河套地区种植方式与密度对‘张杂谷19号’产量的影响

冯小磊，史高雷，张晓磊，赵治海，王晓明

（1张家口市农业科学院，河北张家口 075000；2国家谷子改良中心张家口杂交谷子分中心，河北张家口 075000）

0 引言

目前，干旱缺水是限制中国粮食稳产增产的主要因素之一，每年不同程度的旱灾使得国内农业生产遭受了巨大损失[1]。内蒙古河套平原地处干旱地区，年平均降雨量仅150 mm 左右，年蒸发量远大于降雨量[2]。河套平原农业用水主要来自黄河，每年生产粮食为445.0 万t，是内蒙古自治区乃至国内粮食主产区之一[3-4]。但是，自河套灌区节水改造工程实施后，引黄水量由年平均52 亿m3减少到40 亿m3，这对农业用水高度依赖黄河水的河套灌区是一个非常严峻的挑战，农业水资源和经济发展受到一定影响[5-6]。同时，该地区作物种植结构从20世纪90年代以来发生重大变化，向日葵面积翻倍增长，但是菌核病等严重制约了向日葵产业发展。如何调整种植结构对提升该地区农业有着极其重要的作用[7-8]。解决以上诸类问题，要求对现有种植技术进行改进或引进筛选适宜的作物品种和配套栽培技术[9-10]。在河套平原，许多学者对玉米[11-14]、小麦[15]及向日葵[16-17]等作物进行相关研究，极大地提高了作物水分利用效率。但是，关于河套地区种植谷子的相关研究报道几乎没有[18]。谷子是中国传统的粮食作物，以耐旱抗贫瘠特性而非常适合西北干旱地区种植。刘天鹏[19]对谷子在甘肃15 个试验地的产量及农艺性状进行研究，筛选产量稳定及广适性超强的谷子品种。赵治海[20-21]从节水种植技术方面做了大量研究，制定适宜西北干旱农作区谷子种植的节水稳产技术。本研究拟在河套地区引入‘张杂谷19号’，该品种是张家口市农业科学院在甘肃敦煌极度干旱地区选育出的新抗旱谷子杂交种。基于河套地区气候特点，从栽培方式、种植密度等方面进行研究，旨在寻找一种适合河套地区‘张杂谷19号’的节水高产种植模式，提高该地区粮食生产效率。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2016年5—10月在内蒙古巴彦淖尔市杭锦后旗巴市农科院园子渠试验站基地进行。该基地海拔203 m，属于温带大陆性气候。前茬为小麦，试验地土质为壤土，0～20 cm土层的土壤有机质含量为14.3 g/kg，全氮0.89 g/kg，有效磷16.5 mg/kg，速效钾130 mg/kg。年平均降雨量138.2 mm，蒸发量2096.4 mm，年平均无霜期135天左右。

1.2 试验材料

参试材料为抗旱谷子杂交种‘张杂谷19号’，由张家口市农业科学院谷子研究所提供。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 采用裂区试验设计，以种植方式为主区，种植密度为副区。种植方式分别为：（1）干旱无膜，播种前灌溉1次足水，整个生育期不进行补灌，无地膜覆盖；（2）干旱覆膜，播种前灌溉1次足水，整个生育期不进行补灌，地膜覆盖；（3）灌溉无膜，播种前灌溉1次足水，在拔节期、抽穗期及灌浆期分别进行补灌，无地膜覆盖。种植密度为4.5万、9万、13.5万、22.5万、45万株/hm2。小区面积为10 m2，长宽分别为5、2 m。3次重复。具体见表1。5月26日进行播种，10月1月收获。

表1 参试材料种植密度

1.3.2 主要农艺性状、产量及气候特征调查 在灌浆后期，每个小区选取10株具有代表性且长势一致的植株进行株高、穗长、穗重、穗粒重、草重等农艺性状调查，最后进行产量换算。具体方法参照中华人民共和国农业行业标准《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南谷子》。另外，对本区域谷子生长季平均气温、相对湿度、降水量及日照时数等基本气候特征信息进行收集。

1.3.3 统计分析 通过Microsoft Excel 2017软件进行数据整理，利用SAS 9.2进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 谷子生长期气候特征

从表2 可以发现，试验所在基地园子渠试验站基地光照充足、温度较高。谷子生长关键时期的日平均温度普遍在20℃以上。4—9月降雨量累计110.2 mm，主要集中在6—8月，月平均降雨量超过20 mm。从中不难看出，该试验基地谷子生长季降雨量偏少，非常适合研究作物节水种植技术。

