不同品種釀酒高粱在鹽堿地種植的適應(yīng)性研究

楊 博，屈忠義，劉 霞，孫慧慧，孫宇樂

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特010018）

我國鹽堿地總面積達(dá)9913萬公頃，約占全國土地面積的1/10，其分布范圍廣且類型復(fù)雜，既是我國經(jīng)濟(jì)社會生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙因子，又是重要的后備土地資源［1，2］。根據(jù)土壤鹽分含量高低，可將土壤劃分為非鹽化土、輕度鹽化土、中度鹽化土、重度鹽化土及鹽土等五類。鹽堿地土壤中可溶性鹽分離子含量較高時，能抑制作物對土壤水分的吸收［3］，土壤高pH值還會對作物產(chǎn)生堿脅迫作用，研究表明堿脅迫比鹽脅迫對作物的危害更大。目前，種植耐鹽作物葵花是內(nèi)蒙古河套灌區(qū)利用鹽堿地的主要方法之一。巴彥淖爾市可耕地面積為72.31萬公頃，向日葵種植面積在23.33萬公頃以上，占全市總播種面積的32%［4］，葵花總產(chǎn)量約是內(nèi)蒙古自治區(qū)的53%，約是全國的25%。近年來，隨著向日葵種植面積逐年擴(kuò)大，向日葵種子價格持續(xù)走高，每公斤種子價格高達(dá)320～520元。長年種植向日葵造成輪作倒茬困難，病蟲草害發(fā)生嚴(yán)重［4，5］，如列當(dāng)、菌核病、黃萎病、葵螟等，造成葵花大量減產(chǎn)甚至絕收，出現(xiàn)農(nóng)民種植葵花高投入低產(chǎn)出甚至虧損的現(xiàn)象。

內(nèi)蒙古河套酒業(yè)地處杭錦后旗陜壩鎮(zhèn)，是中國輕工業(yè)釀酒行業(yè)十強(qiáng)企業(yè)，每年都需要大量釀酒原料。大量研究表明［6～11］，用高粱釀酒不僅出酒率高，而且所產(chǎn)白酒濃香，遠(yuǎn)勝其他原料所釀的酒質(zhì)，在白酒釀造上獨(dú)具優(yōu)勢，因此，高粱成為全國大部分名優(yōu)酒廠主要的釀造原料。高粱具有耐鹽堿又抗寒耐澇等特點(diǎn)［12］。在“不與民爭糧、不與糧爭地”方針的指導(dǎo)下，為合理開發(fā)利用鹽堿地資源，篩選出耐鹽、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的釀酒高粱品種，豐富河套灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)，避免因長年種植葵花引起的各種病蟲害，為內(nèi)蒙古河套酒業(yè)提供優(yōu)質(zhì)釀酒原材料，特進(jìn)行本試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗三道橋，106°34′E ～107°34′E，40°26′N～41°13′N，年平均降水量138.2 mm，蒸發(fā)量2096.4 mm；年日照時數(shù)3220 h以上，晝夜平均溫差8.2℃，年平均無霜期135 d左右。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)如表1、表2所示，根據(jù)土壤鹽分含量劃分，試驗(yàn)區(qū)屬輕度鹽堿地。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤主要物理性質(zhì)Table 1 Main physical properties of soil at test points

表2 試驗(yàn)區(qū)土壤主要化學(xué)性質(zhì)Table 2 Main chemical properties of soils at test sites

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

在杭錦后旗鹽漬化農(nóng)田上種植3個高粱品種（吉雜127、遼雜19和遼雜37），分別編號為S1、S2和S3。種植方式為一膜雙行，株距25 cm，膜內(nèi)行距40 cm，膜間行距70 cm，小區(qū)面積5.5 m×6 m，每個小區(qū)種植5膜，設(shè)3個重復(fù)。底肥施用磷酸二銨450 kg/hm2，硫酸鉀150 kg/hm2。

2017年秋收后于11月進(jìn)行非作物生育期秋澆灌溉，灌水量3150 m3/hm2。待地表溫度穩(wěn)定在10℃以上且土壤含水率適宜時，于2018年5月6日進(jìn)行機(jī)械播種，每穴播種子2～3粒，并于5月15日進(jìn)行人工點(diǎn)播補(bǔ)種。吉雜127和遼雜19每公頃保苗約10.5萬株，遼雜37每公頃保苗約9.9萬株。分別于6月20日、7月10日、8月8日3次引黃渠道灌溉，每次灌水量1050 m3/hm2，且7月10日隨水沖施尿素300 kg/hm2。

1.3 測定指標(biāo)

