不同類型肥料對糯高粱產量、品質及氮肥利用率的影響

張春蘭 汪燦 高杰 徐建霞 徐燕

摘要：研究不同類型肥料對醬香型白酒用糯高粱產量、品質及氮肥利用率的影響，為貴州生態區糯高粱種植的施肥策略提供參考。以糯高粱品種紅粱豐1號為材料，于2020年和2021年在貴州省安順市山京畜牧場開展田間試驗，采用完全隨機區組設計，以不施肥（CK）為對照，設置農民習慣施肥（T1）、配方肥（T2）、控釋摻混肥（T3）和穩定性長效緩釋肥（T4）4種施肥處理，調查不同施肥處理間糯高粱產量、品質、氮肥利用效率及經濟效益的變化。結果表明，不同施肥處理對糯高粱產量及重要農藝性狀均有極顯著影響；與T1處理相比，T2～T4處理增產2.61%～5.41%，糯高粱的株高、莖粗、穗長、單穗粒數和單穗粒質量均增加；T3處理下產量、莖粗、穗長、單穗粒數、單穗粒質量和千粒質量均最大。不同施肥處理對糯高粱氮肥利用率、氮肥農學利用率及氮肥偏生產力影響極顯著；與T1處理相比，T2～T4處理的氮肥利用率、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力均增加，其中以T3處理增幅最大，較T1處理分別增加26.08%、34.62%、23.26%。不同施肥處理對單寧含量有極顯著影響，對蛋白質、總淀粉和支鏈淀粉含量均有顯著影響；與CK相比，T1～T4處理下糯高粱蛋白質、總淀粉和支鏈淀粉含量增加，而單寧含量降低，T2～T4處理下糯高粱各品質指標值與T1處理相比差異不顯著，且T3處理下各品質指標值均大于T1處理。施用新型肥料T2～T4處理較CK、T1處理增加了糯高粱產值和凈利潤，其中T3處理下糯高粱產值和產投比最高、凈利潤最大。結果表明，在本試驗條件下，T3處理（控釋摻混肥）能更好地促進糯高粱植株的生長，改善穗結構，增加產量，提升品質，提高氮肥利用效率和經濟效益。

