地膜覆盖对杂交谷生长发育及农艺性状的影响

郭大辛，郭平毅，原向阳，杨慧杰

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)



地膜覆盖对杂交谷生长发育及农艺性状的影响

郭大辛，郭平毅*，原向阳，杨慧杰

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

摘要：为研究地膜覆盖及其它栽培技术对杂交谷生长发育进程及相关农艺性状的影响，设计覆膜穴播、精量条播、穴播3种栽培技术处理的田间试验。结果表明：覆膜处理在全生育期内的干物质积累速率较穴播和条播处理平均高出30.23%和22.51%，全生育期内SPAD值较穴播和条播处理平均高出12.31%和8.40%，并且加快了谷子前期株高的生长速率。在相关农艺性状的表现中，覆膜处理主要通过增加有效分蘖数来提高产量，较穴播和条播处理分别增加49.97%和78.57%，产量分别增加21.14%和12.87%，根重分别高出19.28%和10.71%。在其它农艺性状的表现中，覆膜与不覆膜处理都随着群体的自动调节产生规律性的变化。试验结果可为杂交谷栽培技术提供理论参考和实践依据。

关键词：杂交谷；地膜覆盖；生长发育；农艺性状

杂交谷是近年来我国谷子产业中的新热点，是由河北省张家口市农科院采用谷子光(温) 敏不育两系法研制而成的系列谷子品种，具有节水高产、适应性强、耐贫瘠、抗旱等优良品质。其中张杂谷10号为新推出品种，具有稳产性好、抗病、抗倒、米质优良等优点。而水肥要求条件高，分蘖能力强也是该品种的生产特点。

地膜覆盖栽培技术在玉米、小麦、薯类、棉花等粮经作物和蔬菜作物中普遍应用，具有改善作物温光条件、优化作物生长发育环境、提高作物产量等优点，该技术的广泛应用促进了我国农业生产的巨大发展[1,2]。吴国忠等首先将地膜覆盖应用于谷子栽培。此后，大量研究结果表明谷子地膜覆盖促进了植株的生长发育以及相关农艺性状的表现，具有明显的增产、增收效果[3~6]。研究表明：地膜覆盖后，谷子单株干物质日积累量较露地增加0.20 g，单株干物质积累量较露地多13 g，单株穗重较露地谷子增加7~12 g，出谷率提高2.3%~3.6%[7]。谷子覆膜植株较露地植株株高增加3.4~31.4 cm，茎粗增加0.08~0.19 cm，穗增长0.6~8.8 cm[8~10]。谷子苗期覆膜比露地单株根数多10.8条，增加了67%，单株根重增加0.13 g，增加了3.2倍[7]。覆膜穴播和垄膜覆盖膜侧沟播谷子穗重增长速率较露地分别提高21.4%和7.6%，干物质最大的积累速率较露地高56.4%和33.6%[11]。寿阳平膜穴播试验较露地增产1 194.0 kg·hm-2[11]。宁夏平膜穴播试验谷粒和谷草分别较露地增产18.8%~20.6%和2.2%~11.9%[12]。张杂谷在露地平种、垄膜沟植、平膜播种3种处理下，灌浆期的SPAD值依次升高[13]。此外，随着科学技术的不断发展，许多新技术被应用到谷子栽培中，而精量条播便是近来为解决谷子间苗难，种子浪费严重等问题而研发的新型栽培技术。

当前关于杂交谷覆膜栽培与新型或传统栽培技术相比下的生长发育特点以及相关农艺性状表现的研究还较少。因此，结合杂交谷的品种特点设计本试验，旨在为杂交谷的配套栽培技术提供理论参考和实践依据。

1材料与方法

1.1　试验材料

供试谷子品种为张杂谷10号，是由张家口农科院选育的高产、优质杂交种。

1.2　试验设计

试验于2015年5-10月在山西农业大学创新园区进行，土地肥力中等，土壤类型为碳酸盐褐土。采用随机区组设计，3种处理：覆膜穴播，精量条播,穴播，设置5次重复，小区面积10 m2，共15个小区。播前施肥：N∶P2O5∶K2O为18∶7∶5，用量：900 kg·hm-2。留苗密度为39万株·hm-2，田间管理一致，水浇地。

1.3　测定项目与方法

地上部干重测定：播种后每隔20 d采样，去根并测定地上部干重。方法：在烘箱105 ℃温度下，杀青约30 min，然后降至80 ℃烘干至恒重。

农艺性状测定：播种后每隔7 d测定株高变化至成熟期。植株成熟后在各小区随机采集10株样本，测定其株高、茎粗、穗粗、穗长、穗重、出谷率等。并取完整样本根部，清水洗净后，晾干测定根重。产量按各小区实收测定。

