黃河三角洲地區(qū)耐鹽堿高粱品種篩選

王潤(rùn)豐，王海蓮，韓云，劉賓，張華文

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/山東省特色作物工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 可克達(dá)拉 835219)

高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]是世界上第五大谷類作物，具有耐鹽堿、耐貧瘠、耐澇、耐旱等多重抗性[1]。高粱在國(guó)外尤其是亞非干旱、半干旱地區(qū)是主要糧食作物，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)發(fā)展成為典型的能源和外貿(mào)型以及飼用的經(jīng)濟(jì)作物。高粱曾經(jīng)是我國(guó)重要的糧食作物，但近幾十年來(lái)隨著糧食作物品種的豐富，已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)獒劸频闹饕?，大約85%的高粱籽粒用于釀酒。目前，我國(guó)高粱主要種植在鹽堿、干旱等邊際性土地上[2，3]。鹽堿地區(qū)種植高粱，不但有利于鹽堿土壤的利用和改良，而且對(duì)擴(kuò)大耕地面積、增加農(nóng)民收入、實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

黃河三角洲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型獨(dú)特、生物資源豐富，目前區(qū)內(nèi)擁有未利用土地近53.3萬(wàn)hm2，其中鹽堿地18萬(wàn)hm2、荒草地多于9.8萬(wàn)hm2、灘涂14.1萬(wàn)hm2；另有淺海面積近100萬(wàn)hm2[4]。該地區(qū)是我國(guó)少有的具有新增土地能力的地區(qū)之一，農(nóng)業(yè)開發(fā)潛力巨大。長(zhǎng)期以來(lái)，由于土地鹽漬化程度較高、淡水資源貧乏，黃河三角洲地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展受到嚴(yán)重制約，但高粱在該地區(qū)有著巨大發(fā)展?jié)摿?。其原因，一是得天?dú)厚的土地優(yōu)勢(shì):黃河三角洲土地資源豐富，但多數(shù)土地含鹽量高，不適合普通作物生長(zhǎng)，而高粱在鹽堿度0.3%～0.6%的土地上仍能較好的生長(zhǎng)發(fā)育，非常適合規(guī)?；C(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化高粱種植；二是高粱作為釀造白酒的主要原料之一，市場(chǎng)需求旺盛，而山東全省規(guī)模以上白酒生產(chǎn)企業(yè)130多家，釀酒所需高粱本省供不應(yīng)求，多數(shù)要從外地調(diào)入，為降低成本、保障質(zhì)量，很多白酒企業(yè)都希望發(fā)展自己的高粱生產(chǎn)基地；三是從全國(guó)范圍來(lái)看，南方酒廠受制于當(dāng)?shù)刈匀粭l件的限制，強(qiáng)烈希望在北方建立高粱生產(chǎn)基地，而山東耕地地勢(shì)平坦，適宜規(guī)?；?、機(jī)械化種植，可有效減少原料成本。

本試驗(yàn)以山東生態(tài)區(qū)表現(xiàn)良好的15個(gè)高梁品種為試材，采用室內(nèi)鑒定和田間鑒定相結(jié)合的方法，篩選適于黃河三角洲地區(qū)種植的耐鹽堿、優(yōu)質(zhì)且適宜機(jī)械化耕作的高粱品種，以便于擴(kuò)大并高效開發(fā)利用鹽堿地，促進(jìn)該地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，滿足山東釀造企業(yè)對(duì)高粱不斷增長(zhǎng)的需要。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

根據(jù)多年田間試驗(yàn)結(jié)果，本研究選擇在山東生態(tài)區(qū)表現(xiàn)良好的15個(gè)品種(表1)為試材，其中吉雜123為對(duì)照。