關鍵詞：肥料；糯高粱；產量；品質；氮肥利用率

中圖分類號：S514.06? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）24-0083-07

高粱［Sorghum bicolor （L.） Moench］是僅次于小麥、水稻、玉米和大麥的世界第五大作物［1］，根據用途不同，一般分為甜高粱、飼草高粱和粒用高粱 3 種類型，在粒用高粱中又將直鏈淀粉含量在 0～5%的稱為糯高粱［2］。作為釀造貴州茅臺酒等醬香型白酒的主要原料，糯高粱在貴州省區域經濟發展中占有重要地位，近年來，隨著醬香型白酒市場經濟的發展和貴州種植業結構的調整，高粱已發展成為貴州省鞏固脫貧攻堅成效和助推鄉村振興的重點優勢產業之一［3］。然而，由于貴州多數地區在糯高粱種植過程中盲目施用化肥，導致其產量、品質及經濟效益下降，嚴重制約了糯高粱產業的可持續發展［4-5］。因此，篩選適宜糯高粱生產的新型化肥產品，對于解決酒用原料安全及實現酒用糯高粱產業綠色可持續發展具有重要意義。目前有關緩/控釋肥等新型肥料的研究主要集中在提高作物產量和品質、增加經濟效益、節約資源、降低環境污染等方面［6-8］。大量研究表明，不同類型的緩/控釋肥對水稻、玉米、小麥等糧食作物以及棉花、花生等經濟作物均有一定的增產增效作用，能夠減少施肥次數，降低施肥量，并在減量的情況下，實現穩產，甚至增產。如王強等在水稻上的研究表明，緩控釋肥在氮肥減量10%～20%條件下，相較于常規施肥，水稻產量可持平或略增加，分蘗數、有效穗數、實粒數和千粒質量也有增加［9-11］。李亞朋研究發現，以農民習慣施肥為對照，緩控釋肥料減施10%～25%條件下，玉米小幅增產，地上部分干物質積累和氮素積累增加，且提高了氮肥利用率［12-14］。安文博等對鮮食玉米研究發現，與常規施肥處理相比，緩控釋肥減氮25%一次性施用鮮食玉米沒有減產，且增加了籽粒維生素C、蛋白質和可溶性糖含量［15］。趙思遠等的研究表明，與傳統施肥處理相比，減氮20%施入緩/控釋肥料，小麥吸氮量與產量分別增加 4.5%～10.6%和2.6%～5.2%，氮素利用率、氮肥農學效率（NAE）和氮肥偏生產力（NPFP）也顯著提高［16］。宋亞棟對小麥的研究也表明，施用緩控釋肥提高了小麥氮肥利用率，增加了小麥生長中后期的干物質積累，提高了產量，并改善了小麥籽粒品質［17］。鄭曙峰等的研究表明，一次性減量施用控釋肥能增加棉花單株成鈴數及產量，減少氮肥投入量，提高肥料利用率［18］。鄭國棟等對花生的研究表明，與常規施肥相比，施用緩/控釋復合肥可顯著增加麥套花生收獲期葉面積指數和干物質積累量，顯著增加花生單產及改善花生品質［19-20］。目前對緩控釋肥的應用效果研究主要集中在水稻、玉米、小麥等糧食作物以及棉花、花生等經濟作物上，而關于緩控釋肥對酒用糯高粱產量、品質、肥料利用率方面的報道相對較少。本試驗以不施肥為對照，研究不同類型肥料處理對酒用糯高粱產量、品質、氮肥利用率及經濟效益的影響，為貴州糯高粱種植的高效施肥技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年和2021在貴州省安順市山京畜牧場（26°18′N，106°19′E）進行。試驗地海拔1 380 m，屬亞熱帶濕潤性季風氣候，年平均氣溫14.5 ℃，年平均相對濕度80%，年均降水量1 320 mm，全年無霜期270 d，年日照時數1 373.2 h。試驗地土壤為紅壤土，2020年播種前10 cm土層含有機質 15.63 g/kg、全氮1.35 g/kg、全磷0.75 g/kg、全鉀11.51 g/kg、堿解氮118.24 mg/kg、有效磷 83.35 mg/kg、速效鉀131.27 mg/kg，pH值5.6。

1.2 試驗材料

供試糯高粱品種為紅粱豐1號，供試肥料為普通復合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%，貴州西洋肥業有限公司）、尿素（含N 46%，達州玖源新材料有限公司）、配方肥（基肥：N、P2O5、K2O含量分別為20%、8%、12%，追肥：N、P2O5、K2O含量分別為15%、5%、18%，貴州卓豪農業科技股份有限公司）、控釋摻混肥（N、P2O5、K2O含量分別為26%、12%、13%，安徽茂施農業科技有限公司）、穩定性長效緩釋肥（N、P2O5、K2O含量分別為24%、6%、10%，貴州天寶豐原生態農業科技有限公司）。

1.3 試驗設計

試驗采用完全隨機區組設計，以不施肥（CK）為對照，設置農民習慣施肥（T1）、配方肥（T2）、控釋摻混肥（T3）和穩定性長效緩釋肥（T4）4個不同類型肥料處理，各處理施肥情況詳見表1。每個處理3次重復，小區長5 m、寬6 m，面積30 m2，種植10行，行距60 cm、穴距25 cm，每穴留苗2株，小區間及區組間間隔1 m，種植行與區組走向垂直，試驗地四周播種3行糯高粱作為保護行。糯高粱分別于2020年4月14日和2021年4月15日播種，2020年9月2日和2021年9月4日收獲，常規田間管理。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 氮肥利用參數

