種植密度對夏高粱生長發育及產量的影響

楊 佳，崔靜肖，崔福柱，段永紅，杜天慶，孫隆祥，崔江輝

（山西農業大學農學院，山西 太谷 030801）

高粱是我國重要的糧食作物之一，其籽粒不僅可以食用、飼用、釀制酒醋、制糖，其莖稈還可以作燃料、編制工藝品，具有較高的生物與工業價值[1]。山西省中部地區是重要的高粱種植區，多為一年一熟或兩年三熟種植制度，冬小麥收獲后土地大多閑置或種植對光熱資源利用較低的作物，對當地的土地資源造成了極大的浪費。目前，我國已有較多關于春播高粱種植密度的相關研究[2-6]，春播高粱的種植密度對高粱的農藝性狀與產量構成因素都會產生影響。黃瑞冬等[2]研究發現，帚用高粱的最適種植密度在7.5萬～8.5萬株/hm2，較高的種植密度不利于群體間的生長發育，且易增加倒伏率；王巖等[3]研究發現，甜高粱的適宜種植密度為8.25萬株/hm2，種植密度對甜高粱的產量與莖稈含糖量都有影響，適當增加種植密度有利于甜高粱的生長[3-5]；酒用高粱的產量隨著密度的變化而變化，較高密度會導致高粱減產[6]。由此可見，種植密度可以影響作物的生長發育并對作物最終產量的構成造成影響。而不同研究中氣候條件、種植品種、土壤肥力及農田管理等有所差異，應根據種植區域實際情況開展研究[7]。目前，我國對夏播高粱的研究大多為品種選育、高粱制種、大田種植技術、田間管理措施等[8-12]，對夏高粱密度的研究鮮見報道。

本試驗以晉雜30號夏高粱為研究對象，分析不同種植密度對其生長發育及其產量的影響，旨在探討其適宜的種植密度，從而為夏播高粱晉雜30號高產栽培措施及大面積推廣提供參考和理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年6—10月在山西省晉中市太谷縣山西農業大學科技示范園區進行，該地區屬暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫9.9℃，年平均降雨量約462.9 mm，年無霜期176 d。前茬作物是小麥。播前0～20 cm土壤主要理化性狀列于表1。

表1 0～20 cm土壤理化性狀

1.2 試驗材料

供試高粱品種為晉雜30號，由山西農業大學農學院高粱育種組提供。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，設6個密度水平，分別為 D1（11.25 萬株 /hm2，株距 22.2 cm），D2（13.50萬株 /hm2，株距18.5cm），D3（15.75萬株 /hm2，株距 15.9 cm），D4（18.00 萬株 /hm2，株距 13.9 cm），D5（20.25 萬株 /hm2，株距 12.3 cm），D6（22.50 萬株 /hm2，株距11.1 cm），行距均為40 cm，設3次重復，每個小區長5 m，寬5 m，小區面積為25 m2。播前小麥秸稈機械粉碎還田，留茬10 cm左右，翻耕還田。高粱播種深度4～5 cm，苗期和拔節期各施肥一次，施用肥料為中農三銨復合肥料（N-P2O5-K2O為18-18-18），施肥量為 750 kg/hm2，中耕除草 2 次，其他管理措施和大田管理措施相同。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 高粱動態指標測定 高粱出苗后，每個小區選擇具有代表性的10株植株定株觀測，并根據葉片生長情況在主莖的第5和第10葉位處掛牌標記。從出苗期開始每隔7 d田間調查取樣一次，用卷尺測量株高，用游標卡尺測量植株基部莖粗。葉面積測定方法采用系數法，用直尺測量每株植株各葉片的葉長（Lij）和最大葉寬（Bij），葉面積計算修正系數取為0.75，葉面積指數（LAI）計算方法如下。

式中，n為第j株的總葉片數；m為測定株數；ρ為種植密度；M為土地面積。

1.4.2 產量測定 高粱收獲前人工統計每個小區的株數、穗數，換算成單位面積成穗數[13]。選取代表性植株10株，室內考種，測定穗質量、穗粒質量、千粒質量等產量構成因素。

