黃瑞冬，高悅，周宇飛，吳奇，張姣，尚培培，張壯，高銘悅，韓熠，許文娟

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矮稈高粱遼雜35光合特性與產(chǎn)量構(gòu)成因素

黃瑞冬，高悅，周宇飛，吳奇，張姣，尚培培，張壯，高銘悅，韓熠，許文娟

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，沈陽(yáng) 110866）

【目的】通過(guò)對(duì)矮稈高粱新品種群體光合特性和產(chǎn)量形成規(guī)律的研究，為新型高粱品種的選育與推廣提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳赃m于機(jī)械化生產(chǎn)的矮稈高粱新品種遼雜35為主要試驗(yàn)材料，分別設(shè)置3個(gè)種植密度（90 000株/hm2、120 000株/hm2和150 000株/hm2），并以生育期相近的同區(qū)域主栽品種中高稈高粱遼雜19作為對(duì)照（設(shè)置為生產(chǎn)上適宜種植密度，105 000株/hm2），通過(guò)分析測(cè)定高粱群體植株形態(tài)指標(biāo)、光合生理指標(biāo)、環(huán)境生態(tài)指標(biāo)和產(chǎn)量構(gòu)成因素探究矮稈高粱群體的光合特性和產(chǎn)量形成規(guī)律?！窘Y(jié)果】隨種植密度的增加，在群體表現(xiàn)最為繁茂的灌漿期，遼雜35冠層中下部的光照強(qiáng)度、透光率、氣孔導(dǎo)度和光合速率顯著降低，并明顯低于對(duì)照品種遼雜19，冠層上部上述各指標(biāo)間的差異不顯著。遼雜35在開花期和灌漿期上數(shù)第二片葉的電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）均隨密度增加呈降低趨勢(shì)，而初始熒光（Fo）呈升高趨勢(shì)，遼雜19各熒光參數(shù)指標(biāo)均優(yōu)于中高密度條件下的遼雜35。葉面積指數(shù)隨著密度的增加呈增加趨勢(shì)，在開花期達(dá)到最大值后逐漸下降，遼雜35密度為150 000株/ hm2處理的葉面積指數(shù)下降速度最快，但在后期仍能保持較高的葉面積指數(shù)；冠層下部葉片SPAD值呈顯著下降的趨勢(shì)。遼雜35高粱在中高密度條件下，其群體中下部形態(tài)指標(biāo)、光合生理指標(biāo)和環(huán)境生態(tài)指標(biāo)劣于遼雜19，可能與其株型有關(guān)，其植株矮，但葉片數(shù)基本沒(méi)有減少，葉著生角度未有實(shí)質(zhì)變化。隨種植密度增加，遼雜35高粱生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，單穗粒數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)，千粒重?zé)o顯著變化。遼雜35高粱種植密度為150 000株/hm2時(shí)，籽粒產(chǎn)量最高，為9 923.5 kg·hm-2，其產(chǎn)量也高于對(duì)照遼雜19?！窘Y(jié)論】適當(dāng)提高種植密度是促進(jìn)矮稈高粱籽粒產(chǎn)量提升的關(guān)鍵，但增加種植密度對(duì)冠層中下部葉片光合特性和物質(zhì)生產(chǎn)可產(chǎn)生負(fù)面影響，通過(guò)高粱株型改良和肥水密等栽培技術(shù)的調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)矮稈高粱群體和個(gè)體之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)群體結(jié)構(gòu)和個(gè)體功能的協(xié)同增益將是提高矮稈高粱產(chǎn)量的重要途徑。

