黃河三角洲甜高粱高產高效組合栽培措施研究

朱望帥，韓震，胡一涵，祝德玉，謝旗，陳化榜，宋顯偉，趙茂林，王建林

（1.青島農業大學農學院／山東省旱作農業技術重點實驗室，山東 青島 266109；2.中國科學院遺傳與發育生物學研究所／中國科學院種子創新研究院，北京 100190）

黃河三角洲地區土壤鹽漬化嚴重，受其影響，該地區種植傳統作物面臨土地生產力弱、產量和種植效益低等問題，嚴重制約著區域農業生產和經濟發展［1］。因此，創新鹽堿地利用模式、開發耐鹽堿作物及研究相應配套栽培技術勢在必行。甜高粱作為高光效C4作物，生長迅速、生物量大，是農業農村部“糧改飼”試點推薦種植作物［2］。甜高粱作為飼料、糖料、能源作物都極具開發價值［3］，尤其作為飼草原料具有轉化率高、適口性好的優勢［4］，并且具有耐鹽堿、耐瘠薄、抗逆性強等諸多特性［5］，適宜在黃河三角洲鹽堿地種植。在我國農業種植結構調整優化的推動下，依托黃河三角洲獨特的土地資源優勢，高效利用鹽堿地種植飼用甜高粱，對提高地區農業產值和生態建設具有積極作用，可有效解決當前鹽堿地資源環境的瓶頸制約。

地膜覆蓋（以下簡稱“覆膜”）和施肥是提高作物生產力的重要栽培措施。根據土壤供肥能力、甜高粱生長特性以及當地生產水平建立一個相應的高產高效栽培措施，是甜高粱科學生產的必然趨勢［6］。研究表明，覆膜和施肥單因素對作物產量分別提高17%和20%，覆膜處理顯著提高表層土壤儲水量、水分利用效率和無機氮濃度［7－10］；施肥處理的甜高粱籽粒產量和生物產量均比不施肥極顯著增加［11］。金星娜等［12］研究了8個飼用甜高粱品種的生產性能及營養品質差異；閆慧穎等［13］已就種植密度和施肥水平對青海旱地覆膜種植甜高粱草產量及品質的影響進行研究；渠暉等［14］已就不同施氮水平對甜高粱農藝性狀及其與干物質產量相關關系的影響進行研究。但前人對甜高粱栽培技術的研究主要集中在品種、密度及施肥量等方面，尚缺乏有關鹽堿地上不同覆蓋方式、不同施肥水平對甜高粱產量、品質及經濟效益影響的研究，鑒于此，本試驗在黃河三角洲鹽堿地環境下對其進行研究，以期為鹽堿地甜高粱的高產高效栽培提供理論依據和技術借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在東營市中國科學院種子創新研究院（北緯37°71′，東經118°90′）進行。該地為暖溫帶半濕潤地區，屬大陸性季風氣候，雨熱同季。生育期內平均氣溫為24℃，累計降水量為869 mm（圖1）。

圖1 試驗期間平均氣溫與降水量

試驗地為濱海鹽化潮土，耕層土質為黏土，為中度鹽堿地，土壤原貌立地條件較好，土壤本底相對均衡。2021年5月中旬取0～40 cm耕層土樣，測其土壤理化性質，結果見表1。

表1 試驗地土壤理化性質

1.2 試驗設計與田間管理

本試驗以甜高粱品種中科甜438為材料，采用裂區試驗設計，覆蓋方式為主區，施肥水平為副區。主區設裸地和地膜覆蓋2種覆蓋方式；副區設不施肥、施無機肥（磷酸二銨，N－P2O5－K2O＝15－42－0）750 kg／hm2、施有機肥（牛糞）23 000 kg／hm2、無機肥與復合微生物菌劑（山東德州陽光生物科技有限公司，有效活菌數≥2.0億／g）配施即磷酸二銨450 kg／hm2＋復合微生物菌劑300 kg／hm2共4種施肥水平。試驗共有裸地不施肥對照（CK）、裸地施有機肥（NF1）、裸地無機肥與復合微生物菌劑配施（NF2）、裸地施無機肥（NF3）和覆膜不施肥（MF0）、覆膜施有機肥（MF1）、覆膜無機肥與復合微生物菌劑配施（MF2）、覆膜施無機肥（MF3）8個處理。隨機區組排列，重復3次。小區面積20 m2。行距0.6 m，株距0.2 m。

