青海旱作全膜雙壟溝播甜高粱和 復(fù)種產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分含量

李春喜，馮海生，郭萬(wàn)春，裴劍民，武玫玲

（1．中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所 中國(guó)科學(xué)院高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810001；2．青海省家畜改良中心，青海 西寧810016；3．青海民和海順牧業(yè)科技有限公司，青海 民和810800；4．青海藝桓農(nóng)牧合作社，青海 西寧810006）

全膜雙壟溝播栽培技術(shù)是旱作農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)突破性創(chuàng)新技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)集覆蓋抑蒸、膜面集雨、壟溝種植技術(shù)為一體，最大限度地保蓄自然降水，使地面蒸發(fā)降到最低，特別能使春季10 mm 以下的降水集中入滲于作物根部，被作物有效利用，實(shí)現(xiàn)了集雨、保墑、增產(chǎn)，使地膜的抑制蒸發(fā)、雨水集成、貧水富集等作用得到綜合發(fā)揮，顯著提高了作物產(chǎn)量，降水保蓄率和水分利用效率［1］。已在玉米（Zea mays）種植上廣泛應(yīng)用［2－4］。甜高粱（Sor ghu m bicolor）為一種能源作物、飼料作物和糖料作物，莖稈本身含糖量達(dá)18%，牛羊喜食，在當(dāng)前生產(chǎn)中使用的青貯玉米、大麥（Hor deum vul gare）、苜蓿（Medicago satiua）、燕麥（Auena satiua）中，甜高粱占有一定比例，種植甜高粱已成為世界眾多國(guó)家推進(jìn)本國(guó)種植業(yè)發(fā)展的一條重要途徑［5－7］。近年來在美國(guó)甜高粱常常被作為青貯玉米的替代品進(jìn)行研究［8］；在河北省遵化市用甜高粱組合飼料飼喂奶牛比玉米組合每頭多產(chǎn)奶2．49～2．64 kg·d－1［9］；在青海省湟中縣用青貯甜高粱組合飼料飼喂奶牛比青貯玉米組合每頭多產(chǎn)奶2．19 kg·d－1，在民和縣飼喂2～3齡羊每只多增重29．27 g·d－1［10］；用青貯甜高粱飼喂青年奶水牛比飼喂青貯玉米和新鮮象草（Pennisetum pur pureu m）分別增重29．5%和9．5%［11］；甜高粱青貯發(fā)酵和飼用品質(zhì)上，干物質(zhì)產(chǎn)量、粗蛋白質(zhì)和可消化干物質(zhì)產(chǎn)量比玉米優(yōu)勢(shì)明顯，用作青貯作物栽培有較大的利用潛力［12］。甜高粱在西北干旱地區(qū)種植具有較大發(fā)展空間［13］。以往的研究多在雨量充沛地區(qū)和有灌溉條件的水澆地上，在降水量較少、且沒有灌溉條件的西部干旱地區(qū)對(duì)甜高粱旱作研究報(bào)道較少。青海省是我國(guó)五大牧區(qū)之一，重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，但地處高寒環(huán)境，每年枯草期長(zhǎng)達(dá)5 個(gè)多月，天然草地資源匱乏，冬春季牲畜需大量飼草料補(bǔ)充。近年來青海東部農(nóng)區(qū)牛羊養(yǎng)殖企業(yè)發(fā)展很快，目前均以玉米青貯料為主［10］。在青海干旱地區(qū)全膜雙壟溝播玉米技術(shù)已廣泛推廣，但對(duì)甜高粱的旱作研究尚較少。為此，在水澆地種植甜高粱研究［14－16］的基礎(chǔ)上，2013年在青海省民和縣核桃莊鄉(xiāng)大莊村和西寧市城東區(qū)韻家口鎮(zhèn)泮子山村山旱地（青海藝桓農(nóng)牧合作社）分別開展了秋季和春季全膜雙壟溝播甜高粱的試驗(yàn)研究；另2012年在青海省民和縣馬場(chǎng)垣鄉(xiāng)團(tuán)結(jié)村進(jìn)行了冬小麥（Triticum aestivu m）收獲后復(fù)種甜高粱試驗(yàn)及品質(zhì)測(cè)驗(yàn)，對(duì)民和縣（1 850 m）、平安縣（2 100 m）和西寧市（2 250 m）3個(gè)不同海拔高度種植甜高粱后土壤養(yǎng)分含量變化進(jìn)行了測(cè)定研究，以期為推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況

