紅纓子高粱秸稈系數和收獲指數的研究

潘昌濱，閆 杰，曹雨婷，趙 龍，任亞琴，郭繼元

（茅臺學院資源環境系 貴州，仁懷 564507）

紅纓子高粱是釀造醬香型白酒的主要原料，主要集中在貴州種植，據報道2019年貴州種植面積是155.47萬畝、產量39萬噸；計劃2020年種植面積200萬畝、產量50萬噸，2021年種植面積300萬畝、產量75萬噸，2022年種植面積400萬畝、產量100萬噸。高粱籽賣給酒企，剩下的大量秸稈如何處理是個大問題，在遵義地區的農村有用紅纓子高粱秸稈養牛的歷史，說明用其生產飼料是可行的，紅纓子高粱秸稈飼料化待研究問題很多，其中高粱秸稈產量是其飼料化研究的前提。目前關于紅纓子高粱研究主要有栽培管理[1-2]、病害防治[3-4]和種子發芽[5]與籽粒灌漿[6]等方面，關于其秸稈產量和飼料化研究的報道少見。本文分析紅纓子高粱的秸稈系數[7]和收獲指數[8]，并在此基礎上提出鮮秸稈系數的概念，為接下來紅纓子高粱秸稈資源化，尤其飼料化的研究做點基礎工作。

1 材料

2020年8月的上午8點，從高粱地剛砍下的高粱中隨機收集5個樣本，立即拿到實驗室采集籽粒、穗、稈、葉鞘和葉片等數據。本文所述紅纓子高粱秸稈指由葉子、葉鞘和稈組成，穗指有穗稈和籽粒組成，除穗稈外，其他組分都測水份含量。烘干箱使用上海一恒科學儀器有限公司（DHG-9070A）電熱鼓風干燥箱，電子秤為上海菁海儀器有限公司（FA2204N）電子天平、最大稱量220g。

2 方法

紅纓子高粱秸稈的葉子、葉鞘和稈組成，穗指有穗稈和籽粒的組分中除穗稈外，其他組分用點子天坪（上海菁海儀器有限公司FA2204N）取樣3.00g放在處理好的鋁盒內移到設定溫度為105±2℃的烘箱（上海一恒科學儀器有限公司DHG-9070A）烘干，直至后1次減少量比前面差量小于0.1%時終止實驗[9-10]，減少量即為秸稈的水份量。

采用WPS Office軟件對實驗數據進行統計分析，記錄每個樣品數據，計算每個項目的平均值或平均值±標準誤。

3 結果與分析

3.1 紅纓子高粱籽粒

在Y1、Y2、Y3、Y4和Y5共5個紅纓子高粱樣本（表1）中，籽粒數在3459~4332粒之間，平均3876粒/株，不同樣本粒數差異大；樣本的籽粒重在88.22g~98.85g之間，平均重量是93.69g/株；樣本的千粒重在21.81g~25.09g之間，平均千粒重為23.51g。在5個樣本中隨機選取2~2.5g的高粱籽粒磨碎，每個樣3個重復，5個樣的含水率分別是14.88%、15.24%、18.20%、17.46%和12.82%，平均含水率為15.72%。

3.2 紅纓子高粱秸稈

本文中的紅纓子高粱稈指全株高粱中除去高粱穗、葉子和葉鞘之外的部分。通過檢測發現，5個樣（表2）的稈長度在206.23cm~231.44cm，平均長度是224.1cm；稈的重量在125.03g~163.28g之間，平均重量是141.50g。通過實驗得到5個樣中稈的含水率為63.74%~71.59%，平均含水率是67.69%。

在5個樣本（表3）中，每株葉子數分別是10片、9片、9片、9片和10片，平均9.4片/株，樣本葉子的重量在46.48g~62.32g之間，平均重量為53.3669g，5個樣本葉子含水率在60.76%~63.49%之間，平均含水率是62.19%。

表3 每株高粱葉片數、葉重和含水率（M±SD）

在葉子與莖稈連接的葉鞘，5個樣本中葉鞘（表4）的長度在22.42cm~25.76cm，平均長度是24.34cm，葉鞘重量在25.94g~43.99之間g，平均重量是33.02g，實驗測得5個樣中葉鞘的含水率在60.11%~69.28%，平均含水率是63.64%。

表4 葉鞘的長度、重量和含水率（M±SD）

紅纓子高粱秸稈[11]是由紅纓子高粱稈、葉子和葉鞘組成，即是除掉高粱穗之外部分的總稱。綜合紅纓子高粱稈、葉子和葉鞘的重量和含水率的數據，分析得到早上剛收割的紅纓子高粱秸稈重量和含水率分別是227.8898g、65.82%。