于糯高粱成熟期在各小區中間條帶選擇具有代表性的植株3株，分為莖、葉、鞘、穗和籽粒5個部分，放置于105 ℃鼓風干燥箱殺青30 min，再于65 ℃烘干至恒質量，稱取干物質質量。將稱質量后的植株各部分粉碎并過1 mm篩，用濃H2SO4-H2O2消煮后采用凱氏定氮法測定各器官全氮含量。參照相關文獻計算如下參數：

氮肥利用率（NRE，%）=（施氮區氮素積累量-不施氮區氮素積累量）/施氮量×100%［21-22］；

氮肥農學效率（NAE，kg/kg）=（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量［21-22］；

氮肥偏生產力（NPFP，kg/kg）=施氮區產量/施氮量［21-22］。

1.4.2 產量和品質 于糯高粱成熟期收獲前3 d，在各小區中間條帶選擇具有代表性的植株10株，測定株高、莖粗、穗長、穗粒數和千粒質量，每小區收取中間4行測產（按照14%含水量折算）。待高粱籽粒晾曬2周后，用福斯XDS快速成分分析儀測定總淀粉、支鏈淀粉、單寧和蛋白質含量。

1.4.3 經濟效益 產投比=施肥增產收益/生產成本。

凈利潤（元/hm2）=產值-肥料成本-追肥用工成本-其他生產成本。

1.5 數據統計與分析

用Microsoft Excel 2016軟件整理數據。采用DPS 7.05軟件進行統計分析，用LSD法進行差異顯著性檢測（α=0.05），用SigmaPlot 12.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對糯高粱產量及重要農藝性狀的影響

由表2可以看出，不同施肥處理對糯高粱產量及重要農藝性狀均有極顯著影響。2年平均值，糯高粱產量表現為T3＞T2＞T4＞T1＞CK，3種新型肥料T2～T4處理與不施肥（CK）、農民習慣施肥（T1）處理相比均增產，且顯著高于CK和T1處理，比CK處理增產59.46%～63.80%，比T1處理增產 2.61%～5.41%。其中T3處理下產量最高，達 5 568.47 kg/hm2，T2處理次之。

不同肥料處理下糯高粱株高表現為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，莖粗、單穗粒數和單穗粒質量均表現為T3＞T2＞T4＞T1＞CK，穗長表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，千粒質量表現為T3＞T2＞T1＞T4＞CK。與CK相比，T1～T4處理的株高、莖粗、穗長、單穗粒數、單穗粒質量和千粒質量均顯著增加。與T1處理相比，T2～T4處理的株高、莖粗、穗長、單穗粒數、單穗粒質量均增加，株高分別增加3.30%、2.43%和3.69%，莖粗分別增加4.91%、6.58%、3.34%，穗長分別增加6.10%、7.67%、7.23%，單穗粒數分別增加8.95%、11.79%和7.75%，單穗粒質量分別增加9.98%、15.24%和5.63%；T2、T3處理的千粒質量分別增加0.78%、2.86%，T4處理的千粒質量下降2.37%。其中T4處理的株高最高，為259.59 cm，但與T2、T3處理差異不顯著；T3處理的莖粗、穗長、單穗粒數、單穗粒質量和千粒質量均最大，分別為11.50 mm、31.59 cm、2 725.92粒、57.76 g、21.23 g。

2.2 不同施肥處理對糯高粱氮肥利用率的影響

2年結果（表3、圖1）表明，不同施肥處理對糯高粱氮肥利用率（NRE）、氮肥農學效率（NAE）和氮肥偏生產力（NPFP）影響極顯著，糯高粱NRE、NAE和NPFP均表現為T3＞T2＞T4＞T1。2年平均值，與T1處理相比，T2～T4處理的NRE提高15.05%～26.08%，NAE提高25.54%～34.62%，NPFP提高19.98%～23.26%；其中以T3處理增幅最大，T3處理的NRE、NAE和NPFP分別為37.95%、11.12 kg/kg 和28.56 kg/kg。

