播期、密度和施肥水平對糯高粱黔高7號產量及構成因素的影響

周棱波+汪燦+張國兵

摘要：采用5因素5水平的二次通用旋轉組合設計，研究播期、密度以及氮、磷、鉀施用量對糯高粱黔高7號產量及其構成因素的影響。結果表明，播期以及氮、磷施用量對產量和穗粒數有顯著影響；密度以及鉀施用量對產量和穗粒數影響不顯著；播期、密度以及氮、磷施用量對千粒質量有顯著影響，鉀施用量對千粒質量影響不顯著；隨播期的推遲、密度及施肥量的增加，產量、穗粒數和千粒質量均表現為先升后降的趨勢。在5個因素中，播期與氮施用量、氮施用量與磷施用量、氮施用量與鉀施用量之間的交互作用對產量有顯著影響；播期與氮施用量、氮施用量與鉀施用量之間的交互作用對穗粒數有顯著影響；播期與氮施用量、密度與氮施用量、氮施用量與鉀施用量之間的交互作用對千粒質量有顯著影響。5個因素與產量、穗粒數、千粒質量之間的回歸關系極顯著，擬合程度較高，可用于實際生產預測。同時滿足黔高7號產量大于6 300.00 kg/hm2、穗粒數高于4 500.00粒，千粒質量大于24.00 g，農藝方案為4月15—20日播種、密度為13萬～17萬株/hm2、施氮61.7～82.1 kg/hm2、施P2O5 76.1～104.1 kg/hm2、施K2O 61.9～82.6 kg/hm2。

關鍵詞：播期；密度；施肥水平；糯高粱；產量；產量構成

中圖分類號： S514.04 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）01-0084-05

高粱（Sorghum bicolor L. Moench）是世界上最重要的谷類作物之一，其產量僅次于玉米、小麥、水稻和大麥[1]。高粱抗旱性強，適應性廣，是釀造白酒的主要原料，糯高粱是四川、貴州、重慶地區各名優白酒廠家的首選原料[2]。黔高7號是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，是豐產性好、適應性強、成熟期早、抗性強、品質優良的醬香型白酒專用糯高粱品種，于2009年通過貴州省農作物品種審（鑒）定委員會鑒定。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，其產量水平較低，增產潛力未能得到充分發揮。為實現良種與良法配套，本試驗采用二次通用旋轉組合設計，研究播期、密度、氮、磷、鉀施用量對黔高7號產量及其構成因素的影響，以期為黔高7號高產栽培的最佳種植方案提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為糯高粱黔高7號；供試肥料為氮肥（N≥46%的尿素）、磷肥（P2O5≥12%的過磷酸鈣）、鉀肥（K2O≥53%的硫酸鉀）。

1.2 試驗設計

試驗于2013—2015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，有機質含量 21.61 g/kg，堿解氮含量75.68 mg/kg，速效磷含量 3.05 mg/kg，速效鉀含量 95.67 mg/kg，pH值 5.08；地力均勻。采用5因素5水平的二次通用旋轉組合設計，試驗因素為播期（x1）、密度（x2）、氮肥施用量（x3）、磷肥施用量（x4）、鉀肥施用量（x5），試驗因素水平見表1。試驗共32個小區，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，隨機區組排列，試驗地四周播種3行作為保護行，磷肥、鉀肥作為底肥一次性施入，氮肥按50%作為底肥、50%作為追肥，于拔節期進行追肥，其他田間管理同常規大田。

1.3 測定項目

待籽粒80%～90%成熟時，對每個小區進行單獨收獲，脫粒風干后稱質量、計產，然后折合成單位面積產量；于收獲前3 d在每個小區的中間條帶隨機選擇5株生長正常的植株，測定其穗粒數和千粒質量。

1.4 數據分析

由于2013—2014年2年數據無顯著差異（P>0.05），因此用2年平均值進行統計分析。用Excel 2003和Surfer 8 軟件整理數據和作圖，用DPS v 3.01專業版軟件，按二次通用旋轉組合試驗設計的標準分析。建立數學模型并對回歸方程進行顯著性檢測；模型經檢測顯著后，進行主效應、交互效應分析和尋找最優方案。