3.3 紅纓子高粱穗稈

穗稈指的是全株高粱中除去籽粒和秸稈后剩下部分，即連接籽粒和秸稈的部分；穗稈在高粱的晾曬中起到捆綁部位的作用，即籽粒曬干脫去剩下的稈。5個樣本中，穗稈的重量分別是15.23g、17.463g、17.093g、16.263g和13.04g，平均重量是15.82g。

紅櫻子高粱在收割時，秸稈扔在地里，取高粱穗拿回曬干，本次5個樣本中穗的重量分別是104.75g、117.75g、113.61g、113.56g和105.54g，平均重量是111.04g。通過對比穗重、粒重和穗稈重，發現穗重（111.04g）大于粒重與穗稈重之和（109.51g），這是因為在取高粱籽粒時包裹在外的果皮[12]與穗稈和籽粒分開所引起的，分析發現高粱果皮在剛開始收割時的平均重量是1.53g/株。

3.4 紅纓子高粱秸稈系數

秸稈系數是研究農作物秸稈資源的重要數據，以前稱為草谷比[13]，狹義指稻谷秸稈與稻谷之比[14]，為了研究其他農作物的秸稈與籽粒比，應用外國概念“residue factor”稱之為“秸稈系數[15-16]”，本文的紅纓子高粱秸稈也使用此概念。在5個樣本中，秸稈系數分別是1.03、1.13、0.87、0.88和1.02，波動范圍在0.87~1.13之間，平均值是0.99；秸稈系數差異的原因主要是高粱成熟度有差異，導致高粱籽粒收集時樣本中籽粒和種皮占比不同。

由于酒廠收購的紅纓子高粱是曬干的籽粒，高粱秸稈資源化利用尤其是飼料化利用，剛收割高粱穗即新鮮秸稈搜集加工做好，為便于統計紅纓子高粱新鮮秸稈量，本文把新鮮高粱秸稈重量與干燥高粱籽重量之比定義為鮮秸稈系數；5個樣本中鮮秸稈系數分別是3.00、3.07、2.70、2.52和3.13，波動范圍在2.52~3.13之間，平均值是2.88。

3.5 紅纓子高粱收獲指數

農作物收獲指數是評價作物光合產物轉化為經濟產量的重要指標[17]，收獲指數指作物收獲時的經濟產量與生物產量之比值[18]，紅纓子高粱的經濟部分是高粱籽，生物產量由高粱稈、葉子、葉鞘和穗幾個部分組成（此處忽略地下部分的生物量），本研究中5個樣本紅纓子高粱的收獲指數[16，19]分別是0.48、0.45、0.52、0.51和0.48，波動范圍在0.45~0.51之間，平均值是0.49，高于張福春等[14]在1990年統計的0.386，主要原因是近20年的高粱育種工作提高了籽粒的產量。

4 討論和總結

中國是農業大國，每年產生巨量的農作物秸稈，秸稈資源化成為農業科研領域的熱點，飼料化是紅纓子高粱秸稈資源化最為可行的方向，為便于分析像紅纓子高粱這種大面積種植、收購曬干種子以及需新鮮秸稈生產飼料的農作物，本文在秸稈系數的基礎上定義了鮮秸稈系數，指生產1個單位重量的干果實或種子所產生新鮮秸稈的重量，即R=Mxj/Mgz。

根據秸稈系數和鮮秸稈系數的關系，可得到與秸稈含水率相關的關系：即鮮秸稈系數=秸稈系數/（1-秸稈含水量），公式表示為R=r/(1-w)；據秸稈系數與收獲指數的關系，可得到收獲指數的倒數=1+秸稈系數[14]，公式可以表示為S=1/（1+r）；因此，收獲指數與鮮秸稈系數的關系是S=1/[1+R(1-w)]。

紅纓子高粱的秸稈系數或鮮秸稈系數沒有包括高粱穗稈部分，所以它們與收獲指數轉化時會使收獲指數變大，變化率大約是2.5%~3.6%之間，平均變化率是3.26%，差異不顯著（p>0.05)。不同地區不同作物收割方式不同，都會影響秸稈系數和收獲指數之間的換算，在使用它們時要分析清楚，結合具體情況具體分析。

綜合上述，紅櫻之高粱的秸稈系數在0.87~1.13之間，平均值是0.99；其收獲指數在0.45~0.51，平均值是0.49；說明高粱人工育種技術對收獲指數影響效果明顯。紅纓子高粱鮮秸稈系數在2.52~3.13之間，平均值是2.88，說明每生產1個單位重量的干高粱籽產生2.88個單位重量的鮮秸稈。若以貴州省2019年、2020年、2021年和2022年高粱產量39萬噸、50萬噸、75萬噸和100萬噸計算，這四年產生的鮮高粱秸稈量分別是112.32萬噸、144萬噸、216萬噸和288萬噸，如此巨量的秸稈如果飼料化處理，其載畜（牛）量[20]為11.2~28.8萬頭，對高粱種植區畜牧經濟發展和生態文明建設具有重大意義。