不同区域对甜高粱农艺性状及营养成分的影响

再吐尼古丽·库尔班，岳丽，涂振东，叶凯，艾克拜尔·伊拉洪

(1.新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院生物质能源研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】甜高粱(Sorghum bicolor(Moench)L.)是粒用高粱的一个变种，具有生物学产量高、含糖量高、抗性优良、适口性好、乙醇转化率高等特点，可用于制糖、饲用、生产生物燃料、酿酒、造纸等，是近年来新兴的一种饲用作物和能源作物[1-5]。新疆是我国宜农荒地资源较丰富的地区，光照强，温差大，有利于农作物糖份的积累，适宜于发展甜高粱等能源作物[6]。充分利用新疆地区丰富的自然资源，解决饲料不足问题，促进甜高粱产业的快速发展，对于新疆地区的农牧业发展具有重要意义。【前人研究进展】品种在区域试验中的表现直接关系到它的推广应用，而区域试验质量的好坏则是科学、客观、公正地评价一个新品种的重要因素[7]。当前，对甜高粱遗传潜力研究仍主要停留在农艺性状上[8-13]，赵香娜[14]、闫峰[15]等对不同甜高粱资源的农艺性状进行了研究，结果显示各个性状都存在较大的遗传多样性。高明超[16]、曹文伯[17]等研究者认为甜高粱农艺性状更易受环境因素影响，农艺性状的表现型不能准确反应出真实的基因型效应，为此，在开展甜高粱育种工作时，除了调查主要的农艺性状，还应适当结合产量性状和品质性状的评估，以制定更加合理的选择方案，提高选择效果。【本研究切入点】目前在新疆地区有关不同甜高粱秸秆在不同地区的秸秆粗蛋白质、粗纤维素、可溶性总糖和还原糖等营养成分比较研究的未见报道。研究甜高粱不同种质资源在新疆不同种植区的表现。【拟解决的关键问题】以来源于辽宁农业科学院的4份甜高粱种质资源为材料，分别在新疆玛纳斯县和奇台县等两地在同等栽培管理条件下进行品比试验，对不同品种的农艺性状、产量和营养成分等性状进行研究，分析不同种植区域对不同甜高粱品种的生产力和品质影响，为新疆干旱区甜高粱种质资源的引种及合理利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016年4月～2016年9月分别在新疆玛纳斯县新疆农科院玛纳斯试验站和奇台县奇台麦类试验站进行。

新疆农业科学院玛纳斯试验站，该区海拔470 m，地处N44°14'，E86°14'。年平均降水量为173 mm，年平均气温为7.2℃，全年无霜期165 d。土壤有效磷含量25.33 mg/kg、速效氮83.7 mg/kg、速效钾256.73 mg/kg、pH值8.09、总盐0.28 g/kg。

新疆农业科学院奇台麦类试验站，该区海拔793 m，地处N 44°13′，E89°12′。年平均降水量为176.3 mm，年平均气温为4.7℃，全年无霜期155 d。土壤有效磷含量21.11 mg/kg、速效氮77.93 mg/kg、速效钾102.78 mg/kg、总盐0.82 g/kg、pH值7.71。

参试品种为从辽宁农业科学院引进的辽甜15-1号、辽甜13号、辽甜1号、辽甜3号等4个甜高粱杂交品种。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

为随机区组排列，5行区，行长10 m，行距60 cm，株距20 cm，小区面积30 m2，3次重复。2016年4月22～29日人工播种。各试验小区栽培管理措施一致，采取膜下滴灌。施种肥227 kg/hm2(磷酸二铵)，结合头水和三水滴尿素303 kg/hm2，人工除草三次，全生育期浇水5次。

1.2.2 测定指标1.2.2.1 农艺性状

出苗期、抽穗期、开花、成熟期、株高等采用《高粱种质资源描述规范和数据标准》[18]来对试验材料进行田间观察和数据采集。

含糖锤度：用水将锤度计调零，取少量榨出的汁液，用 ATAGO 数显锤度计测定锤度

生物产量：单位面积土地上所收获的地上部分的全部产量(kg/667 hm2)

1.2.2.2 营养成分

取成熟期茎秆，取样时每个小区随机取 5株，整体粉碎后混匀，3个重复，取平均值。

粗蛋白含量测定:凯氏定氮法(GB/T6432-94); 粗纤维含量测定:H2SO4和NaOH溶液煮沸消化法(GB/T6434-94);总糖和还原糖的测定采用直接滴定法[19]。

