施肥量和種植密度對糯高粱黔高7號光合特性、農藝性狀及產量

周棱波　汪燦　陸秀娟　張國兵

摘要：【目的】探討醬香型白酒專用糯高粱品種黔高7號在貴州地區種植時的最佳施肥量和種植密度，為科學制定其高產高效栽培技術提供參考依據。【方法】采用裂區試驗設計，以復合肥施用量（A1：150 kg/ha、A2：225 kg/ha、 A3：300 kg/ha）為主處理，以種植密度（B1：1.0×105株/ha、B2：1.5×105株/ha、B3：2.0×105株/ha）為副處理。抽穗期測定葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率；籽粒80%～90%成熟時每小區單獨收獲計產，并于收獲前3 d在每小區隨機選取5株代表性植株測定其株高、莖粗、穗長和千粒重。【結果】施肥量和種植密度對黔高7號的光合特性、農藝性狀指標及產量均有極顯著影響（P<0.01，下同）；隨施肥量和種植密度的增加，其株高、莖粗、穗長、千粒重、凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和產量均表現為先增大后減小的變化趨勢，胞間CO2濃度則先減小后增大；施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理組合的農藝性狀最優，光合性能最佳，產量最高。相關性分析結果表明，產量與株高、莖粗、穗長、千粒重、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均呈極顯著正相關，與胞間CO2濃度呈極顯著負相關。【結論】在貴州地區種植糯高粱黔高7號時，復合肥施用量以225 kg/ha、種植密度以1.5×105株/ha為宜。

關鍵詞： 糯高粱；黔高7號；施肥量；種植密度；光合特性；農藝性狀；產量

中圖分類號： S514 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）05-0644-05

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to investigate the optimal fertilizer application rate and planting density for maotai-flavor liquor special waxy sorghum Qiangao 7， in order to provide reference for formulating high-yield and high-efficiency cultivation technique of Qiangao 7. 【Method】The experiment was conducted by using a split-plot design， the main treatment was compound fertilizer application， with three levels（A1：150 kg/ha， A2：225 kg/ha， A3：300 kg/ha）， and the sub-treatment was planting density， with three levels（B1：1.0×105 plants/ha， B2：1.5×105 plants/ha， B3：2.0×105 plants/ha）. The net photosynthetic rate， stomatal conductance， intercellular CO2 concentration， and transpiration rate were determined at the heading stage. Plants was harvested when 80%-90% of total seeds were fully ripe， and the yield of each plot was measured. Five representative plants in each plot were randomly chosen within 3 days before harvest to investigate their plant height， stem diameter， spike length， and 1000-grain weight. 【Result】The results showed that， the fertilizer application rate and planting density had significant effects on photosynthetic characteristics， agronomic traits and yield（P<0.01， the same below）. With increase of fertilizer application rate and planting density， the plant height， stem diameter， spike length， 1000-grain weight， net photosynthetic rate， stomatal conductance， transpiration rate and yield increased first and then decreased， while the intercellular CO2 concentration decreased first and then increased. The interaction between fertilizer application rate and planting density showed that， the A2B2 treatment group had the optimal agronomic traits， the best photosynthetic performance， and the highest yield. The correlation analysis showed that， the yield was extremely significantly positively correlated with plant height， stem diameter， spike length， 1000-grain weight， net photosynthetic rate， stomatal conductance and transpiration rate， while extremely significantly negatively correlated with intercellular CO2 concentration. 【Conclusion】The fertilizer application rate of 225 kg/ha and planting density of 1.5×105 plants/ha is recommended for cultivation of waxy sorghum Qiangao 7 in Guizhou region.

Key words： waxy sorghum； Qiangao 7； fertilization； planting density； photosynthetic characteristics； agronomic traits； yield

