黃河三角洲甜高粱高產(chǎn)高效組合栽培措施研究

朱望帥，韓震，胡一涵，祝德玉，謝旗，陳化榜，宋顯偉，趙茂林，王建林

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院／山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266109；2.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所／中國科學(xué)院種子創(chuàng)新研究院，北京 100190）

黃河三角洲地區(qū)土壤鹽漬化嚴(yán)重，受其影響，該地區(qū)種植傳統(tǒng)作物面臨土地生產(chǎn)力弱、產(chǎn)量和種植效益低等問題，嚴(yán)重制約著區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展［1］。因此，創(chuàng)新鹽堿地利用模式、開發(fā)耐鹽堿作物及研究相應(yīng)配套栽培技術(shù)勢(shì)在必行。甜高粱作為高光效C4作物，生長迅速、生物量大，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“糧改飼”試點(diǎn)推薦種植作物［2］。甜高粱作為飼料、糖料、能源作物都極具開發(fā)價(jià)值［3］，尤其作為飼草原料具有轉(zhuǎn)化率高、適口性好的優(yōu)勢(shì)［4］，并且具有耐鹽堿、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)等諸多特性［5］，適宜在黃河三角洲鹽堿地種植。在我國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化的推動(dòng)下，依托黃河三角洲獨(dú)特的土地資源優(yōu)勢(shì)，高效利用鹽堿地種植飼用甜高粱，對(duì)提高地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和生態(tài)建設(shè)具有積極作用，可有效解決當(dāng)前鹽堿地資源環(huán)境的瓶頸制約。

地膜覆蓋（以下簡稱“覆膜”）和施肥是提高作物生產(chǎn)力的重要栽培措施。根據(jù)土壤供肥能力、甜高粱生長特性以及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平建立一個(gè)相應(yīng)的高產(chǎn)高效栽培措施，是甜高粱科學(xué)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)［6］。研究表明，覆膜和施肥單因素對(duì)作物產(chǎn)量分別提高17%和20%，覆膜處理顯著提高表層土壤儲(chǔ)水量、水分利用效率和無機(jī)氮濃度［7－10］；施肥處理的甜高粱籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均比不施肥極顯著增加［11］。金星娜等［12］研究了8個(gè)飼用甜高粱品種的生產(chǎn)性能及營養(yǎng)品質(zhì)差異；閆慧穎等［13］已就種植密度和施肥水平對(duì)青海旱地覆膜種植甜高粱草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響進(jìn)行研究；渠暉等［14］已就不同施氮水平對(duì)甜高粱農(nóng)藝性狀及其與干物質(zhì)產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系的影響進(jìn)行研究。但前人對(duì)甜高粱栽培技術(shù)的研究主要集中在品種、密度及施肥量等方面，尚缺乏有關(guān)鹽堿地上不同覆蓋方式、不同施肥水平對(duì)甜高粱產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益影響的研究，鑒于此，本試驗(yàn)在黃河三角洲鹽堿地環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行研究，以期為鹽堿地甜高粱的高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在東營市中國科學(xué)院種子創(chuàng)新研究院（北緯37°71′，東經(jīng)118°90′）進(jìn)行。該地為暖溫帶半濕潤地區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同季。生育期內(nèi)平均氣溫為24℃，累計(jì)降水量為869 mm（圖1）。

圖1 試驗(yàn)期間平均氣溫與降水量

試驗(yàn)地為濱海鹽化潮土，耕層土質(zhì)為黏土，為中度鹽堿地，土壤原貌立地條件較好，土壤本底相對(duì)均衡。2021年5月中旬取0～40 cm耕層土樣，測(cè)其土壤理化性質(zhì)，結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

