糜子栽培研究进展

2015-10-21曹晓宁王君杰王海岗等

安徽农业科学 2015年31期

曹晓宁王君杰王海岗等

摘要糜子是干旱半干旱地区的主要栽培作物，具有独特的营养价值和药用价值，随着农业用水的短缺和人们对健康食品的日益重视，其在农业生产中必将发挥愈加重要的作用。旱区糜子高产高效生产体系的构建和栽培技术的研究，成为未来糜子研究的重要方向。在此重点介绍了糜子播期、密度、施肥技术、节水种植等栽培技术，阐述了糜子逆境生理、光合生理等方面的研究进展，提出了糜子产业今后的研究方向和思路。

关键词糜子；栽培技术；栽培生理；研究进展

中图分类号S567文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）31-079-03

Research Progress on Cultivation of Panicum miliaceum L.

CAO Xiaoning1，2，3， WANG Junjie1，2，3， WANG Haigang1，2，3， QIAO Zhijun1，2，3* et al

（1. Institute of Crop Germplasm Resources of Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Taiyuan， Shanxi 030031； 2. Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement on Loess Plateau， Ministry of Agriculture， Taiyuan， Shanxi 030031； 3. Shanxi Key Laboratory of Genetic Resources and Genetic Improvement of Minor Crops， Taiyuan， Shanxi 030031）

Abstract Panicum miliaceum L. is the main cultivated crops in arid and semiarid regions， which has a unique nutritional and medicinal value. With the shortage of agricultural water and more attentions are paid on healthy diet， it will play an increasingly important role in agricultural production. Study on the construction of high yield and efficiency production system and cultivation technology， has become an important direction of the future of millet. This paper focuses on the cultivation techniques in sowing date， density， fertilization， watersaving planting. It also describes the progress in stress physiology and photosynthetic physiology of millet. The emphasis and orientation of future research are also put forward in this paper.

Key words Panicum miliaceum L.；Cultivation technology； Cultivation physiology； Research progress

糜子（Panicum miliaceum L.）属禾本科黍属（Panicum miliaceum），又名黍、稷和糜，不仅有较高的营养价值，也具有较高的药用价值，其味甘、性平，能补中益气、健脾益肺、除热愈疮，主治脾胃虚弱、肺虚咳嗽、泄泻、胃痛等症，在《本草纲目》中有明确记载。

糜子生育期短、耐旱、耐瘠薄，在干旱半干旱地区粮食生产中占有举足轻重的地位[1]。在西部种植业结构调整和产业发展中具有不可替代的作用[2]。我国糜子的种植面积位居世界第二，其主产区主要集中在长城沿线地区和黑龙江、吉林[3]。由于我国糜子主产区经济相对落后，研究力量薄弱，很少进行深层次的研究，而针对糜子栽培技术的研究也相对滞后，制约着糜子产业的开发与发展。故了解糜子的栽培现状，对完善糜子栽培理论，促进糜子產业的发展具有重要的现实意义。笔者在此重点介绍了糜子播期、密度、施肥技术、节水种植等栽培技术，阐述了糜子逆境生理、光合生理等方面的研究进展，提出了糜子产业今后的研究方向和思路。

1栽培技术研究进展

1.1播期与密度傅永斌等[4]分析认为适期播种是保证糜黍高产、稳产的重要措施之一。播期推迟，糜子生育期缩短，籽粒产量明显减少；提早播种，可有效地延长生殖生长阶段，促进开花结实，提高籽粒产量[5]。随着播期的推迟，糜子株高、茎粗、单株叶面积、主茎有效分蘖数、穗长、穗重等均呈现出降低趋势[6]，籽粒蛋白质含量有所提高[7]。

合理的种植密度，可以提高光能利用率，对干物质积累和产量增加有重要作用。随着种植密度的增加，穗长、穗粒数、千粒重、茎粗、单产、分蘖数均表现出降低趋势，而叶面积指数也随之增加[8-9]。张磊等[10]研究发现甘肃省内不同的生态区域春播糜子对保苗密度的要求有显著的差异，中部干旱区适宜的保苗密度为67.5万～112.5万株/hm2，平均单产4 207.1～4 780.9 kg/hm2；高寒阴湿区保苗密度为45.0万株/hm2，单产3 516.1 kg/hm2；陇东半湿润干旱区保苗密度为67.5 万株/hm2，单产3 129.0 kg/hm2；陇东半湿润偏旱区适宜保苗密度为112.5万～135.0万株/hm2，单产2 254.0 kg/hm2；河西灌区保苗密度为135.0万株/hm2，单产2 636.1 kg/hm2。

