?yàn)殡S著密度的增加，群體的透光率降低，通風(fēng)條件變差，單株的光合作用減弱，進(jìn)一步導(dǎo)致單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量等均呈降低趨勢(shì)。

倪杏宇[15]研究表明，增加種植密度，谷子單株光合特性降低不利于單產(chǎn)的形成，但增加種植密度可以顯著提高群體光能利用率和光合同化作用，表現(xiàn)為群體的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了單株減產(chǎn)的劣勢(shì)，增加種植密度后顯著增產(chǎn)。本研究結(jié)果表明，當(dāng)種植密度在45.0萬(wàn)～67.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，夏谷的產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，密度為60.0萬(wàn)株/hm2時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大。密度小于60.0萬(wàn)株/hm2時(shí)，植株個(gè)體雖然能得到充分發(fā)育，但單位面積的個(gè)體量少，光、水、肥等資源沒(méi)有充分利用；當(dāng)密度增加到60.0萬(wàn)株/hm2以上時(shí)，群體過(guò)大，單株之間出現(xiàn)明顯的資源競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致個(gè)體的發(fā)育受阻，使產(chǎn)量降低；而在密度為60.0萬(wàn)株/hm2時(shí)充分發(fā)揮了群體和個(gè)體的生長(zhǎng)潛能?？梢?jiàn)，在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下適當(dāng)增加密度可以顯著提高谷子產(chǎn)量，但繼續(xù)增加密度會(huì)使產(chǎn)量顯著降低。

綜上所述，種植密度為45.0萬(wàn)～67.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，隨著密度增加，植株的抗倒伏能力和單株光合效率降低，產(chǎn)量先增加后降低，當(dāng)種植密度為60.0萬(wàn)株/hm2時(shí)夏谷品種豫谷23號(hào)產(chǎn)量達(dá)到最大，為6 036.0 kg/hm2。今后可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究高密度條件下如何改進(jìn)栽培措施、提高水肥利用率，并通過(guò)株型育種、噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等手段獲得更高產(chǎn)量。