種植密度對(duì)2個(gè)青稞品種抗倒伏及秸稈飼用特性的影響

趙小紅 白羿雄,2,3,* 王 凱 姚有華,2 姚曉華,2 吳昆侖,2,*

種植密度對(duì)2個(gè)青稞品種抗倒伏及秸稈飼用特性的影響

趙小紅1白羿雄1,2,3,*王 凱1姚有華1,2姚曉華1,2吳昆侖1,2,*

1青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海西寧810016;2青海省青稞遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 國(guó)家麥類改良中心青海青稞分中心, 青海西寧 810016;3西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 陜西楊凌 712100

種植密度是影響青稞抗倒伏和秸稈飼用特性的重要因子。以抗倒伏品種昆侖14號(hào)和倒伏品種門源亮藍(lán)為試驗(yàn)材料, 比較研究種植密度對(duì)這2個(gè)品種生長(zhǎng)發(fā)育、抗倒伏特性和秸稈飼用特性的影響。結(jié)果表明, 種植密度對(duì)2個(gè)品種的抗倒伏和秸稈飼用特性的影響存在差異。隨著種植密度的增加, 昆侖14號(hào)根長(zhǎng)、根體積、根數(shù)和根干重先增后降, 莖粗和壁厚依次下降; 門源亮藍(lán)根系和莖稈相關(guān)指標(biāo)則隨種植密度增大而下降。昆侖14號(hào)抗倒伏相關(guān)指標(biāo)先增后降, 但整個(gè)生育期未發(fā)生倒伏; 門源亮藍(lán)各指標(biāo)均顯著降低, 誘發(fā)倒伏現(xiàn)象提前發(fā)生, 致使倒伏率增大、倒伏程度加劇。昆侖14號(hào)莖稈中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等化學(xué)成分含量隨密度增加先增后降, 門源亮藍(lán)各成分含量呈下降趨勢(shì), 相對(duì)飼喂價(jià)值隨密度增加呈現(xiàn)增高的趨勢(shì)。綜合抗倒伏特性與秸稈飼用特性, 昆侖14號(hào)最佳種植密度為375×104株 hm–2, 門源亮藍(lán)糧飼兼用時(shí)適宜密度為300×104~375×104株 hm–2。

青稞; 種植密度; 生長(zhǎng)發(fā)育; 抗倒性; 飼草特性

青稞是青藏高原最具特色的農(nóng)作物和藏區(qū)第一大作物, 也是藏區(qū)農(nóng)牧民不可替代的最重要的糧食作物[1]。同時(shí), 青稞秸稈作為高原地區(qū)牲畜優(yōu)良的補(bǔ)飼飼料, 為青藏高原畜牧業(yè)發(fā)展提供重要支撐, 糧草雙高青稞的生產(chǎn)對(duì)藏區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。

合理的群體結(jié)構(gòu)有利于提高溫、光、水、肥等的綜合利用率, 從而發(fā)揮作物的產(chǎn)量潛能。種植密度是建立合理群體以確保高產(chǎn)的重要因素, 可以通過(guò)改善作物冠層結(jié)構(gòu)影響產(chǎn)量和倒伏程度[2-3]。目前, 國(guó)內(nèi)外關(guān)于種植密度對(duì)作物的影響有廣泛的報(bào)道, 如對(duì)小麥[4-5]、玉米[6]、水稻[7]等研究表明, 過(guò)高種植密度通過(guò)影響單株冠層結(jié)構(gòu)[2]、莖桿特性[8]和根系特性[9]等增加了作物倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。有研究認(rèn)為, 一定范圍內(nèi)增加種植密度可以提高植物群體光能利用率, 增加作物群體生物量, 而過(guò)高的種植密度容易削弱中下層葉片的光照條件, 使群體光能利用率降低[10-11], 進(jìn)而影響株高、莖稈強(qiáng)度和壁厚、木質(zhì)素含量和重心等倒伏相關(guān)特性, 導(dǎo)致莖稈抗倒性降低[12-14]。白羿雄等[15]研究表明莖長(zhǎng)、莖重、莖稈強(qiáng)度和穗重與青稞抗倒伏密切相關(guān)。此外, 受種植密度影響青稞秸稈飼用價(jià)值也發(fā)生相應(yīng)變化。Cusicanqui等[16]研究表明, 隨著種植密度增加, 飼草品質(zhì)下降, 體外消化率和粗蛋白含量下降。目前, 有關(guān)種植密度對(duì)青稞抗倒伏特性影響和秸稈飼草化利用影響的研究鮮有報(bào)道。本研究通過(guò)比較分析種植密度對(duì)不同抗倒性青稞品種生長(zhǎng)發(fā)育、倒伏特性和秸稈飼用價(jià)值的影響, 旨在為藏區(qū)青稞選擇適宜的種植密度, 兼顧豐產(chǎn)和秸稈飼用價(jià)值, 為其高產(chǎn)栽培和高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和地點(diǎn)