矮稈高粱；機(jī)械化生產(chǎn)；光合特性；產(chǎn)量構(gòu)成

0 引言

【研究意義】生產(chǎn)效率不高是當(dāng)前中國(guó)高粱生產(chǎn)面臨的一個(gè)突出問(wèn)題。目前，中國(guó)粒用高粱生產(chǎn)應(yīng)用的品種植株比較高大（平均株高170 cm以上），不利于機(jī)械化收獲作業(yè)，導(dǎo)致勞動(dòng)用工和生產(chǎn)成本較高，限制了農(nóng)民種植高粱的積極性。改善高粱植株性狀，提高機(jī)械化作業(yè)性能，對(duì)實(shí)現(xiàn)高粱的機(jī)械化生產(chǎn)顯得尤為重要[1-2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】美國(guó)、澳大利亞等高粱主產(chǎn)國(guó)種植的高粱植株較矮，全程機(jī)械化作業(yè)。中國(guó)已推廣的高粱品種大多為大穗型、中高稈，耐密性差、易倒伏，不能滿足機(jī)械化栽培的要求，這是影響高粱機(jī)械化栽培的重要因素[3]。選育矮稈高粱新品種可以提高高粱機(jī)械化生產(chǎn)的可操作性[4]。但隨著株高的降低，許多農(nóng)藝性狀也會(huì)隨之改變[5]。高海燕等[6]研究表明，國(guó)內(nèi)機(jī)械化品種在地上可見葉片數(shù)、單株葉面積等方面顯著高于國(guó)外機(jī)械化品種。并且，矮稈高粱增產(chǎn)潛力的提升需要配合更為有效的種植模式[7]。通過(guò)培育矮稈高粱品種提高高粱的機(jī)械化生產(chǎn)水平，已成為國(guó)內(nèi)高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識(shí)之一，但對(duì)于高粱株高與生產(chǎn)能力之間的關(guān)系以及作用機(jī)理卻少有研究?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】高粱株高降低后會(huì)改變?nèi)后w結(jié)構(gòu)，從而影響群體的光合性能及干物質(zhì)的積累與分配[8]，進(jìn)而影響高粱產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成。通過(guò)合理密植和適宜栽培技術(shù)措施，構(gòu)建合理的高粱群體，是實(shí)現(xiàn)高粱機(jī)械化高產(chǎn)高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。關(guān)于種植密度對(duì)作物群體光合特性和產(chǎn)量的研究較多[9-16]，但對(duì)于適于機(jī)械化栽培的矮稈高粱品種的物質(zhì)生產(chǎn)能力研究卻鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以適于機(jī)械化栽培的高粱新品種遼雜35為試驗(yàn)材料，以中高稈高粱遼雜19為對(duì)照，在不同種植密度下研究群體結(jié)構(gòu)、光合特性及產(chǎn)量形成規(guī)律，旨在為應(yīng)用和推廣適合機(jī)械化生產(chǎn)的矮稈高粱品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)于2014—2015年在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。以適于機(jī)械化栽培的高粱品種遼雜35（矮稈，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新中心選育，株高1.5 m左右，屬中早熟品種，生育期118 d左右）為材料，以高粱遼雜19（中高稈，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新中心選育，株高1.8 m左右，屬于中熟品種，生育期120 d左右，為當(dāng)?shù)刂魍破贩N之一）為對(duì)照。

遼雜35，設(shè)置3個(gè)種植密度，即90 000株/hm2（T1）、120 000株/hm2（T2）和150 000株/hm2（T3）。遼雜19，種植密度為105 000株/hm2（CK）。小區(qū)行長(zhǎng)6 m，每小區(qū)6行，小區(qū)面積為21.6 m2，試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。播種前施有機(jī)肥15 t·hm-2，播種時(shí)施復(fù)合肥（磷酸二銨）150 kg·hm-2，拔節(jié)期追施尿素300 kg·hm-2，其他管理同一般生產(chǎn)田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 葉面積 每小區(qū)隨機(jī)選取10株具有代表性的植株標(biāo)記，分別于苗期、拔節(jié)期、開花期、灌漿期、成熟期采用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定葉面積，葉面積=長(zhǎng)×寬×系數(shù)（完全展開葉系數(shù)為0.75，未完全展開葉系數(shù)為0.5）。

1.2.2 葉綠素含量的測(cè)定 用日本產(chǎn)SPAD-502葉綠素儀在灌漿期測(cè)定高粱冠層上部（上數(shù)第二片葉）、冠層中部（上數(shù)第五片葉）、冠層下部（上數(shù)第八片葉）葉片的相對(duì)葉綠素含量，每小區(qū)取5株代表性植株，測(cè)定葉片上、中、下3個(gè)不同點(diǎn)，取其平均值。

1.2.3 光照強(qiáng)度 用Li-250光照計(jì)于灌漿期測(cè)定各小區(qū)不同冠層垂直部位的光量子密度，具體測(cè)定部位為，冠層上部（上數(shù)第二片葉位置）、冠層中部（上數(shù)第五片葉位置）和冠層下部（上數(shù)第八片葉位置）。

1.2.4 葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)的測(cè)定 分別在開花期和灌漿期用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x（Junior-PAM）測(cè)定高粱上數(shù)第二片葉的葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)，3次重復(fù)。測(cè)定前用錫箔紙包裹所測(cè)葉片，暗適應(yīng)30 min。

