不同施氮量對高粱生長·生物量和蜀黍氰苷積累的影響

李松柏 周韓玲 胡嬌 宋廷富 李楊華 安明哲 鄭佳

摘要以遼糯11高粱為供試材料，研究了5個不同施氮水平對其生長發育、生物量及蜀黍氰苷積累的影響。結果表明，不同施氮水平對株高的影響不顯著，隨著施氮量的增加，高粱的莖粗、葉長、葉寬及鮮質量、干質量等表現為先增大后穩定，根、莖、葉等部位中的蜀黍氰苷含量隨著施氮量的增加先增加后降低。

關鍵詞高粱；氮肥；蜀黍氰苷；生長；生物量

中圖分類號S 514文獻標識碼A文章編號0517-6611（2023）24-0150-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.033

Effects of Different Nitrogen Rates on Sorghum Growth， Biomass and Cyanoside Accumulation

LI Songbai， ZHOU? Hanling， HU Jiao et al

（Wuliangye? Co.， Ltd.， Yibin， Sichuan 644000）

AbstractLiaonuo 11 sorghum was used as experimental material to study the effects of 5 different nitrogen application levels on its growth， biomass and cyanoside accumulation. The results showed that different nitrogen application levels had no significant effect on plant height. With the increase of nitrogen application rate， the stem diameter， leaf length， leaf width， fresh weight and dry weight of sorghum increased first and then stabilized. The content of zea cyanoside in roots， stems and leaves also increased first and then decreased with the increase of nitrogen application rate.

Key wordsSorghum;Nitrogenous fertilizer;Cyanoside;Growth;Biomass

高粱是禾本科高粱屬作物，因具有耐旱、耐瘠薄、適應性強、生長快、營養豐富等特點，栽培范圍較廣，是重要的谷物和牧草作物。高粱籽粒可供人類食用，也可用作白酒釀造和牲畜飼料，其秸稈在造紙、動物飼料等方面具有廣泛的應用價值［1-4］。

高粱是一種含氰作物，所含生氰糖苷種類為蜀黍氰苷，當植物組織遭到破壞時，蜀黍氰苷可被酶降解并釋放出有毒的氰化氫［5-6］。研究表明，在濕重基礎上，當高粱中的HCN水平超過200 mg/kg時，則對牲畜有害［7-8］。高粱中蜀黍氰苷含量受內源因素和外源因素的共同影響，其中，內源因素有植物所處生長發育階段和參與蜀黍氰苷合成相關酶的數量等［9］，外源因素主要包括植株種類、種植地氣候特點和土壤肥力狀況等［10］。研究表明，施用氮肥可促進高粱莖、葉的生長，提高生物量［4，11］，然而，較高的氮肥施用可能增加高粱組織中蜀黍氰苷含量，從而引起動物中毒［12-13］。

四川宜賓盛產釀酒專用糯高粱，是優質濃香型白酒主產區［14］，也是四川農區肉牛生產區之一，近年來，在政府推動下，肉牛養殖業蓬勃發展，飼料需求量較大［15］，宜賓地區種植的高粱籽粒多用來作為白酒釀造原料，秸稈則可用于制作青儲飼料，供肉牛食用。因此，研究和探討不同施氮量對高粱生長、生物量和蜀黍氰苷［16］積累的影響，可指導高粱種植并為牲畜提供優質安全飼料來源提供參考和科學依據。

1材料與方法

1.1材料與試劑

蜀黍氰苷（95%），Sigma-Aldrich公司；甲醇（LC-MS級），Merck公司；硫酸鉀（農業用，K2O≥52.0%，S≥16%），山東青上化工有限公司；過磷酸鈣（農業用，有效磷含量≥12%），江蘇美樂肥料有限公司；尿素（農業用，總養分≥45%），云南云天化股份有限公司；遼糯11號高粱（雜交品種），遼寧省農業科學院選育。

1.2儀器與設備

ExionLC-5500型三重四級桿液相色譜-質譜聯用儀，美國AB Sciex公司； Milli-Q型超純水儀，美國Millipore公司；ML1602型百分之一分析天平、AE200型萬分之一分析天平，梅特勒-托利多公司； FSJ-Ⅱ型錘片式糧食粉碎機，中儲糧成都糧食貯藏科學研究院；YM-060S型超聲波清洗機，深圳市雨盟超聲波清洗機設備廠；GT200型震動球磨儀，北京格瑞德曼儀器設備有限公司；LDO-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海龍躍儀器設備有限公司。

1.3試驗設計

試驗在宜賓市南溪區大觀鎮宜賓市農業科學院大觀科研基地進行。試驗地屬于中亞熱帶溫潤季風氣候，年平均氣溫約18 ℃，年平均降水量為1 050～1 618 mm，全年日照時間為1 000～1 130 h，無霜期為334～360 d。試驗地前茬作物為甘薯，土壤類型為紫色土，肥力均勻，pH 6.12。0～20 cm土壤養分狀況為有機質28.7 g/kg，全氮1.67 g/kg，速效磷30.3 mg/kg，速效鉀69.0 mg/kg。

供試高粱品種為遼寧省農業科學院選育的遼糯11雜交糯高粱，采用單因素隨機區組設計，設置3次重復，5個施氮（尿素）水平，空白組為0 kg/hm2，試驗組為120、240、360、480 kg/hm2，分別用N0、N1、N2、N3、N4表示（表1）。磷肥（過磷酸鈣）統一為300 kg/hm2，鉀肥（硫酸鉀）統一為100 kg/hm2。采用育苗盤對遼糯11高粱進行育苗，4葉齡時進行移栽種植，行距50 cm，株距35 cm，每穴2株，種植密度為112 500株/hm2，按高產田進行田間管理。

