黃河三角洲地區(qū)耐鹽堿高粱品種篩選

王潤豐，王海蓮，韓云，劉賓，張華文

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學院/山東省特色作物工程實驗室，山東 濟南 250100；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第四師農(nóng)業(yè)科學研究所，新疆 可克達拉 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)達國家已經(jīng)發(fā)展成為典型的能源和外貿(mào)型以及飼用的經(jīng)濟作物。高粱曾經(jīng)是我國重要的糧食作物，但近幾十年來隨著糧食作物品種的豐富，已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)獒劸频闹饕希蠹s85%的高粱籽粒用于釀酒。目前，我國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，而且對擴大耕地面積、增加農(nóng)民收入、實現(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)類型獨特、生物資源豐富，目前區(qū)內(nèi)擁有未利用土地近53.3萬hm2，其中鹽堿地18萬hm2、荒草地多于9.8萬hm2、灘涂14.1萬hm2；另有淺海面積近100萬hm2[4]。該地區(qū)是我國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。長期以來，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)展受到嚴重制約，但高粱在該地區(qū)有著巨大發(fā)展?jié)摿ΑＦ湓颍皇堑锰飒毢竦耐恋貎?yōu)勢: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，而高粱在鹽堿度0.3%～0.6%的土地上仍能較好的生長發(fā)育，非常適合規(guī)模化、機械化、標準化高粱種植；二是高粱作為釀造白酒的主要原料之一，市場需求旺盛，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；三是從全國范圍來看，南方酒廠受制于當?shù)刈匀粭l件的限制，強烈希望在北方建立高粱生產(chǎn)基地，而山東耕地地勢平坦，適宜規(guī)模化、機械化種植，可有效減少原料成本。

本試驗以山東生態(tài)區(qū)表現(xiàn)良好的15個高梁品種為試材，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)且適宜機械化耕作的高粱品種，以便于擴大并高效開發(fā)利用鹽堿地，促進該地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，滿足山東釀造企業(yè)對高粱不斷增長的需要。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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

表1 參試高粱品種名稱及來源

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]的報道，蒸餾水培養(yǎng)為對照組，2% NaCl培養(yǎng)為處理組，重復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，對照組加蒸餾水6 mL，用封口膜把每個培養(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12 000 Lux，此條件下培養(yǎng)3天和7天時調(diào)查發(fā)芽情況。為減少品種間種子發(fā)芽率不同對試驗結(jié)果的影響，本研究采用相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率作為耐鹽性評估指標，計算公式如下:

相對發(fā)芽勢(%)＝萌發(fā)第3天處理發(fā)芽勢÷對照發(fā)芽勢×100 ；

相對發(fā)芽率(%)＝萌發(fā)第7天處理發(fā)芽率÷對照發(fā)芽率×100 。

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

1.3 田間性狀表現(xiàn)評估

田間試驗于2021年在山東省農(nóng)業(yè)科學院黃河三角洲農(nóng)業(yè)高新技術(shù)園區(qū)(北緯37°19′，東經(jīng)118°38′)進行。試驗地土壤為鹽化潮土，其理化性狀見表2。隨機區(qū)組設(shè)計，重復3次。小區(qū)行長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12萬株/hm2。于成熟期每小區(qū)選取10株長勢一致的高粱植株，調(diào)查不同高粱品種的農(nóng)藝性狀(株高、莖粗、穗長、穗柄長和生育期)，收獲中間4行計產(chǎn)，并對產(chǎn)量性狀(穗粒重、千粒重和單產(chǎn))進行調(diào)查。