選用不同抗倒性的代表性青稞品種, 即青海地區(qū)主栽抗倒伏品種昆侖14號(hào)和典型倒伏品種門源亮藍(lán)。昆侖14號(hào)植株株型緊湊、莖稈粗壯、根系發(fā)達(dá)、穗粒數(shù)多、穗部飽滿、植株繁茂性好, 為糧草雙高的抗倒伏青稞品種。門源亮藍(lán)分蘗少、植株高大而莖稈細(xì)、穗短且穗粒數(shù)少、生育期短、一般在灌漿期嚴(yán)重倒伏。2017—2018年在青海省西寧市北郊青海省農(nóng)林科學(xué)院作物所試驗(yàn)田(101o74′E, 36o56′N)進(jìn)行試驗(yàn), 試驗(yàn)地土質(zhì)為沙壤土, 含全氮1.78 g kg–1、速效鉀286 mg kg–1、速效磷37.48 mg kg–1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 5個(gè)種植密度, 分別為150×104(T1)、225×104(T2)、300×104(T3)、375×104(T4)和450×104株hm–2(T5), 3次重復(fù)。小區(qū)面積為10 m2(2.5 m × 4.0 m), 行距0.2 m。2017年4月7日播種, 2017年7月25日收獲; 2018年4月11日播種, 2018年7月26日收獲; 田間管理同大田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 倒伏率和倒伏程度調(diào)查 參照王凱等[17]方法, 開花期、灌漿期和成熟期分別調(diào)查和記錄田間倒伏率(lodging rate, LR)和倒伏程度(lodging degree, LD)。

1.3.2 青稞農(nóng)藝性狀測(cè)定 成熟期隨機(jī)選取各處理小區(qū)中青稞單株10株, 采取室內(nèi)考種的方法對(duì)根部、莖部和穗部的農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。參照白羿雄等[15]方法測(cè)定根系和莖部形態(tài)指標(biāo), 測(cè)量與倒伏密切相關(guān)的基部第2、第3、第4節(jié)間莖長(zhǎng)、莖粗、壁厚和莖稈強(qiáng)度等指標(biāo)。

1.3.3 飼草品質(zhì)及產(chǎn)量測(cè)定 成熟期從基部刈割青稞秸稈, 飼草收獲面積10 m2, 收獲后人工去除植株穗部, 70℃烘干至恒重用于飼草產(chǎn)量的測(cè)定。隨機(jī)選取數(shù)株莖稈烘干剪碎, 用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(FW100, 天津華鑫)粉碎成粉末過(guò)篩, 參照池寧琳方法[18]測(cè)定莖稈中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量, 參照GB/6432-94標(biāo)準(zhǔn), 用凱氏定氮法測(cè)定[19]莖稈中粗蛋白含量(crude protein, CP)。秸稈相對(duì)飼用價(jià)值(relative feed value, RFV)根據(jù)中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量采用以下公式計(jì)算[20]。

RFV = (88.9–0.779 × ADF) × (120/NDF)/1.29

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)和作圖, 用SPSS 20.0軟件對(duì)2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)青稞生長(zhǎng)特性的影響

種植密度對(duì)植株不同器官生長(zhǎng)發(fā)育的影響存在差異(表1)。隨著種植密度增大, 昆侖14號(hào)根長(zhǎng)、根體積、根干重和根數(shù)先增后減, 在T3均達(dá)到最大值; 門源亮藍(lán)各項(xiàng)指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)。昆侖14號(hào)根長(zhǎng)較長(zhǎng), 體積較大、根干重較重和根數(shù)較多, 各項(xiàng)指標(biāo)兩年平均值較門源亮藍(lán)分別高出38.41%、37.24%、153.46%和52.62%。

隨著種植密度增大, 青稞植株基部莖節(jié)壁厚變薄, 莖粗變細(xì)。昆侖14號(hào)基部第2、第3、第4莖節(jié)莖粗和壁厚均大于門源亮藍(lán), 兩年均值分別高23.05%、29.87%、40.67%和76.45%、73.91%、68.82%。籽粒產(chǎn)量與種植密度密切相關(guān), 隨著種植密度增大, 2個(gè)品種籽粒產(chǎn)量均先增加后減少, 昆侖14號(hào)和門源亮藍(lán)分別在T4和T2水平下籽粒產(chǎn)量最高, 平均為7.98 t hm–2和3.41 t hm–2。表明過(guò)度密植(T5)會(huì)嚴(yán)重限制青稞莖稈和根系的生長(zhǎng)發(fā)育, 導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量下降(圖1)。

