不同施氮量對甜高粱農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

摘 "要：采用完全隨機區(qū)組設計，研究4個氮肥處理對“海牛”甜高粱（Sorghum bicolor L. Moench var. Hainiu）的節(jié)數(shù)、莖粗、葉片數(shù)、株高、單株鮮草產(chǎn)量、干重、鮮草產(chǎn)量及莖稈糖錘度等8個參數(shù)的影響，并分析8個參數(shù)間的相關性，旨在為生產(chǎn)中甜高粱施肥提供參考。試驗表明，施氮量對株高、莖粗、葉片數(shù)、節(jié)數(shù)、單株產(chǎn)量和單位面積鮮干草產(chǎn)量有顯著影響（plt;0.05），當施氮量為222.45 kg/hm2時甜高粱的植株最高，莖最粗，葉片數(shù)和莖稈節(jié)數(shù)最多，單株鮮草產(chǎn)量、單位面積鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量均最高；而施氮量對莖稈糖錘度無顯著性差異（pgt;0.05）。因此，在試驗范圍內(nèi)，施氮量為222.45 kg/hm2時“海牛”甜高粱的農(nóng)藝性狀達到最優(yōu)，飼草產(chǎn)量最高，為試驗最適施氮量。

關鍵詞：甜高粱；施氮量；農(nóng)藝性狀；糖錘度；產(chǎn)量

中圖分類號：S514 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2023）01-0036-05

Abstract： A completely randomized block design was used to study the effects of four nitrogen treatments on sweet sorghum（Sorghum bicolor L. Moench var. The effects of 8 parameters such as node number， stem diameter， leaf number， plant height， yield per plant， fresh hay yield and stem brix of Hainiu）， and the correlation among 8 parameters were analyzed in order to provide reference for fertilization in the production of sweet sorghum. The results showed that nitrogen application rate had significant effects（plt;0.05） on plant height， stem diameter， leaf number， node number， yield per plant and fresh hay yield per unit area. When nitrogen application rate was 222.45 kg/hm2， sweet sorghum had the highest plant height， stem diameter， leaf number and stem node number， fresh grass yield per plant， fresh grass yield per unit area and hay yield， but there was no significant difference in stem sugar brix（pgt;0.05）. Therefore， in the range of the experiment， the agronomic characters of \"manatee\" sweet sorghum were the best and the forage yield was the highest when the nitrogen application rate was 222.45 kg/hm2.

Keywords： sweet sorghum; nitrogen application rate; agronomic characters; brix; yield

