不同株高類型雜交高粱產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及品質(zhì)對(duì)氮肥的響應(yīng)

張艷慧，董二偉，王勁松，武愛蓮，王 媛，劉秋霞，姜艷喜，焦曉燕*

（1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030031；2 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物資源研究所，黑龍江 哈爾濱 150086）

氮是形成作物產(chǎn)量最重要的礦質(zhì)營養(yǎng)元素之一。目前我國化肥年施用量高達(dá)6000萬t，消耗了全球1/3的肥料但僅生產(chǎn)了全球19%的糧食。過量施肥降低了肥料利用效率、浪費(fèi)了資源，加劇了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體排放[1]，造成面源污染和富營養(yǎng)化[2–3]。盡管我國高粱單產(chǎn)與世界水平相當(dāng)，但與小麥、水稻及玉米等作物比較，高粱施肥管理粗放、隨意性強(qiáng)，單位面積最高施氮量高達(dá)最低施氮量的數(shù)十倍，平均施氮量為174.5 kg/hm2。利用新型緩效肥[4]、土壤管理、灌溉及農(nóng)藝措施提高氮肥利用效率的同時(shí)[5–7]，氮高效品種和耐瘠品種的選育也是提高氮肥利用效率的重要舉措[2]。75年來英國大麥品種氮利用效率(籽粒產(chǎn)量/施氮量) 每年提高1.0%～1.2%[8]，我國玉米和小麥也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量與氮利用效率 (籽粒產(chǎn)量/吸氮量) 同步提升[9]，籽粒產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)利用率 (施氮與不施氮產(chǎn)量差值/施氮量) 有明顯提高的趨勢[10]。為此有必要明確作物品種演替過程中的養(yǎng)分需求特征，以便實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分高效利用。

高粱具有耐瘠、耐旱、耐鹽堿等特點(diǎn)[11–13]，在不良環(huán)境下具有較高的生產(chǎn)潛力。高粱主要種植在非洲、亞洲、中東、美國中部及北部、澳大利亞等干旱和半干旱區(qū)域[14]，種植面積及產(chǎn)量均位居世界第五大谷類作物[15]，據(jù)統(tǒng)計(jì)全球2021年高粱產(chǎn)量為6162萬t[16]。高粱富含淀粉和多酚抗氧化物質(zhì)[17]，是飼料、生物質(zhì)能源和工業(yè)釀造的重要原料，對(duì)保障全球糧食安全、提供功能食品具有重要意義。在我國，2021年全國高粱產(chǎn)量355萬t，位居世界第七[16]，高粱也由主糧轉(zhuǎn)變?yōu)獒勗旃I(yè)原料[18]，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，為此十分重視高產(chǎn)高效品種的選育。幾十年來，高粱品種經(jīng)歷了高稈農(nóng)家品種到雜交品種的演變[19]；株高矮化是適應(yīng)高粱機(jī)械化生產(chǎn)的重要表型性狀，國外籽粒高粱株高一般為0.6～1.2 m[15]。我國也創(chuàng)制了一批具有Dw1～Dw4矮稈基因的新材料[20–21]，矮稈品種的應(yīng)用推動(dòng)了高粱機(jī)械化生產(chǎn)[22]，但株高各異的雜交品種仍在大面積應(yīng)用[19]；李嵩博等[19]分析了幾十年來我國雜交高粱品質(zhì)的演變特征，有關(guān)不同株高類型雜交高粱品種的養(yǎng)分需求及對(duì)氮肥響應(yīng)的報(bào)道較為鮮見。為此，以株高為典型表型指標(biāo)，研究不同表型高粱氮磷鉀養(yǎng)分吸收利用效率的差異，為我國雜交高粱的養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從我國不同生態(tài)區(qū)選擇具有代表性的不同年代育成的40個(gè)雜交高粱品種，根據(jù)在山西省中晚熟區(qū)域的株高劃分習(xí)慣，將株高<1.3 m、1.3～1.6 m和>1.6 m高粱品種分為矮稈、中稈和高稈3種類型，供試品種的株高和栽培密度見表1。

表1 供試高粱品種株高和適宜的栽培密度Table 1 Shoot height and cultivation density of tested sorghum cultivars

