甜高粱又叫芦粟、甜秆等，是普通粒用高粱的一个变种，具有抗逆性强、生物产量高、光合效率高及适应性广等特点[1-2]，主要应用于饲料、燃料乙醇、制糖等产业[3-4]。黑龙江西部是传统的农牧交错区，畜牧业较为发达，光热资源丰富的气候特征和土地资源辽阔的区位是发展牧草产业的适宜地区[5]。甜高粱的干物质积累速率较快，按照饲料能比计算甜高粱的饲料量最高，高于甘蔗和玉米青饲料。随着我国畜牧业快速发展，优质饲料短缺问题日益凸显。饲用型甜高粱的营养价值全面，优于小麦、玉米秸秆，适口性好。关于甜高粱，尤其饲用型甜高粱的研究应用较多。王永慧[6]研究表明，使用甜高粱青贮饲喂奶牛的喂养效果优于或等于青贮玉米。邰发红等[7]使用饲用甜高粱作为青贮饲料，发现甜高粱青贮的营养价值与全株玉米青贮相近，可以替代常用的全株玉米青贮应用于肉牛养殖。密度是作物群体形成的基础，对作物产量具有重要影响。适宜的种植密度能够保证作物正常生长发育，提高作物对光、温、水、肥等资源利用率，从而提高作物产量[8-9]。在合理种植密度的条件下，可以扩大甜高粱的叶面积，从而提高光能利用率，提高产量。目前关于密度对甜高粱产量、农艺性状等方面影响的研究较多[10-14]，但关于密度对甜高粱光合特性及品质的影响的研究较少。由于生态环境、品种特性等因素存在一定差异，导致研究的结果不完全相同。因此，本研究以高产、优质饲用甜高粱品种“吉甜2号”为研究对象，探索不同种植密度条件下甜高粱的农艺性状、光合特性、品质指标及产量性状的变化，以期为黑龙江省饲用甜高粱种植合理密植提供参考。1材料与方法1.1试验设计试验于2018年5月—9月在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院试验基地进行。试验地地势平坦，肥力中等，年降水量415 mm，年均温度3.2 ℃，活动积温为2 900 ℃。土壤类型为碳酸盐黑钙土，pH值7.82，土壤基础养分含量见表1。以“吉甜2号”为试验材料，设置9万（M1组）、12万（M2组）、15万（M3组）、18万（M4组）、21万株/hm2（M5组）5个密度处理。每小区6行，行长4 m，行距0.65 m，小区面积15.6 m2。采用随机区组设计，3次重复。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.024.T001表1土壤基础养分含量项目土层/cm有机质/(g/kg)全氮/(g/kg)速效磷/(mg/kg)速效钾/(mg/kg)数值0~2032.641.4823.16296.351.2测定指标及方法1.2.1农艺性状及生产性能于成熟期每处理中随机选取100株甜高粱，统计倒伏率和病株率。从每处理中间4行中选取长势均匀的植株10株，测定株高、茎粗（基部第2节间的粗度）、节间长（基部第2节间的长度）、茎节数。于甜高粱成熟期从各小区中间行随机选取1 m2进行收割一次性收割，称取地上部鲜重，换算为茎秆公顷产量，将鲜茎秆样品切成小段，放入烘箱中105 ℃杀青30 min，85 ℃烘干至恒重，称取干茎秆重量，换算为干茎秆公顷产量。干鲜比=(茎秆干重/茎秆鲜重)×100%(1)1.2.2光合指标灌浆期在每处理选取代有代表性的甜高粱10株，于9：00~11：00测定倒二叶的叶绿色相对含量、气孔导度、净光合速率、蒸腾速率，测定位置为叶片中部。叶绿素相对含量（SPAD）采用SPAD-502型测定仪（柯尼卡美能达公司）测定；气孔导度、净光合速率、蒸腾速率采用CI-340型光合作用测定仪（CID公司）测定。1.2.3营养品质指标将甜高粱秸秆干样粉碎，过40目筛，用于测定各项营养指标。粗蛋白（CP）含量采用凯氏定氮法测定[15]；粗脂肪（EE）含量采用索氏提取法测定[16]；粗纤维（CF）含量测定参照GB/T 6434—2006酸碱洗涤法；使用糖分测定仪测定茎基部第2节间的糖分含量。1.3数据统计与分析采用Microsoft Excel 2019软件、DPS 7.05软件进行数据统计及方差分析。结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1种植密度对饲用甜高粱农艺性状的影响（见表2）由表2可知，随着种植密度增大，甜高粱的株高和节间长逐渐升高，茎粗逐渐减少。