試驗于2021年5月20日播種。所有肥料一次性作基肥施入。地膜選用寬90 cm、厚0.08 mm無色膜。整個生育期不澆水、不追肥，水分供應來源于降雨。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 物候期觀測及農藝性狀測定 出苗10 d后統計出苗率并補種，拔節期統計定株率，乳熟末期收獲。每小區隨機選取長勢相近植株3株齊地刈割，測其絕對株高，切段稱鮮重。之后樣品于105℃殺青1 h、75℃烘至恒重，稱干重。

1.3.2 產量測定 每小區隨機選取3個1 m樣段刈割，測其地上生物量，并折算成每公頃青貯產量，再由單株干重折算成每公頃干草產量。

1.3.3 營養品質測定 將烘干樣品用粉碎機粉碎并過0.5 mm篩，篩出粉末用于分析營養品質指標。其中，中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量用范氏洗滌法測定，粗蛋白（CP）含量用凱氏定氮法測定。用WYT－5手持便攜式糖量折光儀測定莖稈倒5節的糖錘度。

1.3.4 相對飼用價值分析 甜高粱的相對飼用價值（RFV）由以下公式計算得出［15，16］：

RFV＝DMI（%BW）×DDM（%DM）／1.29；

DMI（%BW）＝120／NDF（%DM）；

DDM（%DM）＝88.9－0.779ADF（%DM）。式中：DMI為干物質采食量，單位為占體重（BW）的百分比，即%BW；DDM為可消化干物質，單位為占干物質（DW）的百分比，即%DW。

1.3.5 經濟效益測定 經濟效益定義為產值與生產投入的差值。生產投入主要包括種子、化肥、地膜成本及耕種、收獲時的投入，產值為青貯甜高粱產量收益。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel和SPSSStatistics進行數據整理、作圖和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理甜高粱的物候期及農藝性狀分析

由表2可見，各處理中，MF3甜高粱收獲期最早，生長周期142 d，CK收獲最晚，生長周期153 d，收獲期差異跨度達11 d。裸地條件下，甜高粱出苗率為71.7%～77.3%，空穴補種后定株率為80.8%～88.1%；覆膜條件下，出苗率為81.6% ～85.2%，定株率為92.4%～96.3%。

表2 不同處理甜高粱的物候期及其農藝性狀

各處理中，MF2甜高粱株高最大，為374.6 cm，CK最矮，為192.5 cm。各處理株高較CK增加42.2～182.1 cm，增幅為21.92%～94.60%，差異均達顯著水平。不同處理對單株鮮重、干重的影響表現基本一致，即單株鮮重、干重均為MF2處理最高，分別為638.0、288.5 g／株，較CK增加116.5%和129.5%，均差異顯著。

2.2 不同處理對甜高粱產量的影響

由圖2看出，各處理甜高粱增產高低順序為：MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞NF2＞MF0＞NF1＞CK。MF2處理甜高粱增產效果最佳，青貯和干草產量分別為61.92、18.00 t／hm2，均高于其它處理，較CK增產37.84 t／hm2和10.74 t／hm2，增幅為157.14%和147.93%，除與MF3無顯著差異外，均顯著高于其它處理。

圖2 不同處理甜高粱青貯和干草產量

2.3 不同處理對甜高粱營養品質的影響

由表3可見，粗蛋白（CP）含量以MF2處理最高，為8.15%，較CK提高23.67%，MF3處理略低，為8.05%，其它處理在6.59%～7.75%之間。各處理莖稈糖錘度為11.35%～13.01%，MF3處理最高，為13.01%，其次是MF2，CK最低，為11.35%，MF3、MF2較CK分別顯著增加14.62%、11.89%。酸性洗滌纖維（ADF）含量在27.42% ～32.66%之間，其中MF2處理最低，為27.42%，NF1處理最高，為32.66%，MF2較NF1顯著降低16.04%，較CK顯著降低15.76%。中性洗滌纖維（NDF）含量變幅在47.14% ～53.32%之間，其中MF2處理最低，CK最高，MF2較CK顯著降低11.59%。

表3 不同處理甜高粱的全株營養成分含量 （%）

2.4 不同處理對甜高粱相對飼用價值的影響

由表4看出，不同處理對增加甜高粱相對飼用價值的大小順序為：MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞MF0＞NF2＞NF1＞CK。甜高粱的干物質采食量（DMI）、可消化干物質（DDM）和相對飼用價值（RFV）均為MF2處理最高，分別為2.56%、67.54%和134.05，分別比CK提高13.78%、6.29%和20.94%，且均達顯著水平。MF2處理干物質采食量還顯著高于NF2處理，與其它處理無顯著差異。MF2和MF3處理的可消化干物質、相對飼用價值無顯著差異，但均顯著高于其它處理。