甜高粱，禾本科高粱屬，是一種短日照C4植物，能充分利用光能，CO2補償點為零[1]。光合效率極高，光能利用率高于水稻、小麥及玉米，有著“高能作物”之美譽。應用前景廣闊，作為飼料作物，甜高粱以其含糖量高、適口性好和產(chǎn)量高等優(yōu)勢而被人們廣泛關注。由于甜高粱在生產(chǎn)生活及商業(yè)活動中具有多種用途，并且具有很高的利用價值。因此合理開發(fā)利用甜高粱，不僅對自治區(qū)的飼料產(chǎn)業(yè)及制糖工業(yè)的發(fā)展都有極大的促進作用，同時對我國糧食安全、能源安全具有重大意義。李玉蓮[2]通過試驗測定了幾種優(yōu)良甜高粱的產(chǎn)量及含糖量。焦少杰等[3]通過分析不同施肥方式對甜高粱產(chǎn)量和含糖量的影響發(fā)現(xiàn)同一品種采用不同施肥方式產(chǎn)量的差異極其顯著，但含糖量差異不顯著。蘇富源等[4]通過分析不同施肥類型對甜高粱產(chǎn)量養(yǎng)分吸收品質的影響，發(fā)現(xiàn)氮磷鉀肥單施或配施均可以增加甜高粱籽粒產(chǎn)量。王秉龍等[5]采用正交試驗研究飼用甜高粱配施氮、磷、鉀肥效果，發(fā)現(xiàn)施N 115.5 kg/hm2、P2O5 54.0 kg/hm2、K2O 24.0 kg/hm2時，鮮草產(chǎn)量最高。高杰等[6]說明了氮素對高粱產(chǎn)量的影響，氮素是作物生長發(fā)育的重要元素之一，也是限制作物產(chǎn)量的主要因子之一。“海牛”甜高粱作為飼用甜高粱的一種，施肥不僅對其生長有重要影響，同時也影響其產(chǎn)量[7]。郭彥君等[8]采用田間試驗研究了施肥水平對甜高粱產(chǎn)量、莖稈可溶性糖及莖葉養(yǎng)分質量分數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)施肥量顯著提高了甜高粱干物質產(chǎn)量。呂艷東等[9]通過分析不同施肥量對雜交甜高粱生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)不同施肥量下飼用雜交甜高粱的株高、單株葉面積、單株干物質積累在生育后期差異明顯。張生瑞等[10]研究了醇用型甜高粱和飼用型甜高粱在甘肅河西灌區(qū)不同施肥量水平下，對株高、莖粗、植株含糖量實產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)在甘肅河西灌區(qū)飼用型甜高粱和醇用型甜高粱莖稈汁液含糖量與施肥水平關系不大。譚禾平等[11]利用最優(yōu)線性回歸方法選擇后發(fā)現(xiàn)，株高、穗粗和葉片數(shù)等都是影響甜高粱產(chǎn)量的有效因子。楊偉光等[12]通過試驗發(fā)現(xiàn)分蘗數(shù)是影響甜高粱的生物產(chǎn)量最重要的因子，株高次之。渠暉等[13]研究了甜高粱干物質產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關系，發(fā)現(xiàn)了甜高粱干物質產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關系。馬先鋒等[14]通過試驗說明了田間管理及刈割時間都會對甜高粱的產(chǎn)量有一定的影響。侯昊[15]通過研究不同播期對甜高粱形態(tài)特征、含糖量的影響，發(fā)現(xiàn)隨著播期推遲莖稈產(chǎn)量和汁液錘度會有所下降。王曉武等[16]分析了4個種植密度對甜高粱的主要農(nóng)藝性狀、生物產(chǎn)量及含糖量的影響后，發(fā)現(xiàn)種植密度對甜高粱株高、莖粗、節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)和葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀有很大影響，甜高粱種植密度對其糖錘度影響較小。

綜上所述，在寧夏回族自治區(qū)類似的報道尚未出現(xiàn)。因此，試驗就以不同施肥量對甜高粱農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響開展了一些嘗試性的研究，不僅探究施氮量與農(nóng)藝性狀的關系，并且同時探究施氮量與產(chǎn)量的關系。旨在探究試驗內(nèi)甜高粱的最佳施氮量，同時也為指導本地區(qū)甜高粱的生產(chǎn)提供部分科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料選用寧夏大學集體采購甜高粱種子，由鄭州華豐草業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，品種為“海牛”。

1.2 試驗地概況

試驗地位于同心縣（北緯36°14'～37°32'，東經(jīng)105°17'～106°41'），地處寧夏回族自治區(qū)中南部，是鄂爾多斯臺地與黃土高原北部的銜接地帶，屬寧夏中部干旱帶核心區(qū)，地貌多為丘陵溝壑，海拔1 963 m，屬中溫帶干旱和半干旱地區(qū)，大陸性氣候特征明顯。氣候干燥，蒸發(fā)量大年平均蒸發(fā)量約為2 325 mm，平均年降水量為278 mm，時空分布極不均勻，年日照時數(shù)3 054 h，年平均氣溫8.4 ℃，不低于10 ℃的有效積溫3 068 ℃，無霜期140～170 d。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗采用單因素試驗設計，共設置了4個不同梯度的氮肥水平，于拔節(jié)期進行追施，追肥量見表1。小區(qū)面積6 m×10 m，3次重復。四周1.5 m保護行。2017年5月1日采用寬窄行（40～70 cm）播種，播種量22.5 kg/hm2，覆土深度為2～3 cm。采用滴灌（灌水量2 250 m3/hm2）方式，常規(guī)管理。2017年9月25日收獲。

表1 施肥水平 " " " " " "kg·hm-2

1.3.2 統(tǒng)計分析

收獲季節(jié)每小區(qū)隨機取10株甜高粱進行農(nóng)藝性狀測定，同時隨機取1 m樣方進行生物產(chǎn)量及品質測定。對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理后，利用Excel和DPS進行試驗結果統(tǒng)計并作出相關性分析。

