引用本文
闫慧颖, 李春喜, 叶培麟, 毛德虎, 李荣. 种植密度和施肥水平对青海旱地覆膜种植甜高粱草产量及品质的影响. 草业科学, 2017,34(12):2512-2520
Yan Hui-ying, Li Chun-xi, Ye Pei-lin, Mao De-hu, Li Rong. Effects of different planting densities and fertilization levels on yield and quality of sweet sorghum grown under covering film cultivation in the dry land of Qinghai. Pratacultural Science,2017,34(12): 2512-2520  
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种植密度和施肥水平对青海旱地覆膜种植甜高粱草产量及品质的影响
闫慧颖1,2,3, 李春喜1,2, 叶培麟4, 毛德虎5, 李荣5
1.中国科学院西北高原生物研究所,中国科学院高原生物适应与进化重点实验室,青海 西宁 810008
2.青海省作物分子育种重点实验室,中国科学院西北高原生物研究所,青海 西宁 810008
3.中国科学院大学,北京 100049
4.青海省海东市畜牧兽医工作站,青海 海东 810600
5.青海省民和县畜牧兽医技术服务中心,青海 民和 810800
通信作者：李春喜(1959-),男,河南新乡人,副研究员,学士,主要从事饲草作物栽培与营养学研究。E-mail:cxli@nwipb.cas.cn

第一作者:闫慧颖(1993-),女,河南新乡人,在读硕士生,主要从事植物分子与营养学研究。E-mail:1912655657@qq.com

收稿日期: 2017-09-28
基金项目: 青海省科技厅重大科技专项(2015-NK-A3-1-2); 青海省创新平台建设专项项目——青海省作物分子育种重点实验室(2017-ZJ-Y14)
摘要

以甜高粱( Sorghum dochna)吉甜5号和九甜杂3号为材料,在海拔2 040 m的青海旱地覆膜进行了不同种植密度(行株距分别为40 cm×40 cm、40 cm×30 cm、40 cm×20 cm)和追施不同尿素量(0、150和225 kg·hm-2)对草产量及品质影响的研究。结果显示,吉甜5号和九甜杂3号两个品种在行距×株距为40 cm×20 cm(12.00万穴·hm-2)时的鲜草产量和干草产量最高,鲜草产量分别达99.75和108.17 t·hm-2,干草产量分别达17.89和22.58 t·hm-2;在生长中期追施150 kg·hm-2尿素时草产量较高,品质较好,两个品种的粗蛋白分别达5.47%和4.80%,粗脂肪分别达5.67和7.57 g·kg-1,酸性洗涤纤维较低,综合表现良好。以上结果表明,青海旱地甜高粱种植密度为12.00万穴·hm-2,生长中期追施尿素150 kg·hm-2最为适宜。

关键词: 甜高粱; 旱地; 覆膜种植; 种植密度; 尿素; 产量; 品质
中图分类号:S514.062 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2017)12-2512-09 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0331
Effects of different planting densities and fertilization levels on yield and quality of sweet sorghum grown under covering film cultivation in the dry land of Qinghai
Yan Hui-ying1,2,3, Li Chun-xi1,2, Ye Pei-lin4, Mao De-hu5, Li Rong5
1.Key Laboratory of Adaptation and Evolution of Plateau Biota (AEPB), Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, Qinghai, China
2.Key Laboratory of Crop Molecular Breeding of Qinghai Province, Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, Qinghai, China
3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4.Animal Husbandry and Veterinary Station of Qinghai Haidong, Haidong 810600, Qinghai, China
5.Animal Husbandry and Veterinary Technology Service Center of Qinghai Minhe, Minghe 810800, Qinghai, China;
Corresponding author: Li Chun-xi E-mail:cxli@nwipb.cas.cn
Abstract