2.2 種植密度對(duì)青稞抗倒伏特性的影響

2.2.1 種植密度對(duì)抗倒伏相關(guān)特性的影響 種植密度影響下, 穗部和莖部相關(guān)指標(biāo)差異顯著(表2)。隨著種植密度增加, 昆侖14號(hào)莖節(jié)莖長(zhǎng)、莖重和莖稈強(qiáng)度先增后減, 在T3處理達(dá)到最大值; 而門源亮藍(lán)莖稈特性相關(guān)指標(biāo)逐漸下降, 穗重則先增后降。

與門源亮藍(lán)相比, 昆侖14號(hào)基部莖長(zhǎng)較短(第4節(jié)除外), 相差15.38%; 莖重較重, 莖稈強(qiáng)度較強(qiáng), 各指標(biāo)兩年平均較門源亮藍(lán)高87.23%和269.09%; 昆侖14號(hào)穗重較重, 2年平均比門源亮藍(lán)高出139.99%。過(guò)度密植(T5)時(shí)莖長(zhǎng)伸長(zhǎng), 莖重變輕, 莖稈強(qiáng)度變?nèi)? 抗倒伏能力減弱, 表明過(guò)度密植使倒伏風(fēng)險(xiǎn)加大, 并使穗部發(fā)育受限。

2.2.2 種植密度對(duì)倒伏率的影響 種植密度對(duì)不同抗倒性青稞品種倒伏率和倒伏程度的影響不同(表3)。抗倒品種昆侖14號(hào)在不同種植密度處理下2年間各個(gè)生育期均不倒伏。過(guò)度密植T5水平下, 倒伏品種門源亮藍(lán)2年均于開花期輕度倒伏, 在其他處理下于灌漿早期發(fā)生輕度倒伏, 表明過(guò)度密植引發(fā)倒伏的時(shí)期提前。灌漿期各處理均出現(xiàn)不同程度倒伏, 且種植密度越大倒伏率越高, 倒伏程度越嚴(yán)重, 即過(guò)密種植倒伏率增大、倒伏程度加重。青稞植株的抗倒能力隨著種植密度增大而減小, 表明過(guò)大的群體是導(dǎo)致倒伏的原因之一。

2.3 種植密度對(duì)青稞飼草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)秸稈產(chǎn)量的影響 隨著種植密度的增大, 昆侖14號(hào)的秸稈產(chǎn)量先增后降, T1~T5水平兩年平均秸稈產(chǎn)量分別為4.56、4.35、6.84、14.57和13.46 t hm–2, 在T4達(dá)到最大值; 門源亮藍(lán)秸稈產(chǎn)量則依次增加, 分別為2.40、3.30、7.81、8.51和8.84 t hm–2, 平均增幅為3.88%~136.67%。昆侖14號(hào)飼用秸稈產(chǎn)量較高, 兩年平均較門源亮藍(lán)高41.91%。表明適度增大種植密度是提高秸稈產(chǎn)量的可行措施(圖2)。

2.3.2 對(duì)飼用品質(zhì)的影響 種植密度對(duì)青稞秸稈飼用品質(zhì)有較大的影響, 對(duì)纖維類物質(zhì)和粗蛋白含量影響差異顯著(表4)。隨著種植密度的增大, 昆侖14號(hào)莖稈中NDF、ADF、半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等物質(zhì)含量變化趨勢(shì)相同, 都表現(xiàn)為先增后減, 粗蛋白含量和相對(duì)飼喂價(jià)值則先減后增; 門源亮藍(lán)中纖維類物質(zhì)含量隨種植密度增加而降低, 粗蛋白含量和相對(duì)飼喂價(jià)值逐漸增加。

昆侖14號(hào)NDF、ADF、半纖維素、纖維素和木質(zhì)素物質(zhì)含量均高于門源亮藍(lán), 2年平均較其高19.24%、22.17%、12.95%、12.60%和49.09%; 門源亮藍(lán)具有更高的粗蛋白含量和RFV, 2年平均較昆侖14號(hào)分別高32.62%和37.74%。結(jié)果表明, 隨著種植密度增大, 青稞飼草品質(zhì)有逐步優(yōu)化的趨勢(shì), 即適度增加種植密度使秸稈木質(zhì)化程度降低, 粗蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量升高, 秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼喂價(jià)值相對(duì)提升。

2.4 青稞豐產(chǎn)與秸稈飼用品質(zhì)的種植密度平衡點(diǎn)分析

昆侖14號(hào)T3水平抗倒性最佳、T4秸稈和籽粒產(chǎn)量達(dá)到最大值、T5秸稈相對(duì)飼喂價(jià)值最高; 門源亮藍(lán)T1抗倒性最佳、T2籽粒產(chǎn)量最高、T5秸稈產(chǎn)量和相對(duì)飼用價(jià)值為最大值。

