不同灌水量對高粱籽粒產量及品質的影響

史麗娟，曹昌林，董良利，宋旭東，白文斌

（山西省農業科學院高粱研究所，山西晉中030600）

高粱是我國重要的谷物類作物之一，具有抗逆、耐瘠的特點，在現代農業生產中占有特殊的位置。高粱籽粒不僅可供食用，而且可飼用或釀造用，莖稈又可作工業原料。這種粒稈兩用作物在可持續農業發展中占有舉足輕重的地位[1-3]。由于高粱籽粒中蛋白質、淀粉、脂肪、單寧等主要品質性狀的優劣直接影響著高粱的用途[4-5]，而淀粉、蛋白質、脂肪及單寧等品質性狀不完全屬于質量性狀，是受遺傳基因和栽培環境多因素控制的，所以，深入研究環境因素對高粱主要性狀的影響及其變化規律很有必要。對淀粉、蛋白質、脂肪等性狀受遺傳基因控制的研究前人已進行了不少的工作[6-7]。有關環境因素對高粱籽粒淀粉的影響也有過報道[8-10]，但研究側重點各有不同。

本試驗研究了不同灌水量對高粱籽粒產量及其品質的影響，旨在為高粱生產實踐中合理運用水分提高產量及改良品質提供技術指導。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2011 年在山西省農業科學院高粱研究所修文基地的防雨棚內水泥池中進行。供試土壤為石灰性褐土，質地中壤，肥力中等，有機質含量1.5%，全氮0.109 7%，有效磷17.8 mg/kg，速效鉀16.9 mg/kg。

1.2 試驗設計

供試品種為晉雜18 號。試驗設6 個處理，即小區灌水量分別為60，90，120，150，180，210 mm（用水表計量灌水量），分2 次進行（拔節期和開花灌漿期），2 次灌水量相同。拔節期灌水時間為7 月8 日，開花灌漿期灌水時間為8 月2 日。各處理均一次性施含氮、磷、鉀各15%的三元復合肥1 000 kg/hm2，澆底墑水45 mm。采用單因素隨機區組設計，3 次重復，小區面積1 m2。以灌水量60 mm 的處理為對照（CK）。每小區種植2 行，每行7 株。5 月2 日播種，10 月1 日收獲，全生育期為152 d。

1.3 測定方法

土壤含水量的測定：于播種后第2 天、收獲后當天取0～100 cm 土壤的土樣，每20 cm 為一層，取樣后立即裝入鋁盒，110 ℃烘干至恒質量，計算土壤含水量。

品質分析：采用福斯華北京科貿有限公司生產的型號為InfratecTM-1241 的Grain-Analyzer儀，測定不同處理下籽粒的粗淀粉、蛋白質、脂肪和單寧含量。

成熟后調查株高、穗長，全區收獲稱穗質量，隨機取3 穗代表性穗子，帶回室內，風干后進行考種。

2 結果與分析

2.1 不同灌水量對土壤水分含量的影響

不同灌水量對土壤水分含量的影響如表1所示。

表1 不同灌水量對土壤水分含量的影響

從表1 可以看出，隨著灌水量增加，耗水量也逐漸增加，灌水量與耗水量呈極顯著正相關（r＝0.999 6）。因灌水量是可控因素，故在灌水量對高粱籽粒產量的影響中仍以灌水量作為處理因素替代耗水量進行分析。

2.2 不同灌水量對高粱籽粒產量的影響

2.2.1 對株高的影響 從表2 可以看出，隨著灌水量的增加，株高呈現逐漸增高的趨勢，以灌水210 mm 處理株高最高，達182.3 cm；CK 株高最低，為145.6 cm。同CK 相比，灌水90，120 mm 處理差異達5%顯著水平，其他處理差異均達1%顯著水平。其中，灌水90 mm 處理株高比CK 增長12.5 cm，增長了8.6%；灌水120 mm 處理株高比CK 增長24.8 cm，增長了17%；灌水150 mm 處理株高比CK 增長29.7 cm，增長了20.4%；灌水180 mm 處理株高比CK 增長32.9 cm，增長了22.6%；灌水210 mm 處理株高比CK 增長36.7 cm，增長了25.2%。各處理之間均有不同程度差異。

