不同基肥和行距对盐碱地高粱农艺性状的影响及指标间相关性分析

2021-07-01丁海荣杨智青程云辉郭士伟时凯金崇富侯福银陈长宽

江苏农业科学 2021年9期

丁海荣杨智青程云辉郭士伟时凯金崇富侯福银陈长宽

摘要：为了进一步利用沿海滩涂盐碱地，推进种养循环模式的应用，选择沿海地区的3种主要畜禽粪肥作为基肥种植高粱，对其农艺性状等指标进行测定和分析。结果表明：高粱主要生育性状指标变异系数依次是茎秆长>叶宽>节数>茎粗>株高>叶长，其中茎秆长的变异系数最大，为 25.78%;各处理间整株鲜质量以羊粪组 3 种行距处理的平均值最低。鸡粪组内，B组最高，与其他2组比较差异显著（P<0.05）;8 个指标与整株鲜质量均为正相关，依次为茎质量>茎粗>节数>叶宽>茎秆长>穗质量>叶长>株高。通径分析发现，茎质量、叶宽、茎秆长、叶长为正值，存在正向效应，茎质量对高粱整株鲜质量的正向直接效应最大;回归分析提示上述性状对滩涂种植高粱的整株鮮质量的影响达88.3%。

关键词：高粱;盐碱地;畜禽粪肥;农艺性状;相关性

中图分类号： S514.04;S514.06 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2021）09-0064-06

江苏沿海地区是江苏省最大的土地后备库，拥有68万多hm2沿海滩涂，分布在东部黄海沿岸。盐城的滩涂面积在45万hm2以上，且每年以超过 10 km2 的速度向大海延伸，被称之为“黄金海岸”。但是新淤积、围垦的滩涂，因为盐分含量高、有机质含量低、保水性差以及墒情低等因素，严重限制了开发利用。2009年国务院常务会议正式将江苏沿海发展列为国家战略之后，“一带一路”倡议及“长江经济带”等国家战略给江苏沿海开发带来了新的发展机遇[1]。沿海土地资源的开发利用成为热点，传统的滩涂渔业、水田耕种的利用方式已不符合当前农业结构调整以及环保要求，亟须引进新的滩涂利用方式。

江苏沿海是泥沙淤积型海滩，土壤存在含盐量高、养分贫瘠、淡水资源匮乏、土壤渗透性差等特点。如何直接利用耐盐作物在滩涂盐碱地上种植、促进滩涂的科学开发利用成为难点。高粱是世界上重要的禾谷类作物之一，为C4作物，光合效率高，可以获得较高的生物学产量和经济产量。高粱有独特的抗逆性和适应性，具有抗旱、抗涝、耐盐碱、耐瘠薄、耐高温、耐冷凉等多重抗性[2]。同时高粱也曾经是江苏常规种植作物之一，拥有巨大的高粱消费市场[5]。为拓展沿海盐碱地利用途径，探索高粱在沿海盐碱地生长的情况，本研究引种高粱在沿海围垦的盐碱地进行种植，设置不同行距、基肥的试验，研究其对高粱农艺性状的影响，以期为高粱在沿海滩涂的种植提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况和试验时间

试验地位于江苏省农业科学院新洋农业试验站的沿海现代农业科技创新与示范基地内，具体位置坐标为33°32′01.48″N、120°26′27.22″E。试验区地处黄海西岸的滩涂围垦区，土壤类型为沙壤土，经检测20 cm表层土壤pH值为8.2，有机质含量311%，总盐分含量0.1%～0.2%，肥力中等偏下。试验于2018年5—8月进行。

1.2 试验材料

试验用高粱品种由江苏省农业科学院盐土农业中心提供。作为基肥的畜禽粪肥由当地养殖场提供，羊粪肥由当地万头羊场的配套有机肥厂生产，猪粪肥由集约化猪场粪污干湿分离后经堆肥腐熟，鸡粪由上述基地的笼养鸡发酵床垫料堆肥腐熟。

1.3 试验设计

试验按照二因素（行距和基肥）完全随机试验设计，行距3个水平，分别为45、50、55 cm（分别命名为A、B、C组）;基肥5个水平，分别为空白组、鸡粪组（15 t/hm2）、羊粪组（15 t/hm2）、猪粪组（15 t/hm2）和常规组（N、P2O5、K2O含量为15%、5%、5%），共15个处理，3个重复。试验小区面积30 m2，株距均为20 cm。试验过程中不再进行追肥。

1.4 农艺性状指标采集

1.4.1 生育性状指标叶长（cm）：叶尖至叶萼的长度，直尺测量;叶宽（cm）：茎秆中间叶片中部的宽度，直尺测量;株高（cm）：刈割底端至叶片最长处，塔尺测量;茎粗（cm）：刈割茎秆（根部向上）1/3处的周长，游标卡尺测量;茎秆长（cm）：去除叶片、叶鞘后的茎秆长度，塔尺测量;节数（个）：刈割后茎节总数。