甜高粱的株高变化范围为214.35~238.79 cm，M5组甜高粱的株高显著高于其他组（P0.05）；各组甜高粱茎粗的变化范围是1.55~2.28 cm，M1组甜高粱的茎粗最大，显著高于其他组（P0.05）；节间长的变化范围为17.18~22.71 cm，M5组、M4组甜高粱的节间长显著高于其他组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.024.T002表2种植密度对饲用甜高粱农艺性状的影响组别株高/cm茎粗/cm节间长/cm茎节数M1组214.35±13.95d2.28±0.13a17.18±0.12d14.21±0.10M2组226.20±10.83c2.04±0.07b18.85±0.15c14.26±0.09M3组230.76±14.56b1.91±0.10b20.43±0.09b14.31±0.12M4组233.14±16.30b1.63±0.06c21.60±0.15a14.43±0.07M5组238.79±11.72a1.55±0.08c22.71±0.11a13.99±0.08注：同列数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。2.2种植密度对饲用甜高粱倒伏率及病株率的影响（见表3）由表3可知，随留苗密度增加，甜高粱倒伏率增大。M1组和M2组甜高粱的倒伏率显著低于其他组（P0.05）。随留苗密度增加，甜高粱病株率增大。M1组和M2组甜高粱的病株率显著低于其他组（P0.05）。研究表明，低种植密度下甜高粱群体通风良好，甜高粱单株可以获得较多的水分、光照等资源，植株生长健壮，病株率较低。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.024.T003表3种植密度对饲用甜高粱倒伏率及病株率的影响组别倒伏率病株率M1组8.94±1.00c1.02±0.18cM2组9.16±1.14c0.89±0.18cM3组12.03±2.28b1.82±0.29bM4组16.38±3.27a3.66±0.42aM5组17.51±3.45a3.70±0.38a%2.3种植密度对饲用甜高粱秸秆产量的影响（见表4）由表4可知，随着种植密度的增大，甜高粱鲜草产量及干草产量均随种植密度呈先升高后降低的变化趋势，鲜草产量的变化范围为88.38~109.16 t/hm2，M3组甜高粱秸秆的鲜草产量最高，比M5组高23.6%；甜高粱秸秆的干草产量的变化范围为23.68~29.09 t/hm2，M3组甜高粱秸秆的干草产量最高，比M5组高22.8%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.024.T004表4种植密度对饲用甜高粱秸秆产量的影响组别鲜草产量/（t/hm2）干草产量/（t/hm2）干鲜比/%M1组90.51±3.73c24.20±1.1226.74±1.40M2组96.35±4.78c25.41±0.7926.37±1.24M3组109.16±7.46a29.09±1.3726.65±1.12M4组103.53±6.37b27.96±1.7327.01±1.38M5组88.38±5.55d23.68±1.0126.79±1.562.4种植密度对甜高粱叶绿素及光合指标的影响（见表5）由表5可知，随着种植密度增大，甜高粱SPAD值随种植密度呈逐渐降低的趋势，变化范围为22.10~28.46，M1组甜高粱SPAD值最高，比M5组SPAD值高28.8%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.024.T005表5种植密度对甜高粱叶绿素及光合指标的影响组别SPAD值气孔导度/[mmol/(m2·s)]净光合速率/[μmol/(m2·s)]蒸腾速率/[mmol/(m2·s)]M1组28.46±1.16a260.13±13.63a26.40±1.78a8.74±0.34aM2组27.28±1.63ab256.87±15.57a25.60±1.23a8.57±0.58aM3组24.87±1.02b240.80±9.73b24.20±0.85b7.89±0.42bM4组22.74±0.97c236.57±11.74c23.70±1.42b7.11±0.22cM5组22.10±1.24c235.06±8.90c21.90±0.59c7.03±0.57c3项光合指标的排序均为：M1组M2组M3组M4组M5组，M1组、M2组甜高粱的气孔导度、净光合速率、蒸腾速率显著高于M3组、M4组、M5组（P0.05），M5组甜高粱的各项光合指标均为最低。M1组甜高粱的气孔导度、净光合速率、蒸腾速率比M5组分别提高10.7%、20.5%、24.3%。