施氮量与种植密度互作对苦荞黑丰一号生长及产量的影响

田再芳，靳建刚

（山西省农业科学院右玉农业试验站，山西右玉 037200）

随着生活水平的提高，人们的保健意识越来越强，苦荞（Fagopyrum tataricum L.）作为极具保健价值的粮食作物日益受到消费者的喜爱[1]。苦荞具有生育期短、耐冷凉、耐瘠薄、适应性强等特性，在山西省旱作地区具有明显的地区优势和生产优势。右玉县位于山西省北部，属大陆性季风气候，具有半干旱气候特征，春、夏季短而少雨多晴，秋季天气温凉且昼夜温差较大，冬季长且寒冷干燥，适宜种植苦荞。目前，右玉县苦荞种植面积超过4 000 hm2。因此，苦荞产量的提高能够帮助当地农民实现增产增收。

研究表明，合理的施氮水平和种植密度是实现作物高产的重要前提，前人研究多针对小麦[2]、玉米[3]等作物。在荞麦的高产栽培技术方面，前人已有不少的研究，包括播种期、播量等对荞麦生长发育、农艺性状、品质及产量等的影响[4-5]，认为播期与作物产量形成有密切的关系。李春花等[6]、黄凯丰等[7]的研究结果表明，播期推迟对苦荞的生育期有明显影响，且播期提前或推迟均会降低产量；而杨明君等[8]研究认为，晋北地区无霜期短，应适时早播，以利于结实，增加产量。赵萍等[9]关于荞麦高产栽培最佳配方的研究认为，生育期长的晚熟品种，播种量为90 万株/hm2、施磷酸二铵300 kg/hm2为基肥是高产栽培的最佳组合配方。另有学者对不同种植密度下荞麦的产量及相关性状进行了研究，结果显示，在30 万～120 万株/hm2种植密度范围内，荞麦产量随密度增加而增加，当密度增加到150 万株/hm2时，产量则有所降低。马祥等[10]研究认为，随着施氮量的增加，荞麦在产量和品质上均表现出先上升后下降的趋势，在施氮量为90 kg/hm2时为最佳施氮量。

目前，关于苦荞施氮量与种植密度互作模式的研究较少，且在苦荞的栽培过程中，施肥、密度等因素对其产量有较大的影响，不同地区因气候条件、土壤环境差异较大，对苦荞的栽培技术也提出了不同的要求。因此，本试验选择山西省右玉县种植面积最大的苦荞品种黑丰一号为供试材料，在大田生产条件下，研究不同施氮量和种植密度互作对苦荞生长及产量的影响，旨在为右玉县苦荞生产选择最佳的施氮量和密度互作模式。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试苦荞品种为黑丰一号。

1.2 试验方法

试验于2018年在山西省农业科学院右玉农业试验站试验基地进行。试验地地势平坦，肥力中等，灌溉方便，土质为沙壤土，前茬作物为马铃薯，试验田土壤养分基本状况见表1。苦荞生育期间总降水量为524.1 mm。试验采用二因素裂区设计，以施氮量为主区，设施纯氮75、120 kg/hm22 个水平，分别用N1、N2 表示；以播种密度为副区，设60 万、90 万、120 万株/hm23 个水平，分别用M1、M2、M3 表示，共6 个处理，重复3 次，田间随机排列，小区面积为20 m2。2018年5月22日整地施肥，基肥是腐熟的羊粪，施用量为30 t/hm2。5月24日播种，人工开沟条播。6月23日第1 次中耕，7月20日第2 次中耕。试验期间不进行追肥，同一管理措施均在同一天内完成。

1.3 测定项目

物候期观测包括出苗期、开花期、成熟期。地上部农艺性状包括株高、主茎分枝数，每小区随机选取10 株长势均匀的植株进行测定。成熟后按小区收获，测定其倒伏率。风干后测定籽粒实际产量。土壤水分利用率按照如下公式计算[11]：

WUE=Y/ETα

式中，WUE 为水分利用率［kg/（hm2·mm）］，Y 为籽粒产量（kg/hm2），ETα为作物生育期间实际耗水量（mm）。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2003、SPSS 21.0 进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量和种植密度互作对苦荞黑丰一号物候期的影响

由表2 可知，不同施氮量处理对黑丰一号的物候期产生了一定的影响，但总体影响并不大，仅有1 d 的差异，6 个不同处理对苦荞黑丰一号的生育天数影响不明显。

表2 不同施氮量和种植密度互作苦荞黑丰一号的物候期

2.2 不同施氮量和种植密度互作对苦荞黑丰一号地上部农艺性状的影响

由表3 可知，从株高来看，施纯氮75 kg/hm2水平下，株高随着种植密度的增加而增加，120 万株/hm2种植密度下，株高达到了最高，分别比60 万、90 万株/hm2增加了3.28%、2.58%。施纯氮120 kg/hm2水平下，株高随着种植密度的增加呈现先增加后降低的趋势，120 万株/hm2种植密度下，株高最低，为116.87 cm。6个处理间差异不显著（P＞0.05）。

