種植方式對矮稈高粱遼雜37號光合性能及產量的影響

辛宗緒 趙術偉 孔凡信 肖繼兵 劉 志 朱曉東 吳宏生

（遼寧省水土保持研究所，朝陽 122000）

高粱具有耐旱、耐瘠薄、適應性廣等特點，是我國干旱和半干旱地區重要的糧食和釀造原料作物，是當前農業生產調結構、轉變生產方式的理想作物之一。遼寧省是我國高粱主產區之一，高粱種植面積常年在10萬hm2左右，單產為4540kg/hm2。提高高粱單產水平是當前生產研究的重要方向。提高產量除遺傳因素外，很大程度上還受到外界環境因素及栽培措施（如密度、施肥等）的影響，當種植密度達到一定程度之后，隨著密度的增加，高粱產量不再增加，說明在有限的生產水平上通過增加高粱的種植密度并不能達到理想的效果[1-2]，并且在高密度、高肥力的條件下，高粱生長發育中后期由于田間郁閉，通風、透光條件差，生長競爭激烈，而抑制了的生長。研究表明高粱群體內小氣候與生育中后期的生長發育密切相關。改變種植方式，調節個體的分布狀況，可以有效改善群體內部氣候條件從而獲得高產。

常見的種植方式有二比空、三比空、寬窄行、大壟雙行、一穴雙株及不同株行距配置等[3-10]，這些種植方式的研究多是針對玉米種植，而在高粱種植的研究中較少。矮稈高粱的應用是實現高粱生產機械化的關鍵，本研究以矮稈高粱遼雜37號為供試材料，通過設置二比空、三比空、大壟雙行、一穴雙株和常規種植5種種植方式，對其產量、葉面積指數和光合特性進行比較分析，探索遼雜37號最佳的種植方式，為其在生產上大面積推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況 試驗于2015-2016年在遼寧省水土保持研究所試驗基地進行（120°27′E，41°34′N）。試驗區屬北溫帶大陸季風氣候，四季分明，雨熱同期，積溫高、日照長、降水少。5-9月平均氣溫為22.3℃，累計降雨量為470.0mm，日照時數為1097.9h。供試土壤為沙壤土，肥力中等，地勢平坦，耕層（0～20cm）有機質含量11.39g/kg、有效磷含量27.79mg/kg、速效鉀含量96.30mg/kg、全氮含量0.93g/kg，pH值7.81。前茬為谷子，春季結合深松施入農家肥3000kg/667m2。

1.2 試驗材料與試驗設計 供試材料為矮稈高粱遼雜37號，由遼寧省農業科學院提供。

試驗采用單因素隨機區組設計，共設5種種植方式，（1）常規種植：正常壟作播種方式，行距60cm，株距 11.1cm，12 行，小區面積 57.6m2；（2）二比空種植方式：行距60cm，株距7.4cm，種2行空1行，15行，小區面積72m2；（3）三比空種植方式：行距60cm，株距8.3cm，種3行空1行，20行，小區面積96m2；（4）大壟雙行種植方式：大壟行距70cm，小壟行距50cm，株距 11.1cm，12 行，小區面積 57.6m2；（5）一穴雙株種植方式：行距60cm，穴距22.2cm，每穴種2株，12行，小區面積57.6m2。以常規種植方式為對照（CK），行長均為8m，3次重復，隨機區組排列。密度均為1萬株/hm2。每年5月20日播種，9月末收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 葉面積指數（LAI） 在高粱苗期、拔節期、大喇叭口期、開花期、灌漿期和成熟期采用AccuPAR LP-80植物冠層分析儀（美國產）進行葉面積指數測定，每次選取小區中間3行進行測定，每行在靠外第10株位置將植物冠層分析儀探頭向內探伸進行測量，每個小區共測定3次。

1.3.2 葉片凈光合速率 在高粱開花期采用LCi-SD便攜式光合儀（英國產）測定植株上數3個葉片的光合參數，包括凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度，每小區在中間行的中間位置連續選取5株進行測定。

1.3.3 產量及其構成 在收獲期每小區收取中間3行的全部穗，風干后進行測產，按14%含水量（用水分儀測定）的標準折合成單位面積產量，并記錄取樣穗數。收獲后在剩余的其他行內隨機選取10株樣本，自然風干后室內考種，測量穗長、單穗粒重和千粒重等產量構成因素。