本試驗(yàn)以甜高粱品種中科甜438為材料，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，覆蓋方式為主區(qū)，施肥水平為副區(qū)。主區(qū)設(shè)裸地和地膜覆蓋2種覆蓋方式；副區(qū)設(shè)不施肥、施無機(jī)肥（磷酸二銨，N－P2O5－K2O＝15－42－0）750 kg／hm2、施有機(jī)肥（牛糞）23 000 kg／hm2、無機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑（山東德州陽光生物科技有限公司，有效活菌數(shù)≥2.0億／g）配施即磷酸二銨450 kg／hm2＋復(fù)合微生物菌劑300 kg／hm2共4種施肥水平。試驗(yàn)共有裸地不施肥對(duì)照（CK）、裸地施有機(jī)肥（NF1）、裸地?zé)o機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑配施（NF2）、裸地施無機(jī)肥（NF3）和覆膜不施肥（MF0）、覆膜施有機(jī)肥（MF1）、覆膜無機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑配施（MF2）、覆膜施無機(jī)肥（MF3）8個(gè)處理。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積20 m2。行距0.6 m，株距0.2 m。

試驗(yàn)于2021年5月20日播種。所有肥料一次性作基肥施入。地膜選用寬90 cm、厚0.08 mm無色膜。整個(gè)生育期不澆水、不追肥，水分供應(yīng)來源于降雨。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 物候期觀測(cè)及農(nóng)藝性狀測(cè)定 出苗10 d后統(tǒng)計(jì)出苗率并補(bǔ)種，拔節(jié)期統(tǒng)計(jì)定株率，乳熟末期收獲。每小區(qū)隨機(jī)選取長勢(shì)相近植株3株齊地刈割，測(cè)其絕對(duì)株高，切段稱鮮重。之后樣品于105℃殺青1 h、75℃烘至恒重，稱干重。

1.3.2 產(chǎn)量測(cè)定 每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)1 m樣段刈割，測(cè)其地上生物量，并折算成每公頃青貯產(chǎn)量，再由單株干重折算成每公頃干草產(chǎn)量。

1.3.3 營養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定 將烘干樣品用粉碎機(jī)粉碎并過0.5 mm篩，篩出粉末用于分析營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)。其中，中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量用范氏洗滌法測(cè)定，粗蛋白（CP）含量用凱氏定氮法測(cè)定。用WYT－5手持便攜式糖量折光儀測(cè)定莖稈倒5節(jié)的糖錘度。

1.3.4 相對(duì)飼用價(jià)值分析 甜高粱的相對(duì)飼用價(jià)值（RFV）由以下公式計(jì)算得出［15，16］：

RFV＝DMI（%BW）×DDM（%DM）／1.29；

DMI（%BW）＝120／NDF（%DM）；

DDM（%DM）＝88.9－0.779ADF（%DM）。式中：DMI為干物質(zhì)采食量，單位為占體重（BW）的百分比，即%BW；DDM為可消化干物質(zhì)，單位為占干物質(zhì)（DW）的百分比，即%DW。

1.3.5 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)定 經(jīng)濟(jì)效益定義為產(chǎn)值與生產(chǎn)投入的差值。生產(chǎn)投入主要包括種子、化肥、地膜成本及耕種、收獲時(shí)的投入，產(chǎn)值為青貯甜高粱產(chǎn)量收益。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel和SPSSStatistics進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、作圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理甜高粱的物候期及農(nóng)藝性狀分析

由表2可見，各處理中，MF3甜高粱收獲期最早，生長周期142 d，CK收獲最晚，生長周期153 d，收獲期差異跨度達(dá)11 d。裸地條件下，甜高粱出苗率為71.7%～77.3%，空穴補(bǔ)種后定株率為80.8%～88.1%；覆膜條件下，出苗率為81.6% ～85.2%，定株率為92.4%～96.3%。

表2 不同處理甜高粱的物候期及其農(nóng)藝性狀

各處理中，MF2甜高粱株高最大，為374.6 cm，CK最矮，為192.5 cm。各處理株高較CK增加42.2～182.1 cm，增幅為21.92%～94.60%，差異均達(dá)顯著水平。不同處理對(duì)單株鮮重、干重的影響表現(xiàn)基本一致，即單株鮮重、干重均為MF2處理最高，分別為638.0、288.5 g／株，較CK增加116.5%和129.5%，均差異顯著。