In this experiment, Jitian 5 and Jiutianza 3 were used as materials in an experimental study on the effects of different planting densities. Linespacing×plant spacing: (40 cm×40 cm, 40 cm×30 cm, 40 cm×20 cm) and amount of urea (0, 150, 225 kg·ha-1) in the topdressing on the yield and quality of sweet sorghum were studied at an altitude of 2 040 m on dry land in Qinghai by covering film cultivation. The results showed that the fresh and hay yields of two cultivars were the highest at the spacing of 40 cm × 20 cm (120 000 hole·ha-1). The yield of fresh grass was 99.75 and 108.17 t·ha-1.The hay yieldswere 17.89 and 22.58 t·ha-1, respectively. The yield was higher and quality was better at 150 kg·ha-1 urea at the jointing stage. The crude protein of the two cultivars was 5.47% and 4.80%, crude fat was 5.67 and 7.57 g·kg-1, acidic detergent fiber was low, and comprehensive performance was good. In conclusion, a planting density of 120 000 hole·ha-1 and topdressing urea of 150.0 kg·ha-1 at the jointing stage are most suitable for sweet sorghum in the Qinghai dry land

Keyword: Sorghum dochna; dry land; cover film cultivation; planting density; urea; yield; quality

甜高粱(Sorghum dochna)是粒用高粱的一个变种, 其特点是茎秆多汁且富含糖分, 营养价值及生物产量高, 具有抗旱、耐涝、耐盐碱等优良特性[1, 2]。在甜高粱诸多用途中作为饲料具有明显优势, 既可做牧草放牧, 又可做青贮饲料和干草饲料, 适口性好, 作为青贮饲料具有极大优势, 是畜牧业发展的重要饲料作物[3, 4]。种植甜高粱已成为多个国家推进种植业发展的重要途径, 德国甜高粱[5]的鲜草产量可达160 t· hm-2, 近年来在美国甜高粱常常被作为青贮玉米(Zea mays)的替代品进行研究[3]。青海省是我国全国五大牧区之一, 畜牧业生产尤为重要, 但由于高原自然条件的限制, 加之草地管理水平落后、超载放牧及草地退化等因素, 每年损失可食用鲜草高达1 200万t, 且每年有长达半年的冬春枯草期, 天然草资源匮乏, 牲畜所需饲草料严重不足。同时, 近年来青海农区畜牧业发展十分迅速, 涌现了一大批企业和个人养殖厂, 需要大量饲草。目前青海牧区冬春备荒多以青饲燕麦(Avena sativa)为主, 农区以青贮玉米为主, 海拔2 300 m以下地区水地甜高粱正在推广种植。青海属于旱作农业区, 山旱地占耕地总面积的70%多, 海拔2 000~2 500 m, 种植粮食作物产量较低[6]。每年只种一季作物, 多为春小麦(Triticum aestivum)、青稞(Hordeum vulgare)、油菜(Brassica napus)和马铃薯(Solanum tuberosum)等, 7月下旬至8月上旬收割完毕, 土地闲置。而8月至9月中旬气温虽比7月低, 但仍属于气温较高期, 可种植甜高粱, 且种植青贮甜高粱是解决牧草短缺和促进农牧业可持续发展的有效途径[7]。水地品种比较结果表明, 九甜杂3号、吉甜5号均适应在青海种植[8], 但旱地种植甜高粱的研究尚为空白。

如何提高甜高粱的生物学产量和品质是研究重点, 种植密度和施肥量是关系到作物产量及品质的重要因素[9]。张彦红等[10]、刘丽华等[11]研究表明, 种植密度对甜高粱生物产量有显著影响, 李春喜等[12]研究表明, 在甜高粱生长中期追施尿素能提高草产量及茎秆糖锤度。本研究在旱地覆膜, 进行不同种植密度和在生长中期追施不同尿素量对甜高粱生长影响的试验, 探索青海旱地甜高粱的适宜种植密度和追肥量, 为推广种植提供技术依据。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