1.2.5 光合參數(shù)的測(cè)定 利用攜帶自然光源的Li-6400便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)于灌漿期測(cè)定高粱冠層上部（上數(shù)第二片葉）、冠層中部（上數(shù)第五片葉）、冠層下部（上數(shù)第八片葉）的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度，每小區(qū)取3株代表性植株，每片葉重復(fù)測(cè)定5次，取平均值。

1.2.6 高粱產(chǎn)量和穗部性狀的測(cè)定 在成熟期收獲測(cè)產(chǎn)。每處理隨機(jī)取20株，風(fēng)干后進(jìn)行考種，測(cè)定單穗粒數(shù)、千粒重、籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量及收獲指數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用EXCEL2007和DPS7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。因2年的試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致，且指標(biāo)年度間的差異不顯著，故將數(shù)據(jù)統(tǒng)一統(tǒng)計(jì)分析，試驗(yàn)結(jié)果用平均值表示。

2 結(jié)果

2.1 不同群體高粱的葉面積指數(shù)

所有處理的高粱群體葉面積指數(shù)在出苗后迅速增長(zhǎng)，開花期均達(dá)到最高，然后開始下降（圖1）。隨著種植密度的增加，遼雜35各處理葉面積指數(shù)呈增加的趨勢(shì)，特別在灌漿前期之前，高密度的T3處理的葉面積指數(shù)始終最高。從開花期開始，T3處理的葉面積指數(shù)明顯下降，而T1、T2、CK處理下降較平緩。150 000株/hm2葉面積指數(shù)迅速下將可能與生育后期高密度群體冠層下部葉片衰老加速及對(duì)環(huán)境因子競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。中高稈高粱遼雜19由于適宜種植密度小，葉面積指數(shù)在全生育期都是最低的。

T1：遼雜35-90 000株/hm2；T2：遼雜35-120 000株/hm2；T3：遼雜35- 150 000株/hm2；CK：遼雜19-105 000株/hm2。下同

2.2 灌漿期不同群體高粱葉片的SPAD值

灌漿期，2個(gè)高粱品種所有處理間冠層上部葉片SPAD差異均未達(dá)到顯著水平，CK和T1、T2處理冠層中、下部葉片的SPAD差異也不顯著，但T3顯著低于T1、T2和CK（圖2）。說(shuō)明在T3密度下，密度的增加加劇了中下層葉位葉片的相互遮蔽，降低了葉片的葉綠素含量，而CK、T1和T2間的中下部葉片的葉綠素水平差異不顯著，未受到密度變化的影響。

2.3 不同群體高粱冠層的光照強(qiáng)度和透光率

由表1可知，高粱群體內(nèi)的光照強(qiáng)度、透光率從冠層上部到下部呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。隨密度增加，遼雜35冠層中下部群體光照強(qiáng)度呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，而冠層上部各處理間未達(dá)顯著差異水平。遼雜35冠層中下部的光照強(qiáng)度和透光率均顯著低于CK，原因可能在于，盡管遼雜35株高降低，但其葉片數(shù)量并未明顯減少，使得在相對(duì)一致的高度下遼雜35群體內(nèi)的郁蔽程度高于遼雜19，而遼雜19群體中下層空間較大，透光性較好。

2.4 不同群體高粱灌漿期葉綠素?zé)晒鈪?shù)

在開花期、灌漿期，遼雜35各不同處理間，隨著密度的增加，F(xiàn)o逐漸加大，而qP、Fv/Fm、ETR則隨著密度的增加而逐漸減小，且差異顯著，CK與其他處理呈顯著差異（表2）。由此看出，種植密度的增加會(huì)在一定程度上改變高粱的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，群體內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈，光環(huán)境相對(duì)較差，最終導(dǎo)致葉片的光合能力受到影響。

表1 不同密度下遼雜35、遼雜19光照強(qiáng)度和透光率的比較

測(cè)定時(shí)自然光強(qiáng)為（956±10）klx。列內(nèi)數(shù)值后字母相同表明其在=0.05水平下差異不顯著。下同

Natural light intensity is (956±10) klx. Values followed by the same letter in the column represent no significant difference at=0.05 level. The same as below