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020和2021年連續(xù)兩年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)東陽示范基地 (37°33′N, 112°40′E, 海拔高 800 m) 進(jìn)行田間試驗(yàn)，該區(qū)屬溫帶大陸性氣候，供試土壤為石灰性褐土，土壤各粒級(jí)重量百分比分別為：粒徑<0.002 mm黏粒占1.63%，0.020～0.002 mm粉粒占11.29%，2～0.020 mm沙粒占87.09%。兩年所有品種均于5月1日播種，2020和2021年5月1日至9月30日降水量分別為449.4和332.4 mm，平均氣溫分別為21.3℃和21.8℃ (圖1)。2020年施肥播種前0—20 cm基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量為全氮0.91 g/kg，有機(jī)質(zhì)16.70 g/kg，硝態(tài)氮 17.89 mg/kg，有效磷 11.14 mg/kg，速效鉀112.70 mg/kg，pH為8.7，土壤電導(dǎo)率(EC)值為 200.8 μS/cm。

圖1 2020和2021年高粱生育期日降雨量及日均氣溫Fig. 1 Daily rainfall and temperature during sorghum growth period in 2020 and 2021

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為氮處理，設(shè)不施氮(N0) 和施 N 150 kg/hm2(N150) 兩個(gè)水平；副區(qū)為40個(gè)雜交品種。為了避免不同品種株高差異較大造成邊際效應(yīng)，在相同株高品種盡量毗鄰基礎(chǔ)上遵循隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，所有品種行距為50 cm。2021年是在2020年各處理的基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)施，小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，3 次重復(fù)。所有處理施 P2O575 kg/hm2和K2O 30 kg/hm2，氮肥為釋放期90天的緩釋尿素，磷和鉀分別以過磷酸鈣和硫酸鉀的形式供給，均在播前一次施入。在播前和抽穗期分別灌溉60 mm，播后苗前噴施除草劑莠去津水懸浮劑，生育期內(nèi)人工除草；試驗(yàn)在防鳥網(wǎng)保護(hù)下進(jìn)行以防止鳥害影響產(chǎn)量。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

收獲時(shí)每小區(qū)選取具有代表性的3株，將地上部分為籽粒、穗芯和莖葉，105℃殺青30 min后65℃烘至恒重，測定各部位生物量；各小區(qū)去除邊行和兩端0.5 m后單打單收測產(chǎn)，選取具有代表性的十穗風(fēng)干后測定千粒重、穗粒重，計(jì)算穗粒數(shù)。

將烘干的籽粒、穗芯和莖葉粉碎后，測定各部位氮、磷、鉀含量。濃H2SO4消煮凱氏定氮儀測定全氮含量；濃 HClO4和濃 HNO3(1∶3) 消煮釩鉬黃比色法測定全磷含量，火焰分光光度計(jì)測定全鉀含量。用紫外可見分光光度計(jì)比色法、旋光法分別測定高粱籽粒中單寧和淀粉含量[23–24]，根據(jù)籽粒氮含量折算蛋白質(zhì)含量[25]。計(jì)算公式如下[22, 26–27]：

收獲指數(shù) (HI, %)=籽粒產(chǎn)量/地上部總生物量×100

植株氮 (磷、鉀) 累積量 (kg/hm2)=干重×氮 (磷、鉀) 含量/100

氮吸收效率 (NupE, %)=(施氮處理地上部氮吸收量?不施氮處理地上部氮吸收量)/施氮量×100

籽粒氮利用效率 (NutE, kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/地上部氮吸收量

采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)各品種的株高和有關(guān)參數(shù)平均值進(jìn)行Pearson相關(guān)分析；用Microsoft Excel 2019 和 Origin 2021 制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 株高和氮肥對(duì)產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)影響的方差分析

2020年3個(gè)類型株高對(duì)籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重、地上部氮磷鉀累積量，籽粒淀粉、蛋白質(zhì)、單寧含量均有顯著影響，施氮對(duì)除千粒重和單寧含量以外的其他參數(shù)有顯著影響。2021年不同株高類型對(duì)籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成、氮磷鉀累積量、蛋白質(zhì)含量有顯著影響，氮肥對(duì)除磷鉀累積量和單寧含量外的其他參數(shù)有顯著影響；株高類型和氮肥的交互對(duì)所有參數(shù)均無顯著影響 (表2)。