2 結果與分析

2.1 產量與產量構成因素的關系

試驗結構矩陣及試驗結果見表2。相關分析表明，產量與穗粒數（r=0.974）、千粒質量呈極顯著正相關（r=0.973）。

2.2 產量對播期、密度及施肥量的響應

建立5個因素與黔高7號產量的回歸方程：y=6 793.25+228.56x1+56.89x2-100.33x3-144.09x4-3071x5-226.45x12-135.70x22-162.64x32-207.70x42-229.97x52+17.03x1x2+119.96x1x3-38.96x1x4-81.86x1x5-57.92x2x3+29.79x2x4-36.84x2x5+121.52x3x4+13809x3x5+73.78x4x5，確定系數為0.812。方程的F檢驗P值為0.001 7（<0.01），失擬項檢驗不顯著（P=0.217 2>005），說明模型的預測值與實際值吻合較好。得到產量大于6 300.00 kg/hm2的113個方案中各個因子95%的分布區間是x1為0.260～0.501、x2為-0.134～0.134、x3為 -0.511～-0.179、x4為-0.561～-0.306、x5為-0.227～0.032，即播期為4月15—20日、密度為13萬～17萬株/hm2、施N 48.9～82.1 kg/hm2、施P2O5 65.9～104.1 kg/hm2、施K2O 61.8～82.6 kg/hm2。

播期（P<0.000 1）、氮（P=0.021 9）、P2O5（P=0.002 8）對產量有顯著影響，密度（P=0.158 5）、K2O（P=0.431 4）的影響不顯著。由各一次項回歸系數絕對值的大小可判斷其影響為播期>磷>氮>密度>鉀。由圖1-a可知，在設計范圍內，黔高7號產量隨播期的推遲呈先迅速增加后緩慢降低的趨勢；隨密度的增加，呈先緩慢上升后緩慢下降的對稱拋物線變化；氮、P2O5的影響相似，均隨肥料的增加而緩慢增長，當施肥水平超過一定值后開始迅速下降；隨施鉀量的增加，黔高7號產量呈現先迅速上升后迅速下降的對稱拋物線變化。

播期與氮（P=0.024 5）、氮與P2O5（P=0.023 0）、氮與K2O（P=0.012 1）之間均存在顯著的交互作用。從圖2-a可以看出，當密度、P2O5、K2O固定在0水平時，在早播情況下，產量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在遲播情況下，產量隨施氮量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在低氮水平下，產量隨播期的推遲呈先迅速增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，產量隨播期的推遲呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢。從圖2-b可以看出，當播期、密度、K2O固定在0水平時，在低氮水平下，產量隨施磷量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，產量隨施P量的增加呈先迅速增加后迅速下降的趨勢；在低磷水平下，產量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高磷水平下，增施一定量的氮肥能使產量增加。從圖2-c可以看出，當播期、密度、P2O5固定在0水平時，在低氮水平下，產量隨施鉀量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，產量隨施鉀量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在低鉀水平時，產量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高鉀水平時，產量隨施氮量的增加呈，先迅速增加后迅速下降的趨勢。

2.3 穗粒數對播期、密度及施肥量的響應

建立5個因素與黔高7號穗粒數的回歸方程：y=4 779.59+212.14x1+40.28x2-108.76x3-127.57x4-5574x5-218.72x12-127.88x22-154.85x32-199.95x42-222.25x52+42.04x1x2+157.58x1x3-64.00x1x4-69.44x1x5-[JP]20.48x2x3+4.82x2x4-24.38x2x5+84.14x3x4+16323x3x5+61.36x4x5，確定系數為0.739。方程的F檢驗P值為0.002 4（<0.01），失擬項檢驗不顯著（P=0.359 8>005），說明模型的預測值與實際值吻合較好。得到穗粒數多于4 500.00粒的35個方案中各個因子95%的分布區間是x1為0.292～0.622、x2為-0.224～0.224、x3為-0.382～0097、x4為-0.500～-0.186、x5為-0.269～0.098，即播期為4月15—20日、密度為12萬～18萬株/hm2、施N 61.7～109.7 kg/hm2、施P2O5 75.0～131.4 kg/hm2、施K2O 58.5～87.8 kg/hm2。

