種植密度對鄭谷3號生長及產(chǎn)量的影響

王彥輝，樊永強，苗兆豐，董亞南，劉勁哲，韓燕麗

（鄭州市農(nóng)林科學研究所，河南鄭州450005）

谷子（Setaria italicaBeauv）具有抗旱耐瘠、適應性廣、營養(yǎng)價值豐富等特點[1-2]，是我國重要的雜糧，被譽為雜糧之首。隨著人們生活水平的提高及平衡飲食的追求，谷子越來越來受到人們的青睞[3-4]。鄭谷3號為新推出糧用常規(guī)品種，由鄭州市農(nóng)林科學研究所選育，在生產(chǎn)示范中平均產(chǎn)量為6 486.3 kg/hm2，適宜在河南省夏谷區(qū)種植。種植密度可以影響谷子的產(chǎn)量，合理的種植密度可以改善群體內(nèi)的通風透光情況、增加谷子干物質(zhì)積累[5-8]。郭瑞鋒等[9]研究認為，谷子的產(chǎn)量隨種植密度的增大呈先上升后下降。劉紅霞等[10]研究表明，谷子的產(chǎn)量隨密度的上升呈拋物線形態(tài)，合理的密度可協(xié)調(diào)成穗率、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量之間的關(guān)系。謝貴寧等[11]研究表明，谷子產(chǎn)量與種植密度關(guān)系密切，合理密植能提高谷子光能利用率。目前，針對鄭谷3號的種植密度研究較少。

本試驗通過研究鄭谷3號不同密度對其生長及產(chǎn)量的影響，探索不同密度條件下夏谷植株的農(nóng)藝性狀、光合特性、產(chǎn)量性狀、生態(tài)性狀等變化，旨在為河南夏谷區(qū)鄭谷3號的高產(chǎn)栽培提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試谷子品種鄭谷3號是2011年鄭州市農(nóng)林科學研究所以安10-4172為母本、復532×M24為父本進行雜交，對后代材料進行多年定向選擇2018年育成的新品種。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2019年6—9月在鄭州市農(nóng)林科學研究所試驗場進行。前茬為空白地，人工條播。播前旋耕并施基肥，施充分腐熟的農(nóng)家肥50 m3/hm2，其余田間管理根據(jù)當?shù)卦耘鄺l件常規(guī)進行，各小區(qū)的田間管理活動完全一致，采用完全隨機設(shè)計。共設(shè)5個種植密度，處理1.40萬株/hm2，處理2.50萬株/hm2，處理3.60萬株/hm2，處 理4.70萬株/hm2，處理5.80萬株/hm2。每個處理重復3次，每個小區(qū)種8行，行長5 m，行間距0.4 m，小區(qū)面積3.2 m×5.0 m。

1.3 測定項目及方法

在谷子開花后7 d，在各個種植小區(qū)采用隨機取樣法，選取5株長勢均勻、高度一致的健康植株，晴天10：00—12：00采用HM-GH20便攜式光合作用測定儀測定旗葉光合參數(shù)；用葉面積測量儀（YMJ-B）測量葉面積，計算得到葉面積指數(shù)（LAI）；用葉綠素計（SPDA-502Plus）測量植株展開葉的葉綠素值；透光率使用光照度傳感器（TP-PT-1）分別測量谷子底部和頂部的光照強度，計算透光率。

在谷子蠟熟末期，每小區(qū)按照5點取樣法，選取長勢均勻、高度一致的5株健康谷子測定株高、莖粗（測量基部第三節(jié)）、穗長、穗粗、單穗質(zhì)量、單穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量。將樣品分為地上部分和地下部分，分別置于烘干箱內(nèi)烘干，測定莖干質(zhì)量（測量基部第三節(jié)）、地上部分、地下部分干質(zhì)量；在各試驗小區(qū)選取中間種植行6行，測定其實際產(chǎn)量，折算成公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel軟件和SPSS軟件進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和相關(guān)性分析，采用Duncan's檢驗法進行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度對鄭谷3號的農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，隨著種植密度的增加，鄭谷3號的莖粗、莖干質(zhì)量、穗長、穗粗、地下部分干質(zhì)量均呈逐漸減小的趨勢，其中，株高在各處理間差異不顯著，莖粗、莖干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量在各處理之間差異均顯著（P＜0.05），處理4、5的穗長與處理1、2、3差異顯著（P＜0.05），處理3、4、5的穗粗與處理1、2差異顯著（P＜0.05）。