2.2 株高和氮肥對(duì)籽粒產(chǎn)量和地上部生物量的影響

兩年試驗(yàn)結(jié)果表明，隨株高的增加，高粱產(chǎn)量和地上部干物質(zhì)累積量明顯增加(圖2)。2020年N150和N0處理籽粒產(chǎn)量與株高的相關(guān)系數(shù)r分別為 0.81 (P<0.001)和 0.77 (P<0.001)，平均產(chǎn)量分別為7.58和6.79 t/hm2；2021年的相關(guān)系數(shù)分別為0.71(P<0.001)和0.49 (P<0.01)，平均產(chǎn)量分別為7.02和6.13 t/hm2(圖2A和D)，施氮顯著提高了兩年的籽粒產(chǎn)量。地上部干物質(zhì)累積量與株高的相關(guān)關(guān)系顯著(P<0.001) (圖 2B 和 E)；2020 年收獲指數(shù) (HI) 與株高相關(guān)不顯著，2021年N150處理的HI與株高亦無顯著相關(guān)性，但N0處理的HI與株高呈極顯著負(fù)相關(guān) (P<0.001)，說明氮脅迫對(duì)高稈品種的收獲指數(shù)影響更大 (圖 2C 和 F)。

圖2 株高與籽粒產(chǎn)量、地上部干物質(zhì)積累量和收獲指數(shù)的關(guān)系 (n=40)Fig. 2 Regression of yield, dry matter accumulation of aboveground and harvest index (HI) with shoot height

在同一氮處理?xiàng)l件下，中稈和高稈品種的產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重沒有顯著差異，均顯著高于矮稈品種；氮處理對(duì)矮稈品種的產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重沒有顯著影響，而施氮顯著提高了中稈和高稈品種的籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)，但對(duì)千粒重?zé)o顯著影響(圖3)。這表明高粱產(chǎn)量和穗粒數(shù)受株高和氮肥的雙重影響，而千粒重主要受植株高度的影響。

圖3 株高和氮肥對(duì)高粱籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響Fig. 3 Effects of plant height and N fertilizer on sorghum grain yield and its components

2.3 株高和氮肥對(duì)地上部氮磷鉀養(yǎng)分累積的影響

株高和施氮顯著影響了地上部氮磷鉀累積量(圖4)。不論施氮與否，地上部氮、鉀養(yǎng)分累積量均隨株高增加而顯著增加 (P<0.001)。施氮條件下，地上部的磷積累量亦隨株高的增加而顯著增加，不施氮?jiǎng)t因年際而異，嚴(yán)重缺氮會(huì)降低株高和地上部磷累積量的相關(guān)關(guān)系。

圖4 株高與地上部氮磷鉀累積量的相關(guān)關(guān)系 (n=40)Fig. 4 Correlation relationships between plant height and N, P and K accumulations of aboveground

在同一氮處理?xiàng)l件下，高稈品種和中稈品種地上部氮累積量沒有顯著差異 (P>0.05)，但均明顯高于矮稈品種 (P<0.05)，且2020年地上部磷和鉀累積量表現(xiàn)為高稈品種>中稈品種>矮稈品種；2021年無論施氮與否，高稈和中稈品種磷鉀累積量差異不顯著。與N0處理比較，N150顯著提高了兩年矮稈品種氮磷鉀累積量和2020年中稈和高稈品種氮磷鉀累積量，但對(duì)2021年中稈和高稈品種磷鉀累積量無顯著影響（圖5）。整體來看高稈和中稈品種地上部氮磷鉀累積量相當(dāng)，明顯高于矮稈品種。

圖5 株高和氮肥對(duì)地上部氮磷鉀積累量的影響Fig. 5 Effects of shoot height and N fertilizer on N, P and K accumulations in aboveground