试验在青海省海东市民和县总堡乡总堡村进行。海拔2 040 m, 年均温度6.30 ℃, 降水量338.20 mm, 日平均气温稳定通过≥ 0 ℃的初日为3月7日, 终日为10月3日, 期间积温3 232.40 ℃· d; 稳定通过≥ 5 ℃的初日4月10日, 终日9月6日, 期间积温2 942.90 ℃· d; 稳定通过≥ 10 ℃的初日为4月29日, 终日为8月5日, 期间积温2 452.70 ℃· d; 无霜期为177 d。土壤类型灰钙土, 土壤有机质含量为1.540%, 全氮含量为0.099%, 全磷含量为0.460%, 全钾含量为1.520%, 速效氮含量为100.00 mg· kg-1, 速效磷含量为20.30 mg· kg-1, 速效钾含量为120.00 mg· kg-1, pH 7.00; 前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

供试品种为吉甜5号和九甜杂3号, 发芽率分别为92%和86%。

1.3 试验设计

1.3.1 密度试验 设3个行距× 株距处理, 分别为40 cm× 40 cm、40 cm× 30 cm、40 cm× 20 cm, 即每公顷分别为62 250、82 500、120 000穴。

1.3.2 追肥试验 在生长中期(7月30日), 株高为160~180 cm, 分别追施尿素0、150和225 kg· hm-2共3种处理。

以上两个试验为单因素独立试验。

1.4 田间管理

试验铺地膜, 地膜宽3 m, 起垄、覆膜, 地面保留覆膜宽度2.6 m左右, 小区面积3 m× 8 m, 小区四边埋入土中, 采用随机区组排列, 重复3次。底肥施磷酸二铵225 kg· hm-2, 尿素225 kg· hm-2, 用卷尺固定行、株距, 追肥试验的行距× 株距为40 cm× 20 cm, 用吉林省四平市铁东区五丰播种器厂生产的五丰牌手提自动播种器播种, 播深3~4 cm, 每穴种4~6粒。

1.5 测定项目

1.5.1 生育期 记录播种、出苗、分蘖、拔节、抽穗、成熟、收获等生育期。

1.5.2 出苗率、定株率 出苗10 d 后, 3-5叶期统计出苗率, 对没有苗的穴补种, 拔节期统计定株率。

1.5.3 株高、茎粗、单穴鲜重、单穴干重及主茎绿叶数 收割前, 在样段区内中部连续取10穴, 用卷尺测单株高度; 从基部往上的第6节, 用游标卡尺测单株茎粗; 数单株绿叶数; 在电子秤上称出单穴鲜重, 装入袋子带回实验室, 置于65 ℃烘箱烘至恒重后称重, 得出单穴干重, 并计算出干鲜比。

1.5.4 茎秆糖锤度 收割前, 从基部往上的第6节测茎秆糖锤度。测试仪器为北京万成北增精密仪器有限公司生产的WZ-103型糖度折射仪, 精度0~32%。

1.5.5 草产量 取小区中间4行, 长4 m(面积6.4 m2)内全部植株, 在电子秤上称鲜重, 计算出小区产量和每公顷产量, 用干鲜比计算出干草产量。

1.5.6 全株养分含量 仅对不同追肥量试验进行全株养分含量的测定。将测定完干物质含量的干样粉碎、过筛后, 进行养分测定。灰分采用灼烧法[13]测定, 粗蛋白采用凯氏定氮法[14]测定, 粗脂肪采用索氏脂肪抽提法[13]测定, 粗纤维采用过滤法[13]测定, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维采用范氏法[14]测定, 钙采用原子吸收光谱法[15]测定, 磷采用分光光度法(GB/T 6437-2002饲料中总磷的测定), 糖采用苯酚-硫酸法[16]测定。样品品质分析由中国科学院西北高原生物研究所分析测试中心测定。

1.6 数据处理

采用SPSS V18.0统计软件对测定的单株性状、草产量及全株养分含量进行差异显著性分析和多重比较。用灰色关联度分析法分析品质所得数据, 采用DPS软件[17]处理数据计算灰色关联度系数。