叶绿素含量(SPAD值)测定:全生育期测定，采用SPAD-502便携式叶绿素测定仪，每个小区随机夹取完好无损的30片谷子旗叶进行测定。

1.4　数据处理

试验数据采用DPS 6.5软件进行方差分析，利用Duncan新复极差法进行多重比较。

2结果与分析

2.1　不同处理对干物质积累的影响

生育期内各处理的干物质积累见图1。从图1可知，各处理的干物质积累呈Logistic曲线变化。覆膜处理在生育期内各个阶段的干物质积累速率都显著高于不覆膜处理，平均达到185.99 kg·hm-2·d-1，高出穴播和条播处理30.23%和22.51%。而且在谷子多中心生长发育的关键时期(孕穗期)以及籽粒质量的决定时期(灌浆期)干物质积累速率都有较大幅度提高：40~60 d(孕穗期)阶段内提高最多，达到159.75 kg·hm-2·d-1，较穴播和条播处理高出172.20%和68.07%。80~100 d(灌浆期)阶段内平均干物质积累速率为174.42 kg·hm-2·d-1，较穴播和条播处理高出29.78%和10.11%。而条播处理在生育期内各个阶段的干物质积累量和积累速率也都显著高于穴播处理。最后至成熟末期，各处理间的地上部干物质积累量都达到显著差异，这说明覆膜和条播处理相对穴播处理的增产都是建立在更高生物产量增加的基础之上。

图1　不同处理地上部干重变化Fig.1　Change of aboveground biomass under different treatments

2.2　不同处理对株高生长变化的影响

不同处理对株高生长变化的影响见图2。从图2可以看出，7月21日前，各处理株高增长趋势基本一致，覆膜处理的日均生长速率分别高出穴播和条播处理8.31%和2.29%。随后条播处理的株高生长速率高于覆膜和穴播处理，继续增高。至8月18日左右覆膜处理达到最大值150.5 cm，而穴播和条播处理则在8月25日左右达到最大值，分别为145.5 cm和154 cm。覆膜与不覆膜处理相隔7 d左右，株高分别前后达到最大值，这说明了地膜覆盖对作物生长的形态建成有较大的影响, 促进了作物生长,提前了作物生育进程。8月25日左右各处理株高开始下降，最后至成熟末期，各处理间株高没有显著差异。

图2　不同处理株高生长变化Fig.2　Growth change of plant height under different treatments

2.3　不同处理对各生育期SPAD值的影响

叶绿素是影响光合作用的重要因素，是吸收、传递、转化光能的主要物质[14]。而地膜覆盖对杂交谷各个生育期内叶绿素影响的试验报道还非常少。从图3可知，覆膜处理的SPAD值较穴播和条播处理在各生育期均有显著提高，全生育期分别平均提高13.33%和8.40%。而且在灌浆成熟期提高最多，分别提高17.89%和10.02%，这为灌浆期籽粒质量和产量的提高提供了条件。条播较穴播处理生育前中期SPAD值没有显著差异，而在抽穗期和灌浆成熟期分别显著高出穴播处理8.05%和7.16%。这为条播相对穴播处理的产量增加，提供了生理基础。

注：柱上不同字母分别表示处理间差异达5%水平。下同。Note：Different letters above bars indicate significantly different among treatment at the5% probability levels，respectively图3　不同处理生育期内SPAD值变化Fig.3　Change of SPAD values in growing stage under different treatments

2.4　不同处理对根重等农艺性状的影响

测定了不同处理对根重、茎粗、穗粗、穗长、穗重、穗数、出谷率和产量等8个农艺性状的的影响，结果见表1。从表1可以看出，地膜覆盖促进了谷子根系生长，增加了作物群体根重。覆膜处理根重较穴播和条播处理分别高出19.28%和10.71%。条播处理较穴播和覆膜处理茎粗分别高出4.71%和6.53%，穗粗分别高出22.28%和16.16%，穗长分别高出14.12%和18.19%。

而覆膜处理的穗重虽低于穴播和条播，但有效分蘖数(穗数)较穴播和条播处理分别增加49.97%和78.57%，产量增加21.14%和12.87%。这说明地膜覆盖下的张杂谷10号主要是通过增加有效分蘖数而提高产量。各处理间出谷率没有显著差异。

表1　不同处理对农艺性状的影响

注：同列数据后不同字母表示在0.05水平上差异显著。

Note：Values followed by different letters within a column are significantly different at the 0.05 levels.