表1 參試高粱品種名稱及來(lái)源

1.2 室內(nèi)種子萌發(fā)期耐鹽鑒定

種子萌發(fā)期耐鹽鑒定方法參考高春華等[5]的報(bào)道，蒸餾水培養(yǎng)為對(duì)照組，2% NaCl培養(yǎng)為處理組，重復(fù)3次。取50粒飽滿一致的種子放入鋪有一層濾紙的培養(yǎng)皿中，處理組加入2% NaCl溶液6 mL，對(duì)照組加蒸餾水6 mL，用封口膜把每個(gè)培養(yǎng)皿封住，防止水分蒸發(fā)。之后，兩組培養(yǎng)皿放入光照培養(yǎng)箱中，22℃暗培養(yǎng)10 h、27℃光照培養(yǎng)14 h，光強(qiáng)12 000 Lux，此條件下培養(yǎng)3天和7天時(shí)調(diào)查發(fā)芽情況。為減少品種間種子發(fā)芽率不同對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，本研究采用相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率作為耐鹽性評(píng)估指標(biāo)，計(jì)算公式如下:

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(%)＝萌發(fā)第3天處理發(fā)芽勢(shì)÷對(duì)照發(fā)芽勢(shì)×100 ；

相對(duì)發(fā)芽率(%)＝萌發(fā)第7天處理發(fā)芽率÷對(duì)照發(fā)芽率×100 。

按照張笛等[6]的方法用相對(duì)發(fā)芽率來(lái)劃分耐鹽性等級(jí)。其中，1級(jí):極強(qiáng)(RS≥80%)；3級(jí):強(qiáng)(60%≤RS＜80%)；5級(jí):中等(40%≤RS＜60%)；7級(jí):弱(20%＜RS＜40%)；9級(jí):極弱(RS≤20%)。

1.3 田間性狀表現(xiàn)評(píng)估

田間試驗(yàn)于2021年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃河三角洲農(nóng)業(yè)高新技術(shù)園區(qū)(北緯37°19′，東經(jīng)118°38′)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為鹽化潮土，其理化性狀見表2。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。小區(qū)行長(zhǎng)5 m，行距0.5 m，10行區(qū)種植。6月13日播種，7月1日定苗，留苗密度12萬(wàn)株/hm2。于成熟期每小區(qū)選取10株長(zhǎng)勢(shì)一致的高粱植株，調(diào)查不同高粱品種的農(nóng)藝性狀(株高、莖粗、穗長(zhǎng)、穗柄長(zhǎng)和生育期)，收獲中間4行計(jì)產(chǎn)，并對(duì)產(chǎn)量性狀(穗粒重、千粒重和單產(chǎn))進(jìn)行調(diào)查。

表2 試驗(yàn)地土壤理化性狀

1.4 釀造品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

收獲后所取高粱樣品由江蘇三黍生物科技有限公司采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定總淀粉、粗蛋白、粗脂肪和單寧含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021對(duì)原始數(shù)據(jù)初步整理，運(yùn)用SPSS 26.0軟件中的混合線性模型進(jìn)行方差分析[7，8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高粱品種萌發(fā)期耐鹽鑒定

對(duì)15個(gè)高粱品種進(jìn)行室內(nèi)耐鹽鑒定，結(jié)果如表3所示。相對(duì)發(fā)芽勢(shì)從高到低依次是濟(jì)粱2號(hào)、冀釀2號(hào)、汾酒粱1號(hào)、機(jī)糯粱1號(hào)、濟(jì)粱4號(hào)、金糯粱1號(hào)、吉雜123、濟(jì)糯粱2號(hào)、濟(jì)粱1號(hào)、晉糯3號(hào)、龍雜11、濟(jì)粱3號(hào)、冀釀3號(hào)、泉粱5號(hào)、濟(jì)糯粱1號(hào)，其中相對(duì)發(fā)芽勢(shì)最高的濟(jì)粱2號(hào)為46.67%，最低的濟(jì)糯粱1號(hào)為6.84%，對(duì)照吉雜123為29.54%。

表3 不同高粱品種的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率和耐鹽等級(jí)

相對(duì)發(fā)芽率從高到低依次是冀釀2號(hào)、濟(jì)粱2號(hào)、汾酒粱1號(hào)、濟(jì)粱4號(hào)、金糯粱1號(hào)、濟(jì)粱3號(hào)、泉粱5號(hào)、晉糯3號(hào)、機(jī)糯粱1號(hào)、濟(jì)糯粱2號(hào)、濟(jì)粱1號(hào)、龍雜11、吉雜123、冀釀3號(hào)、濟(jì)糯粱1號(hào)，其中相對(duì)發(fā)芽率最高的冀釀2號(hào)達(dá)83.33%，最低的濟(jì)糯粱1號(hào)為10.26%，對(duì)照吉雜123為35.61%。