不同字母表示在P=0.05水平差異顯著。下同

表2 不同密度下遼雜35、遼雜19熒光參數(shù)比較

2.5 不同群體高粱灌漿期光合速率、氣孔導(dǎo)度

由圖3可知，在灌漿期，遼雜35高粱不同處理間群體冠層上、中、下三層葉位的光合速率、氣孔導(dǎo)度均隨密度的增加而降低。T3處理冠層上、中、下部葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度顯著低于其他處理。冠層不同部位葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度受密度影響較大，特別是中下部葉片更明顯，中高稈品種遼雜19的光合速率和氣孔導(dǎo)度均明顯高于遼雜35。

圖3 不同密度處理下高粱冠層不同部位葉位光合速率、氣孔導(dǎo)度比較

2.6 不同處理高粱的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

如表3所示，各處理高粱籽粒產(chǎn)量依次為T3＞CK＞T2＞T1，遼雜35各密度處理間差異達(dá)顯著水平，且T3處理產(chǎn)量水平顯著高于CK，T2處理產(chǎn)量水平與CK差異不顯著，T1處理產(chǎn)量水平顯著低于CK。生物產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量變化趨勢(shì)相同，密度增加收獲指數(shù)降低。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，隨著種植密度的增加，遼雜35各處理中單株粒數(shù)顯著減少，T3處理單株粒數(shù)最少，而千粒重沒(méi)有顯著差異。由此可知，種植密度對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素具有明顯調(diào)控作用，中低密度處理雖然具有粒數(shù)和千粒重的優(yōu)勢(shì)，但由于群體株數(shù)上的劣勢(shì)，導(dǎo)致單產(chǎn)水平相對(duì)較低。

表3 不同密度處理高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

3 討論

高粱植株矮化后，生物量減少，單株產(chǎn)量降低[6]，有研究表明高粱株高與籽粒產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[17]，要獲得高產(chǎn)需通過(guò)密植來(lái)實(shí)現(xiàn)。但從目前高粱矮化品種的株型看，矮化主要是縮短了節(jié)間距離，葉片數(shù)量和著生角度并未有明顯變化，使得隨種植密度增加，高粱群體結(jié)構(gòu)將更加密集，高粱群體內(nèi)部環(huán)境和植株生理功能也會(huì)隨之變化。前人研究表明，隨著密度增加，單葉光合速率減小，緊湊型群體在高密度條件下，葉片仍能維持較高的光合速率，且都高于半緊湊型和披散型群體[18]。Borrás等[19]研究發(fā)現(xiàn)，玉米在低種植密度條件下，植株衰老速率低于高密度種植條件下的衰老速率，本研究也表現(xiàn)出這一趨勢(shì)。本試驗(yàn)表明，遼雜35高粱群體冠層中下部光照強(qiáng)度和透光率均隨密度增加呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)；隨著高粱群體冠層部位的下降，光照強(qiáng)度和透光率也呈顯著降低趨勢(shì)。高密度高粱群體光合指標(biāo)也受到影響，冠層中下部葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度隨種植密度的增加，呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)，說(shuō)明中下層葉片由于群體郁閉，受光態(tài)勢(shì)不好，導(dǎo)致光合水平降低。葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以反映出環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響，栽培密度對(duì)葉片葉綠素?zé)晒饩哂忻黠@的調(diào)控作用。李晶等[20]研究表明，小麥種植密度的降低可以有效改善葉片光合性能，提高最大熒光產(chǎn)量（Fm）和PSⅡ光能轉(zhuǎn)換效率及PSⅡ電子傳遞活性（rETR），從而抑制了非輻射能量的消耗。魏湜等[21]研究發(fā)現(xiàn)，隨密度增大，玉米穗位葉的Fo增大，而Fv/Fm、Fv/Fo下降?？梢?，密度脅迫會(huì)導(dǎo)致葉素?zé)晒鈪?shù)發(fā)生變化，本研究中高密度下（150 000株/hm2）遼雜35的ETR、qP等參數(shù)顯著降低，從而削弱了葉片光合生理功能的發(fā)揮。并且，高密度處理下，冠層中下部葉片的葉綠素含量下降幅度也較大。高密度條件下，植株間對(duì)光照、水分和養(yǎng)分等資源競(jìng)爭(zhēng)的加劇使個(gè)體生理功能的發(fā)揮受到一定限制。