表2 不同灌水量對籽粒產量及其構成因素的影響

2.2.2 對穗長的影響 從表2 可以看出，隨著灌水量的增加，穗長呈現逐漸增加的趨勢，以灌水210 mm 處理穗長最長，達24.1 cm；CK 穗長最短，為21.4 cm。同CK 相比，灌水90，120 mm 處理差異不顯著，灌水150，180，210 mm 處理差異達5%顯著水平。其中，210 mm 處理穗長比CK增長2.7 cm，增加了12.6%；90 mm 處理穗長比CK 增長0.2 cm，增加了1.0%；120 mm 處理穗長比CK 增長1.2 cm，增加了5.6%；150 mm 處理穗長比CK 增長1.7 cm，增加了7.9%；180 mm 處理穗長比CK 增長1.9 cm，增加了8.9%。

2.2.3 對一級枝梗數的影響 由表2 可知，隨著灌水量的增加，一級枝梗數呈現逐漸增加的趨勢。灌水210 mm 處理的一級枝梗數最多，為77 個；CK 最少，為66.7 個。同CK 相比，灌水210 mm處理一級枝梗數增加10.3 個，增加了15.4%，差異達5%顯著水平；灌水90 mm 處理一級枝梗數增加0.9 個，增加了1.3%，差異不顯著；灌水120 mm處理一級枝梗數增加5.5 個，增加了8.2%，差異不顯著；灌水150 mm 處理一級枝梗數增加9.2個，增加了13.8%，差異達5%顯著水平；灌水180 mm處理一級枝梗數增加10.2 個，增加了15.3%，差異達5%顯著水平。

2.2.4 對穗粒質量的影響 由表2 可知，隨著灌水量的增加，穗粒質量呈現逐漸增高的趨勢。灌水210 mm 處理穗粒質量最高，達65.56 g；CK 最低，為41.11 g。同CK 相比，灌水210 mm 處理穗粒質量增加24.45 g，增加了59.5%，差異達1%顯著水平；灌水90 mm 處理穗粒質量增加6.67 g，增加了16.2%，差異不顯著；灌水120 mm 處理穗粒質量增加7.78 g，增加了18.9%，差異不顯著；灌水150 mm 處理穗粒質量增加15.56 g，增加了37.8%，差異達5%顯著水平；灌水180 mm 處理穗粒質量增加14.45 g，增加了35.1%，差異達5%顯著水平。

2.2.5 對千粒質量的影響 表2 顯示，隨著灌水量的增加，千粒質量呈現逐漸增高的趨勢。灌水210 mm 處理千粒質量最高，達34.9 g；CK 最低，為23.5 g。同CK 相比，各處理均達1%顯著水平。其中，灌水210 mm 處理千粒質量比CK 增加11.4 g，增加了48.5%；灌水90 mm 處理千粒質量比CK 增加5.3 g，增加了22.6%；灌水120 mm 處理千粒質量比CK 增加7.2 g，增加了30.6%；灌水150 mm 處理千粒質量比CK 增加8.8 g，增加了37.4%；灌水180 mm 處理千粒質量比CK 增加10.4 g，增加了44.3%。

2.2.6 對產量的影響 表2 顯示，隨著灌水量的增加，產量呈現逐漸增加的趨勢。灌水210 mm處理產量最高，達8 498.8 kg/hm2；CK 產量最低，為4 857.2 kg/hm2。同CK 相比，灌水210 mm 處理產量增加3 641.6 kg/hm2，增加了75%，差異達5%顯著水平；灌水90 mm 處理產量增加583 kg/hm2，增加了12%，差異不顯著；灌水120 mm 處理增加1 486 kg/hm2，增加了30.6%，差異不顯著；灌水150 mm 處理產量增加2 771.2 kg/hm2，增加了57.1%，差異達5%顯著水平；灌水180 mm 處理產量增加3 587.5 kg/hm2，增加了73.9%，差異達5%顯著水平。