1.3 数据处理

试验数据采用DPS软件的一般线性模型进行方差分析，显著性检验用LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同区域不同品种甜高粱的物候期

研究表明，奇台种植的甜高粱品种的生育期在139～149 d，均属晚熟品种。4个甜高粱品种的出苗时间相同，从播种到出苗为12 d，其中辽甜3号的生育期最长，为149 d。辽甜1号的生育期最短，为139 d。

玛纳斯种植的甜高粱品种的生育期在138～145 d，4个甜高粱品种的出苗时间基本相同，从播种到出苗为9 d，其中辽甜13号的生育期最长，为145 d。辽甜1号的生育期最短，为138 d。

辽甜1号、13号在两地的生育期差异不大。辽甜3号在两地的生育期差异最大，在奇台的生育期149 d，奇台种植比玛纳斯晚熟6 d。辽甜15-1号在奇台的生育期144 d，比玛纳斯晚熟4 d。表1

表1 不同区域甜高粱的物候期(月/日)

Table 1 Phenological phase of sweet sorghum in different regions (M/D)

地点Place品种名称Sowing物候期 Phenological phase播种期Sowing date苗期seeding stage抽穗期Heading stage开花期flowering stage成熟期maturity stage全生育期growth period (d)奇台Qitai辽甜15-1号4/295/116/287/169/20144辽甜13号4/295/116/287/169/20144辽甜3号4/295/116/307/189/25149辽甜1号4/295/116/287/169/15139玛纳斯Manasi辽甜15-1号4/225/16/257/119/10140辽甜13号4/225/16/267/129/15145辽甜3号4/225/16/237/189/13143辽甜1号4/225/16/267/159/8138

2.2 不同区域不同品种甜高粱的农艺性状

2.2.1 不同区域不同品种甜高粱的株高

研究表明，在同一地区种植的不同甜高粱品种的株高不一致。奇台种植的4个品种的株高在278.46 cm～313.53 cm。其中辽甜15-1号的株高最长，为313.53 cm。辽甜13号的株高为最矮，为278.46 cm。辽甜15-1号与辽甜13号的株高差异极显著、与辽甜3号、辽甜1号的差异不显著。

对于玛纳斯种植的品种来说，辽甜15-1号的株高最长，为333.33 cm。辽甜13号的株高最矮，为293.33 cm。辽甜15-1号株高与其他三个品种的差异极显著。辽甜3号与辽甜1号的株高差异不显著。辽甜13号与辽甜3和1号的差异极显著。

不同区域对同一品种的株高有影响，参试的4个品种在玛纳斯的株高水平整体高于奇台。辽甜15-1号、辽甜13号、辽甜3号、辽甜1号在奇台和玛纳斯的均值差分别为19.8 cm、14.87 cm、7.73 cm、6.87 cm。辽甜15-1号和辽甜13号在不同区域的株高差异极显著。辽甜3号和辽甜1号在不同区域的株高差异不显著。表2

2.2.2 不同区域不同品种甜高粱秸秆锤度

研究表明，在同一地区种植的不同甜高粱品种的锤度不一致，奇台种植的辽甜15-1号的秸秆锤度最高，为14.93 %，辽甜1号的秸秆锤度最低，为11.53 %。辽甜15-1号与辽甜13号的秸秆锤度差异不显著，辽甜3号与辽甜1号的差异不显著。辽甜15-1号与辽甜3号和辽甜1号的秸秆锤度差异极显著。

对于玛纳斯种植的品种来说，辽甜13号的秸秆锤度最高，为24.73 %。辽甜3号的秸秆锤度最低，为18.19%。辽甜15-1号与辽甜1号的秸秆锤度差异不显著，辽甜15-1号与辽甜1号、辽甜3号的差异极显著。

不同区域对同一品种秸秆的锤度有影响，参试的4个品种的秸秆锤度在玛纳斯的均高于奇台的。辽甜15-1号、辽甜13号、辽甜3号、辽甜1号在奇台和玛纳斯的锤度均值差分别为6.23%、10.27%、6.33%、8.8%。4个不同品种在玛纳斯和奇台的锤度差异均极显著。表2

2.2.3 不同区域不同品种甜高粱秸秆的生物产量

研究表明，在同一地区种植的不同甜高粱品种的生物产量不一致，奇台种植的4个不同甜高粱品种的生物产量大小顺序为辽甜15-1号>辽甜13号>辽甜3 >辽甜1号，生物产量分别为14.88、13.85、12.64和7.96 t/hm2，各品种的生物产量差异极显著。