1.4 項目測定及方法

試驗于2017年6月25日、2017年7月25日、2017年8月25日及2017年9月25日，分別測定甜高粱主要生育期的株高、節(jié)數(shù)和莖粗等3個農(nóng)藝指標和莖稈糖錘度。在2017年9月25日收獲時測定各處理的莖粗、株高、葉片數(shù)、節(jié)數(shù)、單株鮮重、干重、鮮草產(chǎn)量及莖稈糖錘度等相關8個指標。

1.4.1 農(nóng)藝性狀的測定

莖粗采用人工手持游標卡尺測量植株第3—4節(jié)節(jié)間直徑，其單位為cm；株高采用人工手持量程為0～5 m鋼卷尺測量地面至甜高粱植株頂端的自然高度，單位為cm；甜高粱植株葉痕的節(jié)間數(shù)為節(jié)數(shù)，單位為個；葉片數(shù)為植株從地面到株頂?shù)乃腥~片總數(shù)，單位為片；本試驗中黃葉單獨計數(shù)同時計入總葉片數(shù)中。

1.4.2 產(chǎn)量的測定

試驗測定的甜高粱地上部的生物產(chǎn)量為產(chǎn)量。由于試驗地氣候干燥蒸發(fā)量大，所以鮮重在齊地刈割后立即稱取其鮮重并記錄數(shù)據(jù)，單位為kg。將樣本置于烘箱內(nèi)烘干48 h后，置于陰涼通風處至恒重后用分度值為0.1 g的天平測量其干重。甜高粱產(chǎn)量用最后一次刈割1 m2鮮重產(chǎn)量折算每畝產(chǎn)量，單位t/hm2。

1.4.3 錘度（%）的測定

糖，是甜高粱的主要特征之一。糖錘度指甜高粱生長期內(nèi)其莖稈汁液中可溶性固形物所占的百分率，其主要成分是糖分[9]。有多種因素影響甜高粱的莖稈糖錘度，如種植密度、播種期等。在本次試驗中糖錘度的測量直接利用便攜手持式折光儀（量糖儀）測量其莖稈中部節(jié)間的糖汁錘度。

2 結果與分析

2.1 不同施肥水平對甜高粱農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 對甜高粱株高的影響

甜高粱的株高是體現(xiàn)其生長速度并且決定其最終產(chǎn)量的重要指標之一[16]，從圖1中可以看出4個處理在6月25日—7月25日之間株高的變化都比較緩慢，并且在整個統(tǒng)計周期內(nèi)增長速度是最慢的。其中處理3、處理4的增長速度幾乎完全相同。而7月25日到8月25日時株高的變化速度相比于上一個統(tǒng)計周期速度加快，其中處理3的增長速度最快，并且是整個統(tǒng)計周期內(nèi)株高增長最快的時期，正好對應甜高粱的挑旗期。8月到9月時株高的增長速度從上一個周期的高速開始放緩，其中處理2的速度最慢，也說明了8月—9月這個統(tǒng)計周期甜高粱從抽穗期進入收獲期。雖然8月25日—9月25日增長速度相比于7月25日—8月25日有所降低，但大于6月25日—7月25日。從表2中可以看出處理4的株高僅為120.4 cm，是四組處理中最低的（pgt;0.05）。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)4組處理間都存在著顯著性差異。表明在試驗范圍內(nèi)隨著施氮量的增加株高會顯著增加。

2.1.2 對甜高粱莖粗的影響

莖粗的變化表征著甜高粱的生長同時也是體現(xiàn)甜高粱最終產(chǎn)量的重要指標之一[16]，從圖2中可以看4組處理其莖粗的增長趨勢整體上相同，6月25日—7月25日4組處理的增長速度都是最快的，其中處理1和處理2的增長速度相同，處理4的增長速度相比于其他3組是最慢的，這表明增施氮肥能夠有效地促進甜高粱的莖稈增粗。7月25日—8月25日莖粗的增長速度有所放緩，而同一個周期的株高卻有很快的變化，表明在甜高粱的挑旗期至抽穗期，甜高粱株高的生長速度大于莖稈的增粗速度。但處理1的增長速度相對于其他3組是最快的，處理2相對于處理1的速度慢了許多，在這個周期內(nèi)處理4的增長速度是最慢的。8月25日—9月25日，處理1的增長速度逐步降低，處理2的增長速度與上一個增長周期相同，而處理3的增長速度與上一個周期相比有所上升，處理4的增長速度依舊在降低。從表2中可以看出處理4的莖粗僅為12.56 mm，是4組處理中最低的（plt;0.05）。同時4組處理間都存在有顯著性差異，表明試驗范圍內(nèi)隨著施氮量的增加“海牛”甜高粱莖粗會顯著增加。