1.2施肥技术

封山海等[11]对旱地糜子的吸肥规律进行了研究，结果表明，旱地糜子对氮、磷、钾的吸收生长前期速度缓慢，吸肥量较少；生长中期速度逐渐加快并达高峰，且氮与钾的吸收高峰在拔节至抽穗期，磷的吸收高峰在抽穗至灌浆期；生长后期速度逐渐减弱，吸肥量明显减少。张美俊等[12]采用“3414”肥料效应田间设计方案，对糜子氮、磷、钾肥合理配比施肥效应进行研究，结果表明，适宜的氮肥施用量是影响糜子产量的关键因子；氮、磷、钾肥间存在明显的交互作用，配合施用能提高肥效，三因素对糜子产量的影响大小顺序为氮> 磷> 钾，任一因素过量施用均会导致产量显著降低；根据一元二次肥效模型得出糜子氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的最优推荐施肥量分别为121.61、78.09、24.23 kg/hm2，适宜的氮、磷、钾施肥比例为1.00∶0.64∶0.20。张永清等[13] 研究发现氮与磷之间表现出明显的协同作用，在施用氮、磷的基础上施钾，具有明显的加合效应，如根重、总根长、总根数、根系总吸收面积与活性吸收面积均增加，且抽穗期的增加幅度更大；抽穗期含有氮的处理组合植株叶绿素及可溶性糖含量均比较高，光合速率比较大，且能延缓黍子衰老。张权中等[14]研究发现高肥条件下糜子的光合速率和水分利用效率均较高。孙黛珍等[15]研究发现施肥量在0～80 kg/hm2，蛋白质、脂肪含量随着氮、磷、钾肥施用量的增加而增加。

1.3节水种植技术

节水种植技术可以有效地提高农田集水与保墒效果，明显提高土壤水分含量，降低糜子全生育期耗水量与耗水强度。通过覆盖方式的选择来调控糜子的发育进程和耗水过程，对提高糜子产量和水分利用效率有重要意义。张小红等[16]分析发现地膜覆盖后糜子营养生长期缩短，生殖生长期延长，全生育期缩短，同时促进糜子前期发育、提高糜子拔节前0～200 cm土层的土壤含水量。胡希远等[17]研究表明在半干旱偏旱区沟垄径流栽培可聚积水分，促使水分下渗，改善作物根际水分状况，显著促进作物生长。屈洋等[18]研究发现垄上覆膜带型150、垄上覆膜带型120、垄上覆膜带型80、双沟覆膜、平膜覆盖处理产量分别比对照露地平作高14.30%、16.49%、23.16% 、40.00%、27.89%，双沟覆膜模式的产量增加明显；水分利用效率分别比对照提高17.58%、19.53%、 28.09%、60.19%、35.91%，双沟覆膜模式的水分利用效率增加明显，且不同的节水种植模式可以明显地改善糜子的主要经济性状，表现为株高、分枝、主茎节数、千粒重、穗长的增加。罗世武等[19]比较了全膜覆盖平作穴播（1.2 m膜）、全膜覆盖垄沟种植、膜侧沟播（0.4 m膜）、膜侧沟播（0.6 m膜）、起垄不覆膜、露地条播等节水种植模式，结果发现全膜覆盖垄沟处理相对其他处理集雨效果较好，水分利用效率高，且全膜覆盖垄沟种植产量最高。苏旺等[20]研究发现沟垄覆膜集水模式可以提高糜子功能叶片的光合能力，促进产量形成。张绪成等[21]研究认为地膜糜子的最佳补灌时期为抽穗期，在此期补灌主要通过提高千粒重以增加产量，促进糜子对水分的吸收利用；刘天鹏等[22]通过对糜子不同生育阶段灌水处理对糜子农艺性状及产量影响的试验也得到相似结论。张艳平等[23]研究发现全膜覆盖栽培糜子较露地栽培糜子籽粒淀粉积累速率较快，籽粒支链淀粉积累量的增加率达16.62%，直链淀粉增加率为9.08%，千粒质量增加率为6.16%。