昆侖14號(hào)兩年均在T4水平達(dá)到籽粒和秸稈產(chǎn)量最大值, 均值分別為7.98 t hm–2和14.57 t hm–2, 而平均秸稈相對(duì)飼喂價(jià)值為56.60%, 較最大值下降17.69%; T5兩年平均秸稈相對(duì)飼喂價(jià)達(dá)到最大值68.76%, 籽粒和秸稈產(chǎn)量平均為7.21 t hm–2和13.46 t hm–2, 較最大值分別降低9.65%和7.62%; 門源亮藍(lán)2年均在T2獲得籽粒產(chǎn)量最大值, 為3.43 t hm–2, 但該水平下秸稈產(chǎn)量和相對(duì)飼喂價(jià)值均值較低, 較最大值分別下降62.67%和11.11%; 兩年中T5秸稈產(chǎn)量和相對(duì)飼喂價(jià)值均達(dá)到最大值, 分別為8.48 t hm–2和86.22%, 但該水平下籽粒產(chǎn)量為2.16 t hm–2, 比最大值低37.10%; T3水平兩年籽粒產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量和相對(duì)飼喂價(jià)值的均值較其對(duì)應(yīng)最大值降低, 分別降低31.86%、11.69%和4.93%; T4水平籽粒產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量和相對(duì)飼喂價(jià)值的兩年均值較最大值分別降低47.84%、3.73%和2.81%。生產(chǎn)中要根據(jù)青稞生產(chǎn)目標(biāo), 綜合考慮上述各因素選擇適宜的種植密度, 昆侖14號(hào)作為糧食作物和糧飼兼用時(shí)適宜密度均為375×104株hm–2; 門源亮藍(lán)做糧食作物時(shí)適宜密度為225×104株hm–2, 而糧飼兼用時(shí)適宜種植密度為300×104~375×104株hm–2。

圖1 種植密度對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響

Fig. 1 Effect of planting density on grain yield

T1: 150×104株hm–2; T2: 225×104株hm–2; T3: 300×104株hm–2; T4: 375×104株hm–2; T5: 450×104株hm–2。

T1: 1.50 ×106plants hm–2; T2: 2.25×106plants hm–2; T3: 3.00×106plants hm–2; T4: 3.75×106plants hm–2; T5: 4.50 ×106plants hm–2.

表3 種植密度對(duì)青稞田間倒伏率的影響

同列標(biāo)以不同小寫字母的數(shù)值表示在≤ 0.05水平上差異顯著。LR: 倒伏率; LD: 倒伏程度; T1: 150×104株hm–2; T2: 225×104株hm–2; T3: 300×104株hm–2; T4: 375×104株hm–2; T5: 450×104株hm–2。

Values within the same column followed by different lowercase letters are significantly different at≤ 0.05. LR: lodging rate; LD: lodging degree; T1: 1.50 ×106plants hm–2; T2: 2.25×106plants hm–2; T3: 3.00×106plants hm–2; T4: 3.75×106plants hm–2; T5: 4.50 ×106plants hm–2.

圖2 種植密度對(duì)秸稈產(chǎn)量的影響

T1: 150×104株hm–2; T2: 225×104株hm–2; T3: 300×104株hm–2; T4: 375×104株hm–2; T5: 450×104株hm–2。

T1: 1.50 ×106plants hm–2; T2: 2.25×106plants hm–2; T3: 3.00×106plants hm–2; T4: 3.75×106plants hm–2; T5: 4.50 ×106plants hm–2.

3 討論

3.1 種植密度對(duì)青稞生長(zhǎng)發(fā)育的影響

已有研究表明, 種植密度可通過(guò)影響作物生理狀況和冠層結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控植株的生長(zhǎng)發(fā)育[10,21]。隨著種植密度的增大, 作物株高、基部節(jié)間長(zhǎng)度均增加[22-23], 節(jié)間直徑、壁厚、機(jī)械強(qiáng)度下降[24], 根系生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制[9], 最終影響產(chǎn)量及其構(gòu)成因素[25]。本研究表明, 過(guò)度密植會(huì)嚴(yán)重抑制莖稈和根系的生長(zhǎng)發(fā)育。昆侖14號(hào)在T3水平之后根系直徑、體積、根干重、根數(shù)等和莖稈莖粗、壁厚均顯著下降; 門源亮藍(lán)根系和莖稈生長(zhǎng)發(fā)育均受密度明顯限制。種植密度對(duì)不同抗倒性青稞品種生長(zhǎng)發(fā)育的影響存在一定差異, 可能與品種的脅迫耐受性和生產(chǎn)潛能相關(guān)[26]。密度增大導(dǎo)致相鄰植株冠層遮蔽, 單株光合作用大幅度下降, 引起植物的避蔭反應(yīng), 使其將更多的同化物從儲(chǔ)存器官分配到營(yíng)養(yǎng)器官, 引發(fā)莖稈快速縱向伸長(zhǎng), 導(dǎo)致壁厚變薄、莖粗變細(xì); 密度增加同時(shí)加劇了根系生長(zhǎng)的空間壓力, 抑制根系的橫向生長(zhǎng), 限制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分等的吸收, 影響植株正常的生長(zhǎng)發(fā)育, 導(dǎo)致倒伏率增加, 產(chǎn)量下降[27-29]。