機(jī)械化生產(chǎn)是高粱實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化栽培和提高生產(chǎn)效率的重要途徑，有關(guān)矮稈高粱生產(chǎn)特點(diǎn)的研究正逐漸展開，例如，早熟品種綏雜7號(hào)，株高僅1 m左右，在佳木斯地區(qū)種植密度為35萬(wàn)株/hm2，產(chǎn)量為8 416.7 kg·hm-2[22]；晉雜122，株高1.5 m左右，晉雜34，株高1.3 m左右，在山西省種植密度為16.5萬(wàn)株/hm2，產(chǎn)量分別達(dá)到11 309.5和10 774.0 kg·hm-2[23]。盡管可以看到這些矮化高粱品種的生產(chǎn)密度已經(jīng)顯著提高，但隨之而來(lái)的是群體結(jié)構(gòu)的不協(xié)調(diào)和植株生理功能的下降。本試驗(yàn)中遼雜35種植密度能夠達(dá)到15萬(wàn)株/hm2，雖然在可調(diào)控范圍之內(nèi)，但是群體結(jié)構(gòu)（比如，生育后期的LAI下降程度最快）和植株功能（特別是群體中下部葉片的光合水平相對(duì)較低）都是群體密度提高后而產(chǎn)生的消極影響。李叢峰等[24]研究表明，高密度下當(dāng)代玉米品系的LAI具有明顯優(yōu)勢(shì)，且玉米產(chǎn)量提高是株型改良和生理耐密性協(xié)同提高的結(jié)果。蓋鈞鎰等[25]認(rèn)為，適當(dāng)增加LAI是提高產(chǎn)量的主要途徑之一，高產(chǎn)品種的LAI顯著高于中、低產(chǎn)品種，不過(guò)LAI過(guò)大會(huì)造成減產(chǎn)，其原因主要是95%的光能被截獲后，進(jìn)一步增加密度只能增加葉片的遮光，導(dǎo)致群體下層葉片光照環(huán)境變壞，植株光合速率下降，干物質(zhì)積累減少。另外，下層葉片為了維持其基本生長(zhǎng)過(guò)程需要消耗一部分能量，因此，總產(chǎn)量不會(huì)繼續(xù)增加而降低。曹衛(wèi)星[26]指出，關(guān)于LAI，一方面應(yīng)考慮葉片在不同層次的分配比例，即不同群體內(nèi)植株的上下層葉面積，另一方面需考慮葉面積適宜動(dòng)態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)實(shí)踐中，為避免后期過(guò)于郁閉，葉面積發(fā)展不宜太快，在產(chǎn)品器官形成期間，葉面積大小與分布要合理，否則影響作物正常生長(zhǎng)發(fā)育。在生育后期作物形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期，群體結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理，此時(shí)的葉面積與產(chǎn)量的相關(guān)性極大[27-28]，直接影響干物質(zhì)的合成及源、庫(kù)之間的平衡關(guān)系[29-30]。這樣來(lái)看，繼續(xù)提高遼雜35的種植密度可能存在降低產(chǎn)量的風(fēng)險(xiǎn)，有關(guān)評(píng)價(jià)仍需進(jìn)一步研究。群體結(jié)構(gòu)不僅在數(shù)量上對(duì)產(chǎn)量形成過(guò)程產(chǎn)生影響，群體結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)同樣發(fā)生作用[26]。Maddonni等[31]指出，理想的葉群體結(jié)構(gòu)是不斷改變其傾角分布而獲得最有效葉面積，斜立葉有利于群體中光能的合理分布與利用，葉片斜立，可使單位面積上容納更多的葉面積，向外反射光減少，向下漏光增多。但目前矮化高粱品種的性狀改變主要是株高的降低，而其他農(nóng)藝性狀（如葉片著生角度）并未顯著改良。從本試驗(yàn)高粱品種產(chǎn)量的表現(xiàn)上看，通過(guò)種植密度增產(chǎn)主要是大幅提高了單位面積的穗數(shù)，而隨密度增加群體質(zhì)量的降低，高粱植株生長(zhǎng)發(fā)育面臨著一定的風(fēng)險(xiǎn)，突出表現(xiàn)于單穗粒數(shù)的顯著下降。