1.4 數據分析 用Excel2003進行數據整理并作圖，采用DPSv7.05分析軟件進行方差分析。由于2015年和2016年2年數據無顯著差異（P＞0.05），因此采用2年平均值進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植方式對葉面積指數的影響 在不同種植方式下遼雜37號葉面積指數均呈先升高后下降的變化趨勢，在開花期達到最高，之后開始下降（表1）。在苗期和拔節期各處理葉面積指數差異不顯著；在大喇叭口期，大壟雙行處理葉面積指數顯著高于常規種植，較常規種植高5.81%；在開花期和灌漿期，二比空、大壟雙行處理葉面積指數顯著高于常規種植，開花期分別較常規種植高6.68%和7.91%，灌漿期分別較常規種植高8.73%和8.36%；在成熟期，大壟雙行處理葉面積指數顯著高于常規種植，較常規種植高7.55%。

大壟雙行和二比空種植方式具有較高的葉面積指數，這可能是由于此兩種種植方式具有較強的邊際優勢，給予葉片充分的發展空間，形成較大的葉面積。可見，大壟雙行和二比空種植方式構建了較為適宜的群體光合結構，比常規種植具有更高的光能利用能力，這也是兩種種植方式具有較高產量的群體結構基礎。

表1 不同種植方式各生育時期高粱LAI的變化

2.2 不同種植方式對光合特性的影響 由表2可知，不同種植方式葉片的凈光合速率大小依次為二比空＞大壟雙行＞三比空＞一穴雙株＞常規種植，分別比常規種植提高了28.82%、24.87%、16.98%和7.38%，其中二比空、大壟雙行、三比空處理的凈光合速率與常規種植處理差異達顯著水平。氣孔導度表現為二比空、大壟雙行處理顯著高于一穴雙株和常規種植處理，而胞間CO2濃度則表現相反。蒸騰速率表現為二比空、大壟雙行、三比空、一穴雙株均高于常規種植，且達顯著水平，分別比常規種植提高了23.10%、16.58%、10.58%和4.59%。

表2 不同種植方式對光合特性的影響

2.3 不同種植方式對產量的影響 通過對5種種植方式的產量進行比較（表3），二比空、三比空、大壟雙行、一穴雙株的產量均比常規種植高，且達顯著水平。其中大壟雙行產量最高，為9969.8kg/hm2；其次是二比空，產量為9909.6kg/hm2；再次是三比空，產量為9589.2kg/hm2；一穴雙株處理產量為9339.9kg/hm2；各處理分別比常規種植增產9.67%、9.00%、5.48%和2.74%。二比空與大壟雙行種植方式間產量差異不顯著，二比空、大壟雙行種植方式的產量與三比空、一穴雙株方式的產量差異顯著，說明遼雜37號在二比空和大壟雙行種植方式下均能實現較高產量。

表3 不同種植方式對產量及其構成因素的比較

2.4 不同種植方式產量構成因素的影響 由表3可以看出，不同種植方式對穗數和千粒重影響較小，各處理間差異不顯著。對穗粒重影響較大，其中二比空、三比空、大壟雙行顯著高于一穴雙株和常規種植處理，分別比一穴雙株增加7.08%、3.80%和7.46%，分別比常規種植增加8.48%、5.16%、8.86%；一穴雙株與常規種植沒有顯著差異。

3 結論與討論

種植方式是對高粱產量影響較大的栽培技術因子。通過改變種植方式來協調個體之間的矛盾，使群體內競爭達到最小，能更充分地利用周圍的環境資源，有效改善群體內部氣候條件，從而獲得高產。

本研究結果表明，在常規種植、二比空、三比空、大壟雙行和一穴雙株5種植方式下，大壟雙行和二比空種植方式可使高粱的LAI明顯提高，減少光能的漏射損失，提高高粱的光能利用率。光合作用是高粱物質生產和產量形成的基礎，許多研究表明，高粱葉片的光合作用與其產量形成過程密切相關[11-12]，通過種植方式的改變改善了群體內部氣候條件，凈光合速率、氣孔導度、細胞間隙CO2濃度、蒸騰速率等都得到有效改善，二比空、大壟雙行的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率均顯著高于常規種植，從而為高粱獲得較高的產量奠定了生理基礎。

遼雜37號是近幾年重點推廣的適宜機械化種植的高粱品種，由于其株高較矮，種植密度較大，如果在常規種植方式下，株距相應減少，通風透光條件變差，該品種的增產潛力受到限制。因此，采用大壟雙行和二比空種植方式，能改善高粱群體的通風透光條件，從而發揮耐密品種的增產潛能。采用大壟雙行和二比空種植是遼雜37號較好的種植方式，可作為遼西地區高粱高產栽培的首選種植方式。

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