表4 種植密度對(duì)青稞飼草品質(zhì)的影響

同列標(biāo)以不同小寫字母的數(shù)值表示在≤ 0.05水平上差異顯著。NDF: 中性洗滌纖維; ADF: 酸性洗滌纖維; RFV: 相對(duì)飼用價(jià)值; T1: 150×104株hm–2; T2: 225×104株hm–2; T3: 300×104株hm–2; T4: 375×104株hm–2; T5: 450×104株hm–2。

Values within the same column followed by different lowercase letters are significantly different at≤ 0.05. NDF: neutral detergent fiber; ADF: acid detergent fiber; RFV: relative feed value; T1: 1.50 ×106plants hm–2; T2: 2.25×106plants hm–2; T3: 3.00×106plants hm–2; T4: 3.75×106plants hm–2; T5: 4.50 ×106plants hm–2.

3.2 種植密度對(duì)青稞倒伏特性和飼草特性的影響

莖稈抗倒伏能力與基部節(jié)間的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分密切相關(guān), 纖維素在莖稈中起骨架作用, 半纖維素貫穿骨架結(jié)構(gòu), 并與纖維束外圍的木質(zhì)素通過(guò)共價(jià)鍵構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 使莖稈堅(jiān)硬[30]。有研究表明木質(zhì)素含量和組成是影響細(xì)胞壁剛度和植物體機(jī)械強(qiáng)度的重要因素, 植物細(xì)胞壁中的木質(zhì)素積累不僅受到發(fā)育調(diào)節(jié), 而且還受到生物和非生物脅迫等環(huán)境條件的影響[31-32]。本研究表明, 隨著種植密度增加, 門源亮藍(lán)倒伏時(shí)期提前、倒伏率增大、倒伏程度加重。昆侖14號(hào)隨著種植密度的增大, 莖稈中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量先增后降, 莖長(zhǎng)、莖重和稈強(qiáng)等呈相同的變化趨勢(shì), 過(guò)度密植使莖稈抗倒伏能力下降, 倒伏風(fēng)險(xiǎn)加大, 但受到品種自身遺傳特性的影響, 并未出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象; 門源亮藍(lán)隨密度增大倒伏率增加倒伏程度加重。原因可能為高密度群體郁蔽程度變高, 莖稈支撐性減弱, 降低了冠層碳同化和葉片對(duì)光的截留效率[33], 植株生長(zhǎng)發(fā)育減弱同時(shí)增加了蟲害的發(fā)生, 使蚜蟲蟲口密度顯著增加, 部分莖稈被蚜蟲啃食加劇了植株倒伏程度。

目前關(guān)于密度對(duì)青稞秸稈品質(zhì)和飼用價(jià)值影響的研究報(bào)道相對(duì)較少。飼草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特性的指標(biāo)主要有粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維以及相對(duì)飼喂價(jià)值等。本研究表明隨著種植密度增大, 昆侖14號(hào)飼草產(chǎn)量先增后降, 門源亮藍(lán)則依次增加, 但增幅逐漸趨于平緩; 秸稈相對(duì)飼喂價(jià)值變化相反。增大種植密度使秸稈中木質(zhì)素含量降低, 纖維素的消化率增加, 而NDF、ADF等消化率低的物質(zhì)含量下降, 粗蛋白和相對(duì)飼喂價(jià)值提高, 這與王彥華等[20]對(duì)紫花苜蓿的研究結(jié)果相似。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn), 門源亮藍(lán)秸稈NDF、ADF和木質(zhì)素等含量較低, 營(yíng)養(yǎng)成分含量較高, 其相對(duì)飼用價(jià)值高于昆侖14號(hào), 這可能與品種遺傳特性以及植株倒伏狀態(tài)密切相關(guān), 造成該差別的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

3.3 青稞豐產(chǎn)與秸稈飼用品質(zhì)的種植密度平衡點(diǎn)