1．1．1 全膜雙壟溝播甜高粱試驗(yàn)地 民和縣核桃莊鄉(xiāng)大莊村海拔2 000 m，年均氣溫5．8 ℃，年均降水量410．0 mm，純山旱地，無(wú)灌溉，前茬玉米。西寧市城東區(qū)韻家口鎮(zhèn)泮子山村海拔2 750 m，年均氣溫1．0 ℃，年均降水量510．0 mm，前茬燕麥。

1．1．2 復(fù)種甜高粱試驗(yàn)地 民和縣馬場(chǎng)垣鄉(xiāng)團(tuán)結(jié)村海拔1 870 m，年均氣溫7．9 ℃，年均降水量360．7 mm，無(wú)霜期195 d，≥0 ℃積溫3 432 ℃·d，≥10℃積溫2 752 ℃·d，前茬冬小麥。

1．1．3 土壤養(yǎng)分含量測(cè)驗(yàn)地 3個(gè)土壤養(yǎng)分測(cè)驗(yàn)地概況分別為：民和縣馬場(chǎng)垣鄉(xiāng)馬聚垣村海拔1 850 m，年均氣溫7．9 ℃，年均降水量360．7 mm，無(wú)霜期195 d，≥0 ℃積溫3 432 ℃·d，≥10 ℃積溫2 752℃·d，前茬玉米。平安生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站海拔2 100 m，年均氣溫6．2 ℃，年均降水量354．1 mm，年均蒸發(fā)量1 800 mm，≥0 ℃積溫2 900 ℃·d，≥5 ℃積溫2 500 ℃·d，前茬小麥。西寧市城北區(qū)廿里鋪鎮(zhèn)孫家寨村（青海省家畜改良中心）海拔2 250 m，年平均氣溫4．9 ℃，年均降水量371．7 mm。無(wú)霜期165 d，≥0 ℃的積溫為2 617 ℃·d，≥10 ℃的積溫為2 249 ℃·d，土壤砂壤土，前茬玉米。

1．2 試驗(yàn)材料

供試材料甜高粱早熟品種九甜雜三，由吉林省吉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1．3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1．3．1 全膜雙壟溝播試驗(yàn) 在海拔2 000 m（民和）設(shè)秋季鋪地膜，翌年4 月28 日播種，行距40 c m，株距40 c m，密度為6．25萬(wàn)株·h m－2；海拔2 750 m（西寧）設(shè)春季鋪地膜，5月23日播種，行距40 c m，株距20 c m，密度為12．50萬(wàn)株·h m－2。鋪地膜前整地，底肥施磷酸二胺（含P2O5＋N＝46%＋18%）225 kg·h m－2，尿素（含氮46%）225 kg·h m－2，拔節(jié)期尿素225 kg·h m－2，用追肥器在距根部10 c m 處集中追施。

1．3．2 復(fù)種甜高粱試驗(yàn) 冬小麥?zhǔn)斋@后于7月19日在麥茬地上直接用播種器播種，行距40 c m，株距20 c m，密度為12．50萬(wàn)株·h m－2，出苗后7 d追施尿素150 kg·hm－2，澆水，拔節(jié)期追（8月26日）施尿素150 kg·h m－2，澆兩次水。對(duì)收獲植株取樣，置于65℃烘箱烘24 h送分析測(cè)試室進(jìn)行養(yǎng)分分析。

1．3．3 土壤養(yǎng)分含量變化測(cè)驗(yàn) 整地前和收獲后按5點(diǎn)取樣法，取0～20 c m 土層混合樣送至中國(guó)科學(xué)院蘭州分院分析測(cè)試中心測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。3個(gè)不同海拔區(qū)種植甜高粱時(shí)施肥量及田間管理相同。

1．4 測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目

1．4．1 生育期 分播種、出苗、分蘗、拔節(jié)、抽穗、收獲等發(fā)育階段記載生育期。

1．4．2 出苗率、定株率 出苗15 d后（3～5葉）查看苗情，調(diào)查出苗率，對(duì)沒有出苗的穴進(jìn)行補(bǔ)種，拔節(jié)期在相同樣段內(nèi)統(tǒng)計(jì)定株率。

1．4．3 株高、單穴鮮重、單穴干重 收獲時(shí)在小區(qū)兩邊第2行中間連續(xù)取10 株，株高采用鋼卷尺測(cè)量，單穴鮮重采用現(xiàn)場(chǎng)稱重法（DT－502電子天平），之后置于樓道以120 d自然晾干，在電子稱上測(cè)定單穴干重計(jì)算出干鮮比。