2 结果与分析
2.1 密度试验

2.1.1 生育期及出苗率、定株率 同一品种不同种植密度对其生育期没有影响, 不同品种间有差异, 吉甜5号7月1日拔节, 收获时为孕穗期; 九甜杂3号6月23日拔节, 收获时为灌浆初期。吉甜5号出苗率为71.15%~73.56%, 对空穴补种后定株率为77.00%~82.94%; 九甜杂3号出苗率为60.92%~68.75%, 对空穴补种后定株率为77.01%~79.35%(表1)。

2.1.2 收获时单穴性状及草产量 不同种植密度对两个品种的影响表现基本一致, 随着密度增加, 株高、鲜草产量和干草产量增加, 单穴鲜重、单穴干重、单穴茎数和主茎粗降低, 但品种间的干鲜比、主茎绿叶数及

表1 不同密度生育期及出苗率、定株率 Table 1 Growth period and emergence rate and strain rate under different planting densities

茎秆糖锤度表现不同(表2)。吉甜5号株高为202.30~214.20 cm, 3种密度下差异不显著(P> 0.05); 对鲜草产量影响显著(P< 0.05), 在种植密度为12.00万穴· hm-2时最高, 达99.75 t· hm-2, 比6.23万穴· hm-2多25.99 t· hm-2; 密度对干草产量影响极显著(P< 0.01), 在12.00万穴· hm-2时最高, 达17.89 t· hm-2, 比6.23万穴· hm-2高4.47 t· hm-2; 密度对单穴干重、主茎粗影响极显著(P< 0.01), 且二者均在 6.23万穴· hm-2达到最高, 12.00万穴· hm-2时最低; 密度对单穴鲜重影响显著(P< 0.05), 在6.23万穴· hm-2达到最高; 密度对干鲜比影响极显著(P< 0.01), 在8.25万穴· hm-2达到最高; 密度对单穴茎数、主茎绿叶数和茎秆糖锤度无显著影响。九甜杂3号的株高达266.40~273.43 cm, 密度对其影响不显著(P> 0.05); 密度对鲜草产量影响显著(P< 0.05), 在12.00万穴· hm-2时最高, 达108.17 t· hm-2, 比6.23万穴· hm-2多21.35 t· hm-2; 密度对干草产量影响极显著(P< 0.01), 在12.00万穴· hm-2时最高, 达22.58 t· hm-2, 比6.23万穴· hm-2多6.08 t· hm-2; 密度对单穴鲜重、单穴干重影响极显著(P< 0.01), 对单穴茎数、主茎粗影响显著(P< 0.05), 均在6.23万穴· hm-2达到最高, 12.00万穴· hm-2时最低; 密度对干鲜比影响极显著(P< 0.01), 在12.00万穴· hm-2时最高; 密度对主茎绿叶数和茎秆糖锤度影响不显著(P> 0.05)。

2.2 追肥试验

2.2.1 生育期及出苗率、定株率 甜高粱生长中期追施不同尿素量对后期生育期没有影响, 但不同品种间有差异(表3)。收获时, 吉甜5号为孕穗期, 九甜杂3号为灌浆初期。吉甜5号出苗率为79.61%~89.47%, 对空穴补种后定株率为88.30%~95.77%; 九甜杂3号出苗率为93.31%~95.22%, 对空穴补种后定株率为97.10%~98.67%。

2.2.2 收获时单穴性状及草产量 在生长中期追施尿素0~225 kg· hm-2, 随着追施量的增加, 株高、单穴鲜重、单穴干重、鲜草产量、干草产量均表现出增高趋势(表4)。吉甜5号的株高为264.13~271.27 cm, 主茎绿叶数为11.40~11.47叶· 茎-1, 3种追肥量下差异不显著(P> 0.05)。追肥量对单穴鲜重、单穴干重、主茎粗、干鲜比及茎秆糖锤度影响显著(P< 0.05), 且均在追施尿素225 kg· hm-2时达到最高; 追肥量对鲜草产量、干草产量影响极显著(P< 0.01), 在追施尿素225 kg· hm-2时, 鲜草产量最高, 达88.73 t· hm-2, 比不追施高13.33 t· hm-2; 干草产量最高18.96 t· hm-2, 比不追施高4.66 t· hm-2。九甜杂3号的株高为298.83~311.20 cm, 主茎绿叶数达10.27~10.60叶· 茎-1, 去种追肥量下差异不显著; 追肥量对单穴鲜重、单穴干重、主茎粗、鲜草产量和干草产量影响极显著(P< 0.01), 均在追施尿素225 kg· hm-2时达到最高值, 鲜草产量最高达98.69 t· hm-2, 比不追施产高21.66 t· hm-2; 干草产量最高达21.87 t· hm-2, 比不追施高5.29 t· hm-2; 追肥量对茎秆糖锤度影响显著(P< 0.05), 追施尿素225 kg· hm-2时最高。