研究表明，较低的种植密度可使单株获得更多的生长空间，有利于提高光合指标促进单株生物产量积累。2.5种植密度对饲用甜高粱营养品质的影响（见表6）由表6可知，M1组和M2组甜高粱的粗蛋白、粗纤维、含糖量差异不显著（P0.05）。甜高粱的粗蛋白、变化范围为7.76%~8.58%，M2组甜高粱粗蛋白含量最高，比M5组的粗蛋白含量高10.57%；甜高粱含糖量的变化范围为14.48%~15.63%，M2组甜高粱含糖量达到最高，比M5组的含糖量含量高7.94%；甜高粱粗纤维的变化范围为34.53%~37.48%，M4组甜高粱粗纤维含量达到最高，比M1组的粗纤维含量高8.54%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.024.T006表6种植密度对甜高粱营养品质的影响组别粗蛋白粗脂肪粗纤维含糖量M1组8.46±0.25a3.64±0.1734.53±2.42c15.57±1.16aM2组8.58±0.21a3.56±0.2235.06±2.69c15.63±0.97aM3组8.29±0.19ab3.63±0.1636.13±2.26b15.05±0.84bM4组7.83±0.28b3.55±0.1437.48±2.88a14.48±0.93cM5组7.76±0.13b3.69±0.1037.37±3.00a14.55±0.79c%3讨论3.1种植密度对饲用甜高粱农艺性状的影响本研究结果表明，随着种植密度增加，茎粗呈下降趋势，甜高粱株高、节间长度呈增加趋势，而节数变化不显著，表明节间长度能够影响株高。张肖凌等[17]认为，不同密度处理间甜高粱株高差异性不显著。但也有研究认为种植密度与株高呈正相关[18-20]，表明生长环境差异及品种特性不同导致株高对种植密度的响应存在差异。3.2种植密度对饲用甜高粱抗逆性的影响本研究中，留苗密度对甜高粱发病率具有明显影响，随留苗密度增加，甜高粱病株率及倒伏率增大。可能是因为随着密度增大，甜高粱群体内光照、养分及水分竞争加剧，茎粗变小，茎秆内木质素及纤维素含量下降导致茎秆弯折力降低，而茎秆弯折力降低是甜高粱倒伏率增加的主要原因。合理密度种植是甜高粱抗倒高产的关键，较低的密度可以使植株内通风良好，个体生长健壮，病株率及倒伏率处于较低的水平；当密度超过一定范围会导致甜高粱群体郁闭，单株生长不良，病株率、倒伏率随之上升。陈东颖等[14]研究表明，甜高粱倒伏率随着种植密度增加而升高，与本研究结果基本一致。3.3种植密度对饲用甜高粱产量的影响张肖凌等[17]研究认为，增加种植密度，植株个体光合作用降低，单株产量下降，但单位面积的叶面积增多，群体增产的优势弥补个体产量下降。在一定密度范围内，单位面积产量随密度增加而增产，但当密度过大时，群体内植株之间相互遮蔽严重，不利于产量形成，导致群体产量下降；或者由于密度不断增大，倒伏率与病株率逐渐上升，造成产量逐渐下降。本研究结果表明，在9万~15万株/hm2密度下，甜高粱产量逐渐升高；当种植密度为18万株/hm2时，产量开始下降，与上述研究结果相似。3.4种植密度对饲用甜高粱光合指标的影响叶绿素含量的消长规律是反映叶片生理活性变化的重要指标之一，与叶片光合能力具有密切关系。作物通过光合作用进行干物质积累是一个群体过程，群体密度过低，单位面积进行光合作用的叶面积小，光合产物就会减少；而群体密度过高，尽管可进行光合作用的叶面积较多，但个体间互相遮挡严重，影响植株个体光合作用。邓志兰等[21]研究表明，随着甜高粱密度增加，叶片净光合速率和气孔导度均呈下降趋势。本试验表明，随着甜高粱种植密度增大，光合速率下降，蒸腾速率、气孔导度值呈下降趋势，与上述研究结果一致。3.5种植密度对饲用甜高粱品质的影响施雨等[22]研究发现，甜高粱粗蛋白质和粗脂肪含量在密度达到一定水平后呈下降趋势，粗纤维含量呈上升趋势，表明密度对产量和品质具有显著影响。而本研究中，甜高粱粗蛋白随密度增加呈逐渐下降趋势，粗纤维呈逐渐上升趋势，与上述研究结论基本相同，但甜高粱粗脂肪含量的研究结果上存在一定差异。本研究中，甜高粱粗脂肪含量在不同密度处理下差异均不显著，可能是由于不同研究中的参试甜高粱品种及设置密度不同，不同甜高粱品种对密度的敏感性不同造成。4结论本试验条件下，随着种植密度增加，甜高粱株高、节间长度显著升高，茎粗变细，节数变化不明显，光合作用减弱，品质下降，倒伏率与病株率显著上升，产量随着密度增加呈先升高后下降的趋势。综合分析，初步筛选适宜齐齐哈尔地区种植的饲用甜高粱栽培密度为15万株/hm2。