3结论与讨论

作物生长发育分析研究法是作物栽培学中的常用方法，通过研究分析植株的干物质积累、植株生育期内的生长情况等数据指标，以及结合最终各处理方法的农艺性状表现，最后评估各种栽培措施及技术的作用和优劣[15]。

生物产量的提高是产量提高的基础。本试验研究发现，地膜覆盖促进了杂交谷的干物质积累以及积累速率，尤其在谷子生长的各个关键时期提高尤为明显，这保证了产量源的充足，为产量库的形成和充实奠定物质基础。株高是谷子主要的农艺经济性状之一，是谷草产量的重要组成部分[16]。由于生育前期地膜覆盖的增温效应较明显，所以覆膜处理的株高生长速率较不覆膜处理在中前期较高，而至中后期与其他处理接近。其次也可以看到覆膜处理的绿苗高度在140 cm以上的天数较条播和穴播处理多出3~5 d，这使得植株获得了更多的光合作用时间，提高了作物群体的光合势，有利于灌浆期籽粒的生产。此外条播处理株高在中后期不断增加，绿苗株高最大值显著高于覆膜处理。这是因为覆膜处理较条播处理生物产量的增加，主要在于有效分蘖数的增加，而不是单株生物量的显著提升。而地膜覆盖促进杂交谷分蘖的具体原因尚不明确，这可能与品种特性有一定关系，但具体原因仍有待进一步分析。地膜覆盖下的杂交谷叶片生长也较旺盛，全生育期的叶绿素相对含量较不覆膜处理均有不同程度的提高，为作物高产提供了生理基础。而条播较穴播处理的叶绿素相对含量在生育前中期没有差异，而在中后期产生显著差异，说明条播较穴播可能有着更好的群体植株配置方式，有待进一步试验分析。

良好的根系是丰产的基础。地膜覆盖增加了谷子根系重量，为壮苗壮株、获得高产奠定了基础。韩浩坤[17]等研究表明单位面积有效穗数与株高呈负相关。试验中也发现，覆膜处理的株高较条播处理略有下降，但有效穗数有显著提高。这表明地膜覆盖下的杂交谷主要是通过增加有效分蘖数从而提高群体生物量和产量。作物在外界环境因素不断变化的条件下，能够调节自身的新陈代谢和同化产物的分配，实现群体的自动调节，使各个器官间比例协调[15]，这也是作物源、库、流协调变化的体现之一。而各处理间的茎粗、穗粗、穗长、穗重等农艺性状也随同化产物的动态变化产生各自不同的变化[18]，与吴秀兰等[19]做出的茎粗和穗长与穗重呈极显著正相关的相关性测定结果一致。各处理间出谷率没有显著差异，与董宝娣等研究结果一致[20]。此外，试验中条播处理较穴播处理的生长发育进程和部分主要农艺性状都有较好的表现，说明该技术比较适合杂交谷的栽培种值，可以进一步试验推广。

综上所述，地膜覆盖下较其他栽培技术促进了杂交谷的生长发育和农艺性状表现，并且体现出与普通谷不同的增产机理，这些都将为杂交谷高产栽培技术的发展提供理论参考和实践依据。

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(编辑：马荣博)

Effect of plastic mulching on growing development and agronomic traits of hybrid millet

Guo Daxin, Guo Pingyi*, Yuan Xiangyang, Yang Huijie

(CollegeofAgricultureShanxiAgricultureUniversity，Taigu030801，China)

Abstract:In order to analyze the effects of plastic mulching and other cultural techniques on growing development and agronomic traits of hybrid millet, field experiments were conducted by 3 treatments of cultivation techniques, mulched bunch planting, precision drilling, bunch planting. Results indicated that film-mulched treatment was higher than bunch planting and drilling treatments by an average of 30.23% and 22.51% in growth period, respectively, SPAD values were higher by an average of 12.31% and 8.40%, accelerating the growth rate of plant height at early stage as well. And for the representations of agronomic traits, film-mulched treatment improved the yield mainly by raising the tiller numbers, comparing with bunch planting and drilling treatments, increased by 49.47% and 78.57%,respectively,grain yield increased by 21.14% and 12.87%,root weight increased by 19.28% and 10.71%. Plastic-mulched and un-mulched treatments had regular changes with population autoregulation in other agronomic traits. The results would provide foundation in theory and practice on cultivation of hybrid millet.

Key words:Hybrid millet； Plastic mulching； Growing development； Agronomic traits

中图分类号：S515

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)02-0111-05

基金项目：国家自然科学基金(31301269)；国家科技支撑计划(2014BAD07B01-09)；山西省科技攻关项目(20150311016-2)；山西省重点研发项目(2015-TN-09)；山西省谷子产业技术体系(2015-06)

通讯作者：*郭平毅，教授，博士生导师，Tel: 0354-6286938;E-mail:pyguo126@126.com

作者简介：郭大辛(1991-)，男(汉)，山西长治人，硕士研究生，研究方向：作物化学调控与逆境生理

收稿日期：2015-12-07修回日期：2015-12-28