2.2 不同種植密度對鄭谷3號的經(jīng)濟性狀及倒伏率的影響

由表2可知，隨著種植密度的增加，鄭谷3號的單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、成穗率等經(jīng)濟性狀均呈現(xiàn)逐漸減小趨勢，其中，成穗率在各個處理間差異不顯著，單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量在各處理間差異均顯著（P＜0.05）；倒伏率隨著密度的增大逐漸增大，且各處理間差異均顯著（P＜0.05）；產(chǎn)量隨著密度的增加，先上升后下降，處理3產(chǎn)量最高，達到6 130 kg/hm2。

2.3 不同種植密度對鄭谷3號葉片的光合參數(shù)影響

由表3可知，隨著種植密度的增加，鄭谷3號葉片的胞間CO2濃度逐步上升，各處理間的胞間CO2濃度差異顯著（P＜0.05）；凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度等逐步下降，其中，葉片凈光合速率、蒸騰速率在處理2、3、4間差異不顯著，其他各處理間差異顯著，氣孔導度在處理1、2間差異不顯著，其他各處理間差異均顯著（P＜0.05）。

表3 不同種植密度對鄭谷3號葉片光合參數(shù)的影響

2.4 不同種植密度對鄭谷3號生態(tài)性狀的影響

由表4可知，隨著密度的增加，不同處理的葉面積指數(shù)逐步增加，透光率和地上部分干質(zhì)量逐步下降，葉綠素值先上升后下降。處理1、2、3的葉面積指數(shù)與處理4、5的葉面積指數(shù)差異顯著。處理3的葉綠素值最高。處理1、2的透光率與處理3、4、5的透光率差異顯著。處理1、2、3的地上部分干質(zhì)量與處理4、5差異顯著。

表4 不同種植密度對鄭谷3號生態(tài)性狀的影響

3 結(jié)論與討論

種植密度影響了谷子植株個體對水分、營養(yǎng)和光照的吸收與利用[12-17]。莊云等[18]、王顯瑞等[19]研究認為，不同種植密度下谷子的株高和密度呈正相關(guān)，但顏麗美等[20]研究表明，不同種植密度下谷子的株高和密度呈負相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著密度增大，鄭谷3號的株高在各處理間無顯著差異，這可能是由于密度和生活環(huán)境差異對谷子的株高影響不同。另外，隨種植密度的增加，鄭谷3號的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度均逐漸減小，推測是因為隨著密度的增加，葉面積指數(shù)上升，植株間的透光性降低，導致葉片光合作用下降，胞間CO2濃度上升。

合理密植是谷子高產(chǎn)的重要措施。本研究發(fā)現(xiàn)，種植密度越大，植株越瘦小，莖粗和莖干質(zhì)量越小，穗長、穗粗、單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量也越小，同時倒伏風險上升。當種植密度超過最佳密度后，由于植株群體過大，單株之間出現(xiàn)明顯的光、營養(yǎng)、空間的競爭，進一步導致個體的發(fā)育受阻，通過增加密度已不能彌補單株產(chǎn)量的減少，因此，總產(chǎn)量降低，這與顏麗美等[20]和倪杏宇[21]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，密度為40萬～80萬株/hm2時，隨著密度的上升，鄭谷3號產(chǎn)量先增加后降低；當密度為60萬株/hm2時，充分發(fā)揮了植株群體和個體的生長潛能，產(chǎn)量達到最大，為6 130 kg/hm2。今后可進一步探索最佳播期、提升田間水肥管理技術(shù)并通過噴施生長調(diào)節(jié)劑等手段獲得更高產(chǎn)量。