从主茎分枝数来看，双因素互作综合比较，6 个处理下以施纯氮75 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合最多，为13.90 个；施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合次之，为13.60 个。施纯氮75 kg/hm2水平下，3 个处理间差异不显著（P＞0.05）；施纯氮120 kg/hm2水平下，3 个处理间差异不显著（P＞0.05）。

对于倒伏率而言，同一施氮水平下，无论低氮还是高氮处理，随着种植密度的增加，植株的倒伏率均呈现出先升高后降低的趋势。在施纯氮75 kg/hm2处理下，120 万株/hm2倒伏率最低，为3.83%，90 万株/hm2倒伏率最高，为6.97%，相差3.14 个百分点；3 个处理间差异未达到显著水平（P＞0.05）。在施纯氮120 kg/hm2处理下，90 万株/hm2倒伏率最高，为3.80%，120 万株/hm2倒伏率最低，为1.74%，相差2.06 个百分点；3 个处理间差异未达到显著水平（P＞0.05）。同一种植密度相比较，随着施氮量的增加，倒伏率均呈下降趋势。其中，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为60 万株/hm2的组合与施纯氮75 kg/hm2、种植密度为60 万株/hm2的组合相比，倒伏率降低3.10 个百分点；施纯氮120 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合与施纯氮75 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合相比，倒伏率降低3.17 个百分点；施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合与施纯氮75 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合相比，倒伏率降低2.09 个百分点。所有处理下，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合倒伏率最低，为1.74%，6 个处理间差异不显著（P＞0.05）。

表3 不同施氮量和种植密度互作苦荞黑丰一号地上部农艺性状

2.3 不同施氮量和种植密度互作对苦荞黑丰一号土壤水分利用率的影响

由图1 可知，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2处理土壤水分利用率最高，为2.70 kg（/hm2·mm），施纯氮75 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2处理其次，为2.63 kg（/hm2·mm），施纯氮120 kg/hm2、种植密度为60 万株/hm2处理最低，为2.17 kg（/hm2·mm）。同一施氮水平相比较，无论是低氮处理还是高氮处理，随着种植密度的增加，黑丰一号的土壤水分利用率均在增加。在施纯氮75 kg/hm2条件下，种植密度为120 万株/hm2时土壤水分利用率最高，比60 万株/hm2增加了15.86%，比90 万株/hm2增加了11.91%；120 万株/hm2处理与60 万、90 万株/hm2处理相比差异均达到显著水平（P＜0.05），90 万株/hm2处理与60 万株/hm2处理间差异不显著（P＞0.05）。在施纯氮120 kg/hm2条件下，种植密度为120 万株/hm2处理时土壤水分利用率依然 最 高，120 万 株/hm2比60 万 株/hm2增 加 了24.42%，比90 万株/hm2增加了10.20%；120 万株/hm2处理与60 万、90 万株/hm2处理相比均达到显著水平（P＜0.05），90 万株/hm2与60 万株/hm2处理间差异不显著（P＞0.05）。

同一种植密度相比较，除60 万株/hm2密度下，施纯氮120 kg/hm2处理下土壤水分利用率相较施纯氮75 kg/hm2降低了4.41%外，另外2 个种植密度90 万、120 万株/hm2，均随着施氮量的增加，土壤水分利用率也有所增加，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合比施纯氮75 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合增加了4.26%，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合比施纯氮75 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合增加了2.66%。

试验结果表明，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2处理下，黑丰一号土壤水分利用率最高；而无论是施纯氮75 kg/hm2水平还是施纯氮120 kg/hm2水平，黑丰一号土壤水分利用率均表现为120 万株/hm2>90 万株/hm2>60 万株/hm2，即2 个施氮水平下，种植密度为120 万株/hm2时土壤水分利用率最高。

2.4 不同施氮量和种植密度互作对苦荞黑丰一号产量的影响

由图2 可知，6 个处理下黑丰一号产量表现为：施纯氮75 kg/hm2、种植密度为60 万株/hm2的组合产量为1 304.07 kg/hm2，施纯氮75 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合产量为1 330.07 kg/hm2，施纯氮75 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合产量为1 494.07 kg/hm2；施纯氮120 kg/hm2、种植密度为60 万株/hm2的组合产量最低，为1 230.06 kg/hm2，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合产量为1 384.07 kg/hm2，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合产量最高，为1 504.08 kg/hm2。

