种植密度与减量施肥对食葵产量及相关性的影响

王贺亚,罗静静,艾海峰,李怀胜,孟 玲,王 鹏

(1.新疆生产建设兵团第九师农业科学研究所(畜牧科学研究所),新疆塔城 834600;2. 新疆农垦科学院,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意义】向日葵是世界上主要的经济作物之一[1],也是一种耐盐碱、耐瘠、耐旱、适应性广的油料作物[2]。我国以种植食用向日葵为主,占栽培总面积的80%以上[3];食葵富含粗蛋白、胡萝卜素、维生素和多种不饱和脂肪酸[4-5],近年来,新疆塔额垦区作为食葵新兴种植区,食葵种植面积逐年增加。【前人研究进展】刘守杰等[6]研究结果表明,分析了石河子地区食葵播期和密度双效应对产量的影响,确定了最佳的播期和密度配置;白苇等[7]研究结果表明,合理施肥能够高产,为西北地区食葵科学合理施肥提供理论依据。闻金光等[8-9]设置种植密度与施肥试验对食葵制种产量及相关性状的影响试验,挖掘其制种增产潜力,提高种子质量和成品率,不断完善制种技术。【本研究切入点】新疆塔额垦区气候条件得天独厚,食葵产量稳定,品质优良[10],在适宜的种植密度范围内,单盘粒重、籽粒大小、百粒重随种植密度的增大呈递减趋势;合理施肥对提高向日葵的产量和改善品质具有重要意义[11-13]。关于新疆塔额垦区食葵密度及施肥量互作对产量的影响研究鲜见文献报道,有必要研究适合新疆塔额垦区食葵种植密度与最佳施肥量协同效应。【拟解决的关键问题】研究针对密度与施肥量互作,分析不同处理食葵的性状表现,挖掘食葵增产潜力,提高食葵质量,研究种植密度与化肥减量双效应互作对食葵产量的影响,分析对食葵生物性状、产量及产量因子的影响,筛选新疆塔额垦区最佳密度与化肥施用量组合处理,为新疆塔额垦区食葵种植提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

2021年4～10月,在新疆生产建设兵团第九师团结农场4连试验地(46°31′N、83°29′E)进行小区试验。试验区属典型的温带大陆性干旱半干旱气候,春季冷热波动大,夏季短而促。供试土壤0～20 cm含有机质29.34 g/kg,碱解氮101.50 mg/kg,有效磷46.66 mg/kg,速效钾371.97 mg/kg。供试品种为同庆5号(酒泉市同庆种业有限责任公司)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用密度、减量施肥二因素裂区试验设计,3次重复,36个小区,小区净面积14 m2,走道50 cm;主区为种植密度,设置4个水平:M1(23 810株/hm2)、M2(25 965株/hm2)、M3(28 560株/hm2)、M4(35 700株/hm2);副区为减量施肥,设置3个处理:F1(N 277 kg/hm2、P 115 kg/hm2、K 130 kg/hm2)、F2(减量10%)处理、F3(减量20%)处理。5月11日播种,开花前 10 d 在田间均匀分散放置蜂箱,开花时蜜蜂自然授粉。供试肥料为尿素(N 46.4%)、磷酸二铵(N 18% P 46%)、硫酸钾(K2O 52%)。表1

表1 施肥配置

1.2.2 测定指标

生物性状:花盘变黄时每小区选取5株测量株高、茎粗、花盘直径,计算平均值。

经济性状:成熟期每个小区随机取10个花盘测结实率、单盘粒重。

产量:成熟后每小区人工收割、脱粒、计产。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2007软件绘制图表,SPSS 19 进行数据方差分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度和减量施肥对食葵生物性状影响