表2 谷子生长期4—9月气候特征

2.2 水分与种植密度对‘张杂谷19号’主要农艺性状的影响

对不同种植方式和密度下的‘张杂谷19号’株高、有效穗数、主穗长、主穗粗、单株穗重谷重及千粒重等主要农艺性状进行研究，具体结果见表3。灌溉无膜处理下的‘张杂谷19号’株高普遍在145 cm以上，最高可以达到153.40 cm；干旱覆膜次之；干旱无膜最低，基本低于140 cm。‘张杂谷19号’是分蘖能力很强的谷子品种，除干旱无膜最高密度下受水分的限制没有分蘖，其他都高于3个，在干旱覆膜4.5万株/hm2，‘张杂谷19号’的有效分蘖数最高达到7.8个。单穗谷重是影响最终产量的主要农艺性状之一。随着种植密度的增加，‘张杂谷19 号’单株谷重呈现递减趋势。干旱覆膜要明显高于灌溉无膜，最高可以达到172.45 g。另外，‘张杂谷19号’千粒重的变化范围为2.98～3.26 g。

2.3 水分与种植密度对‘张杂谷19号’产量的影响

从表4中可以发现，灌溉无膜种植条件下，随着种植密度的增加，‘张杂谷19号’产量基本上呈现出增长趋势，从最低6783.39 kg/hm2增加到最高8724.36 kg/hm2，当种植密度为13.5万～45万株/hm2，‘张杂谷19号’产量都高于8000 kg/hm2。而当整个生育期不进行补灌时，产量都在7000 kg/hm2以上。如果播种前进行地膜覆盖和种植密度为9万～45万株/hm2时，产量普遍提高到7700 kg/hm2以上。当种植密度为13.5万株/hm2时产量最高达到8654.33 kg/hm2，与正常灌溉条件下最高产量没有显著差异。

2.4 ‘张杂谷19号’主要农艺性状与产量等相关性分析

对‘张杂谷19 号’主要农艺性状与种植密度等的相关性进行分析（表5）发现，主穗长、主穗粗、单株穗重和单株粒重与种植密度呈极显著负相关，相关系数分别为-0.895、-0.809、-0.742和-0.745；有效穗数和千粒重呈显著负相关，只有产量和种植密度呈显著正相关。产量与主穗长、单株粒重和千粒重分别呈显著负相关，相关系数分别为-0.621、-0.564 和-0.613。而‘张杂谷19 号’有效穗数、主穗长粗分别与单株谷重和粒重呈极显著相关，相关系数都高于0.700，最高值达到0.988。

表3 不同处理对‘张杂谷19号’主要农艺性状的影响

表4 不同处理对‘张杂谷19号’产量的影响

表5 ‘张杂谷19号’主要农艺性状及产量相关性分析

3 结论与讨论

河套灌区是内蒙古乃至中国重要的商品粮、油、畜产品生产基地。农业用水资源主要引自黄河，近年来黄河来水逐年减少，如何改善农业种植结构和提高水分利用效率，对农业可持续发展、保障黄河流域生态安全及提高粮食供给安全具有重要意义[22-24]。本研究以张家口市农业科学院新选育的抗旱谷子杂交种‘张杂谷19 号’为试验材料，通过设置不同种植方式和种植密度，筛选适宜河套灌区的‘张杂谷19号’节水高产种植技术。结果表明，正常灌溉条件下，‘张杂谷19号’产量随着种植密度的增加而增加，从最低6783.39 kg/hm2增加到最高8724.36 kg/hm2，当种植密度为13.5 万～45 万株/hm2，‘张杂谷19 号’产量都高于8000 kg/hm2。另外，从本研究结果中不难发现，从敦煌地区筛选出的抗旱杂交谷子品种‘张杂谷19 号’具有极强的抗旱稳产特性。只在播种前灌溉1 次足水，而整个生育期不进行补灌时，产量都在7000 kg/hm2以上。地膜覆盖可有效减少土壤水分无效蒸发，天旱保墒、雨后提墒，对提升土壤水分的利用效率有着十分重要的作用。如果播种前进行地膜覆盖，当种植密度为9万～45万株/hm2时，产量普遍提高到7700 kg/hm2以上。当种植密度为13.5万株/hm2时产量最高达到8654.33 kg/hm2，与正常灌溉条件下最高产量没有显著差异，进一步提升了水分利用效率。这与赵治海等[25]对‘张杂谷19 号’在极度干旱地区敦煌种植技术研究结果相似。‘张杂谷19号’配套适宜栽培技术可以实现旱作区稳产高产。由于河套地区降雨量明显高于敦煌极度干旱地区，水分相对充足，‘张杂谷19 号’适宜的种植密度明显增加，最高产量也增加到8654.33 kg/hm2。综上所述，在河套地区引入种植‘张杂谷19号’时，当水资源充足时适当提高种植密度可以实现高产。当水资源短缺时适当降低种植密度，同样可以达到稳产目的。在河套地区推广杂交谷子不仅可以改善当地农业种植结构，而且可以有效地应对极端气候发生、保护水资源，对保证粮食高产和稳产具有重要意义。