2.3 不同施肥處理對糯高粱品質的影響

由表4可知，不同施肥處理對糯高粱單寧含量有極顯著影響，對蛋白質、總淀粉和支鏈淀粉含量均有顯著影響。2年平均值，不同施肥處理間糯高粱蛋白質含量表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，總淀粉含量表現為T3＞T1＞T4＞T2＞CK，支鏈淀粉含量表現為T3＞T2＞T1＞T4＞CK，單寧含量表現為CK＞T2＞T3＞T1＞T4。與CK處理相比，T1～T4處理下糯高粱蛋白質含量、總淀粉含量、支鏈淀粉含量均增加，單寧含量降低；T2～T4處理下糯高粱蛋白質、總淀粉、單寧含量與T1處理相比差異不顯著，且T3處理下蛋白質含量（11.42%）、總淀粉含量（66.67%）、支鏈淀粉含量（94.04%）、單寧含量（1.26%）均大于T1處理。

2.4 不同施肥處理對糯高粱經濟效益的影響

由表5可知，不同施肥處理下糯高粱產值、產投比和凈利潤差異顯著。因栽培措施相同，各處理間的總成本差距主要在于肥料成本和追肥用工成本。T3和T4處理是緩控釋肥料，單價比普通肥料略高，但是用量少，且不需要追肥，可節省追肥用工成本；而T1、T2處理的肥料用量大，肥料成本略高于T3和T4處理，并且需要追肥，因此，總生產成本表現為T2＞T1＞T4＞T3＞CK，產值和凈利潤均表現為T3＞T2＞T4＞T1＞CK，產投比表現為T3＞T4＞T2＞T1。與CK、T1處理相比，T2～T4處理下糯高粱產值和凈利潤均顯著增加；其中T3處理的產值與凈利潤均最高，分別為38 979.23元/hm2和 30 354.23元/hm2，凈利潤較T1處理增收 2 676.18元/hm2、增效9.67%；其次為T2處理，但T2和T4處理無顯著差異。總體而言，T3處理產投比最高（1.76），不僅減少了肥料和勞動力投入，節約成本，而且增加了產量，進而提高了經濟效益。

3 討論與結論

3.1 不同類型肥料對糯高粱產量、農藝性狀及肥料利用率的影響

在農業綠色發展背景下，加快對新型肥料的研發，對于提高肥料利用率，保證農業生產沿著高產高效的方向發展具有重要作用［6］。大量研究表明，在達到相同或相近作物產量水平下，緩/控釋肥施用量相較于農民習慣施肥可減少用量10%～40%［23］。本研究顯示，與農民習慣施肥相比，3種新型肥料在減氮14.47%施用條件下，糯高粱產量提高2.61%～5.41%，氮肥利用率提高15.05%～26.08%，且氮肥農學利用率和氮肥偏生產力顯著提高。緩控釋肥在減量施用情況下，糯高粱增產幅度與前人對水稻［9-11］、玉米［12-15］、小麥［16-17］等的研究結果接近，但氮肥利用率增幅差異較大，可能與作物不同有關。本研究中控釋摻混肥處理下糯高粱的產量、肥料利用率、氮肥農學效率和氮肥偏生產力均最高，該肥料中控釋氮占總氮比例為50%，并且控釋氮中控釋60 d和控釋90 d各占一半，說明控釋摻混肥的施用協調了高粱整個生育期的養分供應，生育后期仍能促進高粱對養分的吸收利用，有利于籽粒灌漿而提高產量，這與隋虹杰等的研究結果［24］不一致，可能與試驗用緩控釋肥及作物品種等不一致有關。2年間糯高粱產量趨勢一致，可見新型肥料適當減氮施用不影響高粱籽粒形成，糯高粱產量不減產或略有增產，這與前人的研究結果一致。