2.2 不同處理對(duì)甜高粱產(chǎn)量的影響

由圖2看出，各處理甜高粱增產(chǎn)高低順序?yàn)椋篗F2＞MF3＞MF1＞NF3＞NF2＞MF0＞NF1＞CK。MF2處理甜高粱增產(chǎn)效果最佳，青貯和干草產(chǎn)量分別為61.92、18.00 t／hm2，均高于其它處理，較CK增產(chǎn)37.84 t／hm2和10.74 t／hm2，增幅為157.14%和147.93%，除與MF3無顯著差異外，均顯著高于其它處理。

圖2 不同處理甜高粱青貯和干草產(chǎn)量

2.3 不同處理對(duì)甜高粱營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表3可見，粗蛋白（CP）含量以MF2處理最高，為8.15%，較CK提高23.67%，MF3處理略低，為8.05%，其它處理在6.59%～7.75%之間。各處理莖稈糖錘度為11.35%～13.01%，MF3處理最高，為13.01%，其次是MF2，CK最低，為11.35%，MF3、MF2較CK分別顯著增加14.62%、11.89%。酸性洗滌纖維（ADF）含量在27.42% ～32.66%之間，其中MF2處理最低，為27.42%，NF1處理最高，為32.66%，MF2較NF1顯著降低16.04%，較CK顯著降低15.76%。中性洗滌纖維（NDF）含量變幅在47.14% ～53.32%之間，其中MF2處理最低，CK最高，MF2較CK顯著降低11.59%。

表3 不同處理甜高粱的全株?duì)I養(yǎng)成分含量 （%）

2.4 不同處理對(duì)甜高粱相對(duì)飼用價(jià)值的影響

由表4看出，不同處理對(duì)增加甜高粱相對(duì)飼用價(jià)值的大小順序?yàn)椋篗F2＞MF3＞MF1＞NF3＞MF0＞NF2＞NF1＞CK。甜高粱的干物質(zhì)采食量（DMI）、可消化干物質(zhì)（DDM）和相對(duì)飼用價(jià)值（RFV）均為MF2處理最高，分別為2.56%、67.54%和134.05，分別比CK提高13.78%、6.29%和20.94%，且均達(dá)顯著水平。MF2處理干物質(zhì)采食量還顯著高于NF2處理，與其它處理無顯著差異。MF2和MF3處理的可消化干物質(zhì)、相對(duì)飼用價(jià)值無顯著差異，但均顯著高于其它處理。

表4 不同處理甜高粱干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)和相對(duì)飼用價(jià)值

2.5 不同處理對(duì)甜高粱經(jīng)濟(jì)效益的影響

各處理對(duì)甜高粱經(jīng)濟(jì)效益的增收效果表現(xiàn)為MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞MF0＞NF2＞NF1＞CK（表5）。對(duì)照（CK）甜高粱經(jīng)濟(jì)效益為4 607元／hm2，各處理較CK均能顯著增益，其中MF2處理的經(jīng)濟(jì)效益最高，為12 709元／hm2，較CK增收8 102元／hm2，增幅達(dá)175.86%。MF0處理的產(chǎn)投比顯著高于其它處理，達(dá)3.56，較最低的NF2提高45.90%；MF2處理產(chǎn)值最高，但生產(chǎn)投入較MF0處理高出2 700元／hm2，導(dǎo)致產(chǎn)投比下降。