播期（P<0.000 1）、N（P=0.023 9）、P2O5（P=0.010 6）對穗粒數有顯著影響，密度（P=0.353 1）、K2O（P=0.206 6）的影響不顯著。由各一次項回歸系數絕對值的大小可判斷其影響為播期>磷>氮>鉀>密度。從圖1-b可知，在設計范圍內，黔高7號穗粒數隨播期的推遲呈先迅速增加后緩慢降低的趨勢；隨密度的增加呈先緩慢上升后緩慢下降的對稱拋物線變化；氮、P2O5的影響相似，均隨肥料的增加而緩慢增長，當施肥水平超過一定值后開始迅速下降；隨施鉀量的增加，黔高7號穗粒數呈現先迅速上升后迅速下降的對稱拋物線變化。

播期與氮（P=0.010 1）、氮與K2O（P=0.008 3）之間均存在顯著的交互作用。從圖2-d可以看出，當密度、P2O5、K2O固定在0水平時，在早播情況下，穗粒數隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在遲播情況下，穗粒數隨施氮量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在低氮水平下，穗粒數隨播期的推遲呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，穗粒數隨播期的推遲呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢。從圖2-e可以看出，當播期、密度、P2O5固定在0水平時，在低氮水平下，穗粒數隨施鉀量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，穗粒數隨施鉀量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在低鉀水平下，穗粒數隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高鉀水平下，穗粒數隨施氮量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢。

2.4 千粒質量對播期、密度及施肥量的響應

建立5個因素與黔高7號千粒質量的回歸方程：y=2443+0.77 x1+0.30 x2-0.29 x3-0.46 x4-0.03 x5-0.87 x12-0.53 x22-0.63 x32-0.80 x42-0.88 x52+0.19 x1x2+0.57 x1x3-0.02 x1x4-0.18 x1x5-0.34 x2x3-001x2x4-026 x2x5+0.33 x3x4+0.39 x3x5+0.15 x4x5，確定系數為0856。方程的F檢驗P值為0.003 2（< 0.01），失擬項檢驗不顯著（P=0.1689>0.05），說明模型的預測值與實際值吻合較好。得到穗粒數大于24.00 g的58個方案中各個因子95%的分布區間是x1為0.222～0.537、x2為-0.124～0197、x3為-0.440～-0.043、x4為-0.493～-0.197、x5為-0.226～0089，即播期為4月15—20日、密度為13萬～18萬株/hm2、施N 56.0～95.7 kg/hm2、施P2O5 76.1～120.5 kg/hm2、施K2O 61.9～87.1 kg/hm2。

播期（P<0.000 1）、密度（P=0.042 2）、氮（P=0.044 1）、P2O5（P=0.004 6）對千粒質量有顯著影響，K2O（P=0.805 3）的影響不顯著。由各一次項回歸系數絕對值的大小可判斷其影響為播期>磷>密度>氮>鉀。從圖1-c可知，在設計范圍內，黔高7號千粒質量隨播期的推遲呈先迅速增加后緩慢降低的趨勢；隨密度的增加呈先緩慢上升后緩慢下降的非對稱拋物線變化；N、P2O5的影響相似，均隨肥料的增加而緩慢增長，當施肥水平超過一定值后開始迅速下降；隨施鉀量的增加，黔高7號千粒質量呈現先迅速上升后迅速下降的對稱拋物線變化。

播期與氮（P=0.003 9）、密度與氮（P=0.023 3）、氮與鉀（P=0.030 5）之間均存在顯著的交互作用。從圖2-f可以看出，當密度、P2O5、K2O固定在0水平時，在早播情況下，千粒質量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在遲播情況下，千粒質量隨施氮量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在低氮水平下，千粒質量隨播期的推遲呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，千粒質量隨播期的推遲呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；從圖2-g可以看出，當播期、P2O5、K2O固定在0水平時，在低密度下，千粒質量隨施氮量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在高密度下，千粒質量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在低氮水平下，千粒質量隨密度的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在高氮水平下，千粒質量隨密度的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；從圖2-h可以看出，當播期、密度、P2O5固定在0水平時，在低氮水平下，千粒質量隨施鉀量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高氮水平下，千粒質量隨施鉀量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢；在低鉀水平時，千粒質量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢；在高鉀水平時，千粒質量隨施氮量的增加呈先迅速增加后緩慢下降的趨勢。

2.5 糯高粱黔高7號農藝措施的優化

對黔高7號高產和高產構成農藝方案進行數學中的交集運算，得到在本試驗條件下，同時滿足產量大于 6 300.00 kg/hm2、穗粒數高于4 500.00粒、千粒質量大于2400 g的農藝方案為4月15—20日播種、密度為13萬～17萬株/hm2、施N 61.7～82.1 kg/hm2、施P2O5 761～104.1 kg/hm2、施K2O 61.9～82.6 kg/hm2。