2.4 株高對(duì)氮吸收效率和利用效率的影響

由于兩年的試驗(yàn)為定位試驗(yàn)，2021年試驗(yàn)前土壤氮素狀況不一致，為此分析了2020年和2020—2021兩年累計(jì)的氮吸收效率和利用效率。氮吸收效率與株高相關(guān)性不顯著 (P>0.05)，2020年和2020—2021兩年的氮吸收效率 (NupE) 分別平均為25.5%和30.4% (圖6A和C)。2020年籽粒氮利用效率(NutE) 隨株高增加而增加，N150和N0處理的NutE值分別為 50.0 kg/kg N 和 60.3 kg/kg N (圖 6B)；從連續(xù)兩年結(jié)果來看，施氮時(shí)NutE與株高呈顯著正相關(guān)(r=0.75, P<0.05)，而不施氮時(shí)株高與NutE沒有顯著相關(guān)性 (圖6D)；盡管高粱株高對(duì)NupE沒有顯著影響 (圖7A和C)，但施氮降低了3類株高高粱品種的NutE值(圖7B和D)。無論是從2020年還是兩年整體情況來看，同一氮處理下高稈和中稈高粱品種具有相似的NutE (P>0.05)，均顯著高于矮稈品種 (P<0.05)。

圖6 株高與高粱氮吸收效率 (NupE) 和氮利用效率 (NutE) 的相關(guān)關(guān)系 (n=40)Fig. 6 Correlation between plant height and N uptake efficiency (NupE) and N utilization efficiency (NutE)

圖7 株高和施氮對(duì)氮素吸收效率 (NupE) 和籽粒氮利用效率 (NutE) 的影響Fig. 7 Effects of shoot height and N application on N uptake efficiency (NupE) and N utilization efficiency (NutE)

2.5 株高和氮肥對(duì)籽粒淀粉、蛋白質(zhì)和單寧含量的影響

株高和氮肥均影響著高粱籽粒的淀粉含量 (圖8 A和D)。2020年，不論是否施用氮肥，高粱籽粒淀粉含量隨株高增加而增加 (P<0.01)，2021年施氮處理表現(xiàn)相同，而不施氮 (N0) 條件下，株高與籽粒淀粉含量沒有顯著相關(guān)。與不施氮相比，施氮降低了3個(gè)株型高粱的籽粒淀粉含量 (圖9A和D)。株高和氮肥也影響著籽粒的蛋白質(zhì)含量 (圖8B和E)。2020年，不論施氮與否，株高與籽粒中蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān) (P<0.01)；2021年施氮處理的株高與籽粒蛋白質(zhì)含量仍呈顯著負(fù)相關(guān) (P<0.001)，而不施氮處理的相關(guān)性不顯著。與不施氮 (N0) 處理比較，施氮提高了高粱籽粒蛋白質(zhì)含量，N150條件下，矮稈、中稈和高稈高粱籽粒蛋白質(zhì)含量2020年分別為100.1、84.7和82.0 g/kg，2021年分別為98.3、88.7和83.4 g/kg；而N0條件下，2020年矮稈、中稈和高稈品種籽粒蛋白質(zhì)含量分別為83.4、72.8和73.9 g/kg，2021年分別為68.7、66.2和65.8 g/kg；缺氮對(duì)矮稈品種蛋白質(zhì)含量的影響小于對(duì)中稈和高稈品種的影響(圖9B和E)。株高與籽粒單寧含量沒有顯著相關(guān)性(圖8C和F)，3個(gè)株型品種單寧含量也沒有顯著差異(圖 9C 和 F)。

圖8 株高與高粱籽粒淀粉、蛋白質(zhì)及單寧含量的相關(guān)關(guān)系 (n=40)Fig. 8 Correlation between shoot height and sorghum grain starch, protein, and tannin contents

圖9 株高和氮肥對(duì)籽粒淀粉、蛋白質(zhì)和單寧含量的影響Fig. 9 Effects of shoot height and N fertilizer on starch, protein, and tannin contents