2.1.3 對甜高粱節(jié)數(shù)的影響

節(jié)數(shù)的多少表征著甜高粱的生長速度同時也是影響甜高粱最終產(chǎn)量的重要指標之一[16]，從圖3中可以看出6月25日—7月25日4組處理的增長都相對后2個統(tǒng)計周期比較慢，其中處理2的增長速度最快，處理4的增長速度最慢。7月25日—8月25日4組處理的增長速度都有明顯的加快，其中處理1和處理2的增長速度相同，處理4的增長速度最慢。體現(xiàn)在甜高粱的生長周期處于挑旗期至抽穗期。8月25日—9月25日，與前兩個統(tǒng)計周期不同的是處理4的增長速度最快，同時處理1和處理2的增長速度都在放緩，其中處理2的速度最慢，處理3僅次于處理2。從表2中可以看出處理3的節(jié)數(shù)只有4.70個，是4個處理中最少的（pgt;0.05），而處理4的節(jié)數(shù)達5.90個僅次于處理1，處理2略微低于處理4，從本次試驗中也可以發(fā)現(xiàn)株高與節(jié)數(shù)呈正相關關系（圖3），而且株高的增速也與節(jié)數(shù)的增速呈正相關關系。4組處理間存在顯著性差異，表明驗范圍內(nèi)隨著施氮量的增加“海牛”甜高粱的節(jié)數(shù)也會增加。

2.1.4 對甜高粱糖錘度的影響

糖錘度及產(chǎn)糖量是甜高粱育種和栽培相關研究的主要目標，也是甜高粱生產(chǎn)的主要衡量指標[16]。羅麗紅[17]認為施鉀量是影響甜高粱莖稈糖錘度的主要因素，種植密度的影響次之。同時劉麗華等[18]認為種植密度對甜高粱糖錘度影響較小，施肥量是主要影響因素。賈東海等[19]則認為肥料的施用和密度的大小對甜高粱的莖稈糖錘度影響均不明顯。由表2中可知4組處理在收獲時期莖稈糖錘度最高的是處理1達17.22%，而最低的處理4也有16.88%，因此可知4組處理的糖錘度差別不大（pgt;0.05），同時從圖4中可以看出四組處理在不同時期的莖稈糖錘度變化的趨勢大體相同，同時處理之間在各個時期的莖稈糖錘度也大體相同，表明試驗范圍內(nèi)隨著施氮量的增加“海牛”甜高粱的莖稈糖錘度基本不變。

2.2 不同施肥水平對甜高粱產(chǎn)量的影響

2.2.1 對甜高粱單株產(chǎn)量的影響

由表2可知，處理1在單株鮮草產(chǎn)量上與其他3組處理間存在著顯著性差異（plt;0.05）。而處理2，處理3及處理4這3組處理間均無顯著性差異（pgt;0.05）。處理1單株鮮草產(chǎn)量約為處理4單株鮮草產(chǎn)量的2倍，處理3與處理4之間在單株產(chǎn)量上只有略微差距。表明在該試驗地區(qū)試驗范圍內(nèi)隨著施氮量增加“海牛”甜高粱單株產(chǎn)量有明顯增加。由數(shù)據(jù)可得，甜高粱的單株重與生物產(chǎn)量呈正相關關系。因此，在實際生產(chǎn)活動中若想得到理想的甜高粱產(chǎn)量必須關注單株鮮草產(chǎn)量。

2.2.2 對甜高粱干重的影響

由表2可知，處理1干重約為148.27 g是4組處理中最大的一組，處理4僅為77.45 g為4組處理中最小的（plt;0.05）。同時4組處理間都存在顯著差異。這表明試驗范圍內(nèi)隨著施氮水平的增加“海牛”甜高粱的干重也會變大。