在成熟期時，各處理隨機(jī)選取10株有代表性的高粱植株測量株高、莖粗、各部分干物質(zhì)量、穗長，并考種測定千粒重和單穗粒重計(jì)算高粱產(chǎn)量。同時，每個處理選取3株長勢較均勻有代表性的植株通過人工挖掘取出根系，將根系帶回實(shí)驗(yàn)室用水沖洗，去除雜物。采用EPSON Perfection 4990進(jìn)行根系掃描、分析，得到相應(yīng)處理高粱的根長、根表面積、根體積等各項(xiàng)特征參數(shù)值，并將根系及其對應(yīng)植株的地上干物質(zhì)烘干（65℃）稱重。

檢測高粱品質(zhì)，檢測項(xiàng)目包括容重、水分、淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016整理數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)繪圖，SPSS Statistics 22軟件進(jìn)行差異性和相關(guān)性分析，差異顯著性采用最小顯著差異法（LSD）。

2 結(jié)果與分析

2.1 高粱農(nóng)藝性狀

由表3、圖1可知，各品種株高表現(xiàn)為S2＞S3＞S1，S2品種的平均株高最大，為162.47 cm，且在p＜0.05水平下與S1和S2差異顯著；莖粗表現(xiàn)為S1＞S2＞S3，但3品種間無顯著性差異。干物質(zhì)總積累量S1和S2略大于S3但無明顯差異。S2品種葉片干質(zhì)量占作物干物質(zhì)總量的百分比最大，為26.56%。以上分析表明，S2品種綜合生長發(fā)育較好。

表3 成熟期不同品種株高與莖粗Table 3 Plant height and stem thickness of different varieties in mature period

圖1 成熟期不同品種各部分干物質(zhì)積累量Fig.1 Dry matter accumulation in mature period

2.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

從表4可以看出，S1品種的平均穗長最長，為29.27 cm，其次為S2，穗長28.40 cm，但3品種間穗長沒有顯著性差異。S1、S2、S3的千粒重分別為27.80、27.09、25.80 g，與S3相比，S1和S2的千粒重分別高7.75%和5.0%，說明S1和S2品種的高粱籽粒更加飽滿；S1、S2、S3的單穗粒重分別為103.04、99.21、96.97 g，S1和S2的單穗粒重與S3相比分別高6.26%和2.31%。

S1、S2、S3 品 種 的 產(chǎn) 量 依 次 為10 832.0、10 429.8、9594.3 kg/hm2，S1 略 高 于 S2，增 產(chǎn)3.8%，S1、S2的產(chǎn)量與S3有顯著性差異。

表4 3個高粱品種的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 4 Yield and components of 3 sorghum cultivators

2.3 釀酒高粱籽粒品質(zhì)指標(biāo)比較

淀粉是高粱釀酒的基礎(chǔ)。從表5可看出，S1和S2品種淀粉含量最大，都為71.9%，S3品種淀粉含量較低，為70.2%。

從表5可以看出，S2品種的蛋白質(zhì)和脂肪含量均最小，分別為7.64%和3.1%。相較于S2，S1和S3品種的蛋白質(zhì)和脂肪含量均不同程度地增加，可能會增大在釀酒過程中產(chǎn)生雜醇油或者酸的可能性，影響酒的口感。

根據(jù)GB/T 8231-2007，各類高粱按容重可劃分為三個等級和等外高粱（即不合格）。S1、S2、S3品種水分為6.19% ～8.3%（≤14%，符合GB/T 8231-2007標(biāo)準(zhǔn)），S1、S2、S3品種容重分別為717、754和666 g/L，其中S2品種被評定為一級，而S3品種被評定為不合格（表5）。

良好的釀酒高粱原料應(yīng)有高含量的淀粉、低含量的蛋白質(zhì)和脂肪等特性，以達(dá)到高出酒率的目的。基于高粱產(chǎn)量及淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪的含量、容重等指標(biāo)，綜合分析認(rèn)為S2（遼雜19）為最佳釀酒高粱品種，其次為S1（吉雜127）。