2.6 糯高粱黔高7號農藝措施的驗證

為了進一步對2013—2014年篩選的最佳農藝方案進行驗證，在對播期為4月15—20日、密度為13萬～17萬株/hm2、施氮 61.7～82.1 kg/hm2、施P2O5 76.1～104.1 kg/hm2、施K2O 61.9～82.6 kg/hm2的條件下，于2015年選用面積為9 m2（3 m × 3 m）的3個小區，獲得黔高7號平均產量為6932.13 kg/hm2、穗粒數為4 932.56粒、千粒質量為25.98 g。同時種植了0水平9 m2（3 m × 3 m）的3個小區，得到3個0水平小區平均產量為 6 783.95 kg/hm2、穗粒數為4 793.23粒、千粒質量為 25.02 g。最佳水平組合的產量、穗粒數、千粒質量分別比0水平組合增加2.18%、2.91%、3.84%。進一步驗證了模型的實用性。

3 討論與結論

高粱產量決定于單位面積穗數、穗粒數和千粒質量的乘積，栽培措施以達到該乘積最大值為目的。單位面積穗數主要反映群體的密植幅變，穗粒數和千粒質量則反映群體內個體生長發育狀況[3]。劉貴鋒等研究表明，高粱產量與穗粒數、千粒質量高度相關[4]；薛亞光等在水稻上的研究表明，在高產高效栽培條件下增加穗粒數是增加水稻產量的重要措施[5]。本研究結果表明，黔高7號產量與穗粒數和千粒質量均呈極顯著正相關。說明大幅度擴大產量庫容（增加總粒數）是實現黔高7號高產的前提，與前人研究認為“擴大庫容主要是通過穩定穗數、增加粒數”的觀點[6]一致。

適宜播期是栽培高粱的關鍵措施之一。播種過早，土壤溫度低，降低出苗率；播期過晚，積溫不足導致不能正常生長發育，最終導致高粱產量的下降。吉春容等研究表明，由于播期不同，對高粱生育期、葉片光合特性、產量及其構成因素有較大影響[7]；董世磊等研究表明，高粱產量、穗粒數和千粒質量隨播期的推遲呈下降的趨勢[8]。本研究結果表明，播期對黔高7號產量、穗粒數和千粒質量均有顯著影響，且均隨播期的推遲呈下降趨勢。在研究的5個因素中，播期對產量、穗粒數、千粒質量的影響均大于其他4個因素，說明適時播種是保證高粱高產的前提。

合理密植利于緩沖個體與群體間的矛盾，并利于穗粒數和粒質量的協調發展[4]。王勁松等研究表明，隨著密度增加，高粱產量先增加后降低，穗粒數顯著增加，而千粒質量影響不顯著[9]；劉天朋等研究表明，隨著密度增加，高粱產量先增加后降低，穗粒數和千粒質量顯著減少[10]。本研究結果表明，密度對產量和千粒質量有顯著影響，而對穗粒數的影響不顯著，說明密度主要通過影響千粒質量進而影響產量。此外，隨著密度的增加，黔高7號產量、穗粒數、千粒質量均表現為先增加后降低的趨勢，這是由于密度較小時，植株間雖互相影響較小，但光、熱、氣等資源未充分利用，產量不高；當密度開始增大時，植株分布合理，地力和光能均可充分利用，使作物生長好、產量高；而隨著密度的進步增大，植株對地力和光能等的競爭過于激烈，不能滿足生長所需，導致植株出現衰弱現象，從而影響到穗粒數和千粒質量，導致產量降低。