0 引言

【研究意義】高粱（Sorghum bicolor L. Moench）是重要的禾谷類作物之一，其產量僅次于玉米、小麥、水稻和大麥（Xin et al.，2009）。高粱抗旱性強，適應性廣，是釀造白酒的主要原料，其中，糯高粱是四川、貴州、重慶等地各名優白酒廠家的首選原料（盧慶善等，2009）。黔高7號是由貴州省旱糧研究所從貴州仁懷地方品種材料系統定向選育而成的豐產性好、適應性強、成熟期早、抗性強的優良醬香型白酒專用糯高粱品種。目前，黔高7號在貴州高粱種植地區已大面積示范應用，但由于缺乏相應的配套栽培技術措施，其單產水平較低，增產潛力未能得到充分發揮。因此，探討黔高7號的高產栽培技術措施可充分發揮其增產潛力，對其進一步推廣應用具有重要意義。【前人研究進展】施肥量和種植密度是影響高粱高產的重要因素。尹新華等（1990）研究表明，高粱的產量及其產量結構均隨施氮量的增加而先增加后降低。呂艷東等（2006）研究認為，施肥量是影響飼用雜交高粱產量的關鍵因素。劉麗華等（2010）研究認為，同一種植方式下的雜交甜高粱，以施肥水平高者其鮮質量較高。汪由等（2010）研究表明，在種植密度為9.75萬株/ha時，高粱的農藝性狀和生理指標均較適宜，籽粒產量也較高。呼瑞梅等（2012）研究表明，適宜的種植密度和施肥量有利于改善高粱群體結構，進而提高其產量。因此，合理的施肥量和種植密度能夠協調好群體與個體的關系，使個體發育健壯而不早衰，既保證了一定數量的群體，又使單位面積穗數、穗粒數和千粒重得到協調發展，有利于發揮高粱品種的增產潛力（劉貴鋒等，2012），同時可以減少因肥料過度使用而造成的環境污染及過多的經濟投入（曹雄等，2015）。【本研究切入點】目前，關于施肥量和種植密度對醬香型白酒專用高粱品種黔高7號光合特性、農藝性狀及產量影響的研究尚未見報道。【擬解決的關鍵問題】采用裂區試驗設計，研究不同施肥量和種植密度對糯高粱品種黔高7號光合特性、農藝性狀及產量的影響，探討該品種在貴州地區種植時的最佳施肥量和種植密度，為科學制定其高產高效栽培技術提供參考依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試品種為醬香型白酒專用糯高粱品種黔高7號，由貴州省農業科學院旱糧研究所提供；供試肥料為高濃度硫酸鉀復合肥（N 15%，P2O5 15%，K2O 15%，總養分≥45%；貴州西洋肥業有限公司）。

1. 2 試驗方法

試驗于2013～2014年在貴州省農業科學院旱糧研究所試驗基地進行。試驗地土壤為黃壤土，土壤pH 5.08，含有機質21.61 g/kg、堿解N 75.68 mg/kg、速效P 3.05 mg/kg、速效K 95.67 mg/kg。

采用裂區試驗設計，以復合肥施用量（A）為主處理，設150 kg/ha（A1）、225 kg/ha（A2）和300 kg/ha （A3）3個水平；以種植密度（B）為副處理，設1.0×105株/

ha（B1）、1.5×105株/ha（B2）和2.0×105株/ha（B3）3個水平。隨機區組排列，小區面積9 m2（3 m×3 m），人工直播，行距60 cm，種植5行，重復3次，分別于2013年4月15日和2014年4月12日播種，試驗地四周播種3行作為保護行，肥料以50%為基肥、50%為追肥，于拔節期進行追肥，田間管理措施按常規進行。

1. 3 項目測定及方法

選擇抽穗期一晴天，于上午9：30～11：30進行光合特性指標的測定，在各小區的中間條帶隨機選擇5株植株，用LI-6400 XT光合儀測定其倒數第3片功能葉的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率。待籽粒80%～90%成熟時，對每小區進行單獨收獲，脫粒風干后稱重、計產；于收獲前3 d在每小區的中間條帶隨機選擇5株有代表性的植株，測定其株高、莖粗、穗長和千粒重。

1. 4 統計分析

由于2013和2014兩年數據無顯著差異（P>0.05），因此采用兩年平均值進行統計分析。采用Excel 2003整理數據，用DPS v7.05進行統計分析，采用LSD法檢測顯著性。

2 結果與分析

2. 1 施肥量和種植密度對黔高7號光合特性、農藝性狀及產量影響的方差分析

由表1可看出，施肥量和種植密度對黔高7號的光合特性指標、農藝性狀指標及產量均有極顯著影響（P<0.01，下同），施肥量和種植密度的交互作用對氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率3個光合指標影響極顯著，對其他指標的影響未達顯著水平（P>0.05，下同）。