研究表明,同一密度处理下减量施肥对食葵株高、花盘直径、茎粗均呈现先升高后降低的趋势,但减量处理之间差异不显著(P>0.05)。不同密度对株高、花盘直径和茎粗的呈现显著性影响(P<0.05)。其中食葵株高随着密度增大呈现增高趋势,M4处理平均株高最高,为240.34 cm,M3处理平均株高为236.09 cm,M4与M3之间差异不显著(P>0.05),M4、M3与M2、M1处理之间呈现显著差异性(P<0.05),株高在一定的种植密度范围内相对稳定,超过这个范围就会呈现徒长;径粗表现为M1>M2>M3>M4,随着种植密度的增加呈现减小的趋势,M1处理平均径粗为3.95 cm、M2处理平均径粗为3.86 cm、M3处理径粗为3.73 cm、M4处理径粗为3.60 cm,不同密度各处理之间呈现显著性差异(P<0.05),同一密度下减量处理之间差异不显著(P>0.05),种植密度的增加对径粗变化影响显著;花盘直径表现为随着种植密度增大呈现减小趋势,表现为M1>M2>M3>M4,平均花盘直径M1处理为21.81 cm、M2处理为20.29 cm、M3处理为19.61 cm、M4处理为19.46 cm,花盘直径密度处理M1与M2之间差异性不显著,M3与M4之间差异性不显著,但M1、M2与M3、M4存在显著差异性。同一密度处理下减量施肥处理之间差异不显著,但均表现为F2最高,种植密度的增加对花盘直径影响显著,减量施肥对花盘直径的影响较小。表2

表2 不同种植密度与减量施肥下食葵生物性状变化

2.2 种植密度和减量施肥对食葵产量构成因素的影响

研究表明,食葵结实率在78.28%～81.37%,同一密度处理下减量施肥对结实率、单盘粒重、百粒重均表现为先升高后降低的趋势,且减量施肥处理之间差异不显著。不同密度和减量施肥处理下部分处理间差异呈现显著差异性,依靠蜜蜂授粉情况下,处理间结实率存在显著差异的结果,但并非是实施处理造成的,应该是自然授粉过程不均衡的结果;不同密度处理下,随着密度的增加,单盘籽粒重、百粒重均呈现逐渐降低的趋势。单盘粒重表现为M1>M2>M3>M4,且不同密度处理之间均呈现差异性显著。百粒重以M1、M2处理表现最好,且M1处理与M2处理之间差异不显著,与M2、M1处理呈现差异性显著。M1处理为最优,其次是M2处理。表3

表3 不同种植密度和减量施肥下食葵产量性状变化

籽粒长和籽粒宽随着食葵种植密度的增大均呈现负相关,表现为M1>M2>M3>M4,但在同一密度处理下减量施肥处理之间均表现差异不显著(P>0.05)。图1,图2

图1 不同种植密度与减肥协同 下籽粒长变化

图2 不同种植密度与减肥协同 下籽粒宽变化

2.3 种植密度与减量施肥对食葵产量的影响

研究表明,密度单因素条件下,食葵产量呈现先增加后降低的趋势,且各处理之间产量呈现显著差异,表现为M2>M3>M1>M4,M2处理产量最高,为4 108.83 kg/hm2,M4处理产量最低,为3 590.68 kg/hm2;M2处理与M3处理之间差异不显著,M2处理与M1、M4处理呈现显著差异(P<0.05),且M2处理与M4处理产量之间差异达到极显著(P<0.01)。表4

表4 不同种植密度食葵产量变化

减量施肥处理下,食葵产量呈现先增加后减少的趋势,产量以F2处理最高,为3 976.94 kg/hm2,且F1、F2、F3处理之间差异不显著,适宜的减量施肥有助于产量的提高。表5

表5 不同减量施肥食葵产量变化

种植密度与减量施肥组合M2F2处理产量最高,为4 344.35 kg/hm2,其他组合产量依次为M2F1、M1F2、M2F3、M3F2、M3F1、M3F3、M4F2、M1F3、M1F1、M4F3、M4F1处理。数据可得种植密度对产量呈现显著性影响,以M2(25 965株/hm2)产量为最高;减量施肥以F2(减量10%)处理表现出产量最高,在新疆塔额垦区食葵密度与施肥量最佳组合处理为M2F2,即种植密度为25 965株/hm2,化肥减量10%,即尿素450 kg/hm2、磷酸二铵225 kg/hm2、硫酸钾225 kg/hm2。表6

表6 不同处理组食葵产量变化

3 讨 论

3.1种植制度的重要组成包含密度和施肥,适宜的种植密度和施肥量是最高效简洁的增产栽培措施[14]。前人研究侧重于密度和施肥量单因素对产量的影响,并且研究区域主要集中在内蒙古[15]。试验是在食葵植株形态、产量及构成方面研究,以种植密度为25 965株/hm2,化肥减量10%处理为最佳。