玛纳斯种植的4个不同甜高粱品种的生物产量大小顺序跟奇台的一致，大小顺序为辽甜15-1号>辽甜13号>辽甜3 >辽甜1号，生物产量分别为15.94、14.08、12.91和8.33 t/hm2，各品种的生物产量差异极显著。

不同区域对同一甜高粱品种的生物产量有影响，4个品种的生物产量在玛纳斯的均高于奇台的。辽甜15-1号、辽甜13号、辽甜3号、辽甜1号在奇台和玛纳斯的均值差分别为1.06、0.22、0.26和0.36 t/hm2。4个不同品种在玛纳斯和奇台的生物产量差异均极显著。表2

表2 不同区域不同品种甜高粱农艺性状

Table 2 Agronomic characters of different sweet sorghum varieties in different regions

地点Place 品种名称Sowing主要农艺性状 Main agronomic characters株高Plant height (cm)锤度Sugar brix (%)生物产量Biological yield (t/hm2)奇台Qitai辽甜15-1号313.53±1.66Bbc14.93±0.33Dd14.88±30.33Bb辽甜13号278.46±3.33De14.46±0.11Dd13.85±23.33Dd辽甜3号308.93±1.67Bc11.86±0.12Ee12.64±25.66Ff辽甜1号312.46±1.33Bbc11.53±0.66Ee7.96±10.33Hh玛纳斯Manasi辽甜15-1号333.33±3.33Aa21.16±0.10Bb15.94±31.33Aa辽甜13号293.33±3.33Cd24.73±0.66Aa14.08±32.33Cc辽甜3号316.66±3.33Bbc18.19±0.23Cc12.91±0.12Ee辽甜1号319.33±3.33Bb20.33±0.13Bb8.33±31.24Gg

注：同列数据后标不同大写字母者表示差异达1%显著水平,标不同小写字母者表示差异达5%显著水平。下同

Note: The data with different capital letters in the same column show significantly different atP=0.01, lowercase letters show significantly different at P=0.05

2.3 不同区域不同品种甜高粱的营养成分

2.3.1 不同品种甜高粱总糖含量

研究表明，秸秆总糖含量在品种之间有差异。在同一地区种植的不同甜高粱品种的秸秆总糖含量不一致，在奇台种植的4个不同甜高粱品种的总糖含量大小顺序为辽甜1号>辽甜15-1号>辽甜3号>辽甜13号，含量分别为8.39%、5.56%、5.41%、4.28%，其中辽甜15-1号与辽甜13号、辽甜1号秸秆的总糖含量差异极显著。辽甜15-1号与辽甜3号的差异不显著。

玛纳斯种植的4个不同甜高粱品种的秸秆总糖含量大小顺序跟奇台的不一致，大小顺序为辽甜1号>辽甜13号>辽甜15-1号>辽甜3号，含量分别为9.15%、6.77%、6.09%、5.82%，其中辽甜15-1号与辽甜13号、辽甜1号的总糖含量差异极显著，而辽甜15-1号与辽甜3号的总糖含量差异显著。

不同区域对同一甜高粱品种的总糖含量有很大的影响，参试的4个品种的总糖含量在玛纳斯的均高于奇台的。对于同一品种来说，玛纳斯和奇台的总糖含量差异均达到极显著。表3

2.3.2 不同品种甜高粱还原糖含量

研究表明，还原糖含量在品种之间有差异。在同一地区种植的不同甜高粱品种的还原糖含量不一致，在奇台种植的4个不同甜高粱品种的还原糖含量大小顺序为辽甜1>辽甜3号>辽甜15-1号 >辽甜13号，含量分别为1.49%、1.37%、1.15%、1.10%，其中辽甜15-1号与辽甜13号、辽甜1号、辽甜1号秸秆的还原糖含量差异极显著。辽甜3与辽甜1号的差异显著。

玛纳斯种植的4个不同甜高粱品种的还原糖含量大小顺序跟奇台的不一致，大小顺序为辽甜1>辽甜13号>辽甜3>辽甜15-1号，含量分别为6.50%、6.05%、5.32%、4.56%，品种间差异均极显著。