2. 2 施肥量和種植密度對黔高7號光合特性的影響

2. 2. 1 凈光合速率 從表2可以看出，不同施肥處理間凈光合速率差異均達顯著水平（P<0.05，下同），其中A2處理最高，為12.95 μmol/m2·s，A1處理最小，為11.02 μmol/m2·s。不同種植密度處理間凈光合速率差異也達顯著水平，其中B2處理最高，為13.26 μmol/m2·s，B1處理最小，為10.54 μmol/m2·s。說明凈光合速率隨施肥量和種植密度的增加均表現為先增大后減小的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理組合下凈光合速率最高，為14.61 μmol/m2·s，顯著高于其他處理組合。

2. 2. 2 氣孔導度 從表2可以看出，不同施肥量和種植密度間的氣孔導度均存在顯著差異，表現為A2>A3>A1和B2>B3>B1。隨施肥量和種植密度的增加，氣孔導度表現為先增大后減小的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理下氣孔導度最大，平均達0.49 mol/m2·s。

2. 2. 3 胞間CO2濃度 從表2可以看出，不同施肥處理間的胞間CO2濃度存在顯著差異，其中A1處理最高，為446.32 μmol/mol，A2處理最低，為377.90 μmol/mol。不同種植密度間的氣孔導度也存在顯著差異，其中B1處理最高，為521.45 μmol/mol，B2處理最低，為341.36 μmol/mol。隨施肥量和種植密度的增加，氣孔導度表現為先減小后增大的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理下胞間CO2濃度最低，平均為257.38 μmol/mol。

2. 2. 4 蒸騰速率 從表2可以看出，不同施肥量和種植密度間的蒸騰速率變化趨勢與凈光合速率和氣孔導度一致，均隨施肥量和種植密度的增加表現為先增大后減小的變化趨勢，且各處理間差異顯著。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理下蒸騰速率最大，平均達5.05 mmol/m2·s。

2. 3 施肥量和種植密度對黔高7號農藝性狀的影響

2. 3. 1 株高 由表2可以看出，不同施肥處理間的株高表現為A2>A3>A1，A2處理株高為213.15 cm，顯著高于A1和A3處理，A1和A3處理間差異不顯著。不同種植密度處理間的株高表現為B2>B3>B1，且各處理間均存在顯著差異。隨施肥量和種植密度的增加，株高表現為先升高后降低的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理下植株最高，平均達226.01 cm。

2. 3. 2 莖粗 由表2可看出，不同施肥處理間的莖粗差異均達顯著水平，其中A2處理莖粗最粗，為1.34 cm， A1處理莖粗最細，為1.01 cm。不同種植密度下的莖粗均差異顯著，其中，B2處理莖粗最粗，為1.36 cm， B1處理莖粗最細，為1.02 cm。糯高粱黔高7號的莖粗隨施肥量和種植密度的增加呈先增大后減小的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理組合下莖粗最粗，平均達1.54 cm。

2. 3. 3 穗長 由表2可看出，不同施肥處理間的穗長差異顯著，A2處理穗長最長，為38.02 cm， A1處理穗長最短，為31.62 cm。不同種植密度下穗長差異均達顯著水平，其中B2處理穗長最長，為38.25 cm， B1處理穗長最短，為31.18 cm。糯高粱黔高7號的穗長隨施肥量和種植密度的增加呈先增大后減小的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理下穗長最長，平均達41.68 cm。

2. 3. 4 千粒重 由表2可看出，不同施肥量間的千粒重存在顯著差異，表現為A2>A3>A1；不同種植密度間千粒重的差異也達顯著水平，表現為B2>B3>B1。隨施肥量和種植密度的增加，千粒重表現出先增大后減小的變化趨勢。表3中施肥量和種植密度的交互作用表明，A2B2處理下千粒重最重，平均達22.13 g。

2. 4 施肥量和種植密度對黔高7號產量的影響

從表2可以看出，A2處理產量最高，顯著高于A1和A3處理；A1處理產量最低，但與A3處理間差異不顯著；在不同種植密度下，B2處理產量最高，顯著高于B1和B3處理，B1處理產量最低，但與B3處理差異不顯著。隨施肥量和種植密度的增加，產量均呈先增加后減少的變化趨勢。從表3施肥量和種植密度的交互作用可以看出，A2B2處理組合的產量最高， 為6892.92 kg/ha，且與其他處理均存在顯著差異。從產量來看，黔高7號的施肥量以225 kg/ha、種植密度以1.5×105株/ha最佳。