表5 3個高粱品種籽粒品質(zhì)檢測結(jié)果Table 5 Quality detection of 3 sorghum cultivators

2.4 高粱產(chǎn)量指標(biāo)與農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

選取高粱的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，農(nóng)藝性狀主要包括株高、莖粗、地上干物質(zhì)、根系干重、根系長度和根系體積；產(chǎn)量性狀主要包括穗長、千粒重和穗粒重。由表6可知，根系長度與根系干重和根系體積分別呈顯著性正相關(guān)和極顯著性正相關(guān)，說明根系在空間深扎增長有利于根系的綜合生長發(fā)育。因此，可在高粱苗期適時進(jìn)行松土以增大土壤的孔隙度，促進(jìn)高粱根系的綜合生長發(fā)育。地上干物質(zhì)與根系干重呈極顯著性正相關(guān)，與根系體積呈顯著性正相關(guān)，說明根系的生長發(fā)育會促進(jìn)地上干物質(zhì)的形成。高粱的單穗粒重與穗長呈極顯著性正相關(guān)，與千粒重呈顯著性正相關(guān)，與根系干重和地上干物質(zhì)呈正相關(guān)但不顯著，說明根系干重和地上干物質(zhì)在一定程度上會促進(jìn)高粱單穗粒重的增加，但穗長和千粒重是影響高粱單穗粒重的主要因素，因此，應(yīng)繼續(xù)探究如何采取措施增加高粱的穗長和千粒重，從而提高高粱的單穗粒重以達(dá)到增產(chǎn)的目的，如在拔節(jié)至抽穗期施肥或在灌漿期灌水等等。

表6 產(chǎn)量指標(biāo)與農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation analysis between yield indexes and agronomic traits

2.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)已有資料［4，13］，對種植釀酒高粱與葵花進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。如表7所示，種植高粱總投入每公頃為5565元，比種植葵花高555元，主要是未計(jì)算葵花的播種及收割費(fèi)用。河套灌區(qū)葵花種植機(jī)械化水平較低，種子價格比較高，為保證出苗率，在種植向日葵時一般采取手工播種，從播種到收獲全部依靠人工，增加了勞動成本；若以100元/日的人工費(fèi)計(jì)算，種植葵花的投入成本將增加2000～3000元/hm2。現(xiàn)以不計(jì)種植戶人工費(fèi)用計(jì)算，種植高粱比種植葵花凈收入可增加5070元/hm2；種植高粱的凈收入是葵花的1.43倍。

由于向日葵對河套灌區(qū)鹽堿地具有良好的適應(yīng)性，近年來巴彥淖爾市向日葵種植面積逐年擴(kuò)大，種子價格的上漲增加了種植戶的投入成本；此外，種植戶因不能科學(xué)地進(jìn)行種植與管理，導(dǎo)致病蟲草害嚴(yán)重，造成葵花大量減產(chǎn)甚至絕收，出現(xiàn)農(nóng)民種植葵花高投入低產(chǎn)出甚至虧損的現(xiàn)象。若以釀酒高粱替代葵花，合理地進(jìn)行輪作倒茬，不僅能提高種植戶收入，改善種植戶的生活條件，還能夠?yàn)楹犹拙茦I(yè)提供品質(zhì)優(yōu)良的釀酒原材料。

表7 經(jīng)濟(jì)效益對比分析Table 7 Economic benefit analysis

3 結(jié)論與討論

鹽堿地上種植耐鹽作物是簡單有效利用鹽堿地的一種方法。有關(guān)鹽堿地耐鹽作物的研究已有一些報(bào)道，油菜［14］、棉花［15］、葵 花［16］、鹽角 草［17］及 羊草［18］均具有較好的耐鹽效果。高粱［12，19］本身具有耐旱、耐澇、耐鹽堿、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于釀酒、制糖及飼料等方面。本試驗(yàn)中，吉雜127和遼雜19的產(chǎn)量明顯高于遼雜37，說明吉雜127和遼雜19具有較強(qiáng)的耐鹽堿能力；且吉雜127和遼雜19高粱籽粒的淀粉含量較高，而遼雜19高粱籽粒的蛋白質(zhì)和脂肪含量均最低，更符合高淀粉、低蛋白質(zhì)和低脂肪含量的釀酒原料要求。與種植葵花對比，種植高粱可提高種植戶收入5070元/hm2，有利于改善其生活條件。綜合農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、高粱籽粒淀粉含量及容重等因素考慮，認(rèn)為遼雜19為杭錦后旗輕度鹽堿地上最適合的釀酒高粱品種，其次為吉雜127。

本試驗(yàn)結(jié)論是在杭錦后旗輕度鹽堿地上采用當(dāng)?shù)毓芾硭綏l件下得到的，未進(jìn)行各高粱品種最優(yōu)水肥制度下的探究與比較。在農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量方面，吉雜127和遼雜19均較優(yōu)于遼雜37；但是吉雜127和遼雜19在產(chǎn)量和高粱籽粒的淀粉含量上無顯著性差異。因此，可以通過室內(nèi)不同濃度鹽堿溶液條件下高粱種子萌發(fā)試驗(yàn)與室外中、重度鹽堿地大田試驗(yàn)相結(jié)合，進(jìn)一步篩選耐鹽、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的釀酒高粱品種并探究該品種適宜的水肥制度，對合理開發(fā)利用鹽堿地資源，擴(kuò)大鹽堿地的高粱種植面積具有重要意義。