作物的農藝性狀是衡量作物生長發育狀況的重要指標，合理的肥料運籌能有效優化作物農藝性狀［25］。李艷杰等研究發現，新型肥料處理較常規施肥處理使高粱株高明顯增高，穗長和單穗粒質量增加［26-27］。王睿等對水稻的研究表明，施用緩控釋肥后水稻的有效穗數和單穗粒數增加，從而引起群體產量的大幅提升，但同時部分農藝性狀指標較對照無顯著差異［25，28］。杜成喜等研究發現，與普通肥料相比，施用控釋肥料后小麥的株高、旗葉長、穗長、結實率、穗粒數、千粒質量增加，穗數略有減少［29］。宋俏姮等研究表明，與傳統施肥相比，緩控釋肥可以顯著提高玉米穗長、穗粗、穗行數、行粒數和百鮮粒質量，顯著降低禿尖長［30］。鄭國棟等研究發現，施用不同緩控釋肥均有利于增加花生單株結果數和單株果質量［19］。本研究中新型肥料的施用增加了糯高粱的株高、莖粗、穗長、單穗粒數、單穗粒質量，這與前人研究結果基本一致，說明新型肥料施用能促進糯高粱植株的生長，改進穗結構從而提高產量。

3.2 不同類型肥料對糯高粱品質的影響

大量研究表明，施用緩/控釋肥等新型肥料能夠改善水稻［31-33］、玉米［15，34］、小麥［17］、花生［19-20］等作物的品質。蛋白質、總淀粉、支鏈淀粉和單寧含量是醬香型白酒用糯高粱原料的重要評價指標［35］，而目前關于緩/控釋肥施用對醬香型白酒用糯高粱品質相關指標的研究鮮見相關報道。本研究中，不同施肥處理對糯高粱蛋白質含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量均有顯著影響，對單寧含量有極顯著影響；與CK處理相比，T1～T4處理下糯高粱蛋白質含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量增加，單寧含量降低，說明在不施肥的情況下增加了糯高粱單寧含量的積累，這與王勁松等的研究結果［36］一致；T3處理下各品質指標值均大于T1處理，說明施用控釋摻混肥能夠提升糯高粱品質。

3.3 不同類型肥料對糯高粱經濟效益的影響

緩/控釋肥是一次性施肥技術的重要載體，已成為我國新型肥料發展的主導方向，它具有環境友好、養分高效、省時省工等特點，符合我國低碳農業的發展需求，是農業生產實現化肥“零增長”的重要途徑之一，也是適應當前農村農業領域勞動力短缺的現實需要［7-8］。本試驗中，糯高粱產值和凈利潤均表現為T3＞T2＞T4＞T1＞CK，T3處理最大，比T1處理增收2 676.18元/hm2，增效9.67%，T3處理高粱產值和產投比最高，凈利潤最大。T3處理肥料單價雖然最高，但是施用量少且不需要追肥，減量減次施肥方式節約了肥料成本和勞動力成本，從而降低了生產成本，進而提高了經濟效益，與傅麗青等在水稻上施用不同緩/控釋肥得出的結論［28，37］一致。綜上所述，適量減氮一次性施用緩控釋肥可以實現糯高粱穩產提質，節本增效。

綜上所述，與農民習慣施肥處理相比，3種不同新型肥料在減氮14.47%施用條件下，均提高了糯高粱產量、干物質積累量、氮肥利用率、氮肥農學效率及氮肥偏生產力，優化了農藝性狀指標且品質指標沒有顯著差異；其中T3處理下糯高粱產量、肥料利用率、產投比均最大，比T1處理增產5.41%、氮肥利用率提高7.86%、產投比高達1.76，且農藝性狀指標值和品質指標值均大于T1處理。因此，T3處理（控釋摻混肥）能更好地促進糯高粱植株的生長，改善穗結構，增加產量，提升品質，提高氮肥利用效率和經濟效益。在本試驗條件下，控釋摻混肥是最優的新型肥料。

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