表2 不同密度收获时单穴性状及草产量 Table 2 Performance of single hole traits and grass yield at different density harvest

注:同一品种同列小写字母不同表示不同种植密度间差异显著(P< 0.05); 无字母表示差异不显著(P> 0.05); * 表示差异显著(P< 0.05), * * 表示差异极显著(P< 0.01)。同表4。

Note:Different lowercase letters within the same column of same variety indicate significant difference at the 0.05 level, no letter indicate no significant difference among different densities at the 0.05 level; * and * * indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively. similarly for Table 4.

表3 不同追肥量生育期及出苗率、定株率 Table 3 Growth period, emergence rate, and strain rate with different fertilizing rate

2.2.3 全株养分含量 追肥对灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、酸性洗涤纤维、钙、磷、无氮浸出物、pH影响极显著(P< 0.01), 对水分影响显著(P< 0.05), 对中性洗涤纤维和总糖无显著影响(P> 0.05)(表5)。吉甜5号和九甜杂3号两个品种的灰分含量分别在追施150 kg· hm-2和不追施时达最高, 且二者差异显著(P< 0.05), 均在追施225 kg· hm-2时最低且二者差异不显著(P> 0.05); 粗蛋白在追施225 kg· hm-2时达最高, 不追施时最低。两个品种的粗脂肪含量变化表现不一致, 吉甜5号的粗脂肪在追施225 kg· hm-2时最高, 达5.90 g· kg-1, 不追施时最低; 九甜杂3号在追施150 kg· hm-2时最高, 达7.57 g· kg-1, 追施225 kg· hm-2时最低。吉甜5号的粗纤维在追施225 kg· hm-2时最高, 不追施最低; 九甜杂3号的粗纤维在不追施时最高, 追施225 kg· hm-2最低。吉甜5号酸性洗涤纤维在追施225 kg· hm-2时最高, 九甜杂3号在不追施时最高, 且与追施225 kg· hm-2差异不显著, 两个品种均在追施150 kg· hm-2时最低; 两个品种的钙含量均在不追施时最高, 追施225 kg· hm-2最低; 磷含量差异极显著(P< 0.01), 吉甜5号在不追施时最高, 九甜杂3号在追施150 kg· hm-2时最高, 两个品种均在追施225 kg· hm-2时最低; 吉甜5的无氮浸出物在不追施时最高, 追施225 kg· hm-2最低; 九甜杂3号的无氮浸出物在追施225 kg· hm-2时最高, 追施150 kg· hm-2最低。吉甜5号的水分在追施225 kg· hm-2时最高, 九甜杂3号在追施150 kg· hm-2时最高。两个品种的总糖含量在不同施肥量间无显著差异。

采用灰色关联度分析法分析全株养分含量数据, 设置12种营养元素值的参考序(X0), 对饲料品质起正作用的元素粗蛋白、粗脂肪、钙、磷、无氮浸出物和总糖以最高值为品质较佳, 对饲料品质起副作用的元素水分、灰分、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维及pH以最低值为品质较佳。关联系数采用DPS软件处理, 其中原始数据经灰色关联度分析常用的初值化处理[17], 令Δ min为0, 分辨系数设为0.1, 得到全株营养灰色关联度系数(ξ )分析结果。两个品种的表现一致, 关联度系数均为追施150 kg· hm-2> 225 kg· hm-2> 0 kg· hm-2(表6)。

