粉垄耕作对甜高粱光合生理特性及产量的影响

doi:10.13304/j.nykjdb.2020.0679

摘要/Abstract

摘要：

为研究粉垄耕作对甜高粱光合生理特性及产量的影响，在宁夏银川市贺兰山农牧场，以BJ0603为供试品种，设置传统耕作（CK）、粉垄30 cm（FL30）、粉垄50 cm（FL50）和深翻40 cm（DT40）4种耕作方式，测定甜高粱农艺性状、产量及叶片光合生理指标。结果表明，相比CK和DT40处理，粉垄耕作（FL30和FL50）能显著提高甜高粱的茎节数、干物质量、糖含量和籽粒产量；相关分析表明，生物产量和籽粒产量均与株高、茎节数、干物质量、糖含量呈极显著正相关。粉垄耕作（FL30、FL50）下，甜高粱整个生育期各项光合生理指标都优于CK；在开花期和成熟期优于DT40处理。主成分分析显示，FL50、FL30、DT40、CK处理的综合值分别为0.20、0.11、-0.03、-0.14。由此表明，粉垄耕作有助于提高甜高粱的光合生理特性，为干旱、半干旱地区粉垄耕作技术的推广提供了理论依据。

关键词: 粉垄耕作, 甜高粱, 光合特性, 生理特性, 产量

Abstract:

In order to study the effects of Fenlong tillage on photosynthetic physiological characteristics and yield of sweet sorghum， 4 tillage methods， including conventional tillage （CK）?， Fenlong tillage to 30 （FL30） and 50 （FL50） cm depth， deep tilling to 40 cm depth （DT40）， were set up in Helan Mountain farm， Yinchuan City， Ningxia Province， with ‘BJ0603’ as material. Agronomic traits， yield and photosynthetic physiological characteristics of sweet sorghum were measured and analyzed. The results showed that， compared with CK and DT40 treatments， the number of stem nodes， dry matter content， sugar content and grain yield of sweet sorghum significantly increased by Fenlong tillage （FL30 and FL50）. The correlation analysis showed that the biological yield and grain yield were positively correlated with plant height， stem node number， dry matter content and sugar content. The photosynthetic physiological indexes of sweet sorghum cultivated with Fenlong tillage （FL30， FL50） were better than CK treatment during the whole growth stage， and better than DT40 treatment at flowering and maturity stages. Principal component analysis showed that the comprehensive values of FL50， FL30， DT40 and CK treatments were 0.20， 0.11， -0.03 and -0.14， respectively， which indicated Fenlong tillage was helpful to improve the photosynthetic physiological characteristics of sweet sorghum.

Key words: Fenlong tillage, sweet sorghum, photosynthetic characteristics, physiological characteristics, yield

中图分类号:

S341.1

王志丹, 刘吉利, 吴娜. 粉垄耕作对甜高粱光合生理特性及产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2022, 24(1): 148-156.

Zhidan WANG, Jili LIU, Na WU. Effects of Fenlong Tillage on Photosynthetic Physiological Characteristics and Yield of Sweet Sorghum[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2022, 24(1): 148-156.

图/表 11

表1 不同耕作方式下甜高粱的农艺性状

Table 1 Agronomic traits of sweet sorghum under different tillage modes

处理 Treatment	株高 Plant height/m	茎粗 Stem stick/cm	茎节数 Node number	干物质量 Dry matter content/（t·hm^-2）	糖含量 Sugar content/（t·hm^-2）
CK	2.25±0.04 b	2.32±0.48.b	12.5±1.2 c	16.02±0.23 c	5.07±0.09 c
FL30	3.28±0.07 a	2.15±0.37 c	14.8±1.6 a	18.32±0.71 b	7.52±0.11 a
FL50	3.37±0.05 a	2.39±0.29 a	15.6±1.9 a	21.63±0.15 a	7.92±0.21 a
DT40	3.33±0.06 a	2.17±0.41 c	13.9±1.4 b	19.35±0.31 b	6.47±0.19 b

图1 不同耕作方式下甜高粱的产量注：不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平具有显著性。

Fig.1 Yield of sweet sorghum under different tillage modesNote： Different small letters indicate significant difference between treatments at P<0.05 level.