表2 試驗地土壤理化性狀

1.4 釀造品質(zhì)指標測定

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標法測定總淀粉、粗蛋白、粗脂肪和單寧含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021對原始數(shù)據(jù)初步整理，運用SPSS 26.0軟件中的混合線性模型進行方差分析[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15個高粱品種進行室內(nèi)耐鹽鑒定，結(jié)果如表3所示。相對發(fā)芽勢從高到低依次是濟粱2號、冀釀2號、汾酒粱1號、機糯粱1號、濟粱4號、金糯粱1號、吉雜123、濟糯粱2號、濟粱1號、晉糯3號、龍雜11、濟粱3號、冀釀3號、泉粱5號、濟糯粱1號，其中相對發(fā)芽勢最高的濟粱2號為46.67%，最低的濟糯粱1號為6.84%，對照吉雜123為29.54%。

表3 不同高粱品種的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和耐鹽等級

相對發(fā)芽率從高到低依次是冀釀2號、濟粱2號、汾酒粱1號、濟粱4號、金糯粱1號、濟粱3號、泉粱5號、晉糯3號、機糯粱1號、濟糯粱2號、濟粱1號、龍雜11、吉雜123、冀釀3號、濟糯粱1號，其中相對發(fā)芽率最高的冀釀2號達83.33%，最低的濟糯粱1號為10.26%，對照吉雜123為35.61%。

各品種耐鹽級別中，冀釀2號為1級極強耐鹽；汾酒粱1號和濟粱2號為3級強耐鹽；機糯粱1號、濟粱3號、濟粱4號、泉粱5號、金糯粱1號和晉糯3號為5級中等耐鹽；濟粱1號、濟糯粱2號、冀釀3號、龍雜11和吉雜123為7級弱耐鹽；濟糯粱1號為9級極弱耐鹽。

2.2 不同高粱品種鹽堿地條件下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

本試驗鹽化潮土條件下15個高粱品種成熟時的株高、莖粗、穗長和穗柄長的田間表現(xiàn)情況如表4所示。株高平均為173.59 cm，最高的品種冀釀2號為198.80 cm，最矮的品種濟粱1號為139.13 cm，對照吉雜123為193.20 cm。莖粗平均為21.82 mm，最細的品種冀釀2號為17.71 mm，最粗的品種濟粱1號為25.39 mm，對照吉雜123為21.96 mm。穗長范圍為30.47～37.73 cm，最短的品種為冀釀2號，最長的品種為晉糯3號，穗長平均為33.29 cm，對照穗長為36.97 cm。穗柄長變化較大，最短為0.93 cm(龍雜11)，最長為10.50cm(濟糯粱2號)，對照吉雜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，最長的品種濟粱1號和晉糯3號均為107天，最短的品種機糯粱1號為98.33天，對照吉雜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，最低的品種濟粱1號為46.73 g，對照吉雜123為69.49 g。千粒重平均為29.08 g，最高的濟粱2號為35.75 g，最低的濟粱3號為22.46 g，對照吉雜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個高粱品種單產(chǎn)平均為6 868 kg/hm2，變異系數(shù)9.58%，其中對照吉雜123的單產(chǎn)為6 554 kg/hm2，變異系數(shù)6.45%。較對照品種增產(chǎn)10%以上的品種有5個，由高到低依次為汾酒粱1號，單產(chǎn)7 912 kg/hm2，較對照增產(chǎn)20.72%，變異系數(shù)3.44%；泉粱5號單產(chǎn)7 662 kg/hm2，較對照增產(chǎn)16.91%，變異系數(shù)6.28%；冀釀3號單產(chǎn)7 520 kg/hm2，較對照增產(chǎn)14.74%，變異系數(shù)4.80%；濟粱4號單產(chǎn)7 420 kg/hm2，較對照增產(chǎn)13.21%，變異系數(shù)7.15%；濟粱3號單產(chǎn)7 321 kg/hm2，較對照增產(chǎn)11.70%，變異系數(shù)7.44%。較對照減產(chǎn)的品種共4個，其中龍雜11單產(chǎn)為6 432 kg/hm2，較對照減產(chǎn)1.86%；濟粱1號單產(chǎn)6 285 kg/hm2，較對照減產(chǎn)4.10%；機糯粱1號單產(chǎn)5 793 kg/hm2，較對照減產(chǎn)11.61%；金糯粱1號單產(chǎn)5 608 kg/hm2，較對照減產(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，對釀造品質(zhì)有重要影響的4個品質(zhì)指標中，15個品種總淀粉含量平均為71.50%，對照吉雜123含量最低，為69.42%，含量最高的濟粱1號為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號為12.44%，含量最低的冀釀3號為9.07%，對照品種為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%，含量最高的機糯粱1號為4.22%，最低的濟粱1號為2.12%，對照含量為2.81%。總單寧含量平均為0.91%，含量最高的泉粱5號為1.16%，最低的濟粱1號為0.22%，對照吉雜123含量為1.08%。