1.4.2 产量性状指标穗质量（kg）：留柄5 cm采下的整个穗子的鲜质量，电子秤称量;茎质量（kg）：去除叶片、叶鞘后的茎秆质量，电子秤称量;整株鲜质量（kg）：整棵植株茎秆、叶片、穗子的总质量。

1.5 数据统计与分析

数据采用SPSS 13.0软件分析，用Excel 2007制作数据图表。

2 结果与分析

2.1 生育性状

叶长方面，除去羊粪A组、常规A组外，其他13个处理之间差异不显著;不同基肥处理组内差异不显著。叶宽方面，鸡粪A组、羊粪A、B组以及常规A组之间差异不显著，其他10个处理间差异不显著，不同基肥处理组内差异不显著。株高方面，猪粪处理和鸡粪处理株高平均值处于高位，羊粪处理处于低位;除常规、猪粪处理外，3个处理内差异不显著，猪粪A、B组与空白处理、羊粪处理以及常规B、C组之间差异显著，猪粪A组与鸡粪处理3个组和常规A组之间差异不显著。茎粗方面，羊粪、猪粪和常规处理内各组间差异不显著，空白处理内A组与其他2组差异显著，鸡粪处理内B组与其他2组差异显著。茎秆长方面，鸡粪处理和猪粪处理均值处于高位，羊粪处理处于低位，不同基肥处理组内差异不显著。节数方面，鸡粪处理和猪粪处理均处于高位，羊粪处理处于低位;除鸡粪处理外，不同基肥处理组内差异不显著（表1）。

对滩涂盐碱地种植高粱的6个生育性状指标——叶长、叶宽、株高、茎粗、茎秆长、节数性状指标的差异进行分析，由表1可知，变异系数依次是茎秆长>叶宽>节数>茎粗>株高>叶长。其中，茎秆长的变异系数最大，为25.78%，变异范围35.70～107.80 cm，表示茎秆长变异潜力大，可以通过品种和栽培技术等使茎秆长得到较大程度的提高;而其他指标相对于茎秆长改善的程度低一些。

2.2 产量性状

2.2.1 穗质量由图1可知，鸡粪B组与羊粪B、C组之间穗质量差异不显著（P>0.05），其中鸡粪B组与除羊粪B、C组之外的其他12组差异显著（P<0.05），其他12组之间差异不显著（P>0.05）。由此可知行距、基肥在上述12组内对高粱的穗质量未起到明显作用。鸡粪组内，B组与其他2组之间差异显著;羊粪组内，A组与其他2组之间差异显著;空白、猪粪、常规组内差异不显著。5个A组处理之间差异不显著。5个B组内，鸡粪B组和羊粪B组间差异不显著，与余下3个处理间差异显著，余下3个处理间差异不显著。5个C组内，羊粪C组与空白组之间差异不显著，与余下3个处理间差异显著，且除去羊粪组外余下4个处理间差异不显著。

2.2.2 茎质量由图2 可知，鸡粪B组与其他处理（除猪粪B组）差异显著（P<0.05）;除去空白A组、B组、鸡粪B组、猪粪A、B组外的10个处理间差异不显著（P>0.05）。空白组内，B组和C组之间差异不显著，上述2组与A组间差异显著。鸡粪组内，A组和C组之间差异不显著，上述2组与B组间差异显著。羊粪、猪粪和常规组内差异不显著。5个A组内，猪粪A组与其他4组差异显著，且上述4组内差异不显著。5个B组内，鸡粪B组与其他4组之间差异显著，猪粪B组与常规B组之间差异显著。5个C组内差异均不显著。

2.2.3 整株鲜质量由图3可知，各处理间整株鲜质量以羊粪组3种行距处理的平均值最低。鸡粪组内，B组最高，与其他2组差异显著（P<0.05）;空白、羊粪、猪粪、常规组内差异不显著（P>0.05）。5个A组内，除羊粪A组外，其余4种处理间差异不显著;5个B组内，空白、鸡粪、猪粪3种处理间差异不显著，羊粪、猪粪和常规3种处理间差异也不显著;5个C组内，空白组与鸡粪组之间差异显著，鸡粪、羊粪、猪粪、常规组4种处理间差异不显著。