2.2.3 對“海牛”甜高粱鮮草產(chǎn)量的影響

鮮草產(chǎn)量作為衡量甜高粱生產(chǎn)效益的重要指標之一，也是生產(chǎn)中人們格外關注的指標之一。由于“海牛”甜高粱屬于飼用型甜高粱，因此本試驗對“海牛”甜高粱的產(chǎn)量的測定時主要關注其鮮重，其產(chǎn)量見表2。由表2中可得出，處理1的每公頃產(chǎn)量達8.565 t，為4組處理中產(chǎn)量最大組，而處理4僅為5.130 t/hm2，為4組處理中最小（plt;0.01），其中處理1與其他三組處理間都存有顯著差異，但是處理2，處理3及處理4間無顯著差異。因此表明不同施氮量對“海牛”甜高粱的產(chǎn)量有明顯的影響。在一定施肥量范圍內(nèi)，“海牛”甜高粱的鮮草產(chǎn)量與施氮量之間存在明顯相關關系，并且施氮量越高鮮草產(chǎn)量越高。因此，在生產(chǎn)中若想提高“海牛”甜高粱的飼草產(chǎn)量必須注重氮肥的使用。

3 討論與結論

氮素不僅對“海牛”甜高粱的飼草產(chǎn)量有重要的影響，也對其農(nóng)藝性狀有影響。并且無論是飼料作物還是糧食作物的生物產(chǎn)量都受多個農(nóng)藝性狀的影響，而不同品種和不同的栽培措施都會導致作物的農(nóng)藝性狀對其生物產(chǎn)量構成的重要性有所不同。甜高粱的產(chǎn)量不僅會受到播期及種植密度的影響，同時也會受到施氮量的影響。植物的生長發(fā)育受水分和營養(yǎng)吸收的直接影響[20]。由于當年試驗地區(qū)干旱少雨而且試驗地區(qū)的灌溉條件有所限制。因此，在整個試驗當中甜高粱的株高、莖粗、葉片數(shù)和節(jié)數(shù)等農(nóng)藝性狀會受到水分缺乏的影響，而表現(xiàn)的水平相對較低。同時，由于水分的缺少致使甜高粱的生長發(fā)育受阻，最終使試驗地所有的小區(qū)都受到相同程度的影響，體現(xiàn)在甜高粱的單株產(chǎn)量和鮮草產(chǎn)量。同時水分也會影響甜高粱的莖稈糖錘度，試驗中由于水分的缺乏導致甜高粱的莖稈糖錘度也偏低。當施肥量不同時，整個甜高粱群體的水分吸收、養(yǎng)分獲取和二氧化碳的吸收等都會受到影響，進一步地影響了甜高粱個體的生長發(fā)育，以及養(yǎng)分貯存，因此不同的施肥量會造成甜高粱在株高、莖粗、單株重及產(chǎn)量等方面有較大的差異。氮素影響甜高粱的產(chǎn)量首先表現(xiàn)在影響甜高粱的農(nóng)藝性狀，之后通過對農(nóng)藝性狀的影響而進一步影響甜高粱的產(chǎn)量。因此，通過共同測定甜高粱的長勢、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量不僅能了解氮素在不同時期對甜高粱生長發(fā)育的影響，同時還能得出甜高粱農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的關系，并且能得出氮素對最終產(chǎn)量的影響。

試驗表明，不同的施氮量對“海牛”甜高粱的農(nóng)藝性狀、糖錘度和產(chǎn)量均有較大影響。當施肥量為處理1時，“海牛”甜高粱株高、莖粗、葉片數(shù)和節(jié)數(shù)等農(nóng)藝性狀水平最高，同時“海牛”甜高粱的單株產(chǎn)量、干重的量也達到最大；當施肥量為處理2時，“海牛”甜高粱的農(nóng)藝水平次之，相應的“海牛”甜高粱單株產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量及干重也相比處理1有所降低；當施氮量為處理4 時，“海牛”甜高粱的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量等水平都為最低。而在試驗中不同的施氮量對“海牛”甜高粱的莖稈糖錘度無影響。施氮量對農(nóng)藝性狀中株高和莖粗的影響較大，表明適量增施氮肥能有效地提高“海牛”甜高粱的株高、莖粗等農(nóng)藝性狀的水平。施氮量對單株鮮草產(chǎn)量、鮮干重產(chǎn)量都有很大影響，表明適當增加氮肥能有效地提高“海牛”甜高粱的產(chǎn)量，也說明了施氮量通過影響“海牛”甜高粱的農(nóng)藝性狀，進而影響其產(chǎn)量。

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