種植密度對食用型向日葵光合生理特性與產(chǎn)量的影響

王海燕，崔 超，王海偉，王 靖，邸 娜，鄭喜清

（河套學(xué)院，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

我國的向日葵生產(chǎn)主要以內(nèi)蒙古自治區(qū)的種植面積最大。巴彥淖爾市是內(nèi)蒙古自治區(qū)乃至全國最大的向日葵生產(chǎn)基地，2018 年全市向日葵種植面積和產(chǎn)量分別占內(nèi)蒙古自治區(qū)的47.78% 和53.94%，分別占全國的29.25% 和31.92%[1-2]。向日葵作為北方特色經(jīng)濟作物之一，具有較高的食用價值。隨著人們生活水平的提高和向日葵加工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對向日葵產(chǎn)品的需求逐漸增長，正逐步發(fā)展成為我國一個新興且充滿朝氣的特色產(chǎn)業(yè)，因此向日葵的生產(chǎn)就顯得尤為重要，其產(chǎn)量定會為我國經(jīng)濟效益的推動帶來十分關(guān)鍵的影響作用[3]。

由于向日葵具有植株高大，根深葉茂，生長迅速的生物特性，要求其在生產(chǎn)中必須做到合理密植，以保證群體結(jié)構(gòu)與個體功能的協(xié)同增益，才能獲得高產(chǎn)。因此，對向日葵進行耐密性及相關(guān)性狀研究，有助于解決群體與個體之間的平衡關(guān)系[4-5]。密度過高或過低均會影響向日葵生產(chǎn)。大量研究發(fā)現(xiàn)，如果對向日葵冠層結(jié)構(gòu)進行一定的改造，向日葵群體冠層結(jié)構(gòu)內(nèi)的各個組成器官的多少和相應(yīng)的空間分布狀態(tài)均會產(chǎn)生不同程度的變化，并最終影響作物群體的光合速率和產(chǎn)量[6-9]。

目前，我國市場上向日葵品種比較豐富且呈增多趨勢，但主要種植品種仍以美國G101、T562、DW567、DW667、天葵公司KWS303 等油葵系列以及美國SH363、SH361 食葵系列為主。本研究選用巴彥淖爾地區(qū)主栽食葵SH361 品種開展耐密性及相關(guān)性狀的研究，旨在了解和觀察該品種在不同種植密度條件下的主要性狀表現(xiàn)和產(chǎn)量狀況，確定在巴彥淖爾市的氣候和栽培條件下該品種的最佳種植密度，充分發(fā)揮品種的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)潛力，為大田種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019 年在河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系農(nóng)學(xué)試驗站進行，位于巴彥淖爾市臨河區(qū)遠景村（E107°22′，N40°42′），該區(qū)海拔高度為1 042 m，屬于溫帶半干旱大陸性氣候，全年四季分明，風(fēng)沙大，氣候干燥，降雨量少較集中（年平均為138 mm），光照充足，平均年日照時數(shù)可達3 230 h，晝夜溫差明顯，平均氣溫6.8 ℃，無霜期130 d 左右，適宜各種作物生長。試驗地前茬作物為向日葵，土地平坦，土壤肥沃，土壤類型為淤泥質(zhì)壤土，0 ～30 cm 土壤耕層的有機質(zhì)為33.1 g·kg-1，全氮1.98 g·kg-1，由于引黃自流灌溉，水源充足，因此適宜發(fā)展農(nóng)、牧、林業(yè)。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試材料為當(dāng)?shù)刂髟允晨贩NSH361。共設(shè)5 個密度處理：1.8×104，2.25×104，2.7×104，3.15×104和 3.6×104株·hm-2， 分 別 用D1、D2、D3、D4 和D5 表示，3 次重復(fù)，隨機區(qū)組設(shè)計，共15 個小區(qū)。人工點播，每小區(qū)面積為45 m2，等行距種植，行距65 cm，栽培條件均以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方式栽培，其他田間管理方式同大田生產(chǎn)。于2019 年6 月5 日播種，9 月24 日收獲。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 產(chǎn)量的測定 采用小區(qū)試驗測產(chǎn)方案，在成熟期首先測量小區(qū)面積，調(diào)查每個試驗小區(qū)內(nèi)的所有株數(shù)和花盤數(shù)，然后在每個小區(qū)內(nèi)選取10 個花盤樣品帶回實驗室，進行室內(nèi)考種，并根據(jù)考種數(shù)據(jù)計算產(chǎn)量，產(chǎn)量=收獲株數(shù)×單盤粒數(shù)×百粒重。