有關氮、磷、鉀施肥水平對作物產量影響的相關研究很多，但受土壤肥力、氣候差異等因素影響，結果不盡相同。眾多研究表明，氮為作物所需的首要元素，而磷、鉀元素則是在作物滿足氮的基礎上追求進一步高產的必需[11-13]。劉天朋等研究表明，高粱產量、穗粒數、千粒質量隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢[10]；賈東海等研究表明，高粱產量、穗粒數、千粒質量隨施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢[14]。本研究結果表明，氮和磷對黔高7號產量、穗粒數、千粒質量均有顯著影響，而鉀對產量、穗粒數、千粒質量的影響均不顯著，其影響以磷為主，氮、鉀次之。產量、穗粒數、千粒質量均隨施肥水平的增加呈現先增加后降低的趨勢。因此，施肥水平一定要與所追求的產量水平相協調。本研究中氮與磷、氮與鉀之間的互作對黔高7號產量有顯著影響。在低磷水平時，產量隨施氮量的增加呈先緩慢增加后迅速下降的趨勢，說明在低磷條件下應控制氮的過量施用。在氮充足時，增施一定量的磷肥能增加產量，說明氮對磷有促進作用。磷與鉀之間的交互作用對產量影響不顯著。在低氮水平下，增施鉀肥能增加產量，說明應配合施鉀。由此可見，黔高7號合理施肥的主要措施以磷為主，通過增磷補氮，以氮促磷，配合施鉀，才能增產增收。

播期、密度、氮、磷、鉀及其交互作用對黔高7號產量、穗粒數、千粒質量有一定影響，要獲得高產需適時播種、合理密植、適當施肥，既要使單位面積有最大限度的株數，又要使單株能充分利用水、肥、光、熱等條件。在本試驗條件下，推薦同時滿足黔高7號產量大于6 300.00 kg/hm2、穗粒數高于 4 500.00粒、千粒質量大于24.00 g農藝方案為4月15—20日播種、密度為13萬～17萬株/hm2、施氮 61.7～82.1 kg/hm2、施P2O5 76.1～104.1 kg/hm2、施K2O 61.9～82.6 kg/hm2。

參考文獻：

[1]Xin Z，Aiken R，Burke J. Genetic diversity of transpiration efficiency in sorghum[J]. Field Crops Research，2009，111（1/2）：74-80.

[2]盧慶善，丁國祥，鄒劍秋，等. 試論我國高粱產業發展——二論高粱釀酒業的發展[J]. 雜糧作物，2009，29（3）：174-177.

[3]楊艷君，郭平毅，曹玉鳳，等. 施肥水平和種植密度對張雜谷5號產量及其構成因素的影響[J]. 作物學報，2012，38（12）：2278-2285.

[4]劉貴鋒，白文斌，趙建武，等. 旱地不同種植密度對中晚熟矮稈高粱品質農藝性狀及產量的影響[J]. 農學學報，2012，2（5）：32-35.

[5]薛亞光，陳婷婷，楊 成，等. 中粳稻不同栽培模式對產量及其生理特性的影響[J]. 作物學報，2010，36（3）：466-476.

[6]楊建昌，王 朋，劉立軍，等. 中秈水稻品種產量與株型演化特征研究[J]. 作物學報，2006，32（7）：949-955.

[7]吉春容，鄒 陳，范子昂，等. 甜高粱不同播期下光合特性的變化及其與氣象因子的關系[J]. 中國農學通報，2013，29（33）：135-140.

[8]董世磊，曹 禹，孫 娜，等. 不同播期、種植密度對新高粱3號產量的影響[J]. 遼寧農業科學，2013（6）：22-25.

[9]王勁松，楊 楠，董二偉，等. 不同種植密度對高粱生長，產量及養分吸收的影響[J]. 中國農學通報，2013，29（36）：253-258.

[10]劉天朋，趙甘霖，倪先林，等. 不同種植密度和施氮量對“瀘糯8號”產量的影響[J]. 中國農學通報，2013，29（30）：112-117.

[11]Baethgen W E，Christianson C B，Lamothe A G. Nitrogen fertilizer effects on growth，grain yield，and yield components of malting barely[J]. Field Crop Research，1995，43：87-99.

[12]Lewandowski I，Kauter D. The influence of nitrogen fertilizer on the yield and combustion quality of whole grain crops for solid fuel use[J]. Industrial Crops and Products，2003，17（2）：103-117.

[13]Sharma A R，Mittra B N. Effect of combination of organic materials and nitrogen fertilizer on growth，yield and nitrogen uptake of rice[J]. Journal of Agricultural Science，1988，111：495-501.

[14]賈東海，王兆木，林 萍，等. 不同種植密度和施肥量對新高粱3號產量及含糖量的影響[J]. 新疆農業科學，2010，47（1）：47-53. 浦惠明，高建芹，龍衛華，等. 適合機械作業的雜交油菜品種寧雜21號的經濟與植株性狀[J]. 江蘇農業科學，2017，45（1）：89-92.