1．4．4 莖稈糖錘度 測(cè)莖稈第6節(jié)，剝?nèi)テず?，用手鉗擠出汁液2、3 滴，滴在測(cè)試儀器上測(cè)糖錘度。測(cè)試儀器為北京萬(wàn)成北培增精密儀器有限公司生產(chǎn)的WZ－103型糖度折射儀，精度0～32%［16］。

1．4．5 鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量 取小區(qū)中間10 m2內(nèi)全部植株在電子稱上稱重，計(jì)算出鮮草產(chǎn)量，用干鮮比計(jì)算出干草產(chǎn)量。

1．4．6 甜高粱復(fù)種植株養(yǎng)分及土壤養(yǎng)分測(cè)定 測(cè)定植株水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、無(wú)氮浸出物、鈣、磷、糖等指標(biāo)。土壤養(yǎng)分分析項(xiàng)目為全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和p H 值等指標(biāo)。由中國(guó)科學(xué)院蘭州分院分析測(cè)試中心測(cè)定。

1．5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件和農(nóng)作物區(qū)域試驗(yàn)專用RCT99軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 全膜雙壟溝播甜高粱生育時(shí)期

海拔2 000 m 的民和大莊村點(diǎn)4月28日播種，5月7日出苗，6月25日拔節(jié)，8月14日抽穗，播種至出苗9 d，出苗至拔節(jié)43 d，拔節(jié)至抽穗69 d，9月底收獲時(shí)為灌漿初期。海拔2 750 m 的西寧泮子山點(diǎn)5月23日播種，5月30日出苗，7月23日拔節(jié)，播種至出苗7 d，出苗至拔節(jié)共53 d，不能進(jìn)入抽穗期，在8月底9月初霜凍來臨前收獲。

2．2 出苗率、定株率

民和點(diǎn)出苗率高達(dá)94．46%，沒有補(bǔ)種，出苗率也為定株率；西寧點(diǎn)出苗率為80．36%，補(bǔ)種后，拔節(jié)期定株率達(dá)到91．53%。

2．3 單穴性狀

海拔2 000 m 的民和點(diǎn)甜高粱生長(zhǎng)正常，株高達(dá)314．8 c m，單穴鮮重達(dá)1 377．5 g，單穴干重達(dá)544．9 g，風(fēng)干干鮮比達(dá)0．39，株高、單穴鮮重、干重和干鮮比極顯著高于西寧（P＜0．01）；海拔2 750 m的西寧泮子山株高141．9 c m，單穴鮮重414．5 g，單穴干重92．6 g。風(fēng)干干鮮比為0．17，單穴莖數(shù)顯著高于民和點(diǎn)（P＜0．05）（表1）。

2．4 產(chǎn)量和莖稈糖錘度

海拔2 000 m 的民和點(diǎn)甜高粱收獲時(shí)鮮草產(chǎn)量達(dá)100 845 kg·h m－2，干 草 產(chǎn) 量 達(dá)35 550 kg·h m－2，莖稈糖錘度達(dá)16．77%，極顯著高于西寧點(diǎn)的（P＜0．01）；海拔2 750 m 西寧泮子山點(diǎn)鮮草產(chǎn)量56 040 kg·h m－2，干草產(chǎn)量9 525 kg·h m－2，莖稈糖錘度只有4．40%（表2）。

2．5 復(fù)種甜高粱試驗(yàn)

冬小麥7 月初收獲，在麥茬地上7 月19 日播種，7月27日出苗，8月28 日拔節(jié)，10月初收獲時(shí)為拔節(jié)中期。株高147．7 c m，單穴鮮重580．5 g，單穴干重83．3 g。鮮草產(chǎn)量60 360 kg，干草產(chǎn)量7 530 kg。烘干干草品質(zhì)：水分4．99%，灰分7．41%，粗蛋白10．50%，粗脂肪0．88%，粗纖維29．56%，無(wú)氮浸出物46．66%，鈣0．23%，磷0．18%，糖19．71%。

表1 不同海拔區(qū)全膜雙壟溝播單穴性狀Table 1 Characteristic of completely mulched alter nating narrow in different elevations

表2 不同海拔區(qū)全膜雙壟溝播甜高粱產(chǎn)量和莖稈糖錘度Table 2 Yield and brix of sweet sorghum of completely mulched alter nating narrow in different elevations