各品種耐鹽級(jí)別中，冀釀2號(hào)為1級(jí)極強(qiáng)耐鹽；汾酒粱1號(hào)和濟(jì)粱2號(hào)為3級(jí)強(qiáng)耐鹽；機(jī)糯粱1號(hào)、濟(jì)粱3號(hào)、濟(jì)粱4號(hào)、泉粱5號(hào)、金糯粱1號(hào)和晉糯3號(hào)為5級(jí)中等耐鹽；濟(jì)粱1號(hào)、濟(jì)糯粱2號(hào)、冀釀3號(hào)、龍雜11和吉雜123為7級(jí)弱耐鹽；濟(jì)糯粱1號(hào)為9級(jí)極弱耐鹽。

2.2 不同高粱品種鹽堿地條件下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

本試驗(yàn)鹽化潮土條件下15個(gè)高粱品種成熟時(shí)的株高、莖粗、穗長(zhǎng)和穗柄長(zhǎng)的田間表現(xiàn)情況如表4所示。株高平均為173.59 cm，最高的品種冀釀2號(hào)為198.80 cm，最矮的品種濟(jì)粱1號(hào)為139.13 cm，對(duì)照吉雜123為193.20 cm。莖粗平均為21.82 mm，最細(xì)的品種冀釀2號(hào)為17.71 mm，最粗的品種濟(jì)粱1號(hào)為25.39 mm，對(duì)照吉雜123為21.96 mm。穗長(zhǎng)范圍為30.47～37.73 cm，最短的品種為冀釀2號(hào)，最長(zhǎng)的品種為晉糯3號(hào)，穗長(zhǎng)平均為33.29 cm，對(duì)照穗長(zhǎng)為36.97 cm。穗柄長(zhǎng)變化較大，最短為0.93 cm(龍雜11)，最長(zhǎng)為10.50cm(濟(jì)糯粱2號(hào))，對(duì)照吉雜123為6.17 cm，平均為6.13 cm。全部品種生育期的平均值為102.96天，最長(zhǎng)的品種濟(jì)粱1號(hào)和晉糯3號(hào)均為107天，最短的品種機(jī)糯粱1號(hào)為98.33天，對(duì)照吉雜123為103.33天。

表4 不同高粱品種鹽堿地條件下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

2.3 不同高粱品種的產(chǎn)量性狀分析

15個(gè)高粱品種的穗粒重和千粒重在鹽堿地環(huán)境下的表現(xiàn)情況如表5所示。穗粒重平均為63.48 g，最高的品種龍雜11為77.10 g，最低的品種濟(jì)粱1號(hào)為46.73 g，對(duì)照吉雜123為69.49 g。千粒重平均為29.08 g，最高的濟(jì)粱2號(hào)為35.75 g，最低的濟(jì)粱3號(hào)為22.46 g，對(duì)照吉雜123為32.98 g。

表5 不同高粱品種的穗粒重和千粒重

由表6可以看出，15個(gè)高粱品種單產(chǎn)平均為6 868 kg/hm2，變異系數(shù)9.58%，其中對(duì)照吉雜123的單產(chǎn)為6 554 kg/hm2，變異系數(shù)6.45%。較對(duì)照品種增產(chǎn)10%以上的品種有5個(gè)，由高到低依次為汾酒粱1號(hào)，單產(chǎn)7 912 kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)20.72%，變異系數(shù)3.44%；泉粱5號(hào)單產(chǎn)7 662 kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)16.91%，變異系數(shù)6.28%；冀釀3號(hào)單產(chǎn)7 520 kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)14.74%，變異系數(shù)4.80%；濟(jì)粱4號(hào)單產(chǎn)7 420 kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)13.21%，變異系數(shù)7.15%；濟(jì)粱3號(hào)單產(chǎn)7 321 kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)11.70%，變異系數(shù)7.44%。較對(duì)照減產(chǎn)的品種共4個(gè)，其中龍雜11單產(chǎn)為6 432 kg/hm2，較對(duì)照減產(chǎn)1.86%；濟(jì)粱1號(hào)單產(chǎn)6 285 kg/hm2，較對(duì)照減產(chǎn)4.10%；機(jī)糯粱1號(hào)單產(chǎn)5 793 kg/hm2，較對(duì)照減產(chǎn)11.61%；金糯粱1號(hào)單產(chǎn)5 608 kg/hm2，較對(duì)照減產(chǎn)14.43%。