不同区域对同一甜高粱品种的还原糖含量有很大的影响， 4个品种的还原糖含量在玛纳斯的均高于奇台的。对于同一品种来说玛纳斯和奇台的还原糖含量差异均达到极显著。表3

2.3.3 不同品种甜高粱粗蛋白质含量

研究表明，在同一地区种植的不同甜高粱秸秆的粗蛋白质含量差异不大，在奇台种植的辽甜13号与辽甜3号、辽甜1号秸秆的粗蛋白质含量差异均不显著，而辽甜13号与辽甜15-1号的差异极显著。其中辽甜15-1号的粗蛋白质含量最高，已达到4.43%。

玛纳斯种植的4个不同甜高粱品种的粗蛋白质含量大小顺序跟奇台的不一致，大小顺序为辽甜13号>辽甜1号>辽甜15-1号>辽甜3号，含量分别为5.41%、4.60%、4.48%、4.16%，其中辽甜15-1号与辽甜13号、辽甜3号的粗蛋白质含量差异极显著，而辽甜15-1号与辽甜1号的粗蛋白质含量差异显著。

不同区域对同一甜高粱品种的粗蛋白质含量有一定的影响，参试的4个品种的粗蛋白质含量在玛纳斯的均高于奇台的。不同种植地区的同一品种的粗蛋白质含量不一致，辽甜15-1号在奇台与玛纳斯的粗蛋白质含量差异显著、辽甜13号在奇台与玛纳斯的粗蛋白质含量差异极显著、辽甜3号在奇台与玛纳斯的粗蛋白质含量差异显著、辽甜1号在奇台与玛纳斯的粗蛋白质含量差异极显著。表3

2.3.4 不同品种甜高粱粗纤维素含量

研究表明，在同一地区种植的不同甜高粱品种秸秆的粗纤维素含量有差异，在奇台种植的辽甜15-1号与辽甜13号秸秆的粗纤维素含量差异不显著，而辽甜15-1号与辽甜3号、辽甜1号的差异极显著。秸秆粗纤维素含量大小顺序为辽甜13>辽甜15-1号>辽甜1>辽甜3号，含量分别为45.93%、45.73%、41.99%、39.34%，其中辽甜13号的粗纤维素含量最高，已达到45.93%。

玛纳斯种植的4个不同甜高粱品种的秸秆粗纤维素含量大小顺序跟奇台的不一致，大小顺序为辽甜1号>辽甜13号>辽甜3号>辽甜15-1号，含量分别为49.09%、47.63%、43.18%、34.22%，四个品种的粗纤维素含量差异极显著。

不同区域对同一甜高粱品种的粗纤维素含量有很大的影响，除了辽甜15-1号外其他3个品种的粗纤维素含量在玛纳斯的均高于奇台的。不同种植地区同一品种的粗纤维素含量差异均极显著。表3

表3 不同区域不同品种甜高粱营养成分

Table 3 Effects of different regions on the nutritional components of different sweet sorghum varieties(%)

地点Place品种名称Sowing营养成分 Nutrient composition总糖(鲜基)Total sugar还原糖(鲜基)Reducing sugar粗蛋白质Crude protein粗纤维素Crude cellulose奇台Qitai辽甜15-1号5.56±0.33Eff1.15±0.02Fg4.43±0.01Cc45.73±0.23Cc辽甜13号4.28±0.33Gg1.10±0.01Gh4.02±0.03Ee45.93±0.13Cc辽甜3号5.41±0.10Ff1.37±0.03Ef4.09±0.03DEe39.34±0.10Ef辽甜1号8.39±0.10Bb1.49±0.03Ee4.05±0.04DEe41.99±0.33De玛纳斯Manasi辽甜15-1号6.09±0.03Dd4.56±0.03Dd4.48±0.03BC34.22±0.23Fg辽甜13号6.77±0.13Cc6.05±0.02Bb5.41±0.03Aa47.63±0.13Bb辽甜3号5.82±0.10DEe5.32±0.03Cc4.16±0.03Dd43.18±0.33Dd辽甜1号9.15±0.06Aa6.50±0.03Aa4.60±0.03Bb49.09±0.33Aa

3 讨 论

3.1 不同区域对不同甜高粱品种物候期的影响

甜高粱为短日照作物,在新疆长日照条件下有利于其营养生长[20]。试验中发现不同种植区对物候期有一定的影响，辽甜3号在两地的生育期差异最大，在奇台的生育期149 d，奇台种植比玛纳斯晚熟6 d;辽甜15-1号在奇台的生育期144 d, 比玛纳斯晚熟4 d，表明不同区域对同一品种的物候期有影响。对于生育期来说，在玛纳斯地区种植的所有品种基本上比奇台地区种植的生育期短。李春喜等[21]认为不同的地形地貌和气候等自然条件对甜高粱生长有极显著影响，试验结果为随着海拔升高，气温下降，甜高粱生长时间缩短，株高、单株鲜重，叶片数、茎叶产量、糖锤度等性状降低。不同种植区域有关气候条件对甜高粱生长特性及品质的影响需要进一步研究。