2.3 不同灌水量對高粱品質的影響

由表3 可知，不同灌水量對高粱籽粒總淀粉含量、蛋白質含量、單寧含量和脂肪含量均有不同程度的影響。

表3 不同灌水量對高粱籽粒品質的影響

隨著灌水量的增加，高粱籽粒總淀粉含量顯著增加，以灌水210 mm 處理總淀粉含量最高，達75.10%；CK 總淀粉含量最低，為73.23%。同CK相比，所有處理的差異均達1%顯著水平。其中，灌水90 mm 處理總淀粉含量比CK 增加0.8 百分點；灌水120 mm 處理總淀粉含量比CK 增加1.24 百分點；灌水150 mm 處理總淀粉含量比CK 增加1.4 百分點；灌水180 mm 處理總淀粉含量比CK 增加1.74 百分點，灌水210 mm 處理總淀粉含量比CK 增加1.87 百分點。

隨著灌水量的增加，高粱籽粒蛋白質含量除灌水210 mm 處理蛋白質含量有所回升外，其余處理蛋白質含量均顯著下降。但灌水210 mm 處理同灌水180 mm 處理差異不顯著，原因可能是由于系統誤差所致。CK 籽粒蛋白質含量最高，為11.70%；灌水180 mm 處理籽粒蛋白質含量最低，為10.40%。同CK 相比，所有處理的差異均達1%顯著水平。其中，灌水90 mm 處理蛋白質含量比CK 降低0.63 百分點；灌水120 mm 處理蛋白質含量比CK 降低0.73 百分點；灌水150 mm處理蛋白質含量比CK 降低0.93 百分點；灌水180 mm 處理蛋白質含量比CK 降低1.30 百分點；灌水210 mm 處理蛋白質含量比CK 降低1.17 百分點。

隨著灌水量的增加，單寧含量呈現顯著下降的趨勢，以CK 單寧含量最高，達1.58%；灌水210 mm 處理單寧含量最低，為1.11%。同CK 相比，灌水90，120 mm 處理差異不顯著；灌水150，180，210 mm 處理，差異達5%顯著水平。其中，灌水90 mm 處理單寧含量比CK 降低0.03 百分點；灌水120 mm 處理單寧含量比CK 降低0.22百分點；灌水150 mm 處理單寧含量比CK 降低0.27 百分點；灌水180 mm 處理單寧含量比CK降低0.38 百分點；灌水210 mm 處理單寧含量比CK 降低0.47 百分點。

隨著灌水量的增加，脂肪含量雖有下降趨勢，但差異不顯著，表明灌水量對籽粒脂肪含量影響較小。

3 結論與討論

本研究結果表明，隨著灌水量的增加，構成高粱產量的各因素均呈增加的趨勢，從而帶來了產量的增加；同時也使株高顯著地增加，但株高的增加，加大了后期植株倒伏的危險性；而且繼續增加灌水量盡管各因素仍有增加的趨勢，但差異不顯著，綜合考慮，灌水量為150 mm 為最佳處理。

關于水分對高粱籽粒產量的影響研究較多，水分對高粱籽粒品質影響的研究較少，但在其他禾谷類作物如小麥、玉米等作物上的研究較多。馬新明等[11]研究表明，適當水分脅迫可提高小麥籽粒蛋白質含量。邵國慶等[12]研究表明，同一氮水平下，灌水顯著降低了玉米籽粒蛋白質含量。許振柱等[13]研究表明，土壤水分虧缺嚴重，會顯著降低小麥籽粒中淀粉的積累，適宜的灌水處理會使總淀粉含量增加。姜東燕等[14]研究認為，隨著水分脅迫程度的加劇，蛋白質含量呈現增加趨勢，而淀粉含量的變化呈現相反的趨勢。

本研究結果表明，水分對高粱籽粒總淀粉的形成有促進作用，對籽粒蛋白質、單寧的形成有抑制作用，對脂肪的形成影響很小。隨著灌水量的增加，淀粉含量逐漸增加，蛋白質含量逐漸下降，這與姜東燕等[14]的研究結論一致。張桂香等[15]研究認為，單寧含量的變化以基因效應為主要影響因素。本試驗只對環境因素進行了研究，對其基因型效應還有待進一步研究。

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