表7 不同高粱品種的營養(yǎng)品質(zhì)指標(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km2，其中未利用土地約有53.3萬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)物候條件相對較好，全年平均溫度12.2℃，無霜期211天，全年＞0℃積溫4 714℃，全年＞10℃積溫4 245℃，年均日照時數(shù)超過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)勢凸顯，但面臨的首要難題是嚴重的土壤鹽堿化，以及鹽堿化程度存在時間和空間的不均勻問題[11]。

如何解決區(qū)域內(nèi)土壤鹽堿化的問題成為實現(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]。通過不斷的研究摸索和經(jīng)驗總結(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，無論是籽粒還是生物量均有所下降，但相對于玉米、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邊際土地開發(fā)利用、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、白酒釀造相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動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)、適宜機械化收獲的優(yōu)質(zhì)高粱品種，試驗中對15個供試高粱品種進行了萌發(fā)期耐鹽能力室內(nèi)鑒定分級、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)，綜合考慮釀造對籽粒營養(yǎng)組分含量的需要對其進行全面評價。結(jié)果顯示，相較于對照吉雜123，有4個品種減產(chǎn)，10個品種增產(chǎn)。其中汾酒粱1號、泉粱5號、冀釀3號、濟粱4號、濟粱3號長勢優(yōu)異，增產(chǎn)均在11%以上，增產(chǎn)最多的汾酒粱1號達到20.72%。在黃河三角洲鹽堿地條件下，這5個品種株高在158.07～169.67 cm之間，汾酒粱1號最矮，泉梁5號最高；穗柄長濟粱4號最短，為5.83 cm，汾酒粱1號最長，達到9.53 cm。篩選符合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的宜機收高粱品種，株高和穗柄長為重點關(guān)注的農(nóng)藝性狀指標[16]。一般認為宜機收高粱品種應(yīng)具有稍長的穗柄，其株高應(yīng)在120～170 cm之間[17－19]。本研究篩選出的5個高粱品種穗柄長、株高均在要求范圍內(nèi)，符合宜機收條件。5個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)化驗結(jié)果表明，這5個高粱品種總淀粉含量均在70%左右，濟粱4號最高，為72.97%，而汾酒粱1號最低，為69.67%；粗蛋白含量在9.07%～10.64%之間，冀釀3號含量最低，泉梁5號含量最高；粗脂肪含量最低的濟粱4號為2.44%，含量最高的冀釀3號為3.32%；總單寧含量在0.75%～1.08%之間，其中冀釀3號最低，汾酒粱1號最高。2009年全國高粱品種鑒定委員會對釀造高粱品質(zhì)指標的最新修訂結(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、濟粱4號、冀釀3號、泉粱5號和濟粱3號均符合優(yōu)質(zhì)釀造高粱品質(zhì)標準，耐鹽性除冀釀3號較弱外，其它均具有中上等級耐鹽能力。

黃河三角洲地區(qū)鹽堿地上種植高粱，不僅可促進鹽堿地的開發(fā)利用，也對實現(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)、宜機收4個方面對15個供試高粱品種進行綜合評價，并從中初步篩選出汾酒粱1號、泉粱5號、冀釀3號、濟粱4號和濟粱3號這5個高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)宜機收品種。下一步需要對這5個高粱品種進行大面積試驗示范，驗證其在黃河三角洲鹽堿地區(qū)的環(huán)境適應(yīng)性。