1.5 數據處理分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數據整理和繪圖工作，采用SPSS 19.0軟件進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對晉雜30號生長發育動態指標的影響

2.1.1 不同種植密度對晉雜30號生育時期的影響從表2可以看出，不同種植密度下晉雜30號高粱的全生育期無明顯差異，各種植密度下晉雜30號的全生育期都為106 d。不同種植密度下，晉雜30號的出苗期為6月27日，成熟期為10月11日。不同種植密度下晉雜30號前期營養生長階段均為27 d，拔節到抽穗的天數有所差異，主要是孕穗拉開了各處理間的時間，相差1～5 d，抽穗到成熟的天數相差 1～3 d。

表2 不同種植密度下晉雜30號的生育期差異比較

2.1.2 不同種植密度對晉雜30號株高的影響 由圖1可知，晉雜30號的株高在整個生育時期隨著種植密度的增加而增長，各種植密度的株高在拔節期以前生長較緩，7月20日到8月19日高粱處于營養生長與生殖生長并進時期，此階段植株生長較快，抽穗后株高逐步穩定，在9月8日以后，植株停止伸長。D5在拔節期到抽穗期株高長勢較大，此階段株高較高于其他種植密度；D6在此階段株高生長速度較慢，但在抽穗后植株生長較快，后期逐漸高于其他密度處理，成熟期株高達到150.6 cm；D3處理下高粱植株生育期間株高穩步提升；D1高粱植株發育前期生長較快，后期長勢減緩，D1與D2在8月29日后株高達到最大并逐漸穩定。成熟期各密度處理間株高由大到小順序為D6＞D5＞D4＞D3＞D2＞D1。

2.1.3 不同種植密度對晉雜30號莖粗的影響 由圖2可知，不同種植密度間晉雜30號的莖粗呈階梯式變化，莖粗在整個生育期隨著種植密度的增加逐漸減小，不同種植密度下晉雜30號的莖粗在拔節期前生長趨勢基本一致，7月20日后，各處理間莖粗增長速度拉開差距，8月29日后莖粗達到基本穩定，各種植密度成熟期莖粗由大到小順序為D6＞D5＞D4＞D3＞D2＞D1。

2.1.4 種植密度對晉雜30號葉面積指數的影響從圖3可以看出，不同種植密度下晉雜30號的葉面積指數呈現前期快速生長，中期達到峰值，后期逐漸降低。6月30日至7月20日，高粱屬于苗期，此階段葉片生長較慢，葉面積指數較低；拔節后葉片生長較快。出苗之后隨著葉片的伸長，葉面積逐漸增大，在8月19日，各種植密度植株葉面積指數達到峰值，由大到小順序為D3＞D4＞D6＞D5＞D1＞D2，此后隨著葉片的衰老，自然脫落，葉面積指數逐漸減少。D3種植密度下的葉面積指數高于其他處理，說明D3種植密度下，植株間葉片透光性較好，有利于光合產物的形成；D2種植密度下的葉面積指數全生育期皆小于其他種植密度，不利于對光能的轉化。

2.2 不同種植密度對成熟期晉雜30號產量及其構成因素的影響

2.2.1 不同種植密度對晉雜30號產量的影響 從圖4可以看出，晉雜30號高粱的產量在D3種植密度下達到最高，為5 277.6 kg/hm2。在D4種植密度下產量達到5 137.9 kg/hm2，在D5種植密度下達到4472.1kg/hm2，在D2種植密度下達到4452.8kg/hm2，在D6種植密度下達到4 203.2 kg/hm2，在D1種植密度下達到4 144.6 kg/hm2。晉雜30號產量隨著種植密度的增加先遞增后遞減，在D1～D3種植密度區間晉雜30號產量隨著種植密度的增大而遞增，在D3種植密度后逐級遞減，D3為其臨界值。

通過Ducan方差分析法得出，種植密度與產量之間具有顯著性差異。D3種植密度下產量最高，差異達到顯著水平；D3，D4密度水平下產量顯著高于D1，D2，D5，D6密度水平。D5種植密度產量顯著高于D1，D6密度水平。D2種植密度下產量與D5，D6密度間差異不顯著。D3種植密度的產量較D4種植密度的產量增產2.72%，D1種植密度下產量最低，相較于D3減產21.5%，D6種植密度產量相較于D3密度減少20.4%。