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)中高稈高粱品種相比，適于機(jī)械化生產(chǎn)的矮稈高粱品種只有通過(guò)增加種植密度才能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，本試驗(yàn)條件下，遼雜35在150 000株/hm2產(chǎn)量最高。隨種植密度的增加，矮稈高粱品種遼雜35群體中下部形態(tài)指標(biāo)、光合生理指標(biāo)和環(huán)境生態(tài)指標(biāo)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在中高密度條件下上述指標(biāo)也劣于生育期相近的中高稈對(duì)照品種遼雜19。上述指標(biāo)隨著種植密度的增加而惡化，為矮稈高粱生產(chǎn)進(jìn)一步增加種植密度帶來(lái)可能減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。為保障矮稈高粱安全生產(chǎn)，改良矮稈高粱的株型性狀，協(xié)調(diào)矮稈高粱群體和個(gè)體之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)群體結(jié)構(gòu)和植株功能的協(xié)同增益將是提高矮稈高粱產(chǎn)量的重要途徑。

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（責(zé)任編輯 李莉）

Photosynthetic Characteristics and Yield Components of Dwarf Sorghum Hybrid Liaoza 35

HUANG Ruidong, GAO Yue, ZHOU Yufei, WU Qi, ZHANG Jiao, Shang Peipei, ZHANG Zhuang, GAO Mingyue, HAn Yi, XU Wenjuan

(College of Agronomy, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866)

【Objective】Enhancing the mechanization level is now one of the most important goals in sorghum production. Important progress has been made in the dwarf sorghum hybrid breeding suitable for mechanization planting. The aim of this experiment is to investigate the photosynthetic characteristics and yield formation regularities of dwarf stalk sorghum hybrid, the results of the study will beneficial for the breeding and popularization of the new type sorghum hybrids.【Method】In this experiment, the newly bred dwarf sorghum hybrid Liaoza 35, suitable for mechanized production, was served as the main test material, with three planting densities (90 000 plants/hm2, 120 000 plants/hm2and 150 000 plants/hm2), and the middle-high stalk sorghum hybrid Liaoza 19, the regional main cultivar with a similar growth duration, was used as the control (planting density was set as the suitable level of 105 000 plants/hm2), to explore the photosynthetic characteristics and yield formation regularities of the dwarf stalk sorghum hybrid through analysis of plant morphological, photosynthetic and ecological environment indexes and yield components of the sorghum population. 【Result】At filling stage of the most flourishing population, with the increase of planting density, the dwarf sorghum Liaoza 35 showed significant reductions of light intensity, light transmittance, stomatal conductance and photosynthetic rate in the middle and lower parts of the canopy, and also significantly lower than those of the control hybrid Liaoza 19, but no significant difference in the above each index at the upper canopy between the two hybrid varieties. The electron transport rate (ETR), coefficient of photochemical quenching (qP) and the maximal photochemical efficiency (Fv/Fm) on the second leaf from the top of Liaoza 35 at flowering and filling stages showed a trend of decrease along with the increase of planting densities, while the initial fluorescence (Fo) showed a trend of increase, and all the fluorescence parameters of Liaoza 19 were better than those of Liaoza 35 on the condition of middle-high planting densities. Leaf area index increased with the increase of planting density, showing a trend of increase until anthesis and then gradual decline, with the fastest decline in the treatment of 150 000 plants/hm2, however, a considerable leaf area index was also maintained at the maturity stage of Liaoza 35; leaf SPAD values declined significantly at lower parts of the canopy. Under high planting density conditions, the morphological, photosynthetic and ecological environment indexes of Liaoza 35 performed poorly compared to Liaoza 19, which might be associated with its plant type: dwarf in height, but no corresponding reduction of leaf number and no noticeable changing of leaf angle. With the increase of planting density, Liaoza 35 gave higher biological yield and grain yield, with significant reduction of grains per panicle but no significant change in 1000-kernel weight. Liaoza 35 produced the highest grain yield, 9 923.5 kg·hm-2, at the planting density of 150 000 plants/hm2, and over-yielded the control Liaoza 19. 【Conclusion】Reasonable increase of planting density is a key to promote the grain yield increase of dwarf sorghum. However, high planting density may induce negative impacts on the photosynthetic characteristics and dry matter production in the population canopy, thus it is important to make the negative impact on the individual plants less than the positive effect on the population performance through improving sorghum plant type and the better management of water, fertilizers and planting densities to coordinate the relationship between the sorghum population and individual plants.

dwarf sorghum; mechanized production; photosynthetic characteristics; yield components

2016-08-01；接受日期：2016-11-16

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃（2014BAD07B02）、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-06-02-02）

黃瑞冬，Tel：024-88487135；E-mail：r_huang@126.com