1.4其他措施在作物布局和轮作倒茬中，糜子也发挥着重要的作用[24]。Zhang等[25]研究发现7800年前黄河流域中游地区就有黍子和水稻的混作农业。通过轮作可以提高水分利用率、改良土壤理化性质[26]。

2栽培生理研究进展

2.1逆境生理

徐学选等[27]研究认为糜子在灌浆期对干旱的敏感性最强，拔节+扬花期产量与干旱间的反应最弱；糜子生育期耗水以分蘖期最多，占总量的28.6%。张美俊等[28]利用PEG6000溶液模拟干旱胁迫来研究不同糜子品种的萌发期抗旱性发现，干旱胁迫抑制糜子种子萌发活力，降低了萌发速度和发芽率，且干旱胁迫对糜子胚根的抑制强于胚芽。贾根良等[29]研究发现干旱胁迫条件下糜子幼苗细胞电解质外渗率、MDA含量、游离脯氨酸含量和可溶性糖含量均在胁迫2 d后逐渐上升，而保护酶SOD和POD的活性均呈先升高后降低的变化趋势。张盼盼等[30]研究发现干旱条件下叶绿素含量、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD与单株产量呈正相关；叶绿素含量、叶片相对含水量和光合速率随着胁迫程度的增加均呈下降趋势[31]。闫江艳等[32]研究发现干旱胁迫引起黍稷根系活力明显下降，根系保护酶（SOD、POD）活性以及丙二醛MDA、脯氨酸含量明显升高。郭礼坤[33]研究表明中等水分亏缺条件下氯化钙（Ca）和赤霉素（GA）浸种促进了幼根、幼芽的伸长，提高了出苗率和幼苗的抗旱力。刘天鹏等[34]通过对国内不同地区育成的 56 个糜子品种的芽期抗旱性进行了鉴定，结果表明相对发芽率、相对芽干重、相对根干重、贮藏物质相对转运率 4 项指标可作为糜子芽期抗旱性鉴定评价指标。王海茹等[35]分析认为干旱胁迫条件下适当的增施氮肥可以提高苗期黍稷的叶绿素含量和根系活力，增加根系总表面积、总体积与总根长，降低根系丙二醛含量，在一定程度上缓解干旱胁迫的影响。

李鹏等[36]研究发现低磷胁迫下，耐低磷品种、磷中间型品种植株相对吸磷量均显著高于磷敏感型品种。张美俊等[37]研究发现低氮胁迫下，糜子根系干重、总根长、总吸收面积与总氮累积量呈显著线性相关。李占成等[38]研究发现盐胁迫条件下，糜子种子的相对发芽势和相对发芽指数均显著低于对照，各种盐对糜子种子发芽抑制作用由大到小为NaCl、Na2SO4、MgCl2。刘敏轩等[39]等研究指出随着混合盐浓度的增加，黍稷的发芽率、复萌率、苗期的存活率均呈现下降趋势，苗高、根长、苗鲜重和根鲜重随着盐浓度的增加呈现出先升高后降低的趋势；耐盐材料的游离脯氨酸含量以及根中 Na+含量和 Na+/K+随着盐胁迫浓度的增加而增加，增加幅度显著大于耐盐性较差的材料；茎叶 Na+含量和 Na+/K+增加幅度小于耐盐性较差的材料。

2.2光合生理

水分胁迫条件下，冯晓敏等[40]研究发现不同糜子品种的可变荧光（Fv）、最大荧光（Fm）、最大光化学量子产量（Fv/Fm）、PSII 的潜在活性（Fv/Fo）、光化学猝灭系数（qP）值均因水分胁迫而降低；净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO2 浓度均因水分胁迫而下降，强抗旱品种各值的变化幅度均小于中等抗旱品种和旱敏感品种。在低磷胁迫下，不同黍稷品种的叶绿素含量、光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）下降，且品种间差异显著，而胞间CO2浓度在低磷时没有发现明显的变化；初始荧光（Fo）在低磷时升高，可变荧光（Fv）、最大荧光（Fm）、最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学淬灭系数（qP）表现为显著下降，非光化学猝灭系数（NPQ）在低磷时表现出上升趋势[41]。

