不同种植方式对张杂谷3号光合作用及干物质积累的影响

谢世兴，马宏臣，李萌萌，顾春雨，卢海博，冯莎莎

(1.河北北方学院 农林科技学院，河北 张家口 075000；2.河北省农产品食品质量安全分析检测重点实验室，河北 张家口 075000)

0 引 言

谷子[SetariaLtalica(L)Beauv]属于禾本科，黍族，狗尾草属[1]。谷子耐旱，适应于干旱、半干旱和半湿润区种植，是中国北方重要的粮食和饲草作物。谷子的营养价值较高，同其它作物相比，谷粒含有丰富的脂肪、维生素B1、B2、蛋白质和钙、铁等。谷子耐旱、耐贫瘠，在水资源短缺的情况下，谷子因其抗旱性强、营养价值高的特点有着其他作物无法替代的重要意义和作用[2-3]。

目前国内外在谷子的栽培、育种、选种等方面研究报道较多[4-6]，栽培措施研究主要从籽粒方面比较，整株生物量比较的研究较少。谷子产量的提高不仅需要品种的改良，而且还需要良种与良法配套，才能充分发挥良种的增产潜力。以往谷子品种在推广种植过程中通常是采用传统的种植方式，并不能获得最高的籽粒产量[7-9]。张杂谷是张家口市农业科学院根据光温敏两系法选育出的杂交谷子优良品种，张杂谷不仅节水、抗旱，而且产量高，使谷子从低产作物变成了高产作物，可以更好地保障粮食生产，丰富深加工产品种类[10-12]。因此，研究杂交谷子配套的种植模式，以提高谷子的籽粒产量，成为一项重要的研究内容[13-15]。本试验采用不同种植方式，对张杂谷3号干物质积累、叶面积、叶绿素、净光合速率、穗部性状及产量进行比较分析，以期确定张杂谷3号在张家口地区的最佳种植方式，为当地杂交谷子高产稳产的栽培技术提供理论与实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验在河北北方学院(南校区)实验农场进行。试验地前茬为马铃薯，土壤为砂壤土。地势平坦，肥力中等。耕作层有机质含量为27.1 g·kg-1，速效磷含量为43.22 mg·kg-1，速效钾含量为170.92 mg·kg-1。

1.2 试验材料

供试品种为张杂谷3号，由张家口市农业科学研究院提供。

1.3 试验设计

试验共设计3种种植方式：小行距20 cm，大行距50 cm(20 cm∶50 cm)，小行距20 cm，大行距40 cm(20 cm∶40 cm)和等行距25 cm(25 cm∶25 cm)。3个处理的小区面积分别为28 m2(10 m×2.8 m)、24 m2(10 m×2.4 m)、20 m2(10 m×2.0 m)。每个处理3次重复。

2019年5月15日播种，10月10日收获。播种时随施肥播种一体机施用复合肥750 kg·hm-2，(N∶P∶K=23∶8∶11)，孕穗期追尿素150 kg·hm-2，分别在幼苗出土、拔节期进行中耕培土，其他田间管理同当地生产田。

1.4 测定指标及方法

干物质测定：定苗后每个处理选取50株长势一致的植株进行挂牌，用于后续取样测定。分别于苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期进行干物质量测定，每个处理取5株，每次取样后称鲜质量，然后放入烘箱中105 ℃杀青30 min，后于80 ℃烘干至质量恒定，称干质量[13]。每个处理重复3次。

叶面积：每个小区随机选取5株挂牌的植株，利用手持式激光叶面积仪CI-203(美国CID公司)于谷子拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期进行测量，记录叶面积。

净光合速率：选择晴天，于9:00-11:00，利用Li-6400便携式光合作用仪(Lincoln,NE,USA)测定谷子叶片的净光合速率。拔节期测定谷子的旗叶，孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期测定棒下倒1叶。光合测定条件设定：光强为1 200 μmol·m-2·s-1，温度为28 ℃，相对湿度为70%，CO2浓度为380±10g·m-3[14-16]。