作物的適宜種植密度受氣候、用途、栽培技術(shù)和耐密性等因素的影響[34]。在生產(chǎn)實(shí)踐中要根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)選擇適宜的種植密度。2017年和2018年參試青稞的根、莖、穗和產(chǎn)量等相關(guān)指標(biāo)存在差異, 這可能與兩年間降水量、光照等自然條件不同相關(guān), 但兩個(gè)品種各項(xiàng)指標(biāo)受種植密度影響變化趨勢(shì)基本相似。昆侖14號(hào)T3水平抗倒性最強(qiáng)、T4秸稈和籽粒產(chǎn)量均達(dá)到最大值、T5秸稈相對(duì)飼用價(jià)值最高; 門源亮藍(lán)T1抗倒性較好、T2籽粒產(chǎn)量最高, T5秸稈產(chǎn)量最高、秸稈飼用品質(zhì)最佳。表明青稞秸稈抗倒性與其相對(duì)飼用價(jià)值呈負(fù)相關(guān), 抗倒能力和籽粒產(chǎn)量較高的密度水平下, 秸稈木質(zhì)化程度較高, 消化率低的成分含量增加, 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量降低, 相對(duì)飼喂價(jià)值較低, 無(wú)法實(shí)現(xiàn)青稞的糧飼兼用的利益最大化; 反之, 相對(duì)飼用價(jià)值最大的種植密度下, 青稞秸稈細(xì)弱、葉片衰老、光合速率降低, 易發(fā)生倒伏和各類病蟲害, 倒伏植株在田間堆積, 下層秸稈腐爛, 使其飼用價(jià)值降低甚至無(wú)法利用, 導(dǎo)致整體經(jīng)濟(jì)效益下降。

4 結(jié)論

適度密植可以促進(jìn)青稞的生長(zhǎng)發(fā)育, 提高飼用秸稈產(chǎn)量; 過(guò)度密植則嚴(yán)重限制青稞的生長(zhǎng)發(fā)育, 使其抗倒性降低, 且秸稈中纖維素含量降低, 粗蛋白含量增加, 秸稈相對(duì)飼用價(jià)值提高。昆侖14號(hào)豐產(chǎn)與高效利用的最佳適宜密度為375萬(wàn)株hm–2; 門源亮藍(lán)糧飼兼用時(shí)適宜種植密度為300~375萬(wàn)株hm–2。

[1] 吳昆侖, 趙媛, 遲德釗. 青稞基因多態(tài)性與直鏈淀粉含量的關(guān)系. 作物學(xué)報(bào), 2012, 38: 71–79. Wu K L, Zhao Y, Chi D Z. Relationship polymorphism ofgene and amylose content in hulless barley., 2012, 38: 71–79 (in Chinese with English abstract).

[2] Khan S, Anwar S, Kuai J, Ullah S, Fahad S, Zhou G S. Optimization of nitrogen rate and planting density for improving yield, nitrogen use efficiency, and lodging resistance in oilseed rape., 2017, 8: 532.

[3] 楊吉順, 高輝遠(yuǎn), 劉鵬, 李耕, 董樹亭, 張吉旺, 王敬峰. 種植密度和行距配置對(duì)超高產(chǎn)夏玉米群體光合特性的影響. 作物學(xué)報(bào), 2010, 36: 1226–1233. Yang J S, Gao H Y, Liu P, Li G, Dong S T, Zhang J W, Wang J F. Effects of planting density and row spacing on canopy apparent photosynthesis of high-yield summer corn., 2010, 36: 1226–1233 (in Chinese with English abstract).

[4] Xiao Y G, Liu J J, Li H S, Cao X Y, Xia X C, He Z H. Lodging resistance and yield potential of winter wheat: effect of planting density and genotype., 2015, 2: 168–178.

[5] Li J C, Yin J, Wei F Z. Effects of planting density on characters of culm and culm lodging resistant index in winter wheat., 2005, 31: 662–666.

[6] 姚敏娜, 施志國(guó), 薛軍, 楊再文, 勾玲, 張旺鋒. 種植密度對(duì)玉米莖稈皮層結(jié)構(gòu)及抗倒伏能力的影響. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 50: 2006–2014. Yao M N, Shi Z G, Xue J, Yang Z W, Gou L, Zhang W F. The effects of different planting densities on the cortex structure of stem and lodging resistance in maize., 2013, 50: 2006–2014 (in Chinese with English abstract).

[7] Lin X Q, Zhu D F, Chen H Z, Cheng S H, Uphoff N. Effect of plant density and nitrogen fertilizer rates on grain yield and nitrogen uptake of hybrid rice (L.)., 2009, 1: 44–53.

[8] Tian B, Liu Y, Zhang L, Zhang L X, Li H J. Stem lodging parameters of the basal three internodes associated with plant population densities and developmental stages in foxtail millet () cultivars differing in resistance to lodging., 2017, 68: 349–357.

[9] 石德楊, 李艷紅, 夏德軍, 張吉旺, 劉鵬, 趙斌, 董樹亭. 種植密度對(duì)夏玉米根系特性及氮肥吸收的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 50: 2006–2017. Shi D Y, Li Y H, Xia D J, Zhang J W, Liu P, Zhao B, Dong S T. Effects of planting density on root characteristics and nitrogen uptake in summer maize., 2017, 50: 2006–2017 (in Chinese with English abstract).