2.3其他研究

代惠萍等[42]研究发现随着植株衰老，不同叶位超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等保护性酶活性呈由高到低的变化趋势，旗叶活性氧保护酶含量高且下降缓慢，丙二醛含量低且增长缓慢。糜子生育后期根系衰老先于叶片，并引发和加剧植株衰老，根系和叶片衰老密切相关[43]。张永清等[44]采用根管土柱栽培的方法，研究了拔节期和抽穗期切断不同深度（20和40 cm）根系对黍子根系整体及地上部营养生长的影响，结果表明，深层根系（40 cm以下根系）对产量的贡献更大。因此，在生产中改善根际营养、提高根系活力是有助于延缓糜子叶片衰老、提高籽粒产量的有效途径。此外，陈心想等[45]研究表明施用生物炭可促进糜子植株对氮素的吸收利用。

3展望

3.1加强糜子基础研究和应用

3.1.1加强糜子水分生理及养分吸收利用规律的研究。

开展糜子水分吸收利用规律的研究，明确糜子的需水规律和特点，是正确制定糜子栽培技术方案的基础。糜子虽有耐瘠薄的特点，但要获得高产，合理施肥是提高糜子产量的关键。研究糜子各生育期养分吸收、累积规律，明确糜子的养分需求状况，是糜子合理施肥的基础。同时探讨糜子水分与养分、养分与密度互作对产量影响的机理，才能针对不同生态区的施肥有的放矢，提高肥料的利用效率。

3.1.2开展抗逆栽培技术研究。

糜子作为干旱、半干旱地区的主要栽培作物，具有耐旱、耐瘠薄的特性，开展糜子抗旱机理和节水栽培技术的研究，对充分发挥糜子的抗旱性、提高糜子生产、提高旱作农业的效率和应对农业用水的缺乏具有重要意义。充分发挥糜子的耐瘠薄特性对提高肥料利用效率、降低糜子生产对肥料的依赖程度具有重要意义，符合我国农业未来发展的趋势。

3.1.3积极推进糜子轮作，探索糜子种植新模式，扩大糜子种植面积。

糜子生育期短，是理想的复种作物。但糜子也是耗地作物，忌連作，糜茬土壤肥力下降、水分亏缺，不利后茬作物生长，因而合理轮作倒茬、选择适宜的前作是糜子获得高产优质的条件。同时应根据不同生态区选择合适的轮作制度，如在我国西北、华北北部及东北地区高纬度高海拔地区糜子多与豆类、马铃薯、春小麦、玉米等作物轮作[24]。故应该加强对糜子各种轮作种植模式的研究，探索新的种植模式，对糜子面积扩大及产量的提高有重要意义。

3.1.4提高不同生态区糜子品质。

糜子是药食同源的保健食品，籽粒中含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、矿物质元素[1]，因而研究不同生态区糜子品质的特点及影响因素，对建立不同生态区提高糜子品质的栽培技术体系有重要意义。

3.1.5糜子化学调控技术研究。

农业生产过程中，化学调控扮演着重要的角色，是提高作物产量，改善其品质的重要技术措施，而目前关于糜子化学调控的研究很少。积极开展化学调控技术的研究和应用，建立完善的化学调控体系对于糜子产量提高、品质改良有重要意义。

3.1.6化学防护技术研究。

杂草及病虫害是制约糜子产量的重要因素。人工除草不仅费时费力且工作强度大，造成劳动力成本的上升，降低了糜子收益。因而对糜子主产区糜子的病虫草害进行全面普查，摸清为害糜子的病虫草害种类及分布，对化学防护技术的研究、完善及体系的建立有指导意义。

3.2开展适合糜子生产的小型机械研究

与玉米、水稻、小麦等大宗作物相比，我国糜子的主产区多是丘陵旱薄地，大型机械无法开展工作。因而要借鉴其他作物的经验，研制与改进适合丘陵旱薄地应用的小型播种、耕作、收获等机械，以及进行机械化配套农艺农机技术研究，实现轻简化栽培，提高机械化程度，减轻农民劳动强度，提高生产效率，降低成本，满足规模化、产业化需求。

3.3有效利用糜子种质资源，培育出适合轻简化栽培的糜子品种

我国糜子资源丰富，有效地利用现有资源结合常规育种方法，辅以分子育种技术，加快糜子育种的速度和进程，培育出不同生态区适合机械化生产、抗除草剂、食用、饲用等专用型品种，对推动糜子的产业化、机械化有重要意义。

43卷31期曹晓宁等糜子栽培研究进展

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