3 討論

3.1 株高和氮肥對(duì)高粱產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

機(jī)械化生產(chǎn)是高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本[28]。為了滿足機(jī)械化，高粱育種從關(guān)注品種個(gè)體產(chǎn)量性狀 (如高稈、大穗、高生物量) 向注重群體產(chǎn)量性狀 (如矮稈、整齊度等) 轉(zhuǎn)變[29]。近40年來，我國育成審定的高粱雜交品種數(shù)百個(gè)，株高平均每年降低1.36 cm，產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重等性狀也發(fā)生了很大的變化[19]。研究發(fā)現(xiàn)新育成高粱品種的株高明顯降低的同時(shí)，產(chǎn)量有增加趨勢[19]。而本研究中，隨株高降低高粱的生物量和產(chǎn)量均降低 (圖2A、B、D和E)，在相同氣候、土壤和施肥條件則表明，新育成的適宜機(jī)械化品種在降低株高的過程中也降低了籽粒產(chǎn)量(圖2A和D)。水稻上從早期高稈到矮稈品種演變過程中收獲指數(shù)明顯提高[30]，但在施氮和2020年不施氮情況下高粱株高與收獲指數(shù)并沒有顯著的相關(guān)性(圖2C和F)，這說明在高粱品種選育過程中降低株高的同時(shí)并沒有改變光合產(chǎn)物在營養(yǎng)器官和生殖器官的分配。2021年不施氮處理隨株高增加收獲指數(shù)明顯降低 (圖2F)，這與高稈品種氮吸收量大 (圖5A和D) 有關(guān)，連續(xù)兩年不施氮造成土壤氮耗竭導(dǎo)致高稈品種氮缺乏，而矮稈品種生物量小需氮量小，不施氮對(duì)其影響相對(duì)較小，為此在生產(chǎn)中因品種進(jìn)行施肥管理十分必要。

單位面積的穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重是高粱產(chǎn)量的構(gòu)成因子[31]。適宜的種植密度是利用光熱資源構(gòu)建良好群體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化群體光合生理指標(biāo)的基礎(chǔ)，有利于單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重的協(xié)調(diào)發(fā)展[32]。高稈、中稈和矮稈表型性狀不同，適宜種植密度也不同 (表1)，矮稈最高密度30萬株/hm2，高稈最低密度10.5萬株/hm2。整體來看，高稈和中稈品種千粒重和穗粒數(shù)相當(dāng)，其千粒重稍高于矮稈，穗粒數(shù)卻是矮稈品種的3倍左右，盡管矮稈品種的種植密度較高，但仍不能補(bǔ)償高中稈品種穗粒數(shù)和千粒重。尤其是穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，為此中稈品種既具有較好的群體產(chǎn)量性狀，又能夠滿足機(jī)械化收獲的要求。關(guān)于氮對(duì)作物千粒重的影響報(bào)道不一[8, 33]，在水稻和高粱中均表現(xiàn)出氮脅迫提高高粱籽粒千粒重[3, 34]，本研究同樣表現(xiàn)出施氮降低了高稈品種和中稈品種的千粒重，尤其2021年更為明顯 (圖3C和F)；氮對(duì)矮稈品種千粒重影響不大，是由于矮稈高粱氮需求明顯低于高稈和中稈品種，不施氮對(duì)矮稈品種氮脅迫影響較小的緣故；合理施氮能夠調(diào)控細(xì)胞分裂素[35]，促進(jìn)穎花分化[34]，通過增加穗粒數(shù)提高了群體籽粒產(chǎn)量，這與前人[3, 36–37]研究一致。氮影響不同株高高粱產(chǎn)量構(gòu)成對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，缺氮時(shí)高中稈品種千粒重的增加提高了千粒重對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，而施氮提高了高中稈品種穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，但2020年中稈和高稈高粱施氮處理的穗粒數(shù)是不施氮的1.20和1.22倍，中稈和高稈高粱施氮的千粒重分別是不施氮的94%和97%，所以施氮對(duì)穗粒數(shù)的正面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對(duì)千粒重的負(fù)面影響 (圖3)。