表2 甜高粱农艺性状及产量的相关分析

Table 2 Correlation analysis of agronomic characters and yield of sweet sorghum

	株高 Plant height	茎粗 Stem stick	茎节数 Node number	干物质含量 Dry matter content	糖含量 Sugar content	籽粒产量 Grain yield
茎粗Stem stick	-0.357
茎节数Node number	0.866^**	-0.002
干物质含量Dry matter content	0.848^**	0.182	0.884^**
糖含量Sugar content	0.498^**	0.000	0.939^**	0.830^**
籽粒产量Grain yield	0.812^**	0.063	0.992^**	0.862^**	0.942^**
生物产量Biological yield	0.946^**	-0.212	0.755^**	0.839^**	0.691^**	0.691^**

图2 不同耕作方式下甜高粱叶片的光合参数注：不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平具有显著性。

Fig.2 Photosynthetic parameters of sweet sorghum under different tillage modesNote： Different small letters indicate significant difference between treatments at P<0.05 level.

图3 不同耕作方式下甜高粱的叶片水平水分利用效率注：不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平具有显著性。

Fig.3 Leaf water use efficiency （WUEL） of sweet sorghum under different tillage modesNote： Different small letters indicate significant difference between treatments at P<0.05 level.

图4 不同耕作方式下甜高粱叶片的POD和SOD活性注：不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平显著。

Fig.4 Activity of POD and SOD in leaf of sweet sorghum under different tillage modesNote： Different small letters indicate significant difference between treatments at P<0.05 level.

图5 不同耕作方式下甜高粱的丙二醛含量注：不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平显著。

Fig.5 MDA content in sweet sorghum under different tillage modesNote： Different small letters indicate significant difference between treatments at P<0.05 level.

图6 不同耕作方式下甜高粱叶片的脯氨酸和可溶性蛋白含量注：不同小写字母表示不同处理间差异在P<0.05水平显著。

Fig.6 Content of proline and soluble protein in leaf of sweet sorghum under different tillage modesNote： Different small letters indicate significant difference between treatments at P<0.05 level.

表3 甜高粱光合生理指标主成分分析

Table 3 Principal component analysis of photosynthetic physiological index of sweet sorghum

主成分 Principal component	特征值 Eigen value	方差贡献率 Variance contribution rate/%	累计贡献率 Cumulative contribution rate/%
1	8.30	83.02	83.02
2	1.26	12.61	95.64

图7 甜高粱光合生理指标之间的主成分分析

Fig.7 Principal component analysis among photosynthetic physiological indexes of sweet sorghum

表4 各处理下甜高粱各主成分值与综合排名

Table 4 Principal component value and comprehensive ranking of sweet sorghum under each treatment

处理Treatment	PC1	PC2	综合值Comprehensive value	排名Ranking
CK	0.06	-1.09	-0.14	4
FL30	0.62	0.61	0.11	2
FL50	0.75	1.24	0.20	1
DT40	-1.43	0.35	-0.03	3