2. 5 黔高7號產量與農藝性狀及光合特性的相關性

相關分析結果（表4）表明，產量與株高、莖粗、穗長、千粒重、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均呈極顯著正相關，而與胞間CO2濃度呈極顯著負相關，說明植株高大、莖稈粗壯、穗長較長、千粒重較高、光合性能好是高產高粱植株的特征。

3 討論

光合作用是作物生長最基本的生理過程之一。作物生物學產量的90%～95%來自于光合作用產物，只有5%～10%來自于根系吸收的營養成分（Zelitch，1982）。劉建華等（2009）在冬小麥上的研究結果表明，高密度中肥處理有利于提高葉片光合速率，高密度高肥處理有利于提高葉片蒸騰速率，高肥水平則有利于提高葉片的氣孔導度；王向陽等（2012）研究表明，隨著施肥量的增加，春玉米凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和單株葉面積均呈增加趨勢，但超過一定范圍后，光合性能有所下降；王忠孝等（2014）研究表明，適當的肥料供給和種植密度能提高玉米植株的總光合勢及葉綠素含量，最終有助于增加產量。目前，關于施肥量和種植密度對高粱光合特性影響的研究尚未見報道。本研究結果表明，施肥量和種植密度對黔高7號光合特性有極顯著影響，隨施肥量和種植密度的增加，凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均表現為先升高后降低，而胞間CO2濃度表現為先降低后升高。其中A2B2處理組合的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均為最高，而胞間CO2濃度最低。因此，當復合肥施用量為225 kg/ha、種植密度為1.5×105株/ha時，能有效改善高粱葉片結構，提高光合能力，增加產量。

根據當地實際情況掌握適宜的施肥量和種植密度是高產栽培高粱的關鍵措施之一。賈東海等（2010）研究表明，新高粱3號的產量及主要農藝性狀均隨種植密度和施肥量的增加表現為先增加后減少的變化趨勢。王勁松等（2013）研究表明，高粱的產量、株高、莖粗、穗長和千粒重在一定密度范圍內隨種植密度的增加而增加，但超過一定幅度后隨種植密度的增加而下降。劉天朋等（2013）研究表明，種植密度低于11.25萬株/ha、施氮量低于187.5 kg/ha時，雜交糯高粱的產量及主要農藝性狀隨種植密度和施氮量的增加而增加，當種植密度高于11.25萬株/ha、施氮量高于187.5 kg/ha時，產量及主要農藝性狀則隨種植密度和施氮量的增加而減少。本研究結果表明，施肥量和種植密度對糯高粱黔高7號的株高、莖粗、穗長和千粒重等農藝性狀及產量均有極顯著影響，隨著施肥量和種植密度的增加，農藝性狀及產量均呈先增加后減少的趨勢，與前人的研究結果總體表現一致。本研究中，A2B2處理組合產量及相關農藝性狀均為最高值。因此，黔高7號的最佳栽培措施為復合肥施用量225 kg/ha、種植密度1.5×105株/ha。

黔高7號產量與光合特性和農藝性狀指標間的相關性分析結果表明，產量除與胞間CO2濃度呈極顯著負相關外，與其他指標均呈極顯著正相關；其中在光合特性指標中，與蒸騰速率的相關系數最大；在農藝性狀指標中，與莖粗的相關系數最大。此外，方差分析結果也表明施肥量和種植密度對黔高7號的莖粗和蒸騰速率有極顯著影響。因此，不同的施肥量和種植密度可能是通過調節其莖稈粗細來改善植株群體結構，并通過調節葉片蒸騰速率來改善葉片光合能力，進而增加產量。

4 結論

隨施肥量和種植密度的增加，黔高7號的株高、莖粗、穗長、千粒重、凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和產量均表現出先增加后降低的變化趨勢，胞間CO2濃度則呈先降低后增加的變化趨勢。在貴州地區種植該品種時，復合肥施用量以225 kg/ha、種植密度以1.5×105株/ha為宜。

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（責任編輯 王 暉）