2.3 相关性分析

2.3.1 相关分析为进一步明确叶长、叶宽、株高、茎粗、茎秆长、节数、茎质量、穗质量与整株鲜质量之间的关系，将这8个性状作为自变量，高粱整株鲜质量为因变量进行相关分析。由表2相关性分析可知：8个指标与整株鲜质量均为正相关关系，相关程度依次为：茎质量>茎粗>节数>叶宽>茎秆长>穗质量>叶长>株高，除去叶长、株高外，其他6个性状与整株鲜质量呈极显著正相关关系（P<0.01）。叶长与株高、茎秆长呈负相关，相关系数r分别为-0.025 8、-0.038 0，叶宽与株高、茎秆长呈负相关，相关系数r分别为-0.176 8、-0.071 6，株高与茎粗、穗质量呈负相关，相关系数r分别为 -0.128 3、-0.407 7，茎秆长与穗质量呈负相关，相关系数r为-0.400 7。

2.3.2 通径分析由通径分析结果（表3）可知，各性状对高粱整株鲜质量直接作用由大到小的是茎质量（0.832 3）>叶宽（0.211 1）>茎秆长（0.172 5）>叶长（0.120 9）>节数（-0.016 1）>穗质量（-0.025 5）>株高（-0.042 1）>茎粗（-0.057 2）。其中茎质量、叶宽、茎秆长、叶长为正值，存在正向效应，茎质量对高粱整株鲜质量的正向直接效应最大，主要通过叶长、叶宽、茎秆长对整株鲜质量产生较强的影响;其他4个指标为负值，存在负向效应。其中茎粗通过其他7个指标的间接作用最高，达到0.853 3，说明茎粗主要通过间接作用影响整株鲜质量，而自身的的直接作用较小。

2.3.3 回归分析

经分析，得到的回归方程为：Y=-0.127 8+0001 4X1+0.013 8X2-0.000 2X3-0.005 7X4+0001 0X5-0.001 1X6+1.001 0X7-0.097 5X8。其中，Y为整株鲜质量，X1为叶长，X2为叶宽，X3为株高，X4为茎粗，X5为茎秆长，X6为节数，X7为茎质量，X8为穗质量;相关系数为0.947（F=71.09 8，P<0.001），回归方程具有统计学意义，且X与Y之间的线性相关程度密切，88.3%的单株鲜质量（Y）的变异是上述8个性状共同作用的结果（调整R2=0.883）。

3 讨论

3.1 高粱在沿海盐碱地种植

江苏省是白酒酿造大省，拥有规模白酒企业50余家，据统计2012年白酒产量91.41万t，在全国排名第4位，产值292.3亿元。高粱是优质白酒酿造的重要原料，据估算每年江苏白酒生产所需的高粱约为180万t，而目前江苏的高粱主要采购自东北[3]。而整株青绿高粱作为较好的饲料，可供应给江苏沿海地区牛羊养殖企业用作饲草资源。所以，江苏沿海地区生产高粱，既可利用高粱耐贫瘠的特性在盐碱地种植，又可满足江苏省酿酒企业和养殖企业的需求，实为一举两得。通过在滩涂种植比较试验，高粱株高变异范围为102.7～189.0 cm，与刘静等报道的高粱株高变异范围 86.3～163.3 cm[4]以及杨博等报道的株高 142.5～162.47 cm比较[5]，沿海地区种植的高粱在生育性状指标上较内蒙古巴彦卓尔、山西贾家庄等其他试验地生产的高粱要优。所以高粱在江苏沿海地区盐碱地种植较其他地区有一定的优势，同时可以作为先锋作物在盐碱地种植，利于盐碱地的开发利用。

3.2 行距对高粱生育性状的作用

行距选择对高粱产量和品质的影响较大，张国兵等研究高粱品种梁丰1号在贵州的最佳株行距，发现当行距从60 cm增加到70 cm时，高粱的产量、株高、穗长、茎粗、穗粒数、穗粒质量、千粒质量、总淀粉含量和支链淀粉含量显著增加，且行距70 cm、株距25 cm时达到最佳[6];赵甘霖等在研究宽窄行对高粱产量的影响时发现，宽窄行栽培下行距发生变化，通风透光优于常规等行距栽培，宽窄行栽培下各处理比等行距栽培平均增产7%～11%[7]。本研究通過施用不同畜禽粪肥以及设置不同行距，研究高粱的生长发育情况，结果发现行距对叶长、叶宽影响明显，行距越大叶长越长、叶宽越宽，结论与上述研究相近。

3.3 基肥对高粱产量指标的影响

畜禽粪污富含有机质和一定量的氮、磷、钾等养分，经过无害化、肥料化处理后是优质的有机肥资源。随着农业面源污染防控、土壤改良以及安全生产等系列政策的实施和市场需要，基于畜禽粪污生产的有机肥被大量应用在作物生产上[8]。谢骑霖等研究发现，在施用鸡粪作为基肥的情况下，即使不混施生物炭，依然可以确保饲用甜高粱生长良好，获得高产[9];张发宝等研究畜禽粪便堆肥对叶类蔬菜产量、品质的影响，发现畜禽粪堆肥作为基肥施用对改善叶菜品质有显著效果[10];关天霞等报道施用30 t/hm2猪粪更能提高灌漠土酶活性，促进陇椒3号生长，提高辣椒产量[11]。本研究对沿海地区主要的3种畜禽粪肥在盐碱地高粱上的施用效果进行比较，发现猪粪作为基肥的3个试验组明显在株高、茎粗、茎秆长、节数等生育指标上优于其他组，与上述研究类似。同时3组有机肥中，羊粪组综合表现较差，可知在沿海盐碱地种植高粱选用猪粪基肥配合大行距，有利于改善高粱的生育性状指标。