[10] Konno Y. Feedback regulation of constant leaf standing crop ingrasslands., 2001, 16: 459–469.

[11] 肖繼兵, 劉志, 孔凡信, 辛宗緒, 吳宏生. 種植方式和密度對(duì)高粱群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 51: 4264–4276. Xiao J B, Liu Z, Kong F X, Xin Z X, Wu H S. Effects of planting pattern and density on population structure and yield of sorghum, 2018, 51: 4264–4276 (in Chinese with English abstract).

[12] Kong E, Liu D C, Guo X L, Yang W L, Sun J Z, Li X, Zhan K H, Cui D Q, Lin J X, Zhang A M. Anatomical and chemical characteristics associated with lodging resistance in wheat., 2013, 1: 43–49.

[13] Tian B, Liu Y, Zhang L, Li H. Stem lodging parameters of the basal three internodes associated with plant population densities and developmental stages in foxtail millet () cultivars differing in resistance to lodging., 2017, 68: 349–357.

[14] Ookawa T, Ishihara K. Varietal difference of physical characteristics of the culm related to lodging resistance in paddy rice., 1992, 61: 419–425.

[15] 白羿雄, 姚曉華, 姚有華, 吳昆侖. 青稞抗倒伏性狀的基因型差異. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2019, 52: 228–238. Bai Y X, Yao X H, Yao Y H, Wu K L. Difference of traits relating to lodging resistance in hulless barley genotypes., 2019, 52: 228–238 (in Chinese with English abstract).

[16] Cusicanqui J A, Lauer J G. Plant density and hybrid influence on corn forage yield and quality., 1999, 91: 911–915.

[17] 王凱, 趙小紅, 姚曉華, 姚有華, 白羿雄, 吳昆侖. 莖稈特性和木質(zhì)素合成與青稞抗倒伏關(guān)系. 作物學(xué)報(bào), 2019, 45: 632–638. Wang K, Zhao X H, Yao X H, Yao Y H, Bai Y X, Wu K L. Relationship of stem characteristics and lignin synthesis with lodging resistance of hulless barley., 2019, 45: 632–638 (in Chinese with English abstract).

[18] 池寧琳. 植物纖維中不溶性碳水化合物的測(cè)定. 上海: 復(fù)旦大學(xué), 2012. pp 27–28. Chi N L. Determination of Insoluble Carbohydrates in Plant Fibers. Shanghai: Fudan University, 2012. pp 27–28 (in Chinese ).

[19] GB/6432-94. 飼料粗蛋白質(zhì)的測(cè)定方法. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2000. GB/6432-94. Method for the Determination of Crude Protein in feedstuffs. Beijing: China Standards Press, 2000.

[20] 王彥華, 王成章, 李德鋒, 鄭愛(ài)榮, 齊勝利, 李冠真. 播種量和品種對(duì)紫花苜蓿植株動(dòng)態(tài)變化、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26: 123–135. Wang Y H, Wang C Z, Li D F, Zheng A R, Qi S L, Li G Z. Effects of seeding rate on plant number, production performance, and quality of alfalfa., 2017, 26: 123–135 (in Chinese with English abstract).

[21] 梁烜赫, 徐晨, 趙鑫, 陳寶玉, 胡宇, 曹鐵華. 干旱對(duì)不同種植密度玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2018, 37(11): 15–19. Liang X H, Xu C, Zhao X, Chen B Y, Hu Y, Cao T H. The impact of drought and planting density on growth and yield of maize., 2018, 37(11): 15–19 (in Chinese with English abstract).

[22] Lashkari M, Madani H, Ardakani M R, Golzardi F, Zargari K. Effect of plant density on yield and yield components of different corn (L.) hybrids., 2011, 10: 450–457.

[23] Sangoi L, Gracietti M A, Rampazzo C, Bianchetti P. Response of Brazilian maize hybrids from different eras to changes in plant density., 2002, 79: 39–51.

[24] 邵慶勤, 周琴, 王笑, 蔡劍, 黃梅, 戴廷波, 姜東. 種植密度對(duì)不同小麥品種莖稈形態(tài)特征、化學(xué)成分及抗倒性能的影響. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 41: 808–816. Shao Q Q, Zhou Q, Wang X, Cai J, Huang M, Dai T B, Jiang D. Effects of planting density on stem morphological characteristics, chemical composition and lodging resistance of different wheat varieties., 2018, 41: 808–816 (in Chinese with English abstract).

[25] Chen B, Zhang Z, Yan L, Hou X, Zhang W, Zhang G. Effects of different row spacing and planting density on the main agronomic characters and yield of a maize variety Xianyu 335., 2017, 18: 801–804.

[26] Tollenaar M, Lee E A. Yield potential, yield stability and stress tolerance in maize., 2002, 75: 161–169.