3.2 株高和氮肥對(duì)高粱養(yǎng)分累積及氮效率的影響

株型與作物養(yǎng)分吸收關(guān)系密切，在水稻上表現(xiàn)出隨株高的增加單位面積養(yǎng)分累積量增加[38]?；趩沃攴治稣J(rèn)為1997—2000年黑龍江玉米品種演變過程中氮磷鉀養(yǎng)分吸收量不斷增加，近幾十年來我國玉米密度在不斷增加，這共同反映出玉米品種更迭過程中單位面積養(yǎng)分吸收量在不斷增加，這是由于品種改良過程中現(xiàn)代品種氮素吸收能力顯著提高的緣故[39]。李嵩博等[19]分析了我國雜交高粱品種株高演變特征，但尚未涉足株高與養(yǎng)分吸收的關(guān)系。本研究認(rèn)為矮稈品種氮磷鉀養(yǎng)分吸收積累量最低，中稈和高稈品種氮磷鉀養(yǎng)分吸收累積量相當(dāng)。2020年不施氮降低了高稈和中稈品種的生物量和籽粒產(chǎn)量，同時(shí)磷鉀累積量也有所降低，2021年前期干旱少雨生物量和產(chǎn)量明顯低于2020年 (圖1和圖2)，導(dǎo)致施氮對(duì)高稈和中稈品種磷鉀累積量沒有顯著影響(圖5E和F)，這與缺氮造成磷鉀奢侈吸收 (未發(fā)表數(shù)據(jù)) 有關(guān)，在油菜上也發(fā)現(xiàn)缺氮提高植株鉀濃度[40]，同時(shí)也降低了高稈品種收獲指數(shù) (圖2F)，這說明施氮對(duì)營養(yǎng)器官生物量影響較小，而鉀主要分布在營養(yǎng)器官中，為此缺氮沒有影響高稈和中稈品種地上部磷鉀累積量。供試品種的氮素吸收效率 (NupE) 與株高沒有顯著相關(guān)性 (圖6A和C)，各株高品種間也沒有顯著差異 (圖7A和C)，這可能與各株高類型品種間耐低氮脅迫基因型不同有關(guān)，不同基因型大麥對(duì)氮利用效率的差異也主要是氮吸收效率的差異[41]。氮利用效率 (NutE) 與株高具有顯著的正相關(guān)性，在施氮條件下尤為明顯，表明高稈和中稈品種較高的穗粒數(shù)擴(kuò)大了庫容量，進(jìn)而提高了籽粒對(duì)氮的利用效率。

3.3 株高和氮肥對(duì)高粱品質(zhì)的影響

目前主推的高稈和中稈雜交品種籽粒淀粉含量相當(dāng)，高于矮稈品種。已有研究表明無論是在高粱還是其他作物品種上，籽粒中淀粉和蛋白質(zhì)含量都表現(xiàn)為此消彼長的負(fù)相關(guān)關(guān)系[19, 42–43]，為此矮稈高粱的蛋白質(zhì)含量高于高稈和中稈品種。施氮促進(jìn)植物對(duì)氮的吸收[44]，也會(huì)提高各部位氮含量，導(dǎo)致施氮明顯提高了籽粒中蛋白質(zhì)含量；此外供氮時(shí)矮稈高粱籽粒中較高的蛋白質(zhì)含量不排除是由于在本試驗(yàn)條件下氮的供給量十分充足，導(dǎo)致施氮時(shí)籽粒中蛋白質(zhì)含量高達(dá)10%以上，高于我國釀造高粱育種中蛋白質(zhì)含量為8%～10%的目標(biāo)[45]。單寧屬于多酚化合物，不同品種含量差別較大[19, 46]。本研究關(guān)注的是釀造高粱，適宜單寧含量在8～16 g/kg[47]，盡管籽粒中的單寧含量與株高沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，但中稈品種的單寧含量最高；由于生物與非生物脅迫會(huì)誘導(dǎo)多酚類化合物的形成[14]，連續(xù)兩年不施氮提高了中稈品種籽粒單寧含量。

4 結(jié)論

幾十年來育成并在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的雜交高粱品種株高差別較大，但收獲指數(shù)沒有明顯變化。高稈和中稈雜交高粱品種穗粒數(shù)、產(chǎn)量相當(dāng)，均顯著高于矮稈高粱。中稈和高稈品種的氮磷鉀累積量和籽粒淀粉含量也明顯高于矮稈品種。施氮顯著增加高稈和中稈品種的穗粒數(shù)而提高產(chǎn)量，但對(duì)矮稈品種的增產(chǎn)效果不顯著。不同株高高粱品種的氮吸收效率相當(dāng)，為25.5%～30.4%，但高稈和中稈品種的氮素籽粒利用效率 (籽粒產(chǎn)量/氮吸收量) 明顯高于矮稈品種。施氮對(duì)矮稈品種籽粒淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響大于中稈和高稈品種。綜合產(chǎn)量、肥料利用率和機(jī)械化生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中可優(yōu)先考慮株高1.3～1.6 m的雜交高粱品種。