3.4 盐碱地高粱产量影响指标分析

沿海滩涂的盐碱地含盐量较高，严重影响作物的正常生长。通过栽培技术和肥料优化种植条件，促进作物正常生长发育是常见的技术手段。畜禽粪肥利用的报道较多，如魏云洁等研究发现猪粪、鹿粪等农家肥及施肥量对地笋农艺性状的影响不同，综合分析地笋株高、茎粗、叶长、叶宽、根长、根重以及小区产量，发现10 kg/m2猪粪处理为最好[12];余文中等研究了鸡粪等4种复合肥对辣椒农艺性状和经济性状的影响，发现不同有机肥作基肥有利于明显促进辣椒植株生长发育[13];张尚沛等研究发现，有机肥猪粪、鸡粪对糜子的农艺性状影响最为明显，糜子的生物量积累高，生产中可以将猪粪、鸡粪和油渣（油料作物榨油饼粕）大面积地用作基肥施入[14]，但是研究其在盐碱地上对高粱的作用鲜有报道。周桂生等研究沿海滩涂中度盐碱地不同种植密度和施氮量条件下蓖麻氮素吸收的特点及与产量的关系，发现蓖麻在滩涂生产苗期氮素吸收量较低，蕾期逐渐增加，开花期达到高峰，花果期和灌浆成熟期吸收量下降，但仍保持较高的吸收量[15]。郭树庆等研究施肥对沿海地区盐碱地棉花生长及肥料利用率的影响，发现施肥组棉桃数明显多于不施肥组[16]。作物栽培学上把产量分解为不同组分，这些组分就是产量构成因素[17]。本研究从基肥、行距2个角度对高粱在盐碱地的生长发育进行研究，对叶长、叶宽、株高、茎粗、茎秆长、节数、茎质量、穗质量以及整株鲜质量等指标进行了统计分析，得到结论：在基肥、行距的综合作用下，高粱茎秆自身参数（如茎质量、茎粗、节数）相关性较高，对鲜质量影响较大;通径分析发现，茎质量、叶宽、茎秆长、叶长对高粱整株鲜质量直接作用较大;回归分析提示高粱整株鲜质量的88.3%受到上述8个性状的影响。

4 小结

高粱是一种抗逆性较强的作物，在沿海盐碱地种植具有先锋作物的优势，同时高粱生产可满足地方对籽实、饲草等需求。本研究表明利用猪粪作为基肥，可以提高高粱的综合产量，从而为盐碱地高粱-生猪养殖构建农牧循环模式提供数据支撑。

参考文献：

[1]潘宗瑾，王海洋，刘兴华，等. 粮改饲背景下江苏沿海滩涂甜高粱青贮饲用探讨[J]. 大麦与谷类科学，2019，36（5）：43-45.

[2]董二伟，王劲松，焦晓燕，等. 栽培模式对晋杂34产量及氮素吸收利用的调控效应[J]. 华北农学报，2019，34（1）：196-203.

[3]李春宏. 酿酒高粱在江苏的发展前景与展望[J]. 大麦与谷类科学，2019，36（4）：18-20.

[4]杨博，屈忠义，刘霞，等. 不同品种酿酒高粱在盐碱地种植的适应性研究[J]. 作物研究，2019，33（6）：538-542.

[5]刘静，曹雄，李婷，等. 不同高粱品种主要农艺性状及产量的相关分析[J]. 安徽农业科学，2019，47（20）：29-30，36.

[6]张国兵，汪灿，周棱波，等. 不同株行距配置对酒用糯高粱红粱丰1号农艺性状、产量及品质的影响[J]. 江苏农业科学，2019，47（1）：76-79.

[7]赵甘霖，丁国祥，刘天朋，等. 宽窄行和等行距栽培条件下高梁种植密度与产量的关系研究[J]. 农学学报，2013，3（8）：11-13.

[8]高飞，汪志鹏，赵贺，等. 低地力条件下有机肥部分替代化肥对作物产量和土壤性状的影响[J]. 江苏农业学报，2020，36（1）：83-91.

[9]谢骑霖，杨知建，徐华勤. 施用不同有机肥对甜高梁产量和品质的影响[J]. 作物研究，2017，31（5）：482-485.