表4 不同追肥量收获时单穴性状及草产量 Table 4 Performance of single hole traits and grass yields with different amounts of fertilizer
3 讨论

青海省的旱地约占总耕地面积的70%, 其中年均温度5 ℃以上的旱地面积约占30%, 适宜种植甜高粱, 收获鲜草做青饲或青贮用于发展畜牧业, 经济效益显著[18]。甜高粱营养丰富, 养分含量优于玉米, 尤其是茎秆含糖量比青饲玉米高2倍。9月底收获时, 玉米已是叶枯秆黄, 而甜高粱茎叶鲜绿, 加上其适口性好, 奶牛和牲畜均喜食, 可有效提高肉、奶的产量和质量, 是青海发展畜牧业一个新的品质优良的饲料作物。铺地膜可提高土壤温度, 保持土壤水分, 维持土壤结构, 促进植物生长, 以保证出苗率。在海拔1 850 m铺地膜种植甜高粱, 鲜草产量高于不铺地膜的鲜草产量, 增产5.56%~15.85%, 茎秆糖锤度提高了5.76%~54.03%, 铺地膜籽粒能成熟, 不铺地膜籽粒不能成熟[12]。

不同的密度条件对作物群体间的光合作用速率、叶绿素含量、二氧化碳的田间浓度等因素都有影响, 导致作物在光合作用、产量及抗逆性方面的差异, 种植密度影响甜高粱的生长发育, 在株高、茎粗、单穴重等方面有很大差异, 从而导致产量不同[19]。本研究中收获时单穴性状表现与尚虎山等[20]对旱区玉米的研究结果相同。鲜草产量和干草产量在12.00万穴· hm-2达到最高。表明在海拔2 040 m旱地种植甜高粱吉甜5号和九甜杂3号品种, 种植密度为12.00万穴· hm-2时, 鲜草产量较6.23万穴· hm-2增产了24.59%~35.24%, 较8.25万穴· hm-2增产了10.69%~15.89%, 干草产量分别增加了33.33%~36.89%和3.29%~11.56%。根据水地甜高粱不同密度研究结果[12], 超过该密度易发生倒伏。

生长中期追施尿素能有效促进甜高粱茎秆的生长和干物质的积累, 影响草产量和品质。甜高粱水地栽培技术研究表明, 在甜高粱生长中期追施1次氮肥对后期生育时期没有影响, 但对后期生长有明显促进作用, 株高、主茎粗、单株鲜质量、分蘖数、产量和茎秆糖锤度显著增加[11]。本研究表明, 在追施尿素0~225 kg· hm-2范围内, 追施225 kg· hm-2鲜草产量比不追肥增加11.68%~28.12%, 干草产量较不追肥增加14.14%~32.58%, 与追施150 kg· hm-2无显著差异。这与水地的研究结果相同[12]。超过150 kg· hm-2尿素量, 效果不显著。

表5 不同追肥量全柱养分含量 Table 5 Nutrient contents of whole plant under different fertilizing rates

表6 灰色关联度系数(ξ )及排序 Table 6 Gray correlation coefficients(ξ ) and sort values

青贮饲料中灰分含量越低则品质越差, 粗蛋白含量越高则品质越好[21]。牧草纤维素含量越高, 营养价值越低, 中性洗涤纤维高则采食量减少, 酸性洗涤纤维高则消化率降低[22]。追施150 kg· hm-2时, 灰分、粗蛋白、粗脂肪含量均较高, 粗纤维含量也较高但酸性洗涤纤维低, 钙、磷含量较高。采用灰色关联度分析法分析品质, 追施150 kg· hm-2时灰色关联度系数最大, 表明追施150 kg· hm-2尿素量收获鲜草的品质效果较好。

甜高粱具有较强的抗旱性, 在青海年均降水量200~400 mm的旱地种植可以避免与其他作物竞争水分。在整个试验过程中, 无病虫害发生, 没有喷施任何化学药剂, 是一种优良的绿色饲草作物。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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23 (责任编辑武艳培) [本文引用:]