2.2.2 不同種植密度對晉雜30號產量構成因素的影響 從表3可以看出，隨著種植密度的加大，晉雜30號的穗質量和穗粒質量及千粒質量呈現減小趨勢，成穗數卻隨著種植密度的增加而增加。采用Ducan新復極差法做方差分析，結果發現，晉雜30號的穗質量和穗粒質量各處理間無顯著性差異，千粒質量在各種植密度下均有顯著性差異，穗質量、穗粒質量、千粒質量都隨著種植密度的增加而減少。D1種植密度下千粒質量顯著高于D4，D5，D6。D1與D2，D3種植密度間的千粒質量差異不顯著，D5，D6種植密度下的千粒質量無顯著差異。不同種植密度間成穗數D6＞D5＞D4＞D3＞D2＞D1。不同種植密度下晉雜30號的經濟系數呈現單峰變化曲線，在D3種植密度下經濟系數為0.46，達到最高；D6的經濟系數最低，為0.41。

表3 不同種植密度對晉雜30號產量構成因素的影響

3 討論與結論

合理的種植密度有利于高粱群體的構建，對協調植株發育，提高綜合產量具有重要作用。研究發現，不同的種植密度下晉雜30號的總生育期相同，但對其拔節、抽穗的時間有所影響，主要是增加了孕穗的時間。不同種植密度下晉雜30號的株高隨著種植密度的增大而增大，成熟期晉雜30號的株高大小順序為D6＞D5＞D4＞D3＞D2＞D1。D6種植密度下的株高達到150.6 cm。晉雜30號的莖粗隨著種植密度的增加而減小，成熟期莖粗大小順序為 D1＞D2＞D3＞D4＞D5＞D6。楊楠等[14]通過密度種植試驗發現，種植密度越大，株高越高，莖稈越細，本試驗結果與其相同。但曹雄等[15]研究發現，隨著密度的增加，高粱的株高與莖粗呈下降趨勢，低密度更有利于莖粗的增長。這可能與栽培措施、土壤條件及氣候有關，尚需進一步研究。不同種植密度下晉雜30號的葉面積指數隨著種植密度的增加呈現增加—減小—增加的趨勢，這與植株對群體空間的競爭有關[16]。

本研究發現，在6個種植密度試驗條件下，晉雜30號的產量表現為D3＞D4＞D5＞D2＞D6＞D1。晉雜30號在種植密度為15.75萬株/hm2時產量高于其他處理。D1種植密度下晉雜30號的穗質量、穗粒質量、千粒質量都最高，成穗數最低，導致綜合產量較低。D6種植密度下的成穗數最高，但穗質量、穗粒質量、千粒質量較低，導致產量不高。隨著種植密度的增加，晉雜30號的穗質量、穗粒質量、千粒質量顯著減少，可能是密度的增加導致植株在光照、水分、養分間產生惡性競爭，導致穗質量、穗粒質量、千粒質量降低，這與王勁松等[17]研究結果一致。說明適宜的種植密度在高粱生長中有利于促進高粱群體構建，協調植株對光照養分的吸收，優化群體光合生理功能，最終實現產量增加[18]。

本研究發現，在6個種植密度試驗水平下種植密度對晉雜30號的生長發育和產量有顯著影響，合理的種植密度是實現作物高產的重要栽培措施[19]。晉雜30號最佳種植密度為15.75萬株/hm2，在此種植密度下，晉雜30號的葉面積指數和產量最高。生產上晉雜30號高粱的種植密度可選擇15.75萬～18萬株/hm2，在此區間高粱產量較高，在山西省中南部可以按照此種植密度種植及推廣。而不同地區氣候條件、水分、土壤肥力及農田管理等有所差異，具體情況應根據種植區域實際情況多次開展研究后推廣，從而改善山西省作物種植區劃，實現一年兩熟種植制度，提升經濟效益。