表4 不同處理甜高粱干物質采食量、可消化干物質和相對飼用價值

2.5 不同處理對甜高粱經濟效益的影響

各處理對甜高粱經濟效益的增收效果表現為MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞MF0＞NF2＞NF1＞CK（表5）。對照（CK）甜高粱經濟效益為4 607元／hm2，各處理較CK均能顯著增益，其中MF2處理的經濟效益最高，為12 709元／hm2，較CK增收8 102元／hm2，增幅達175.86%。MF0處理的產投比顯著高于其它處理，達3.56，較最低的NF2提高45.90%；MF2處理產值最高，但生產投入較MF0處理高出2 700元／hm2，導致產投比下降。

表5 不同處理甜高粱的經濟效益

3 討論與結論

鹽堿地制約甜高粱獲得高產，覆膜和施肥處理是提高鹽堿地生產力水平的重要農藝措施［17］。本研究中，覆膜和施肥處理均能縮短甜高粱生長周期，有效改善農藝性狀，促進植株生長，提高產量，這與已報道研究結果［18］相似。本研究顯示，甜高粱在同一施肥水平下，覆膜處理的出苗率、產量及其相關性狀指標均顯著高于裸地處理。其原因在于覆膜可有效改善土壤溫度和濕度，保證出苗率，同時對肥料起到保水和緩釋雙重作用［19］。裸地條件下，單施無機肥（NF3）甜高粱增產效果要優于其它施肥處理，而在覆膜條件下，無機肥與復合微生物菌劑配施（MF2）的增產效果最佳，這表明裸地下單施無機肥對改善甜高粱生長性狀更好，覆膜下無機肥與復合微生物菌劑配施對鹽堿地甜高粱生長可發揮最大的促進作用。復合微生物菌劑中的菌群能促進鹽堿土壤中的難溶性養分活化，覆膜可為菌群提供良好的生存繁殖環境，同時無機肥中氮磷鉀可起到作物增產增效、提高微生物活性的雙重作用，因此，在覆膜基礎上無機肥與復合微生物菌劑配施可使土壤中的營養元素、促生物質等誘導作物的外在形態和生產性能向有利的方向發展［20－22］。

制作青貯時，植株營養物質含量的多少是決定甜高粱飼用價值的重要因素。粗蛋白含量和糖錘度是評價甜高粱飼用品質的重要指標［23］，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量的高低直接影響其消化率和采食量［24］。本研究結果顯示，覆膜和施肥措施可有效提高甜高粱全株營養品質和飼用價值，與已報道的結果［25］較一致。其中覆膜和施肥的交互作用可以顯著提高甜高粱粗蛋白含量和糖錘度，降低其酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量，進而提高干物質采食量、可消化干物質率和飼用價值。與對照相比，MF2處理的粗蛋白含量與糖錘度顯著提高，分別達23.67%和11.89%，酸性洗滌纖維與中性洗滌纖維含量分別降低15.76%和11.59%，相對飼用價值顯著提高20.94%。可見，栽培措施的調控能很好地促進植株營養物質的積累，達到甜高粱在鹽堿地種植中提質增效的目的。經濟效益分析表明，其整體變化趨勢與產量一致，其中MF2處理獲得最高產值和經濟效益，分別為18 809、12 709元／hm2，較對照增收8 102元／hm2，但因肥料和地膜等生產投入的增加，其產投比降低。綜上所述，覆膜基礎上無機肥＋復合微生物菌劑配施在鹽堿地甜高粱種植上可行。

田間試驗易受播種時期、氣候條件等因素影響，不同地區甜高粱的增產效果存有差異［22］，因此，在實際生產中應視品種特性、生境等狀況進行具體分析。本試驗條件下，覆膜基礎上無機肥＋復合微生物菌劑配施可實現鹽堿地上甜高粱產量、品質及經濟效益的協同提高，表明該組合栽培措施在黃河三角洲鹽堿地甜高粱產業發展上具有較大應用潛力。后續研究工作將圍繞黃河三角洲鹽堿地區甜高粱增產增效的無機肥與復合微生物菌劑最佳配比等方面展開。