3.2 密度与减量施肥对植株形态指标的影响

在对株高、茎粗、花盘直径的影响研究发现,在相同种植密度条件下,减量处理均表现一致,减量施肥食葵株高、花盘直径、茎粗均呈现先升高后降低的趋势,且影响不显著,均以F2(减肥10%)处理株高最高分别为208.03、220.4、236.27、240.67 cm,花盘直径表现为最优,分别为21.91、20.41、19.94、19.77 cm,径粗表现最粗,分别为3.95、3.87、3.73、3.61 cm。在不同密度处理之间呈现显著影响,株高表现为随种植密度的增加而增加的趋势,株高表现为M4密度为最高为240.34 cm,M4>M3>M2>M1,茎粗表现为随种植密度的增加而降低的趋势,径粗表现为M1>M2>M3>M4,花盘直径表现为表现为随种植密度的增加而减小的趋势,花盘直径表现为M1>M2>M3>M4,与高成平等[16-17]在种植密度与施肥配置对食用向日葵制种产量及相关性状的影响试验研究结果相近。

3.3 密度与减量施肥对植株产量构成的影响

合理的种植密度和适量的化肥施用量,协调好群体和个体,提高结实率、百粒重是实现食葵高产的重要手段[18]。同一密度下化肥施用量对食葵结实率、单盘粒重、百粒重影响较小,试验研究表现为F1、F2、F3之间差异不显著。随种植密度的增大,有效穗数显著增加,而穗粒数和百粒重随着种植密度的增加显著降低,百粒重和穗粒数是产量构成的重要因子[19],与试验研究基本一致,试验研究表明食葵单盘粒重在177.62～187.43 g,百粒重在19.36～21.88 g,且均表现为随着种植密度的增大呈现降低趋势,表现为M1>M2>M3>M4。前人研究表明,密度对食葵产量的影响幅度在18%～32%,其结实率的高低与种植密度密切相关,适当的增加种植密度和适宜的施肥量可以提高产量[20],与试验研究基本一致,试验表明结实率随着密度增大呈现先增加后降低的趋势,以M2为最优,为81.26%。韩成等[21-23]研究表明,单盘粒重是影响向日葵产量的最主要因素,因此选择合理的种植密度和适宜的化肥施用量是提高食葵产量的重要方式。

3.4 密度与减量施肥对植株产量的影响

研究结果表明,密度对食葵产量的影响可以看出,在不同密度处理下,随密度增大呈现先增加后降低的走势,以M2处理产量平均最高,为4 108.83 kg/hm2。密度单因素条件下显著影响食葵产量,产量随着密度增加呈现先增加后减少的趋势,与赵轩微等[24-25]研究结果基本一致。化肥减量对食葵产量影响可以看出,食葵产量先增加后降低,同一密度条件下,食葵产量以F2平均产量处理最高,为3 976.94 kg/hm2,适宜的减量施肥对食葵产量的提升具有重要作用。种植密度与减量施肥双效应互作对食葵产量影响显著,以组合M2F2处理为最佳,产量表现最高,为4 344.35 kg/hm2,M2F2处理即种植密度为25 965株/hm2,化肥减量10%,即尿素450 kg/hm2、磷酸二铵225 kg/hm2、硫酸钾225 kg/hm2。

4 结 论

相同种植密度条件下,减量施肥对食葵株高、花盘直径、茎粗均呈现先升高后降低的趋势,且影响不显著,均以F2(减肥10%)处理株高最高分别为208.03、220.4、236.27、240.67 cm,花盘直径表现为最优,分别为21.91、20.41、19.94、19.77 cm,径粗表现最粗,分别为3.95、3.87、3.73、3.61 cm;在不同密度处理之间呈现显著影响,株高表现为M4密度最高,为240.34 cm,茎粗和花盘直径均表现为随种植密度的增加而降低的趋势;同一密度下化肥施用量对食葵产量构成因子结实率、单盘粒重、百粒重影响不显著;不同密度下对产量因子影响显著。食葵单盘粒重在177.62～187.43 g,百粒重在19.36～21.88 g,食葵产量先增加后降低,同一密度条件下,食葵产量以F2平均产量处理最高,为3 976.94 kg/hm2,适宜的减量施肥对食葵产量的提升具有重要作用。种植密度与减量施肥双效应互作对食葵产量影响显著,新疆塔额垦区最佳密度与化肥施用量组合在M2F2处理为最优,产量达到最高,为4 344.35 kg/hm2,且产量构成因子优势明显,表现为结实率最高,为82.06%,单盘粒重和百粒重均表现较好,新疆塔额垦区最佳密度与化肥施用量组合为M2F2处理。