表6 不同高粱品種的產(chǎn)量表現(xiàn)

2.4 不同高粱品種的籽粒釀造品質(zhì)分析

由表7可見，對(duì)釀造品質(zhì)有重要影響的4個(gè)品質(zhì)指標(biāo)中，15個(gè)品種總淀粉含量平均為71.50%，對(duì)照吉雜123含量最低，為69.42%，含量最高的濟(jì)粱1號(hào)為73.54%，且品種間總淀粉含量差異不顯著。粗蛋白含量平均為10.47%，含量最高的金糯粱1號(hào)為12.44%，含量最低的冀釀3號(hào)為9.07%，對(duì)照品種為9.79%。與總淀粉含量類似，粗脂肪含量品種間差異也不顯著，粗脂肪含量平均為3.10%，含量最高的機(jī)糯粱1號(hào)為4.22%，最低的濟(jì)粱1號(hào)為2.12%，對(duì)照含量為2.81%?？倖螌幒科骄鶠?.91%，含量最高的泉粱5號(hào)為1.16%，最低的濟(jì)粱1號(hào)為0.22%，對(duì)照吉雜123含量為1.08%。

表7 不同高粱品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)(干基)(%)

3 討論與結(jié)論

黃河三角洲地區(qū)是黃河流域的最末端，呈現(xiàn)出特有的水、陸、海交互的地理風(fēng)貌和生態(tài)系統(tǒng)，為區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件[9]。該區(qū)域總面積接近2.7萬(wàn)km2，其中未利用土地約有53.3萬(wàn)hm2，人均可利用土地是東部沿海省份人均用地的1.5倍[4]。黃河三角洲區(qū)域內(nèi)物候條件相對(duì)較好，全年平均溫度12.2℃，無(wú)霜期211天，全年＞0℃積溫4 714℃，全年＞10℃積溫4 245℃，年均日照時(shí)數(shù)超過(guò)2 600 h，基本可以保證農(nóng)作物一年兩季成熟的要求[10]。黃河三角洲地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?yōu)勢(shì)凸顯，但面臨的首要難題是嚴(yán)重的土壤鹽堿化，以及鹽堿化程度存在時(shí)間和空間的不均勻問(wèn)題[11]。

如何解決區(qū)域內(nèi)土壤鹽堿化的問(wèn)題成為實(shí)現(xiàn)黃河三角洲地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵[12]。通過(guò)不斷的研究摸索和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)在黃河三角洲鹽堿地上種植耐鹽堿經(jīng)濟(jì)作物的生物改良方式是破局該區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展桎梏的合理、有效、綠色、經(jīng)濟(jì)的重要手段[13，14]。其中，高粱、棉花等作物鹽堿耐受力較高，可種植在土壤含鹽量在0.3%～0.6%的地區(qū)，而其它作物，如小麥、玉米和花生等，一般都種植在土壤含鹽量0.2%～0.4%或者更低的區(qū)域內(nèi)[9]。另外，高粱鹽堿地上種植，無(wú)論是籽粒還是生物量均有所下降，但相對(duì)于玉米、小麥等常規(guī)糧經(jīng)作物的降幅都低[15]。因此，黃河三角洲區(qū)域內(nèi)種植高粱相較于其它作物對(duì)邊際土地開發(fā)利用、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、白酒釀造相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)等都有顯著提升作用。