表5 不同處理甜高粱的經(jīng)濟(jì)效益

3 討論與結(jié)論

鹽堿地制約甜高粱獲得高產(chǎn)，覆膜和施肥處理是提高鹽堿地生產(chǎn)力水平的重要農(nóng)藝措施［17］。本研究中，覆膜和施肥處理均能縮短甜高粱生長周期，有效改善農(nóng)藝性狀，促進(jìn)植株生長，提高產(chǎn)量，這與已報(bào)道研究結(jié)果［18］相似。本研究顯示，甜高粱在同一施肥水平下，覆膜處理的出苗率、產(chǎn)量及其相關(guān)性狀指標(biāo)均顯著高于裸地處理。其原因在于覆膜可有效改善土壤溫度和濕度，保證出苗率，同時(shí)對(duì)肥料起到保水和緩釋雙重作用［19］。裸地條件下，單施無機(jī)肥（NF3）甜高粱增產(chǎn)效果要優(yōu)于其它施肥處理，而在覆膜條件下，無機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑配施（MF2）的增產(chǎn)效果最佳，這表明裸地下單施無機(jī)肥對(duì)改善甜高粱生長性狀更好，覆膜下無機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑配施對(duì)鹽堿地甜高粱生長可發(fā)揮最大的促進(jìn)作用。復(fù)合微生物菌劑中的菌群能促進(jìn)鹽堿土壤中的難溶性養(yǎng)分活化，覆膜可為菌群提供良好的生存繁殖環(huán)境，同時(shí)無機(jī)肥中氮磷鉀可起到作物增產(chǎn)增效、提高微生物活性的雙重作用，因此，在覆膜基礎(chǔ)上無機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑配施可使土壤中的營養(yǎng)元素、促生物質(zhì)等誘導(dǎo)作物的外在形態(tài)和生產(chǎn)性能向有利的方向發(fā)展［20－22］。

制作青貯時(shí)，植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)含量的多少是決定甜高粱飼用價(jià)值的重要因素。粗蛋白含量和糖錘度是評(píng)價(jià)甜高粱飼用品質(zhì)的重要指標(biāo)［23］，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量的高低直接影響其消化率和采食量［24］。本研究結(jié)果顯示，覆膜和施肥措施可有效提高甜高粱全株?duì)I養(yǎng)品質(zhì)和飼用價(jià)值，與已報(bào)道的結(jié)果［25］較一致。其中覆膜和施肥的交互作用可以顯著提高甜高粱粗蛋白含量和糖錘度，降低其酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量，進(jìn)而提高干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)率和飼用價(jià)值。與對(duì)照相比，MF2處理的粗蛋白含量與糖錘度顯著提高，分別達(dá)23.67%和11.89%，酸性洗滌纖維與中性洗滌纖維含量分別降低15.76%和11.59%，相對(duì)飼用價(jià)值顯著提高20.94%?？梢?，栽培措施的調(diào)控能很好地促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)的積累，達(dá)到甜高粱在鹽堿地種植中提質(zhì)增效的目的。經(jīng)濟(jì)效益分析表明，其整體變化趨勢(shì)與產(chǎn)量一致，其中MF2處理獲得最高產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益，分別為18 809、12 709元／hm2，較對(duì)照增收8 102元／hm2，但因肥料和地膜等生產(chǎn)投入的增加，其產(chǎn)投比降低。綜上所述，覆膜基礎(chǔ)上無機(jī)肥＋復(fù)合微生物菌劑配施在鹽堿地甜高粱種植上可行。

田間試驗(yàn)易受播種時(shí)期、氣候條件等因素影響，不同地區(qū)甜高粱的增產(chǎn)效果存有差異［22］，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)視品種特性、生境等狀況進(jìn)行具體分析。本試驗(yàn)條件下，覆膜基礎(chǔ)上無機(jī)肥＋復(fù)合微生物菌劑配施可實(shí)現(xiàn)鹽堿地上甜高粱產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)同提高，表明該組合栽培措施在黃河三角洲鹽堿地甜高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展上具有較大應(yīng)用潛力。后續(xù)研究工作將圍繞黃河三角洲鹽堿地區(qū)甜高粱增產(chǎn)增效的無機(jī)肥與復(fù)合微生物菌劑最佳配比等方面展開。