1.3.2 光合速率 于向日葵灌漿期選擇晴朗無云的上午9：00—12：00，每個處理選擇葉片大小一致、葉齡一致、無任何病蟲害、無損傷、水分和營養(yǎng)狀況良好的功能葉3 片，采用LI-6400（LI-COR 公司，美國）光合測定系統(tǒng)，采用開放式氣路，光強設(shè)為 1 500 μmoL·m2·s-1，測定向日葵葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr），重復(fù)3 次，求平均值。

1.3.3 SPAD 值的測定 于向日葵灌漿期用手持式SPAD-502 型葉綠素計（日本美能達）測定葉片SPAD 值。每個小區(qū)取5 株進行測定，選取莖稈的倒一葉至倒九葉，每個葉片取15 個點，計算平均值并記錄數(shù)據(jù)。

1.3.4 考種性狀的測定 對帶回室內(nèi)的10 個花盤測量其單盤粒數(shù)、單盤粒重（g）、百粒重（g）和飽粒重（g），并計算結(jié)實率和籽仁率。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與分析 采用Excel 2010 和Sigmaplot14.0 軟件進行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對食用向日葵產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1 可知，食用向日葵SH361 的產(chǎn)量表現(xiàn)為隨密度的增加而增加，D1 密度下最低為283.88 kg·667 m-2，D5 密度下最高為378.88 ·667 m-2，相差33.46%；收獲株數(shù)和結(jié)實率均表現(xiàn)在D2 密度下最低，分別為3 078 株·667 m-2和34.7%，D5 密度下最高分別為4 789 株·667 m-2和44.2%，分別相差55.54%和27.38%。而單盤粒數(shù)、單盤粒重和百粒重均表現(xiàn)在D1密度下最高。

2.2 種植密度對食用向日葵SPAD 值及光合特性的影響

2.2.1 種植密度對食用向日葵SPAD 值的影響 由圖1 可知，隨著種植密度的增加，向日葵葉片SPAD 值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在D3 密度下SPAD 值達最大值，為48.1。在D1 密度下SPAD 值最小，與D3 密度相差12.6%，說明D3密度下葉片的光合能力最強，對作物產(chǎn)量形成具有十分重要的意義。

表1 不同種植密度下食用向日葵產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

圖1 不同種植密度對食用向日葵SPAD 值的影響

2.2.2 種植密度對食用向日葵光合特性的影響葉片光合速率降低是葉片衰老的主要生理表現(xiàn)，凈光合速率（Pn）的高低基本上反映了葉片衰老程度和生理功能的好壞。表2 顯示，在不同密度處理下，葉片Pn 隨著種植密度的增加呈先降低后上升的趨勢，在D5 密度下最大，為14.85 mol CO2·m2·s-1，與最小值相比高出12.24%。葉片光合作用較強，更適于后期進行干物質(zhì)積累和提高粒重。

蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度二者呈正比，氣孔導(dǎo)度直接影響著蒸騰速率。在不同種植密度處理下，葉片氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率均隨密度增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在D3 密度下最大，分別為0.16 mol·m-2·s-1、186.14 mol 和2.01 g·m-2·h-1，與最小值相比分別高14.29%，16.47%和6.91%。

表2 不同種植密度對食用向日葵葉片光合作用參數(shù)的影響

3 結(jié)論與討論

種植密度是影響向日葵產(chǎn)量的重要因素之一，不同的種植密度會對群體形態(tài)、光合特性、生理特性及產(chǎn)量構(gòu)成因素均有一定的影響[10]。

（1）在不同種植密度處理下，食用向日葵SH361 的產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素存在差異。隨著種植密度梯度的增大，食用向日葵SH361 增產(chǎn)效果顯著，最低密度與最高密度產(chǎn)量相差33.46%，較相關(guān)研究產(chǎn)量增幅偏大[9]；而收獲株數(shù)和結(jié)實率均表現(xiàn)在D2 密度下最低，D5 密度下最高；單盤粒數(shù)、單盤粒重和百粒重均表現(xiàn)在D1 密度下最高。這與白凌風(fēng)等[11-13]的研究結(jié)果基本相似。

（2）隨著種植密度的增加，向日葵葉片SPAD 值、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率均呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在D3 密度最大，光合能力最強；而葉片Pn 在D5 密度下最大，葉片光合作用較強，更適于后期進行干物質(zhì)積累和提高粒重。這與王冀川等[14-16]的研究結(jié)果基本相似。