3.2 不同区域对不同甜高粱品种农艺性状影响

甜高梁茎秆含糖锤度是一个非常复杂的性状,它受单株重、茎秆质地和茎秆出汁率等内因及外界环境条件、栽培技术措施等的影响[22]。研究结果显示，不同品种的秸秆锤度有差异，奇台种植的4个不同甜高粱品种的含糖锤度在11.53%～14.93%，玛纳斯种植的4个不同品种的锤度在18.19%～24.73%。籍贵苏等[23]研究表明，甜高粱茎秆含糖量一般在11%～21%，这与本研究的结论基本相吻合。辽甜1号和辽甜3号的锤度与宋金昌[24]、冯海生等[25]的结果不同，在西宁地区种植的锤度为15%左右，研究结果为奇台种植的锤度在12%左右，玛纳斯的20%左右，地区间存在很大的差异。辽甜1号和辽甜3号在新疆石河子地区株高、生物产量和茎秆含糖量[26]与研究中奇台地区的结果基本相同。

前人研究表明气候因素、栽培模式、海拔高度对甜高粱生长发育有极大影响[20,27]，这与试验结果基本符合。研究中发现株高、锤度和生物产量在两地都有变化。锤度和生物产量在不同区域的差异均极显著。大多数品种在玛纳斯的株高、锤度和生物产量高于奇台的。株高较高的辽甜15-1号、辽甜13号等品种，其生物产量和含糖量也相对较高，它们之间可能存在正相关，这与杨相昆等[26]的试验结果相同。具体相关性显著与否，还有待进一步的验证。甜高粱基因型是影响其生物产量的主要因素[28]。研究结果表明，不同甜高粱品种的生物产量有差异，其中辽甜15-1号的最高，辽甜1号最低。韩立朴等[29]研究表明，不同甜高粱品种产量存在差异，这与研究结果保持一致。

3.3 不同区域对不同甜高粱品种营养成分影响

甜高粱可溶性总糖主要贮存于茎秆中，茎秆的含糖量是衡量其品质的重要参数，这对于生产乙醇和青贮饲料至关重要[29]。研究中发现总糖、还原糖、粗蛋白质和粗纤维素等营养成分在品种之间有差异。这是由于不同植物甚至同一植物不同组织和器官的生理生化反应存在差异造成的[30]。

史红梅等[31]证明海拔高度对高粱籽粒品质有明显的调控作用。而试验结果同样证明不同区域对同一甜高粱品种秸秆的营养成分也有很大的影响，参试的4个品种的营养成分在玛纳斯的均高于奇台的。对于同一品种来说玛纳斯和奇台的总糖、还原糖和粗纤维素含量差异均达到极显著。因为甜高粱营养品质在不同时间、不同地点、不同品种上的表现是不同的[20]。

4 结 论

不同种植区的4个不同甜高粱品种的农艺性状和营养成分存在差异。不同区域对同一品种的生长特性及营养成分有很明显的影响。奇台和玛纳斯种植的甜高粱品种的生育期在138 d～149 d，均属晚熟品种。辽甜1号、13号在两地的生育期差异不大。辽甜3号在两地的生育期差异最大，在奇台的生育期149 d，奇台种植比玛纳斯晚熟6 d。辽甜15-1号在奇台的生育期144 d，比玛纳斯晚熟4 d。参试的4个品种在玛纳斯的株高水平、秸秆含糖锤度、生物产量整体高于奇台。辽甜15-1号、辽甜13号、辽甜3号、辽甜1号在奇台和玛纳斯的生物产量的均值差分别为1.06、0.22、0.26和0.36 t/hm2，其中辽甜15-1号的生物产量在不同种植区均居第一位，分别为14.88、15.94 t/hm2。综上所述，除了生物产量，辽甜15-1号在玛纳斯和奇台等两地的总糖、粗蛋白质含量等营养成分也比较高，主要性状表现优于其它品种。该品种在新疆北疆地区具有推广利用价值，可作为种植饲料甜高粱的首选品种。