种植密度对食用型向日葵光合生理特性与产量的影响

王海燕，崔 超，王海伟，王 靖，邸 娜，郑喜清

（河套学院，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

我国的向日葵生产主要以内蒙古自治区的种植面积最大。巴彦淖尔市是内蒙古自治区乃至全国最大的向日葵生产基地，2018 年全市向日葵种植面积和产量分别占内蒙古自治区的47.78% 和53.94%，分别占全国的29.25% 和31.92%[1-2]。向日葵作为北方特色经济作物之一，具有较高的食用价值。随着人们生活水平的提高和向日葵加工业的蓬勃发展，对向日葵产品的需求逐渐增长，正逐步发展成为我国一个新兴且充满朝气的特色产业，因此向日葵的生产就显得尤为重要，其产量定会为我国经济效益的推动带来十分关键的影响作用[3]。

由于向日葵具有植株高大，根深叶茂，生长迅速的生物特性，要求其在生产中必须做到合理密植，以保证群体结构与个体功能的协同增益，才能获得高产。因此，对向日葵进行耐密性及相关性状研究，有助于解决群体与个体之间的平衡关系[4-5]。密度过高或过低均会影响向日葵生产。大量研究发现，如果对向日葵冠层结构进行一定的改造，向日葵群体冠层结构内的各个组成器官的多少和相应的空间分布状态均会产生不同程度的变化，并最终影响作物群体的光合速率和产量[6-9]。

目前，我国市场上向日葵品种比较丰富且呈增多趋势，但主要种植品种仍以美国G101、T562、DW567、DW667、天葵公司KWS303 等油葵系列以及美国SH363、SH361 食葵系列为主。本研究选用巴彦淖尔地区主栽食葵SH361 品种开展耐密性及相关性状的研究，旨在了解和观察该品种在不同种植密度条件下的主要性状表现和产量状况，确定在巴彦淖尔市的气候和栽培条件下该品种的最佳种植密度，充分发挥品种的高产、优质潜力，为大田种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019 年在河套学院农学系农学试验站进行，位于巴彦淖尔市临河区远景村（E107°22′，N40°42′），该区海拔高度为1 042 m，属于温带半干旱大陆性气候，全年四季分明，风沙大，气候干燥，降雨量少较集中（年平均为138 mm），光照充足，平均年日照时数可达3 230 h，昼夜温差明显，平均气温6.8 ℃，无霜期130 d 左右，适宜各种作物生长。试验地前茬作物为向日葵，土地平坦，土壤肥沃，土壤类型为淤泥质壤土，0 ～30 cm 土壤耕层的有机质为33.1 g·kg-1，全氮1.98 g·kg-1，由于引黄自流灌溉，水源充足，因此适宜发展农、牧、林业。

1.2 试验材料与设计

供试材料为当地主栽食葵品种SH361。共设5 个密度处理：1.8×104，2.25×104，2.7×104，3.15×104和 3.6×104株·hm-2， 分 别 用D1、D2、D3、D4 和D5 表示，3 次重复，随机区组设计，共15 个小区。人工点播，每小区面积为45 m2，等行距种植，行距65 cm，栽培条件均以当地常规方式栽培，其他田间管理方式同大田生产。于2019 年6 月5 日播种，9 月24 日收获。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 产量的测定 采用小区试验测产方案，在成熟期首先测量小区面积，调查每个试验小区内的所有株数和花盘数，然后在每个小区内选取10 个花盘样品带回实验室，进行室内考种，并根据考种数据计算产量，产量=收获株数×单盘粒数×百粒重。

1.3.2 光合速率 于向日葵灌浆期选择晴朗无云的上午9：00—12：00，每个处理选择叶片大小一致、叶龄一致、无任何病虫害、无损伤、水分和营养状况良好的功能叶3 片，采用LI-6400（LI-COR 公司，美国）光合测定系统，采用开放式气路，光强设为 1 500 µmoL·m2·s-1，测定向日葵叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr），重复3 次，求平均值。

1.3.3 SPAD 值的测定 于向日葵灌浆期用手持式SPAD-502 型叶绿素计（日本美能达）测定叶片SPAD 值。每个小区取5 株进行测定，选取茎秆的倒一叶至倒九叶，每个叶片取15 个点，计算平均值并记录数据。

1.3.4 考种性状的测定 对带回室内的10 个花盘测量其单盘粒数、单盘粒重（g）、百粒重（g）和饱粒重（g），并计算结实率和籽仁率。

1.3.5 数据处理与分析 采用Excel 2010 和Sigmaplot14.0 软件进行数据整理、统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 种植密度对食用向日葵产量及产量构成因素的影响

由表1 可知，食用向日葵SH361 的产量表现为随密度的增加而增加，D1 密度下最低为283.88 kg·667 m-2，D5 密度下最高为378.88 ·667 m-2，相差33.46%；收获株数和结实率均表现在D2 密度下最低，分别为3 078 株·667 m-2和34.7%，D5 密度下最高分别为4 789 株·667 m-2和44.2%，分别相差55.54%和27.38%。而单盘粒数、单盘粒重和百粒重均表现在D1密度下最高。

2.2 种植密度对食用向日葵SPAD 值及光合特性的影响

2.2.1 种植密度对食用向日葵SPAD 值的影响 由图1 可知，随着种植密度的增加，向日葵叶片SPAD 值呈现先上升后下降的趋势，在D3 密度下SPAD 值达最大值，为48.1。在D1 密度下SPAD 值最小，与D3 密度相差12.6%，说明D3密度下叶片的光合能力最强，对作物产量形成具有十分重要的意义。

表1 不同种植密度下食用向日葵产量及产量构成

图1 不同种植密度对食用向日葵SPAD 值的影响

2.2.2 种植密度对食用向日葵光合特性的影响叶片光合速率降低是叶片衰老的主要生理表现，净光合速率（Pn）的高低基本上反映了叶片衰老程度和生理功能的好坏。表2 显示，在不同密度处理下，叶片Pn 随着种植密度的增加呈先降低后上升的趋势，在D5 密度下最大，为14.85 mol CO2·m2·s-1，与最小值相比高出12.24%。叶片光合作用较强，更适于后期进行干物质积累和提高粒重。

蒸腾速率和气孔导度二者呈正比，气孔导度直接影响着蒸腾速率。在不同种植密度处理下，叶片气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均随密度增加呈现先增后减的趋势，在D3 密度下最大，分别为0.16 mol·m-2·s-1、186.14 mol 和2.01 g·m-2·h-1，与最小值相比分别高14.29%，16.47%和6.91%。

表2 不同种植密度对食用向日葵叶片光合作用参数的影响

3 结论与讨论

种植密度是影响向日葵产量的重要因素之一，不同的种植密度会对群体形态、光合特性、生理特性及产量构成因素均有一定的影响[10]。

（1）在不同种植密度处理下，食用向日葵SH361 的产量和产量构成因素存在差异。随着种植密度梯度的增大，食用向日葵SH361 增产效果显著，最低密度与最高密度产量相差33.46%，较相关研究产量增幅偏大[9]；而收获株数和结实率均表现在D2 密度下最低，D5 密度下最高；单盘粒数、单盘粒重和百粒重均表现在D1 密度下最高。这与白凌风等[11-13]的研究结果基本相似。

（2）随着种植密度的增加，向日葵叶片SPAD 值、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均呈现先增后减的趋势，在D3 密度最大，光合能力最强；而叶片Pn 在D5 密度下最大，叶片光合作用较强，更适于后期进行干物质积累和提高粒重。这与王冀川等[14-16]的研究结果基本相似。