穗部性状：成熟期进行田间调查，每个处理从第3行第2株起连续取10穗，分别测量株高、穗长，同时进行病虫害情况调查；收获时从第3行第2株起连续取10穗进行室内考种，考查性状包括穗粗、穗重、穗码数。每小区取中间4行计产。

1.5 数据处理

用SPSS对试验数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植方式对张杂谷3号叶面积、叶绿素、净光合速率的影响

由表1可以看出，拔节期，3种不同种植方式下张杂谷3号的叶面积、叶绿素及净光合速率间差异不显著。至抽穗期，植株快速增长，20 cm∶40 cm的种植方式下，叶面积、叶绿素和净光合速率分别为4 508.72 cm2、52.3和24.6 μmol CO2m-2·s-1，显著高于20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm两种种植方式。20 cm∶40 cm的种植方式下，张杂谷3号的叶面积分别比20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm高出4.06%和14.72%，叶绿素分别高出23.93%和32.74%，净光合速率分别高出9.31%和24.24%。灌浆期20 cm∶40 cm的种植方式下，叶面积、叶绿素和净光合速率也表现出显著高于20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm两种种植方式。

表1 不同种植方式下张杂谷3号的叶面积、叶绿素及净光合速率

2.2 不同种植方式对张杂谷3号单株干物质积累量的影响

表2是不同种植方式对张杂谷3号单株干物质积累量的影响。结果表明，苗期3种不同种植方式间张杂谷3号干物质积累量无显著差异。从孕穗期开始，20 cm∶40 cm的种植方式干物质量显著高于20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm种植方式，孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期比20 cm∶50 cm的种植方式下干物质积累分别高出8.25%、8.25%、7.0%和14.96%，比25 cm∶25 cm的种植方式分别高出18.55%、15.59%、12.38%和18.22%。

表2 不同种植方式下张杂谷3号单株干物质积累量

2.3 不同种植方式对张杂谷3号穗部性状及产量的影响

表3是不同种植方式下张杂谷3号的穗部性状及产量。方差分析结果表明，3种不同种植方式下，20 cm∶40 cm穗粗为3.66 cm，显著高于20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm等行距，分别比其高出6.28%和12.84%。不同种植方式下穗重存在显著差异，20 cm∶40 cm的谷穗最重为106.15 g，显著高于20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm，分别比其高出18.54%和26.46%。不同种植方式下穗码数也存在显著的差异，大小顺序为20 cm∶40 cm>20 cm∶50 cm>25 cm∶25 cm。20 cm∶40 cm行距下的穗码数最多，显著高于25 cm∶25 cm。不同处理间穗长存在显著的差异，3种不同种植方式下的穗长由大到小排序为20 cm∶40 cm>20 cm∶50 cm>25 cm∶25 cm，20 cm∶40 cm的穗长最长，显著高于25 cm∶25 cm，比其高出8.06%。不同种植方式间株高无显著差异，说明3种不同种植方式间株高差别不大。方差分析结果表明，不同种植方式间产量存在显著的差异，3种不同种植方式的产量由大到小排序为：20 cm∶40 cm>20 cm∶50 cm>25 cm∶25 cm。20 cm∶40 cm的产量显著高于20 cm∶50 cm和25 cm∶25 cm，分别比其高出9.59%和14.38%。

表3 不同种植方式下穗部性状及产量

3 结 论

本试验通过研究不同种植方式对张杂谷3号光合作用、干物质及产量影响，结果表明，20 cm∶40 cm的种植方式最好，生长期植株代谢旺盛，收获产量最高。说明合适的种植方式可使谷子的产量增加，从而提高谷子的经济效益。

本研究只是针对张杂谷3号进行了不同种植方式的试验。张杂谷3号具有增产潜力大、综合性状优良、抗病、耐旱、抗倒伏、适应性强的特性。其他杂交谷子系列品种在20 cm∶40 cm种植方式下的光合作用及干物质积累特性有待后续研究。