2．6 土壤養(yǎng)分含量變化

種植甜高粱后土壤中全氮、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量比種植前均降低（表3）。全氮民和、平安和西寧3個(gè)點(diǎn)分別降低34．12%、5．71%和37．37%，民和和平安點(diǎn)降低顯著（P＜0．05），西寧點(diǎn)極顯著降低（P＜0．01）；全鉀含量分別降低7．88%、9．64%和2．33%，民和和平安點(diǎn)顯著降低，西寧點(diǎn)降低不顯著（P＜0．05），；速效氮含量分別降低36．23%、6．61%和34．29%，均極顯著降低；速效磷含量分別降低59．58%、4．51%和59．33%，均極顯著降低；速效鉀含量分別降低29．66%，19．67%和30．53%，均極顯著降低；有機(jī)質(zhì)含量分別降低29．66%、19．67%和61．89%，民和和西寧點(diǎn)降低極顯著，平安點(diǎn)顯著降低。

全磷和p H 在種植甜高粱后表現(xiàn)增加。全磷民和、平安和西寧3個(gè)點(diǎn)分別增加42．00%、21．58%和63．38%，均極顯著增加；p H 分別增加3．17%、2．24%和0．03%，民和點(diǎn)顯著增加，平安和西寧點(diǎn)增加不顯著。

3 結(jié)論與討論

青海省地形地貌表現(xiàn)出十分明顯的垂直變化，自然條件和農(nóng)業(yè)自然資源具有過渡性特點(diǎn)，形成多種類型的生態(tài)區(qū)域，因而不同海拔高度對(duì)甜高粱生長(zhǎng)有極顯著影響。海拔2 000 m 的民和點(diǎn)10月上旬霜凍來臨前甜高粱生長(zhǎng)進(jìn)入灌漿期，而海拔2 750 m 的西寧市泮子山點(diǎn)8月底就有霜凍，甜高粱生長(zhǎng)只能到拔節(jié)中期，株高只有140 c m，產(chǎn)量差異也就很大。這與水澆地種植甜高粱結(jié)果一致［15］。

青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)沒有灌溉條件的旱地面積約占總耕地面積的80%，其中年均溫度5 ℃以上的旱地面積約占30%。這類土地適宜種植甜高粱，收獲鮮草用于發(fā)展畜牧業(yè)。對(duì)民和縣大莊村同類型秋季全膜雙壟春季種植玉米乳熟期鮮草產(chǎn)量調(diào)查結(jié)果為67 500～75 000 kg·h m－2，而采用同樣技術(shù)種植甜高粱鮮草產(chǎn)量比種植玉米增產(chǎn)34．45%以上；在海拔2 750 m 旱地采用春季全膜雙壟技術(shù)種植甜高粱鮮草產(chǎn)量比種植傳統(tǒng)燕麥鮮草產(chǎn)量（30 000～37 500 kg·h m－2）［17－18］增產(chǎn)49．44%以上。

表3 甜高粱種植后土壤養(yǎng)分含量變化Table 3 Changes of soil nutrient content of sweet sorghum planting

青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)海拔2 000 m 以下可灌溉地區(qū)，種植冬小麥6月底7月初收獲，尚有7～9月正值青海地區(qū)光、熱、雨、氣最好時(shí)期，通常地膜種植一茬大白菜（Br assica pekinensis）。如復(fù)種甜高粱可收獲鮮草60 360 kg·h m－2，干草產(chǎn)量7 530 kg·h m－2，還省去了鋪地膜、起壟、平地等工序，具有省時(shí)、省力、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)；干草養(yǎng)分含量豐富，品質(zhì)優(yōu)良。

甜高粱根系發(fā)達(dá)，吸收土壤養(yǎng)分能力強(qiáng)，因而獲得的生物產(chǎn)量高，即使播種時(shí)施入所需肥料，收獲后土壤中的全氮、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量也降低；在我國(guó)北方黃土性土壤中磷肥主要以無(wú)機(jī)態(tài)磷存在，施入磷肥后土壤中HPO42－和PO43－含量增加，不易被作物吸收，只有在一定條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化后才能逐步有效化，這是全磷含量增高的原因。

甜高粱作為飼料利用具有明顯優(yōu)勢(shì)，既可做牧草放牧，又可刈割做青飼、青貯和干草，是優(yōu)質(zhì)飼料資源［5］。本研究結(jié)果表明了甜高粱作為飼草作物在青海干旱地區(qū)采用全膜雙壟種植是完全可行的；水澆地冬小麥?zhǔn)斋@后復(fù)種甜高粱，也能獲得較高的鮮草產(chǎn)量，可為農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)飼草料，應(yīng)大力提倡、推廣。還應(yīng)注意與其他作物輪作倒茬，平衡土壤中養(yǎng)分含量。

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