参考文献 24

1	WORLEY J W， CUNDIFF J S， VAUGHAN， D H， et al.. Influence of sweet sorghum spacing on stalk pith yield ［J］. Biores. Technol.， 1991， 36（21）：133-139.
2	闫鸿雁，付立中，胡国宏，等.国内外甜高梁研究现状及应用前景分析［J］.吉林农业科学，2006，31（5）：63-65.
3	NAKATSU S， HIGASHIDA S， SAWAZAKI A. Easy estimation method for plow pan and effect of improved pan-breaking ［J］. Jpn. J. Soil Sci. Plant Nutr.， 2004， 75（2）：265-268.
4	ZHANG X Y， SHAO L W， SUN H Y， et al.. Incorporation of soil bulk density in simulating root distribution of winter wheat and maize in two contrasting soils ［J］. Soil Sci. Soc. Am. J.， 2012， 76（2）：638-647.
5	聂胜委，张玉亭，汤丰收，等.粉垄耕作对潮土冬小麦生长及产量的影响初探［J］.河南农业科学，2015，44（2）：19-21.
	NIE S W， ZHANG Y T， TANG F S， et al.. Effects of smashing ridge tillage on growth and yield of winter wheat in fluvo-aquic soil region ［J］. J. Henan Agric. Sci.， 2015， 44（2）：19-21.
6	韦本辉，甘秀芹，申章佑，等.粉垄栽培甘蔗试验增产效果［J］.中国农业科学，2011，44（21）：4544-4550.
	WEI B H， GAN X Q， SHEN Z R， et al.. Yield increase of smash-ridging cultivation of sugarcane ［J］. Sci. Agric. Sin.， 2011， 44（21）：4544-4550.
7	韦本辉，甘秀芹，陈耀福，等.稻田粉垄冬种马铃薯试验［J］.中国马铃薯，2011，25（6）：342-344.
	WEI B H， GAN X Q， CHEN Y F， et al.. Planting winter potato in rice field by using smash-ridging technique ［J］. Chin. Potato J.， 2011， 25（6）：342-344.
8	靳晓敏，杜军，沈润泽，等.宁夏引黄灌区粉垄栽培对玉米生长和产量的影响［J］.农业科学研究，2013，34（1）：50-53.
	JIN X M， DU J， SHEN R Z， et al.. The effection of sumash-ridging cultivation technology on the growth and yield of corn in yellow river irrigation district of Ningxia ［J］. J. Agric. Sci.， 2013， 34（1）：50-53.
9	甘秀芹，韦本辉，申章佑，等.桑树粉垄栽培的根系、植株及产量性状表现［J］.浙江农业科学，2011（3）：705-707.
	GAN X Q， WEI B H， SHEN Z R， et al.. Roots， plants and yield of mulberry by smash-ridging cultivation ［J］. J. Zhejiang Agric. Sci.， 2011（3）：705-707.
10	甘秀芹，韦本辉，刘斌，等.粉垄后第6季稻田土壤变化与水稻产量品质分析［J］.南方农业学报，2014，45（9）：1603-1607.
	GAN X Q， WEI B H， LIU B， et al.. Effects of smash-ridging cultivation on soil properties， yield and quality of the sixth season of rice ［J］. J. Southern Agric.， 2014， 45（9）：1603-1607.
11	刘波，吴礼树，鲁剑巍，等.不同耕作方式对土壤理化性质影响研究进展［J］.耕作与栽培，2010（2）：55-58，65.
12	吕婧娴，陈占飞，田帅，等.榆林市风沙草滩区粉垄耕作对玉米根系及产量的影响［J］.现代农业科技，2017，（2）：5-7.
13	唐茂艳，王强，陈雷，等.水稻粉垄耕作生长及生理特性研究［J］.湖北农业科学，2015，54（16）：3854-3856.
	TANG M Y， WANG Q， CHEN L， et al.. On the growth and physiological characteristics of rice under smashing ridge tillage ［J］. Hubei Agric. Sci.， 2015， 54（16）：3854-3856.
14	聂胜委，张玉亭，汤宁，等.粉垄耕作后效对夏玉米生长及产量的影响［J］.山西农业科学，2015，43（7）：837-839，873.
	NIE S W， ZHANG Y T， TANG N， et al.. Effects of effect of tillage on growth and yield of summer corn ［J］. J. Shanxi Agric. Sci.， 2015，43（7）：837-839，873.
15	韦本辉，申章佑，甘秀芹，等.粉垄栽培对旱地作物产量品质的影响［J］.中国农业科技导报，2012，14（4）：101-105.
	WEI B H， SHEN Z Y， GAN X Q， et al.. Effects of powder ridge cultivation on yield quality of dry land crops ［J］. J. Agric. Sci. Technol.， 2012， 14（4）：101-105.
16	李合生.植物生理生化实验原理和技术［M］.北京：高等教育出版社，2000：184-261.
17	韦本辉.旱地作物粉垄栽培技术研究简报［J］.中国农业科学， 2010， 43（20）：4330.
18	赖洪敏，林北森，罗刚.粉垄耕作对烤烟生长发育的影响［J］.浙江农业科学，2017，58（5）：736-738.
19	王奇，陈培赛，周佳，等.粉垄耕作对甘蔗农艺性状及产量的影响［J］.江苏农业科学，2019，47（4）：65-68.
20	韦本辉，甘秀芹，陈保善，等.粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较［J］.安徽农业科学，2011，39（6）：3216-3219.
	WEI B H， GAN X Q， CHEN B S， et al.. Comparison of the cultivation of maize and peanuts by smash-riding and traditional land preparation methods ［J］. J. Anhui Agric. Sci.， 2011， 39（6）：3216-3219.
21	邹剑秋，宋仁本，卢庆善，等.新型绿色可再生能源作物——甜高粱及其育种策略［J］.杂粮作物，2003，23（3）：134-135.
	ZOU J Q， SONG E B， LU Q S， et al.. A new green renewable energy crop—sweet sorghum and its breeding tactics ［J］. Rain Fed Crops， 2003， 23（3）：134-135.
22	陈仕林，胡钧铭，黄忠华，等.粉垄耕作对平地和坡耕地蔗田土壤有机碳矿化和结构的影响［J］.中国农业气象，2020，41（5）：299-307.
	CHEN S L， HU J M， HUANG Z H， et al.. Effects of smash ridging on soil organic carbon mineralization and structure of sugarcane field in flat and slope farmland ［J］.Chin. J. Agrometeorol.， 2020， 41（5）：299-307.
23	韦本辉.中国粉垄活土增粮生态［M］.北京：中国农业出版社，2013：86-87.
24	李华，逄焕成，任天志，等.深旋松耕作法对东北棕壤物理性状及春玉米生长的影响［J］.中国农业科学，2013，46（3）：647-656.
	LI H， FENG H C， REN T Z， et al.. Effects of deep rotary-subsoiling tillage method on brown physical properties and maize growth in northeast of China ［J］. Sci. Agric. Sin.， 2013， 46（3）：647-656.