同一施氮水平相比较，无论是低氮处理还是高氮处理，随着种植密度的增加，黑丰一号的产量也在增加。在施纯氮75 kg/hm2条件下，90 万株/hm2比60 万株/hm2产量增加了1.99%，120 万株/hm2比60 万株/hm2产量增加了14.57%，120 万株/hm2比90 万株/hm2产量增加了12.33%；120 万株/hm2与60万、90 万株/hm2处理相比差异均达到显著水平（P＜0.05），90 万株/hm2与60 万株/hm2处理间差异不显著（P＞0.05）。在施纯氮120 kg/hm2处理下，90 万株/hm2比60 万株/hm2产量增加了12.52%，120 万株/hm2比60 万株/hm2产量增加了22.28%，120 万株/hm2比90 万株/hm2产量增加了8.67%；120 万株/hm2与60 万、90 万株/hm2处理间差异均达到显著水平（P＜0.05），90 万株/hm2与60 万株/hm2处理间差异不显著（P＞0.05）。

同一种植密度相比较，除60 万株/hm2密度下，施纯氮120 kg/hm2产量比施纯氮75 kg/hm2降低了5.68%外，另外2 个种植密度90 万、120 万株/hm2，均随着施氮量的增加，产量也有所增加，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合比施纯氮75 kg/hm2、种植密度为90 万株/hm2的组合产量增加了4.06%，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合比施纯氮75 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合产量增加了0.67%。

试验结果表明，施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2处理下，黑丰一号产量最高；而无论是施纯氮75 kg/hm2水平还是施纯氮120 kg/hm2水平，黑丰一号产量均表现为120 万株/hm2>90 万株/hm2>60 万株/hm2，即2 个施氮水平下，种植密度为120 万株/hm2时产量最高。

3 讨论与结论

本试验2 个施氮水平、3 个种植密度条件下，苦荞黑丰一号的株高、主茎分枝数和倒伏率3 个性状各处理之间差异均未达到显著水平（P＞0.05）。随着施氮量的增加，氮肥能够促进作物地上部的生长，使其吸收更多阳光从而促进光合作用的进行[12-13]。随着种植密度的提高，作物单株对光温肥水等资源的争夺加剧，利于单株的生长，故而株高较高，在75 kg/hm2施氮量时，植株茎秆细弱、徒长，容易倒伏，从而造成减产。而施氮量和种植密度的增加，更利于群体生长，一定程度上缓解了植株的徒长和倒伏，降低了倒伏率，提高了作物产量，该结果与前人研究结果一致[3]。在试验所设的6 个处理中，以施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的处理苦荞植株倒伏率最低。

随着种植密度的增加，黑丰一号的土壤水分利用率也在增加。在施纯氮75、120 kg/hm2条件下，土壤水分利用率均表现为120 万株/hm2>90 万株/hm2>60 万株/hm2，即2 个施氮水平下，种植密度为120 万株/hm2时土壤水分利用率最高；120 万株/hm2与60 万、90 万株/hm2处理相比差异均达到显著水平（P＜0.05），90 万株/hm2与60 万株/hm2处理间差异不显著（P＞0.05）。所有处理下，以施纯氮120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2的组合土壤水分利用率最高。表明随着施氮量和种植密度的增加，土壤水分利用率也在增加，该结果与在燕麦上的研究结果相似[14]。因此，在灌水有限的地区，可通过适量增施氮肥来弥补水分不足造成的苦荞减产。

氮肥和种植密度作为重要的栽培因素，与作物的产量有着密切联系。研究表明，适宜的施氮量和合理的种植密度互作能够促进作物的生长发育，提高产量[15-16]。对于合理施氮量的研究目前学者们得出的结论不一，多数研究者提出苦荞的最佳施肥量为N（75.62 kg/hm2）、P（24.00 kg/hm2）、K（17.21 kg/hm2），种植密度为135 万株/hm2时可获得较高产量[10，17-19]。前人研究认为，施氮量与种植密度对作物产量的影响呈抛物线关系[20-21]。本试验与其结果不同，这可能与土壤自身肥力水平及种植地区生态环境不同有关，且本次试验的施氮量限定范围较窄，从而未能找到苦荞产量的峰值点，只呈现出逐步增长的趋势；且在氮肥的2 个水平下，种植密度120 万株/hm2处理苦荞的产量与60 万、90 万株/hm2处理差异均达到显著水平（P＜0.05），90 万株/hm2与60 万株/hm2处理间差异不显著（P＞0.05）。这也是下次试验的方向，可以考虑设置更宽范围的氮肥水平，以寻找到最适合当地苦荞黑丰一号生长的氮肥施用量，以实现高产。

本试验结果表明，施纯氮120 kg/hm2与75 kg/hm2相比较，120 kg/hm2处理苦荞产量明显较高；种植密度为120 万株/hm2时，产量与60 万株/hm2、90 万株/hm22 个密度水平相比明显偏高，并且差异均达到显著水平（P＜0.05）。本试验条件下，以施氮量120 kg/hm2、种植密度为120 万株/hm2处理，苦荞黑丰一号能获得较高的产量与较好的农艺性状，产量可达1 504.08 kg/hm2。

本试验仅限于对地上部农艺性状和产量进行了测定，未对氮素利用率进行研究，今后可以进一步研究施氮量与密度互作效应及其机制，以便寻求较佳的苦荞生产施氮量与密度互作栽培模式。