1.4測定指標

拔節期（第二次施肥前）、抽穗期和成熟期每小區取樣5株，計數葉片數，用標尺測定株高，稱量鮮重，置于55 ℃培養箱中烘干后稱干質量。

將烘干后植株的莖、各部位葉片分別剪下，剪成0.5 cm小段，以球磨儀粉碎，過120目篩，每種樣品稱取1.50 g，分別采用20 mL甲醇水溶液（95∶5，V/V）超聲提取1 h，8 000 r/min離心10 min，取上清液0.4 mL，用超純水稀釋3倍，經0.2 μm濾膜過濾后進三重四級桿液相色譜-質譜聯用儀，分析各生長期高粱莖、葉中蜀黍氰苷含量［17-18］。

1.5數據分析

采用Excel和SPASS 22.0對試驗數據進行處理和分析。

2結果與分析

2.1不同氮肥施用量對拔節期高粱生長、生物量和蜀黍氰苷積累的影響

于第二次施用氮肥前取樣，測定空白組和試驗組高粱生長參數和各部位蜀黍氰苷含量，結果見表2和表3。

從表2可以看出，空白組和試驗組高粱的單株葉片數、莖粗、單株鮮質量和單株干質量均無顯著差異（P>0.05），表明在返青期施用氮肥對高粱幼苗生長沒有影響，幼苗時期的高粱對氮肥的需求量較少，土壤中的氮肥可滿足植株生長要求。

從表3可以看出，試驗組和對照組高粱幼苗各部位蜀黍氰苷含量無顯著差異（P>0.05），研究發現蜀黍氰苷在幼苗中的積累量最高［19-20］，研究表明，高粱中蜀黍氰苷含量取決于植物的年齡和生長條件，高粱種子萌發后不久，植株中氰化物電位達到最高值，蜀黍氰苷含量較高，在此階段，氮肥的施用對蜀黍氰苷的積累沒有影響［21-23］。表明返青期施用氮肥對幼苗時期高粱中蜀黍氰苷積累沒有影響。

2.2不同氮肥施用量對抽穗期高粱生長、生物量和蜀黍氰苷積累的影響

測定各處理下抽穗期高粱生長參數和生物量，結果見表4，除去枯萎葉片，高粱各部位蜀黍氰苷含量見表5。

從表4可以看出，氮肥施用量對株高和單株葉片數沒有明顯影響，但隨著氮肥施用量的增加，莖粗、單株鮮質量和單株干質量有所增加。氮肥能促進植物進行光合作用，促使葉片生長，提高植物對營養的吸收，從而提高植物的產量和質量［24-25］。

從表5可以看出，隨著氮肥的增加，高粱各部位蜀黍氰苷含量總體呈上升趨勢，在高粱抽穗期，氮肥促進植株生長，同時也促進蜀黍氰苷含量的增加。

2.3不同氮肥施用量對成熟期高粱生長、生物量和蜀黍氰苷積累的影響

測定各處理下成熟期高粱生長參數和生物量，結果見表6，除去枯萎葉片，高粱各部位蜀黍氰苷含量見表7。

從表6可以看出，成熟期的高粱氮肥對株高、單株葉片數的影響無明顯規律，但其中莖粗、單株鮮質量、單株干質量受到施氮量的影響明顯。成熟期N2 、N3、N4施氮量的植株長勢明顯優于N0 、N1，且相比之下，未施氮的植株N0明顯長勢不好。表明對于植株性狀而言，最適合的施氮量為N2。

從表7可以看出，不同施氮量顯著影響了成熟期葉片和根部的蜀黍氰苷含量；對于單株葉片而言，隨施氮量的增加，新長出的頂端葉片蜀黍氰苷含量最低，在生長過程中，蜀黍氰苷含量不斷積累，植株本身不能消化蜀黍氰苷。對于不同施氮量而言，N0～N2植株各部位蜀黍氰苷含量升高；N2～N4植株各部位蜀黍氰苷含量降低，其中N2施氮水平下，植株各部位的蜀黍氰苷含量最高。

3討論

該研究通過設置5個施氮梯度，對施氮量對遼糯11號品種高粱生長性狀和蜀黍氰苷含量的影響進行研究。不同施氮量下，高粱的株高、莖粗、葉片數、單株鮮質量和干質量的差異顯著。該研究結果表明，施氮顯著提高了高粱各部位的生長發育，但過低的施氮量會導致植株的氮素不足，限制植株的生長，過高的施氮量也會抑制植株的生長發育，導致植株不能到達最好的生長條件，其中N2生長狀態最好。對于植株蜀黍氰苷含量，拔節期施氮對其幾乎沒有影響；而在抽穗期，由于植株處于生長階段，施氮水平刺激植株生長水平產生差異，而施氮量越多，生長發育最快，蜀黍氰苷積累最快，所以各部位隨著施氮量的增加而增加；在成熟期，施氮量在N0～N2，植株生長水平隨著施氮量增加而增加，在N2～N4，生長水平基本不變；在成熟期，蜀黍氰苷在N0～N2施氮水平逐漸增加，在N2～N4逐漸降低，表明高施氮量有助于抑制植株蜀黍氰苷的積累。針對高粱用于飼料的生產，不考慮籽粒的產出，可以適當采用高施氮量。

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