[1]	张振飞, 颜安, 郭靖, 赵宇航, 袁以琳, 刘鹏, 曲佐昊, 袁川. 基于无人机遥感的苹果产量估测模型研究[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(9): 110-119.
[2]	张剑峰, 侯文峰, 伍永清, 李凯旭, 李小坤. 氮肥与密度互作对水稻病虫害发生和产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(9): 145-154.
[3]	吕彩霞, 李永福, 信会男, 李娜, 赖宁, 耿庆龙, 陈署晃. 缓释氮肥对滴灌冬小麦产量及土壤硝/铵态氮的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(8): 179-186.
[4]	刘雪晴, 王静, 阳宜, 吴慧琴, 王延宏, 王麓尧, 路佳伟, 张凯璇, 翟源, 成妍. 外源乙烯利对色素辣椒脱叶及产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(8): 36-46.
[5]	周琦, 刘强, 张靖, 邓超超, 王振龙, 柳洋, 吴芳, 常浩, 周彦芳, 宿翠翠, 施志国, 高正睿, 马凤捷. 有机肥替代化肥对土壤生物学特性及南瓜产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(7): 190-203.
[6]	陈士超, 王举, 郭富强, 郝瑞, 石建平. 不同水氮耦合对蛋白桑生理指标及产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(6): 240-249.
[7]	吴艳, 邹乐萍, 宋惠洁, 胡丹丹, 柳开楼, 梁万里. 控释氮肥和尿素配施对田面水铵态氮和早稻产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(4): 192-200.
[8]	吴小丹, 高丽, 巩天耕, 孔祥凤, 姜雨舟, 贾桂霞. 微生物菌肥和腐植酸复合肥对百合生长和光合特性的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(4): 221-229.
[9]	秦岭, 王艳珂, 陈二影, 杨延兵, 黎飞飞, 张梦媛, 管延安. ABA缓解谷子幼苗干旱胁迫生理特性分析[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(4): 36-44.
[10]	李大荣, 李小玲, 周武先, 张美德, 蒋小刚, 由金文, 王华. 有机肥替代部分化肥对湖北贝母生长及土壤性质的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(3): 216-226.
[11]	马彦霞, 陈静茹, 王晓巍, 张玉鑫, 张俊峰, 蒯佳琳. 灌水下限和施肥量对膜下滴灌小型大白菜耗水及光合特性的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(3): 239-249.
[12]	吴强, 吴聪连, 吴小云, 吴剑, 徐选美, 赖俊声, 胡伟云, 龚榜初, 江锡兵. 不同施肥处理对锥栗产量及果实品质的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(2): 228-237.
[13]	马婷婷, 赵延蓉, 魏玉清, 王悦娟, 王雪飞, 张二东. 土壤盐分胁迫下甜高粱生育后期茎秆生长及其糖分积累的动态变化特征[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(2): 42-50.
[14]	屈施旭, 孙宇, 所怡祯, 苑海鹏, 张玉红. 外源钙对盐胁迫下火麻生理特性及次生代谢产物的影响[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(2): 80-88.
[15]	任志超, 穆耀辉, 姚旭阳, 李淑娥, 张永峰, 任天宝, 刘国顺, 殷全玉. 疫霉侵染下烟草对哈茨木霉接种顺序的生理响应[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(1): 155-164.