[27] Duncan W G. Leaf angles, leaf area, and canopy photosynthesis., 1971, 11: 482–485.

[28] Hammer G L, Dong Z, McLean G, Doherty A, Messina C, Schussler J, Cooper M. Can changes in canopy and/or root system architecture explain historical maize yield trends in the US corn belt?, 2009, 49: 299–312.

[29] Franklin K A. Shade avoidance., 2008, 179: 930–944.

[30] 張曉陽(yáng), 杜鳳光, 常春, 王林風(fēng). 纖維素生物質(zhì)水解與應(yīng)用. 鄭州: 鄭州大學(xué)出版社, 2012. pp 3–17. Zhang X Y, Du F G, Chang C, Wang L F. Hydrolysis and Application of Cellulose Biomass. Zhengzhou: Zhengzhou University Press, 2012. pp 3–17 (in Chinese).

[31] Chabannes M, Ruel K, Yoshinaga A, Chabber B, Jauneau A, Joseleau J P, Boudet A M. In situ analysis of lignins in transgenic tobacco reveals a differential impact of individual transformations on the spatial patterns of lignin deposition at the cellular and subcellular levels., 2001, 28: 271–282.

[32] Moura J C, Bonine C A, Dornelas M C, Mazzafera P. Abiotic and biotic stresses and changes in the lignin content and composition in plants., 2010, 52: 360–376.

[33] Setter T L, Laureles E V, Mazaredo A M. Lodging reduces yield of rice by self-shading and reductions in canopy photosynthesis., 1997, 49: 95–106.

[34] 于德花, 陳小芳, 畢云霞, 邵秋玲. 種植密度對(duì)不同株型青貯玉米產(chǎn)量及相關(guān)特性的影響. 草業(yè)科學(xué), 2018, 35: 1465–1471. Yu D H, Chen X F, Bi Y X, Shao Q L. Effect of planting density on yield and related traits of silage maize with different plant types., 2018, 35: 1465–1471 (in Chinese with English abstract).

Effects of planting density on lodging resistance and straw forage characteristics in two hulless barley varieties

ZHAO Xiao-Hong1, BAI Yi-Xiong1,2,3,*, WANG Kai1,2, YAO You-Hua1,2, YAO Xiao-Hua1,2, and WU Kun-Lun1,*

1Agriculture and Forestry Academy, Qinghai University, Xining 810016, Qinghai, China; Qinghai Key Laboratory of Hulless Barley Genetics and Breeding / Hulless Barley Branch of State Wheat Improvement Centre, Xining 810016, Qinghai, China;3College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China

Planting density is an important factor affecting the lodging resistance and straw feeding characteristics of hulless barley. Two varieties the lodging-resistant variety Kunlun 14 and the lodging variety Menyuanlianglan, were used to study the effects of planting density on the growth and development, lodging characteristics and straw feeding characteristics. The effects of planting density on two varieties were not entirely consistent. With the increase of planting density, the traits of root and stem increased firstly and decreased then in Kunlun 14, whereas gradually decreased in Menyuanlianglan; and the relative lodging-resistance indexes of Kunlun 14 were increased firstly and decreased then, without lodging occurred, while these in Menyuanlianglan were significantly declined, resulted in lodging in early stage, lodging rate and degree increased; the chemical constituents neutral detergent fiber, acid detergent fiber, cellulose, hemicellulose and lignin in the stem of Kunlun 14 increased firstly and decreased then with the increase of planting density, whereas these of Menyuanlianglan showed a downward trend, with the increased relative feeding value. Based on lodging resistance and straw forage characteristics of two varieties, we concluded that the suitable density of Kunlun 14 should be 3.75×106plants hm–2, and that of Menyuanlianglan for grain and forage should be 3.00×106to 3.75×106plants hm–2.

hulless barley (L. var.Hook. f.); planting density; growth and development; lodging resistance; forage characteristics

2019-05-20;

2019-09-26;

2019-10-14.

10.3724/SP.J.1006.2020.91038

白羿雄, E-mail: yixiongbai@163.com, Tel: 0971-5311970; 吳昆侖, E-mail: wklqaaf@163.com, Tel: 0971-5311970

聯(lián)系方式: E-mail: 825626698@qq.com

本研究由青海省農(nóng)林科學(xué)院創(chuàng)新基金重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2019-NKY-01), 國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(大麥青稞)建設(shè)專項(xiàng)(CAS-05)和青海大學(xué)中青年科研基金項(xiàng)目(2017-QNY-2)資助。

This study was supported by the Qinghai Provincial Academy of Agriculture and Forestry Innovation Fund Key Research and Development Project (2019-NKY-01), the China Agriculture Research System (Barley and Hulless Barley) (CAS-05), and the Qinghai University Young and Middle-aged Research Fund Project (2017-QNY-2).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20191014.1105.004.html