本研究旨在為黃河三角洲鹽堿地區(qū)初步篩選出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適宜機(jī)械化收獲的優(yōu)質(zhì)高粱品種，試驗(yàn)中對(duì)15個(gè)供試高粱品種進(jìn)行了萌發(fā)期耐鹽能力室內(nèi)鑒定分級(jí)、鹽堿地條件下的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)分析、收獲期宜機(jī)收性狀分析，并以產(chǎn)量性狀為重要依據(jù)，綜合考慮釀造對(duì)籽粒營(yíng)養(yǎng)組分含量的需要對(duì)其進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，相較于對(duì)照吉雜123，有4個(gè)品種減產(chǎn)，10個(gè)品種增產(chǎn)。其中汾酒粱1號(hào)、泉粱5號(hào)、冀釀3號(hào)、濟(jì)粱4號(hào)、濟(jì)粱3號(hào)長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)異，增產(chǎn)均在11%以上，增產(chǎn)最多的汾酒粱1號(hào)達(dá)到20.72%。在黃河三角洲鹽堿地條件下，這5個(gè)品種株高在158.07～169.67 cm之間，汾酒粱1號(hào)最矮，泉梁5號(hào)最高；穗柄長(zhǎng)濟(jì)粱4號(hào)最短，為5.83 cm，汾酒粱1號(hào)最長(zhǎng)，達(dá)到9.53 cm。篩選符合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的宜機(jī)收高粱品種，株高和穗柄長(zhǎng)為重點(diǎn)關(guān)注的農(nóng)藝性狀指標(biāo)[16]。一般認(rèn)為宜機(jī)收高粱品種應(yīng)具有稍長(zhǎng)的穗柄，其株高應(yīng)在120～170 cm之間[17－19]。本研究篩選出的5個(gè)高粱品種穗柄長(zhǎng)、株高均在要求范圍內(nèi)，符合宜機(jī)收條件。5個(gè)高粱品種生育期適中，103天左右，且其余產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)良好。

此外，高粱籽粒營(yíng)養(yǎng)組分也是影響以其為原料的白酒品質(zhì)的關(guān)鍵因素。品質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果表明，這5個(gè)高粱品種總淀粉含量均在70%左右，濟(jì)粱4號(hào)最高，為72.97%，而汾酒粱1號(hào)最低，為69.67%；粗蛋白含量在9.07%～10.64%之間，冀釀3號(hào)含量最低，泉梁5號(hào)含量最高；粗脂肪含量最低的濟(jì)粱4號(hào)為2.44%，含量最高的冀釀3號(hào)為3.32%；總單寧含量在0.75%～1.08%之間，其中冀釀3號(hào)最低，汾酒粱1號(hào)最高。2009年全國(guó)高粱品種鑒定委員會(huì)對(duì)釀造高粱品質(zhì)指標(biāo)的最新修訂結(jié)果 為，總 淀 粉 含 量≥70.0%，蛋 白 質(zhì) 含量≤11.0%，粗脂肪含量≤4.0%，單寧含量定為1.0%±0.5%[2，20]。以此衡量，汾酒粱1號(hào)、濟(jì)粱4號(hào)、冀釀3號(hào)、泉粱5號(hào)和濟(jì)粱3號(hào)均符合優(yōu)質(zhì)釀造高粱品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，耐鹽性除冀釀3號(hào)較弱外，其它均具有中上等級(jí)耐鹽能力。

黃河三角洲地區(qū)鹽堿地上種植高粱，不僅可促進(jìn)鹽堿地的開發(fā)利用，也對(duì)實(shí)現(xiàn)該地區(qū)的鄉(xiāng)村振興有重大意義。本研究從耐鹽性、產(chǎn)量、釀造品質(zhì)、宜機(jī)收4個(gè)方面對(duì)15個(gè)供試高粱品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并從中初步篩選出汾酒粱1號(hào)、泉粱5號(hào)、冀釀3號(hào)、濟(jì)粱4號(hào)和濟(jì)粱3號(hào)這5個(gè)高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)宜機(jī)收品種。下一步需要對(duì)這5個(gè)高粱品種進(jìn)行大面積試驗(yàn)示范，驗(yàn)證其在黃河三角洲鹽堿地區(qū)的環(huán)境適應(yīng)性。